近日,华中师范大学的罗金红教授团队以高速公路交通噪声和全球蝙蝠物种为例,通过文献整理和数学建模等方法,设计提出了掩蔽潜能(Masking potential,MP)来评估高速公路交通噪声对全球蝙蝠物种的影响。研究结果以“Sensation matters: applying masking potential to assess noise effects on global bat species”为题,发表在环境科学与生态学领域的知名期刊Global Ecology and Biogeography上。华中师范大学的博士后叶欢为论文第一作者,博士研究生马妮娜和博士后李奥强为共同作者,已毕业的硕士研究生王倩娱参与了研究工作,罗金红教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(32270535)、国家科技基础研究发展专项(2021FY100303)和中央高校基本科研业务费专项资金(CCNU22QN009, CCNU22LJ003)的资助。

研究背景
人为噪声作为一种新兴的全球性污染源,正日益威胁着生态系统的生物多样性。然而,目前缺乏普适性强、应用范围广的评估方法来量化和比较人为噪声对陆生物种的影响,这对于绝大多数缺乏保护关注和生态学及生理学数据测量的物种来说至关重要。因此,建立简单有效的噪声影响评估指标,是保护生物学家一直以来关注的科学问题。

图一 评估人为噪声对陆地脊椎动物影响的度量方法
研究内容
1.首次把“听觉掩蔽”抽象成一个可跨物种的宏观指标,实现“零行为数据”预测噪声影响范围。
2.对全球蝙蝠进行“听力—噪声”一对一匹配,算出每条道路对每种蝙蝠的 Dmax。
3.用独立实验数据做 R² 验证,再与鸟类比较,看“高频 vs 低频”策略如何决定空间尺度。
4.最后把物种敏感值叠加上道路密度与未来扩张情景,圈出“噪声威胁热点”。

图二 蝙蝠叫声和听力图的频谱特征
研究结论
1.听觉掩蔽(包括回声定位信号和社会交流叫声的掩蔽)是蝙蝠对道路交通噪声敏感的重要机制;
2.模型预测显示,71种蝙蝠的中位数最大影响直径为40米;
3.与其他物种相比,蝙蝠的影响直径远小于鸟类(如金丝雀为1430米);
4.掩蔽潜力预测的影响范围得到了稀缺但宝贵的实证数据支持;
5.掩蔽潜力是一种简单、通用、可扩展的感知指标,可用于评估噪声对大多数缺乏关注的陆生物种的影响,具有重要的保护实践意义;

图三 掩蔽潜能揭示人为噪声对蝙蝠回声定位的影响

图四听力特征解释了高速公路交通噪音对蝙蝠最大影响范围的变化
文章链接:https://doi.org/10.1111/geb.70053