Straßenökologie - Road ecology

Straßenökologie ist die Untersuchung der ökologischen Auswirkungen (sowohl positive als auch negative) von Straßen und Autobahnen (öffentlichen Straßen). Diese Auswirkungen können lokale Auswirkungen wie Lärm , Wasserverschmutzung , Zerstörung /Störung von Lebensräumen und lokale Luftqualität umfassen ; und die umfassenderen Umweltauswirkungen des Verkehrs wie die Fragmentierung von Lebensräumen , die Verschlechterung der Ökosysteme und der Klimawandel durch Fahrzeugemissionen.

Die Gestaltung, der Bau und das Management von Straßen , Parkplätzen und anderen damit verbundenen Einrichtungen sowie die Gestaltung und Regulierung von Fahrzeugen können ihre Wirkung verändern. Es ist bekannt, dass Straßen erhebliche Schäden an Wäldern , Prärien, Bächen und Feuchtgebieten verursachen . Neben dem direkten Verlust von Lebensräumen durch die Straße selbst und dem Absterben von Tierarten verändern Straßen die Wasserströmungsmuster, erhöhen die Lärm- , Wasser- und Luftverschmutzung , verursachen Störungen, die die Artenzusammensetzung der nahegelegenen Vegetation verändern und dadurch den Lebensraum für lokale Eingeborene reduzieren Tiere und wirken als Barrieren für Tierbewegungen. Straßen sind eine Form des linearen Eindringens in die Infrastruktur , die ähnliche Auswirkungen wie Infrastrukturen wie Eisenbahnen, Stromleitungen und Kanäle hat, insbesondere in tropischen Wäldern .

Die Straßenökologie wird von einer Vielzahl von Ökologen, Biologen, Hydrologen , Ingenieuren und anderen Wissenschaftlern als Forschungsgebiet praktiziert . Es gibt mehrere globale Zentren für das Studium der Straßenökologie: 1) Das Road Ecology Center an der University of California, Davis, das weltweit erste seiner Art; 2) das Centro Brasileiro de Estudos em Ecologia de Estradas an der Bundesuniversität von Lavras, Brasilien; 3) Das Zentrum für Verkehr und Umwelt, North Carolina State University; und 4) das Road Ecology Program am Western Transportation Institute der Montana State University. Es gibt auch mehrere wichtige globale Konferenzen für die Straßenökologieforschung: 1) Infra-Eco Network Europe (IENE), das international ist, aber hauptsächlich auf Europa ausgerichtet ist; 2) Internationale Konferenz für Ökologie und Verkehr (ICOET), die ebenfalls global angelegt ist, sich jedoch hauptsächlich auf die USA konzentriert; 3) Australasian Network for Ecology & Transportation (ANET), das sich auf den Australasian (Sub-)Kontinent konzentriert; und 4) eine potenzielle Konferenz über Straßenökologie im südlichen Afrika, die vom Endangered Wildlife Trust in Betracht gezogen wird.

Luftqualität

Luftverschmutzung entlang des Pasadena Highway in Los Angeles , USA

Straßen können sowohl negative als auch positive Auswirkungen auf die Luftqualität haben.

Negative Auswirkungen

Die Luftverschmutzung durch mit fossilen Brennstoffen (und einige mit Biokraftstoffen) betriebene Fahrzeuge kann überall dort auftreten, wo Fahrzeuge verwendet werden, und ist bei verstopften Straßenverhältnissen in der Stadt und anderen Situationen mit niedriger Geschwindigkeit von besonderer Bedeutung. Zu den Emissionen zählen Partikelemissionen von Dieselmotoren , NO _x , flüchtige organische Verbindungen , Kohlenmonoxid und verschiedene andere gefährliche Luftschadstoffe einschließlich Benzol . Die Konzentrationen von Luftschadstoffen und schädlichen Auswirkungen auf die Gesundheit der Atemwege sind in Straßennähe größer als in einiger Entfernung von der Straße. Von Fahrzeugen aufgewirbelter Straßenstaub kann allergische Reaktionen auslösen . Kohlendioxid ist für den Menschen ungiftig, aber ein wichtiges Treibhausgas, und die Emissionen von Kraftfahrzeugen tragen wesentlich zum Anstieg der CO ₂ -Konzentration in der Atmosphäre und damit zur globalen Erwärmung bei .

Positive Effekte

Durch den Bau neuer Straßen, die den Verkehr aus bebauten Gebieten umleiten, kann die Luftqualität in den stark entlasteten Gebieten verbessert werden. Die für die Entwicklung der äußeren Ringstraße von Tirana durchgeführte Umwelt- und Sozialverträglichkeitsstudie geht davon aus, dass dies zu einer verbesserten Luftqualität im Stadtzentrum von Tirana führen würde.

Ein neuer Straßenabschnitt, der in der Nähe von Hindhead , Großbritannien, gebaut wird, um einen 6,4 km langen Abschnitt der A3 zu ersetzen und der den neuen Hindhead-Tunnel umfasst , wird von der Regierung erwartet, dass er der Region enorme Umweltvorteile bringen wird, einschließlich der Entfernung von täglichen Staus, die Beseitigung der durch die Staus verursachten Luftverschmutzung in Hindhead und die Entfernung einer bestehenden Straße, die das umweltsensible Devil's Punchbowl- Gebiet von außergewöhnlicher natürlicher Schönheit durchquert .

Hydrologie

Der städtische Abfluss von Straßen und anderen undurchlässigen Oberflächen ist eine Hauptquelle für die Wasserverschmutzung . Regenwasser und Schneeschmelze , die von Straßen abfließen, neigen dazu, Benzin , Motoröl , Schwermetalle , Müll und andere Schadstoffe aufzunehmen. Straßenabfluss ist eine Hauptquelle für Nickel , Kupfer , Zink , Cadmium , Blei und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die als Verbrennungsnebenprodukte von Benzin und anderen fossilen Brennstoffen entstehen .

Enteisungschemikalien und Sand können an Straßenrändern ablaufen, das Grundwasser kontaminieren und Oberflächengewässer verschmutzen . Streusalze (hauptsächlich Chloride von Natrium , Calcium oder Magnesium ) können für empfindliche Pflanzen und Tiere giftig sein . Sand kann die Umgebung von Bachbetten verändern und Stress für die dort lebenden Pflanzen und Tiere verursachen. Mehrere Studien haben einen deutlichen Unterschied in den physikalischen Eigenschaften von Gewässern zwischen Einzugsgebieten oder Wassersystemen in unmittelbarer Nähe von Straßen im Vergleich zu denen in Umgebungen festgestellt, die weiter von den untersuchten Straßen entfernt sind. Enteisungschemikalien, Salz, Chloride und die durch Feinstaub mitgebrachten Nährstoffe wie Stickstoff (N) und Phosphor (P) können in angrenzenden Gewässern trophische Kaskaden auslösen .

Enteisungsmittel

Die Chemikalien, die zusammen mit Splitt zur Enteisung auf Straßen aufgebracht werden, sind hauptsächlich Salz und Calciumchlorid . Andere Chemikalien wie Harnstoff werden ebenfalls verwendet. Diese Chemikalien verlassen die Straßenoberfläche entweder durch Wasserabfluss oder durch Spritzwasser. Abgesehen von der Bioakkumulation von Schwermetallen in angrenzenden Pflanzen kann die Vegetation bis zu 100 m von der Straße entfernt durch Salz geschädigt werden. Studien haben negative Auswirkungen auf die Dynamik der Waldfroschpopulation gefunden, wenn Kaulquappen in Gegenwart der meisten Enteisungschemikalien aufgezogen wurden, wie z.

Ein erhöhter Chloridgehalt im Wasser aufgrund von Salzausbringung auf Straßen kann in Wasserstraßen weit verbreitet sein und ist nicht ein lokales Phänomen des Straßenrands selbst.

Lärm

Gespräche mit anderen Verkehrsteilnehmern sind bei geringem Verkehrslärm möglich

Der Kraftfahrzeugverkehr auf Straßen erzeugt Lärm in einem breiten Frequenzbereich, der Mensch und Tier betreffen kann.

Negative Auswirkungen

Lärmbelästigung ist ein Faktor der Umweltzerstörung, der oft übersehen wird und in der Regel als unbedeutend angesehen wird, obwohl Verkehrslärm zu zahlreichen Störungen für Wildtiere beitragen kann. Es gibt immer mehr Studien zu den Auswirkungen von Lärm auf Wildtiere. Sowohl die Geräusche von Motoren und der Wind über sich bewegende Fahrzeugstrukturen als auch die Ultraschallschwingungen, die von der Fahrzeugpassage durch die Luft und den Boden übertragen werden, können sich mit den Frequenzbereichen und Amplituden überschneiden, die von Tieren für die Kommunikation verwendet werden .

Mehrere Studien haben gezeigt, dass Lärm insbesondere auf Vögel negative Auswirkungen haben kann. Lärm von Hauptverkehrsstraßen kann die Rufe von Singvögeln unterbrechen oder stören, und ihre instinktiven Rufe, die mit Paarung, Kommunikation, Migration und anderen Zwecken verbunden sind, werden durch Lärm von Straßen behindert. Eine Studie hatte nicht unbedingt eine direkte tödliche Wirkung für die getesteten Vögel, aber die Studie zeigte, dass der Artenreichtum in der Nähe von Hauptverkehrsstraßen aufgrund von Lärm zurückging. Lärmeffekte können auch das Verhalten bestimmter Arten wie Vögel und ihr Fressverhalten verändern. Vögel verbringen möglicherweise immer mehr Zeit mit visuellen Scans, um Raubtiere zu erkennen, da akustische Signale und Alarmsignale anderer Arten durch Lärmbelästigung verdeckt werden. Eine verringerte Zeit, die mit der Fütterung verbracht wird, kann das durchschnittliche Körpergewicht von Vögeln, die in der Nähe von Straßen leben, senken, was sich direkt negativ auf ihre Überlebensraten auswirkt.

Straßenlärm kann störend sein, wenn er auf Ballungszentren trifft, insbesondere bei Straßen mit höheren Betriebsgeschwindigkeiten, in der Nähe von Kreuzungen und auf Steigungen. An solchen Standorten sind gesundheitliche Beeinträchtigungen durch den von vielen Kraftfahrzeugen befahrenen Straßenverkehr zu erwarten. Es gibt Strategien zur Lärmminderung , um den Schallpegel an nahegelegenen empfindlichen Rezeptoren zu reduzieren. Die Idee, dass die Straßengestaltung durch akustisch-technische Überlegungen beeinflusst werden könnte, entstand erstmals um 1973.

Geschwindigkeitsbegrenzungen , die normalerweise in geschlossenen Ortschaften eingesetzt werden, können die Lärmbelästigung erhöhen . Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn große Fahrzeuge die Straße benutzen und insbesondere nachts.

Positive Effekte

Neue Straßen können den Verkehr von Ballungsräumen ablenken und so die Lärmbelästigung entlasten . Ein neues Straßenkonzept in Shropshire , Großbritannien, soll den Verkehrslärm im Stadtzentrum von Shrewsbury reduzieren .

Auswirkungen auf die Tierwelt

Lebensraumzerschneidung

Indisches Rieseneichhörnchen , ein Baumbewohner , getötet auf einer Straße, die die Baumkronen des Regenwaldes zerstört hat

Straßen können als Barrieren oder Filter für Tierbewegungen fungieren und zur Fragmentierung von Lebensräumen führen . Viele Arten werden aufgrund der Bedrohung durch Raubtiere die durch eine Straße geschaffene Freifläche nicht überqueren und Straßen verursachen auch eine erhöhte Tiersterblichkeit durch den Verkehr. Dieser Barriereeffekt kann Arten daran hindern, Gebiete zu migrieren und wieder anzusiedeln, in denen die Art lokal ausgestorben ist , sowie den Zugang zu saisonal verfügbaren oder weit verstreuten Ressourcen einschränken.

Die Habitatfragmentierung kann auch große kontinuierliche Populationen in kleinere, isoliertere Populationen aufteilen. Diese kleineren Populationen sind anfälliger für genetische Drift , Inzuchtdepression und ein erhöhtes Risiko für Populationsrückgang und Aussterben. Ob dieser Effekt beobachtet wird oder nicht, hängt stark von der Größe und Mobilität der jeweiligen Art und dem räumlichen Maßstab ab, in dem die Fragmentierung stattfindet. Die Fragmentierung betrifft nicht alle Arten in gleicher Weise.

Das Vorhandensein von Straßen verringert auch den für Arten zugänglichen Lebensraum. Das heißt, es verringert die Menge des nutzbaren Lebensraums, der Organismen zur Verfügung steht, ohne eine Straße zu überqueren. Ob ein Lebensraum auf der anderen Straßenseite für einen Organismus unzugänglich wird oder nicht, variiert jedoch zwischen den Arten. Straßen sind für einige Organismen eine durchlässige Barriere und für andere undurchlässig.

Amphibien und Reptilien

Schnappschildkröte ( Chelydra serpentina ) beim Überqueren einer Straße

Straßen können besonders gefährlich für Amphibien- und Reptilienpopulationen sein, die zu Frühlingsbecken wandern, oder für den Kies an Straßenrändern, den mehrere Arten als Nistplätze nutzen. Die instinktiven Aktivitäten von Reptilien können sie in Richtung Straßen führen und zu einem Anstieg der Sterblichkeitsrate führen: Schlangen zum Beispiel können Straßen als Wärmequelle für die Thermoregulation nutzen. Es wurde auch festgestellt, dass einige Schildkröten ihre Eier auf Straßenrändern ablegen. Auch die Migrationsmuster von Saison zu Saison können Frösche und Schlangen mit Straßen in Kontakt bringen und ihre Sterblichkeitsrate erhöhen.

Vögel

Die Verkehrsbelastung in der Nähe von Großstädten kann dramatische zyklische Veränderungen zeigen, die durch den Wochenendtourismus verursacht werden, und dies könnte zyklische Veränderungen in den Aktivitätsmustern von Vögeln bewirken. Die Einpflanzung von Straßen kann auch dazu führen, dass Vögel bestimmte Orte meiden, da sie als weniger bewohnbar angesehen werden (aufgrund der Zunahme von Lärm und chemischer Verschmutzung). Bestimmte Vogelpopulationen können dann auf kleinere bewohnbare Gebiete beschränkt werden, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Aussterbens durch Krankheiten oder Lebensraumstörungen führt.

Erleichterung der Wilderei von Flora und Fauna

Straßen, die durch Wälder führen, die essbare Tiere beherbergen, können die Wilderei fördern oder erleichtern . Gerade in armen Gegenden hat der Straßenbau nicht nur die Wilderei für den Eigenbedarf, sondern auch den Verkauf (zum Verzehr oder als Haustier) an Dritte gefördert.

In ähnlicher Weise hat der Bau von Straßen in Waldgebieten auch den illegalen Holzeinschlag gefördert, da es für illegale Holzfäller einfacher wird, das Holz zu transportieren.

Minderungsbemühungen

Bewusstsein

Fahrer, insbesondere diejenigen, die auf Forststraßen fahren, müssen dafür sensibilisiert werden, Geschwindigkeitsbegrenzungen einzuhalten und wachsam zu sein. Die Environment Conservation Group hatte eine Sensibilisierungskampagne namens PATH initiiert, ein Akronym für Provide Animals safe Transit on Highways, die mehr als 17.000 km in Indien umfasst, um die Bedeutung des sicheren Fahrens auf Forststraßen hervorzuheben.

Straßendurchlässigkeit

Wildtierüberquerungen , die es Tieren ermöglichen , von Menschenhand geschaffene Barrieren wie Straßen sicher zu überqueren, sollen nicht nur die Verkehrstote reduzieren, sondern im Idealfall auch die Verbindung von Lebensraumbereichen herstellen und die Fragmentierung von Lebensräumen bekämpfen . Wildtierüberquerungen können sein: Unterführungstunnel , Viadukte und Überführungen .

Habitatbau und Bepflanzung

In Washington County, North Carolina, wurde entlang des Highway 64 eine Studie durchgeführt, um die Auswirkungen von Wildtierunterführungen auf die lokale Tierwelt zu analysieren. In den Untersuchungsgebieten wurden drei Wildtierunterführungen mit Zäunen um die Autobahn gebaut. Die Studie zeigte, dass Hirsche die Unterführungen am häufigsten nutzten und 93% aller Überquerungen ausmachten. Die Sterblichkeitsraten wurden berechnet und zeigten, dass die Zahl der Todesfälle in der Nähe von Unterführungen geringer war. Dies kann nicht von allen Tieren gesagt werden. Einige haben kleinere Heimatgebiete, so dass sie nicht geneigt waren, Unterführungen zu fahren, um die Straße zu überqueren. Die Unterführung würde höchstwahrscheinlich größeren Säugetieren wie Bären, Hirschen und Pumas zugute kommen. Es wurde festgestellt, dass Unterführungen die Sterblichkeitsraten senken und die Anpassungsfähigkeit lokaler Arten an einen Lebensraum entlang einer Hauptstraße erhöhen.

Recycling

Von einer Straße entfernte Materialien können im Bau innerhalb desselben Projekts oder an anderen Orten wiederverwendet werden. Im Straßenbau können auch Abfallstoffe aus anderen Industrien verwendet werden.

Asphaltbelag ist eines der am meisten recycelten Materialien in den Vereinigten Staaten. Es wird geschätzt, dass über 80 % des von den Fahrbahnen entfernten Asphaltbelags als Baustoff wiederverwendet werden . Es kann in neue Pflaster eingemischt oder als Unterbau oder Füllmaterial verwendet werden. Ebenso kann Beton aus Straßen- oder Gebäudeabrissen eine ausgezeichnete Quelle für Zuschlagstoffe sein.

Gängige Beispiele für Abfallprodukte im Straßenbau verwendet wurden , umfassen Kohleflugasche (zur Beton stärker machen), Asphaltschindeln und geschredderten Reifen (verwendet in Asphaltdecke), geschliffenes Glas und Stahlwerk Schlacke (als Aggregate).

Im Jahr 2012 verwendeten US-Asphaltwerke schätzungsweise 68,3 Millionen Tonnen wiedergewonnene Asphaltdecke, 1,86 Millionen Tonnen recycelte Asphaltschindeln und über 1 Million Tonnen andere recycelte Materialien, um neuen Asphalt herzustellen.

Siehe auch

Verweise