關(guān) 磊，王 云，陳 兵，王 冀，徐景江，鄭宏民，趙 琨

（1.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029；2.交科院科技集團(tuán)有限公司，北京 100013；3.云南交通投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

我國公路建設(shè)發(fā)展迅速，截至2018 年底我國高速公路總里程已超過14 萬公里，成為世界上高速公路里程最長的國家[1]。公路的建設(shè)和運(yùn)營不可避免地對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境和生物多樣性造成影響，對(duì)野生動(dòng)物的影響尤為突出[2]。在我國，有兩條公路對(duì)野生動(dòng)物活動(dòng)造成的影響最引人關(guān)注：青藏公路對(duì)藏羚羊遷徙的影響和思小高速對(duì)亞洲象活動(dòng)的影響。其中，思小高速是全封閉型的高速公路，完全限制了亞洲象從高速公路穿越。

亞洲象屬哺乳綱長鼻目象科亞洲象屬，是我國一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物，《中國瀕危動(dòng)物紅皮書》將其列為瀕危物種，《瀕危野生動(dòng)植物種國際貿(mào)易公約》（Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora,CITES）將其列入附錄Ⅰ物種[3]。亞洲象曾廣泛分布于我國南方地區(qū)，但是由于人為干擾和過度捕殺，亞洲象分布區(qū)域不斷縮小，目前僅分布在云南省西雙版納、普洱和臨滄3 個(gè)地區(qū)[4-5]。作為我國現(xiàn)存體型最大的陸生野生動(dòng)物，亞洲象目前面臨著棲息地喪失、棲息地破碎化、種群隔離、偷獵/盜獵等諸多威脅，估計(jì)我國境內(nèi)種群數(shù)量為228～279頭[6]。

思小高速公路自2006年起通車運(yùn)營，橫穿西雙版納國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)勐養(yǎng)子保護(hù)區(qū)。作為亞洲象分布的主要區(qū)域之一，活動(dòng)在該地區(qū)的亞洲象種群是否對(duì)公路及通行車輛產(chǎn)生了適應(yīng)性，值得開展持續(xù)的跟蹤調(diào)研工作。由于亞洲象的區(qū)域性分布特征，國外有關(guān)交通對(duì)亞洲象的影響研究集中在印度地區(qū)，火車與亞洲象相撞致死統(tǒng)計(jì)研究是其關(guān)注的主要方面。統(tǒng)計(jì)顯示，過去25年中印度有超過200 頭亞洲象被火車撞死[7-8]。而關(guān)于交通對(duì)非洲象的影響研究則更多聚焦于道路修建帶來的偷獵/盜獵等方面，因?yàn)榈缆沸藿橥但C/盜獵者提供了更為便捷的入口。剛果盆地由于道路擴(kuò)張以及隨之而來的偷獵/盜獵活動(dòng)，給當(dāng)?shù)卮笮鸵吧鷦?dòng)物帶來巨大的生存壓力，過去10年約有2/3 的非洲象死于偷獵/盜獵[9-10]。國內(nèi)有關(guān)交通對(duì)亞洲象的影響研究相對(duì)較少，以動(dòng)物通道、道路致死、路網(wǎng)阻隔等宏觀層面的研究為主，Pan等[11]在思小高速建成初期，于2006 年3 月到2006年10 月對(duì)思小高速為亞洲象預(yù)留的23 條野生動(dòng)物通道和2 個(gè)上跨式隧道進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)只有44%的人工通道被亞洲象所利用，認(rèn)為思小高速阻礙了亞洲象的活動(dòng)；思小高速公路上共記錄亞洲象活動(dòng)44 次，約40 次發(fā)生在晚間至凌晨，其中1次造成車象相撞事故。Huang等[12]使用最大熵算法預(yù)測(cè)未來的交通網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張方案，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示交通網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張可能會(huì)減少亞洲象棲息地，亞洲象各種群間的隔離程度將進(jìn)一步加深。

本研究采用紅外相機(jī)技術(shù)對(duì)思小高速公路野象谷段的亞洲象活動(dòng)現(xiàn)狀開展監(jiān)測(cè)。紅外相機(jī)技術(shù)作為一種非損傷性調(diào)查方法，為野生動(dòng)物本地資源調(diào)查和生物多樣性保護(hù)提供了可靠的技術(shù)保證，目前已廣泛應(yīng)用于陸生脊椎動(dòng)物多樣性監(jiān)測(cè)[13]。本研究從亞洲象種群活動(dòng)規(guī)律的微觀層面開展研究，跟蹤監(jiān)測(cè)思小高速公路運(yùn)營多年后對(duì)亞洲象的影響范圍及對(duì)其活動(dòng)節(jié)律的影響，從動(dòng)物本身的生態(tài)習(xí)性方面為相關(guān)保護(hù)和管理工作提供數(shù)據(jù)支持，旨在更為科學(xué)有效地保護(hù)該區(qū)域的亞洲象種群以及保障公路運(yùn)輸安全。

1 研究地區(qū)概況

西雙版納傣族自治州位于云南省南部，東經(jīng)99°56′～101°50′，北緯21°08′～22°36′。西雙版納野象谷地處西雙版納國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)勐養(yǎng)子保護(hù)區(qū)（聯(lián)合國教科文組織人與生物圈保護(hù)區(qū)）之內(nèi)，地處北回歸線以南，氣候類型屬于南亞熱帶山地季風(fēng)氣候，年均氣溫18℃，年降雨量1000～2000mm。5 月至9 月為雨季，炎熱多雨；10 月至次年4月為旱季，溫暖干燥[14]。

思小高速K78+450—K91+710 段穿越西雙版納國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)勐養(yǎng)子保護(hù)區(qū)，限速80km/h，路寬22.5m，橋隧長占線路總長的26.4%。在高速公路設(shè)計(jì)階段，為穿越保護(hù)區(qū)段的亞洲象活動(dòng)區(qū)設(shè)置了2個(gè)隧道以及23條動(dòng)物通道[11]。

2 研究方法

2.1 相機(jī)布設(shè)與數(shù)據(jù)采集

從2018 年4 月10 日到2019 年10 月18 日，通過前期調(diào)查，在野象谷北立交、觀象臺(tái)、野象谷南收費(fèi)站附近、野象谷隧道等4 個(gè)亞洲象經(jīng)?；顒?dòng)的區(qū)域共布設(shè)紅外相機(jī)20 臺(tái)（型號(hào)為Ltl-Acorn 6210MC），每臺(tái)相機(jī)至少相隔100m。具體布設(shè)位置如圖1所示。

圖1 紅外相機(jī)布設(shè)示意圖

相機(jī)主要布設(shè)在橋梁、隧道等可能會(huì)被亞洲象利用的公路基礎(chǔ)設(shè)施周邊，有亞洲象活動(dòng)痕跡或獸道附近的區(qū)域。由于拍攝對(duì)象亞洲象體型巨大，相機(jī)固定位置較高，在喬木樹干離地2m 處。相機(jī)朝向通常與獸道呈銳角，盡量避開陽光直射，前方無遮擋，并采用GPS 記錄紅外相機(jī)布設(shè)點(diǎn)。

2.2 相機(jī)參數(shù)設(shè)置

紅外相機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：（1）拍攝照片模式；（2）照片像素大小為9MP（900 萬像素）；（3）傳感器靈敏度中等；（4）觸發(fā)間隔10min；（5）每次觸發(fā)連拍3 張照片；（6）監(jiān)測(cè)期內(nèi)通常每3～6 個(gè)月即對(duì)相機(jī)進(jìn)行檢查，更換記憶卡和電池。

2.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)拍攝的照片以人工目視的方式進(jìn)行判別。由于亞洲象體型巨大，大多數(shù)情況下以照片拍攝到亞洲象的清晰實(shí)體作為判別依據(jù)。但部分夜間情況下，由于亞洲象距離較遠(yuǎn)而無法拍攝到大象實(shí)體，則以確定的陰影作為依據(jù)來判別亞洲象。

以1臺(tái)相機(jī)在野外工作24h作為1個(gè)相機(jī)工作日（Camera Day,CD），對(duì)于同一個(gè)地點(diǎn)且時(shí)間相近（時(shí)間間隔小于30min）連續(xù)拍攝的同一種動(dòng)物的照片算作1 張，定義為1 張獨(dú)立照片（Inde?pendent Photograph,IP），以此計(jì)算亞洲象的相對(duì)數(shù)量（Relative Number,RN）[15]。

全天時(shí)間段劃分如下：06:00—08:00 清晨，08：00—18：00晝間（8：00—12：00上午，12：00—14：00中午，14：00—18：00下午），18：00—20：00黃昏，20：00—06：00夜間[15]。

3 研究結(jié)果

3.1 路域亞洲象相對(duì)豐富度

調(diào)查期間20 臺(tái)相機(jī)從2018 年4 月10 日到2019 年10 月18 日共拍攝了556 天，累計(jì)11 120 CD，獲得可判別的獨(dú)立照片68 組，共拍攝到亞洲象113 只次。其中，拍到亞洲象數(shù)量最多的一組是2019年3月23日在野象谷南觀象臺(tái)附近拍到的10只亞洲象家族。

設(shè)置相機(jī)的4 個(gè)位點(diǎn)所拍到亞洲象的有效照片數(shù)量差別極大，其中最多的是在野象谷南觀象臺(tái)位點(diǎn)，共拍攝到亞洲象有效照片33組，共拍攝到亞洲象63 只次，最少的是在野象谷北立交位點(diǎn)，共拍攝到亞洲象有效照片1 組，共拍攝到亞洲象1 只次。各位點(diǎn)拍攝到的亞洲象情況如表1所示，部分照片如圖2所示。

表1 4個(gè)相機(jī)位點(diǎn)拍攝情況

圖2 拍攝的部分亞洲象照片

3.2 路域亞洲象日活動(dòng)節(jié)律

根據(jù)照片上記錄的拍攝時(shí)間，對(duì)全天24h 拍攝到的亞洲象有效照片數(shù)量和拍攝到的亞洲象個(gè)體數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見圖3。從圖3中可以看到，在監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)亞洲象的活動(dòng)頻率在16:00—23:00 處于高峰，23:00—次日8:00 活動(dòng)頻率相對(duì)較低。其中，18:00—19:00 拍攝到亞洲象有效照片7 組，亞洲象22 只次，19:00—20:00 拍攝到亞洲象有效照片9 組，亞洲象12 只次。這兩個(gè)時(shí)段分別為有效照片數(shù)量和個(gè)體數(shù)量最多的兩個(gè)時(shí)段。

圖3 紅外相機(jī)拍攝數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化

按照前文對(duì)全天時(shí)間段的劃分，統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)間段累積拍攝的有效照片數(shù)量和亞洲象個(gè)體數(shù)量，結(jié)果如表2 所示?？梢钥吹?，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)亞洲象活動(dòng)最頻繁的時(shí)間段是夜間，其次是黃昏，再次是上午和下午；活動(dòng)最不頻繁的時(shí)間段是清晨和中午。

表2 不同時(shí)間段有效照片及亞洲象個(gè)體情況

3.3 路域亞洲象季節(jié)活動(dòng)節(jié)律

根據(jù)照片上記錄的月份，對(duì)不同月份拍攝到的亞洲象有效照片數(shù)量和亞洲象個(gè)體數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。2018 年和2019 年均有4 月—10 月的數(shù)據(jù)，2018年4月和2019年10月兩個(gè)月的拍攝時(shí)間不足一整月，故4 月數(shù)據(jù)取2019 年4 月的數(shù)據(jù)，10 月數(shù)據(jù)取2018 年10 月的數(shù)據(jù)，5 月—9 月數(shù)據(jù)取兩年數(shù)據(jù)的均值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4 所示?？梢悦黠@看到，亞洲象在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的活動(dòng)高峰時(shí)期是1 月—7 月，其中3 月份的活動(dòng)程度最高，拍攝到有效照片13組，亞洲象個(gè)體數(shù)量28只次。

圖4 紅外相機(jī)拍攝數(shù)據(jù)隨月份的變化

4 討論

4.1 亞洲象對(duì)公路的適應(yīng)現(xiàn)狀

本次監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，亞洲象在公路沿線區(qū)域活動(dòng)時(shí)對(duì)構(gòu)造物橋梁和隧道均有選擇，這與潘文婧[11]對(duì)思小高速沿線23 個(gè)亞洲象通道和2 個(gè)隧道上方亞洲象活動(dòng)情況的研究結(jié)論一致。亞洲象對(duì)公路構(gòu)造物周邊生境的選擇沒有明顯差異性，但傾向于使用與其原有活動(dòng)路徑一致的人工通道。

亞洲象對(duì)道路已經(jīng)沒有明顯的回避行為，多次拍攝到亞洲象在國道邊及思小高速橋下活動(dòng)的行為。Gubbi 等[16]和Granandos 等[17]的研究也發(fā)現(xiàn)亞洲象可能會(huì)造訪路邊，取食演替早期的植被，且該研究沒有發(fā)現(xiàn)亞洲象亞種群與道路的距離與亞洲象肇事風(fēng)險(xiǎn)之間存在關(guān)系。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在中國亞洲象與車輛相關(guān)的事故比較少，推測(cè)原因是亞洲象種群規(guī)模較小、特定區(qū)域有限速要求、高速公路柵欄阻隔以及野生物動(dòng)保護(hù)部門和交通部門的協(xié)作等。

4.2 人為干擾對(duì)亞洲象日活動(dòng)節(jié)律的影響

本研究監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)的亞洲象日活動(dòng)節(jié)律主要集中在夜間與黃昏。張立等[18]對(duì)思茅區(qū)亞洲象種群的研究也發(fā)現(xiàn)，象群主要在黃昏到次日黎明之間活動(dòng)，白天隱藏在密林中休息，一般17:00 以后象群才開始活動(dòng)，且象群的遷移也在夜間進(jìn)行。而Sukunmar[19]對(duì)印度南部的亞洲象種群進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)受人為干擾較為嚴(yán)重的地區(qū)，亞洲象有類似日落而出、日出而息的日活動(dòng)節(jié)律。綜合以上研究結(jié)論以及本研究的結(jié)果，可以推測(cè)本研究監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)人為干擾對(duì)亞洲象的日活動(dòng)節(jié)律活動(dòng)造成了一定程度的影響，但與2003年該地區(qū)的亞洲象日活動(dòng)節(jié)律相比沒有明顯的變化。后續(xù)研究中需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)人為干擾因素的量化。

4.3 亞洲象季節(jié)活動(dòng)節(jié)律分析

亞洲象除了具有日活動(dòng)節(jié)律外，還具有顯著的季節(jié)活動(dòng)節(jié)律。本研究觀測(cè)到路側(cè)亞洲象活動(dòng)高峰時(shí)期是1 月—7 月，其中3 月份的活動(dòng)程度最高。亞洲象所在地區(qū)有明顯的雨季和旱季氣候特征，通常將5 月—9 月劃分為雨季，10 月—次年4月劃分為旱季，不同季節(jié)亞洲象的活動(dòng)區(qū)域和活動(dòng)范圍有所差異。由于亞洲象喜食的植物在雨季來臨后需1～2 個(gè)月才能生長成熟，因此其活動(dòng)時(shí)間與季節(jié)更替時(shí)間相比有一定的時(shí)滯。根據(jù)北京師范大學(xué)張立課題組對(duì)亞洲象多年的觀測(cè)[20]，亞洲象在旱季來臨時(shí)，其位于熱帶雨林深處山地上的棲息地缺水，食物來源會(huì)受到影響，通常會(huì)遷徙到溝谷等水源較為充沛的地區(qū)進(jìn)行取食等日?；顒?dòng)。公路通常沿溝谷修建，本研究的監(jiān)測(cè)區(qū)域也位于溝谷地區(qū)，監(jiān)測(cè)到的亞洲象季節(jié)活動(dòng)頻率與當(dāng)?shù)氐暮导九c雨季交替氣候條件基本一致。根據(jù)林柳等[21]和王巧燕等[22]的研究，食物來源是引起亞洲象家域發(fā)生變化的重要因素。而本研究結(jié)果顯示，到歷史數(shù)據(jù)的旱季末期才出現(xiàn)路域亞洲象活動(dòng)的高峰，因此推測(cè)出現(xiàn)該現(xiàn)象與2018—2019 年的降雨、植被狀況等亞洲象食物相關(guān)因子有關(guān)。

4.4 公路路域亞洲象活動(dòng)區(qū)的管理

結(jié)合從思小高速公路普洱管理處收集到的2017 年思小高速野象谷南收費(fèi)站車流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見圖5），可以明顯發(fā)現(xiàn)車流量的兩個(gè)高峰：寒假（2 月）和暑假（8 月）。其中寒假假期為亞洲象在野象谷區(qū)域活動(dòng)的高峰時(shí)期，應(yīng)該在這個(gè)時(shí)期加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域亞洲象的監(jiān)控，最大程度地避免人象沖突，保證游客的人身及財(cái)產(chǎn)安全。

圖5 2017年思小高速野象谷南收費(fèi)站車流量統(tǒng)計(jì)

雖然在中國境內(nèi)發(fā)生的車輛與亞洲象直接相撞事故較少，但是關(guān)于印度的相關(guān)研究顯示，時(shí)速60km/h 的火車在1987—2015 年間撞死了超過200 頭亞洲象，而更高等級(jí)的道路減少了80%的大象移動(dòng)空間[23]。因此，需要更加關(guān)注交通建設(shè)和人為干擾對(duì)亞洲象造成的間接影響。Huang等[12]對(duì)中國西南地區(qū)亞洲象肇事的空間分布模型進(jìn)行了研究，并使用最大熵算法預(yù)測(cè)未來的交通網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張方案，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示交通網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張可能會(huì)減少亞洲象棲息地，亞洲象各種群間的隔離程度將進(jìn)一步加深，人象沖突將進(jìn)一步加劇。因此，建議在該地區(qū)開展交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃時(shí)，將亞洲象及其生境作為專項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果納入規(guī)劃的參考因素。同時(shí)，在紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)期間，亞洲象的活動(dòng)區(qū)域中多次拍攝到當(dāng)?shù)卮迕瘛⒂慰筒梢安?、野生菌等干擾行為，其人身安全存在一定的隱患，建議加強(qiáng)對(duì)亞洲象活動(dòng)區(qū)域公路周邊人類活動(dòng)的管理。

5 結(jié)語

對(duì)思小高速公路運(yùn)營14年后路域亞洲象活動(dòng)規(guī)律的監(jiān)測(cè)表明，亞洲象對(duì)思小高速已沒有明顯的回避，但人為干擾對(duì)其活動(dòng)節(jié)律具有一定影響。為了減小由于道路修建和人類活動(dòng)對(duì)亞洲象種群的影響，建議持續(xù)對(duì)路域亞洲象活動(dòng)范圍、頻次、種群動(dòng)態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，擴(kuò)大監(jiān)測(cè)區(qū)域，延長監(jiān)測(cè)時(shí)間，為將來思小高速改擴(kuò)建工程和周邊其他交通工程建設(shè)合理避繞亞洲象活動(dòng)重點(diǎn)區(qū)域，修建更符合亞洲象原有活動(dòng)路線的通道提供充分的數(shù)據(jù)和理論支撐，為今后其他生物多樣性較高地區(qū)高速公路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營提供參考。