公路对自然生态系统的影响

生态系统由生物组分和非生物组分构成，生物组分从高到低包括群落、种群和物种等多个层次，非生物组分则指对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的无机要素。在公路建设活动干扰下，非生物组分和生物组分都将发生改变，生态系统整体结构和功能特征也将随之变化。

（一）公路对生态系统结构的影响

1. 公路对非生物组分的影响

公路建设及运营对沿线环境产生强烈的扰动、影响，并通过物理、化学作用使得路域内光照、土壤、空气、温度、水分、无机物等非生物因子发生一系列变异，并出现水文格局改变、土壤侵蚀、水土流失、生境破碎、空气与水体污染等环境问题，从而减弱了对原有生物的支撑能力，植被生长状态、种类和分布都将因此发生改变。因前文对相关环境影响已做介绍，故在此不再赘述。

2. 公路对生物组分的影响

公路对生物组分的影响涉及野生动物和原生植被，因对前者的影响在前文已有详述，以下主要概述公路建设对路域植被的影响及变化。

植被是生态系统的重要生态因素，也是生态系统演替的主要标志。公路工程活动改变了生物赖以生存的环境条件，这势必会引发植被的物种组成、种群空间分布、群落结构及植被动态等一系列变化过程。

对物种而言，在工程初期，开挖作业直接破坏了一定的植物个体；在建设过程中，由于地形、地貌和植被覆盖的改变，可使局地小气候发生变化，生物个体某个发育阶段不能满足自身需要时，发育就此停止；在运营期间，汽车尾气排放则会对植物的生理及健康状况产生一系列的影响，如光合速率、蒸腾速率、受粉概率等指标发生变化，出现植物病虫害及改变冠层状况等。伴随着植物个体生长状况的改变，植被形态格局也发生变化，从而最终影响植被结构。

对种群而言，在公路形成的切割作用及其他干扰下，个体变化导致种群的分布和规模发生变化。公路建设前，若环境状况单一，每一个个体在种群领域内出现的机会相等，此时种群分布为均匀型；当公路建成从中穿过就造成了生境破坏和种群分割，植物会因公路附近生境的破坏和个体的消亡而主要集中在路网中心区域，此时种群向集群型发展。随着分布方式的改变，种群的规模也发生变化，表现为种群破碎并形成多个局部种群，导致种群规模和生境大幅缩小。公路运营产生的环境污染可使植物的生理功能丧失，从而导致了构成种群的个体数量减少或质量下降，最终也将影响种群规模。

对植物群落而言，公路建设及其干扰下的种群变化造成了群落结构、演替和稳定性的变化。工程活动会使群落发生次生演替，尤其是入侵种的大量进入，经过迁移、定居、群聚、竞争、反应和稳定等阶段，最后形成新的群落结构。次生演替的发生使路域乔木生物量降低，灌木和草本生物量增大，这将导致物种多样性降低、群落层次结构不明显等现象。此外，运营期车辆行驶释放的NOx、NH3可造成路域局地氮元素的富集，经过一定时间的积累、演变，使得物种组成与道路距离的增加呈现出一定的梯度性。

因此，公路建设及运营都对植被“个体—种群—群落”的空间尺度以及“植物生活史—种群动态—群落演替”的时间尺度上产生重要的影响。对植被的改变也直接影响了食物链网的基础组成，从而导致生态系统结构的稳定性发生变化。

表1-1以生物多样性降低为例，列举公路对生物组分影响的途径及主要原因。

表1-1　公路对生物组分的影响及原因

（二）公路对生态系统功能的影响

公路建设及运营干扰下的非生物组分和各层次生物组分的变化是生态系统结构变化的主要原因。结构的改变引起功能的改变，公路建设及运营由此也对生态系统物质循环、能量流动和信息传递三大功能产生影响。

1. 公路对物质循环的影响

在公路建设及运营过程中，随着人类活动的加剧和车流量的增加，沿线环境中的CO2、SO2、NOx等污染物的排放量不断加大，从而破坏公路原有环境中C、S和N的物质循环，使得参与循环的物质含量发生变化，并能通过改变沿线生境状态改变物质循环的方式。一般CO2的增加有助于促进光合作用，可加速植物的生长；而SO2一般起抑制植物生长的作用，NOx对绿色植物的影响视植物种类不同而异。植被结构的变化影响到生态系统中的初级生产者，初级生产者的变化必将引起生态系统消费者和分解者的联动变化，进而影响到物质循环通道的组成及结构。

2. 公路对能量流动的影响

公路建设及运营对能量流动的影响主要是减少了流入生态系统中的能量，通常体现在以下几个方面。

（1）公路建设对植被的破坏降低了进行光合作用植物的数量和质量，这必然会对生态系统太阳能的吸收量产生影响，从根源上削减了生态系统对太阳能的利用率，工程施工及运营期间产生的粉尘覆盖在植物叶表，也减弱了植物对太阳能的吸收能力。

（2）永久性占地、物种多样性减少、土壤质量劣化及结构改变等，都会损失净初级生产量及总生物量，减少进入生态系统中的能量。

（3）工程活动造成的生态干扰会改变食物网结构，进而改变能量流动的通道，同样起到减少进入生态系统能量的作用。

3. 公路对信息传递的影响

公路建设对生态系统中植物信息流的影响主要是形成了新的信息势差。一般认为公路建设以前，其将要经过的生态系统是稳定的，此时系统内部的信息势差小，信息流弱。而公路建设过程中不可避免地会造成沿线生境的改变，空间异质性的加大造成了受影响区域与外界信息势差的加大，使得信息流增强。信息传递的影响对动物更为敏感，该影响包括对物理信息、化学信息和行为信息等方面的影响。例如，公路建设造成的机械噪声，将使动物对于声音信息敏感程度降低，造成动物用声音等物理手段传播信息的障碍；汽车排放CO2、SO2、NOx等污染物的增加，可扰乱动物对于环境中气味信息的辨别；施工扬尘可造成能见度降低，则会影响动物的视力。