高速公路和交通枢纽:帮助淡水野生动物跟上气候变化

密歇根州bob体育登录立大学的研究人员研究了淡水野生动物在气候变化和人类改变景观的情况下如何在水道中航行。

和许多人一样,也许今年夏天你去度假了。如果你开车,你很有可能沿着主要的高速公路行驶。如果你坐飞机,你可能要经过一个大机场,很可能是一家大型航空公司的枢纽。这是因为高速公路和交通枢纽通常是通往热门目的地的最有效的长途路线。

事实证明,野生动物也是如此。在气候变化的情况下,野生动物通常会试图迁移到更北更冷的地方或海拔更高的地方,这被称为“范围转移”。许多物种也会长途迁徙来繁殖,比如许多后院的鸟类和鱼类,比如鲑鱼。

然而,野生动物面临的最大挑战之一,实际上是如何到达目的地,因为人类已经严重改变了景观和水道。也许具有讽刺意味的是,人类用来出行的基础设施,如公路、铁路和机场,以及城市、围栏和其他人造结构,实际上为野生动物制造了障碍。

淡水枢纽2022年12月
尽管美国大多数大型淡水网络(即河流、溪流和湖泊相连的网络)都有大量水坝,但枢纽湖是网络中的中心点,因此是网络恢复和淡水野生动物保护的重要优先事项。图中显示的是A)科罗拉多河(亚利桑那州/内华达州)上的胡佛水坝,美国最大的淡水网之一;B)明尼苏达州苏必利尔州国家森林的中心湖石板湖。图片来源:A)凯特琳·金,B)伊恩·麦卡洛。

对于野生动物来说,清除一种特别具有挑战性的障碍是美国本土48个州的数万座大坝。尽管大坝有助于控制供水和发电,但大坝使鱼类和其他淡水野生动物难以游到其他地区,这可能对产卵或逃到较冷的地方以应对气候变化很重要。

在建造大坝之前,美国拥有数百条巨大的溪流、河流和湖泊网络。从结构上看,淡水网络就像高速公路或航班网络。它们通常包含许多分支,这些分支从集中的中心向各个方向发散。没有这些集线器,网络很容易崩溃。

“例如,如果达美航空(Delta Airlines)突然失去了底特律大都会机场(Detroit Metro Airport),会发生什么?”他们的路线网络将崩溃,”密歇根州立大学的研究科学家伊恩·麦卡洛说。BOB体育bob体育登录“我们在淡水网络中也看到了类似的情况。如果我们把水坝建在错误的地方,它们真的会破坏不同河流、溪流和湖泊之间的自然连通性。”

在最近发表在杂志上的一篇论文中生态球McCullough和一组研究人员评估了美国48个州的bob体育登录淡水网络目前作为淡水野生动物天然高速公路的能力。他们根据网络规模、南北距离、大坝的流行程度和网络碎片的易感性,为每个网络分配了一个“连通性得分”。

在385个被评估的网络中,68%的网络连通性得分较低,这也许并不令人惊讶。相比之下,只有3%的网络获得了较高的连通性得分,这表明只有少数网络能够在气候变化下促进长距离迁徙和物种范围转移。

总体而言,该研究发现,大多数湖泊网络规模较小,从北到南的中位数为5-6公里,中位数为3个湖泊。另一方面,更大的网络相对较少:只有10%的网络包含至少50个湖泊,只有8%的网络南北跨度超过100公里。

“少数几个大到足以支持远距离迁移和范围转移的网络往往是最严重的水坝,”合著者凯特琳·金说,她是密歇根州立大学的博士研究生,现在是密歇根大学的博士后研究员。bob体育登录

例如,中西部最大、得分最高的铁路网是红河铁路网,分布在明尼苏达州、北达科他州和加拿大部分地区。在美国,这一网络包括754个湖泊,南北跨度380公里,但也有250座大坝。在所有网络中,科罗拉多河网络的网络连通性得分最高。虽然这一网络横跨南北1330公里,包含2027个湖泊,但它也有954座大坝。密西西比河网是如此之大(近33000个湖泊和25000个水坝),以至于它被视为一个独立的类别。

考虑到在全国范围内拆除大坝或改道水道是不切实际的,这项研究还寻找了淡水网络枢纽,本质上是在更大的网络中充当中心点的湖泊。该研究总共确定了美国48个州的2080个枢纽湖,其中包括密歇根州的131个。尽管这些中心湖泊仅占美国本土48个州所有湖泊网络的2%,但它们对于维持完整的淡水网络,从而促进野生动物的迁徙,有着极其重要的作用。因此,在淡水网络中保持枢纽对野生动物保护非常有帮助。

然而,研究发现,在保护区中发现枢纽湖的可能性并不比任何特定的湖泊更大。考虑到美国的大多数保护区(如国家公园)是为陆地上的物种和栖息地而设计的,这也不足为奇。尽管如此,专注于增加这些中心湖泊的自然连通性,例如使用鱼梯或修改或拆除水坝,可能是恢复淡水网络和野生动物种群的有效策略,特别是在恢复和保护资源有限的情况下。

一个重要的下一步是监测枢纽湖的野生动物,以研究它们在多大程度上充当更大淡水网络中的自然枢纽。

麦卡洛补充说:“野生动物可以走的路线真的就那么多,尤其是在寻求长途旅行的时候。”“因此,如果物种,包括入侵物种,不使用网络枢纽,那将是令人惊讶的。他们还能去哪里?”

文章可在此免费下载:https://doi.org/10.1002/ecs2.4326

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