400具蝙蝠尸体 散落在风力发电机之下
原创 城明辰 果壳 收录于话题#科学X计划9个
从 2003 年 8 月开始，短短两个多月的时间里，生物学家们就在美国弗吉尼亚州的巴克本山间收集到了 400 多只蝙蝠尸体——它们的上空，则是 44 台运行的风力发电机。
飞过风力发电机的蝙蝠 | maxpixel.net
风能作为重要的清洁可再生能源之一，近些年在全球范围内迅速发展。目前，全球风电累计装机容量已经突破 650 吉瓦（1吉瓦=109瓦）；仅 2019 年，全球新增的风电装机容量就高达 60.4 吉瓦，相当于 2.7 个三峡工程的发电功率。然而，表面风平浪静的风电场，实际上却暗流涌动。
从澳大利亚到美欧地区，风力机造成的蝙蝠死亡案例相继被报道。据统计，美国每年约有 60 万只蝙蝠因风力机而丧生，主要是灰蓬毛蝠（Lasiurus cinereus）、赤蓬毛蝠（Lasiurus borealis）等物种，这些蝙蝠大部分不栖息在洞穴中，而是习惯迁徙并且栖息在树上。
赤蓬毛蝠 | USGS
蝙蝠极少会与信号通讯塔、建筑物等发生碰撞，却常常死于风力发电机之下。解剖结果表明，一半的蝙蝠死于与风力机叶片的直接碰撞，另一半则死于气压变化导致的肺部损伤。令人匪夷所思的是，调查人员在实地考察中还发现，部分蝙蝠甚至会主动靠近这些挥舞着三只叶片的“刽子手”——风力机似乎拥有某种魔力勾引着蝙蝠，使它们心甘情愿被杀戮。
根据风力发电机的特点和蝙蝠的生活习性，科学家们先后提出一系列的假设，但始终难以得出一个确定的结论，整个事件直到现在仍旧扑朔迷离。
肺部组织受损？
在收集到的蝙蝠尸体中，约有 50% 尸体的表面没有任何伤口痕迹。这种非碰撞导致的死亡，来自于蝙蝠突发的内伤——肺部气压损伤症。风力发电机看起来温文尔雅，但它的杀伤力却潜藏在看不见的气流中。由于叶片快速旋转，叶尖附近的气流速度极高，接近于 80米每秒，导致气压迅速下降。加拿大卡尔加里大学的生物学教授艾琳·贝瓦尔德（Erin Baerwald）指出，局部大气压的大幅降低容易使蝙蝠的肺部迅速胀大，诱发其肺部组织发生损伤。
正常（左）和受损（右）的蝙蝠肺部 | 参考资料[2]
不仅如此，蝙蝠的肺部损伤还另有玄机。风力机高速旋转的风轮会在后方形成一个巨大的尾流区域，其中气流复杂紊乱；同时，每只叶片的尖部会不断诱导产生叶尖涡（类似于河流中的旋涡），叶尖涡的尺寸虽小，但旋转速度极高。蝙蝠一旦靠近，就有可能被卷入其中。当受困的蝙蝠极力挥舞翅膀试图逃脱时，周围稀疏的氧气、短期急剧的挣扎，都会迫使肺部进行超负荷工作，最终酿成惨死的悲剧。
风力机尾流 | Aeolus
回声定位受干扰？
多数蝙蝠利用回声定位进行导航和捕食，并且发出低频声波来吸引配偶、召唤同类、驱逐天敌。然而，大型风力机产生的巨大噪声，严重干扰了蝙蝠正常的信息交流。这些噪声包括叶片叶尖侧产生的气动噪声、齿轮啮合产生的机械噪声等，声音强度大，且与蝙蝠发出的超声波的频域（集中在 20-60 千赫兹）存在部分重叠区间。当接收到与自己发出的声波频率相近的声音时，为保证信息的接收，蝙蝠可能会被迫“更换频道”，改变使用的声波频率。
研究人员采用“以毒攻毒”的策略，研发了一种超声波音响，它可以连续发出频率为 20-100千赫兹的巨大噪声，威慑蝙蝠使其远离噪声源。试验结果表明，风力机安装该装置之后，蝙蝠的死亡数量下降了 21%-51%。但这种音响发出的轰鸣声与风力机噪声并没有本质上的差别，同样也会对蝙蝠的身体健康状况产生一定的影响。
驱逐蝙蝠的超声波音响 | E. Arnett / Bat Conservation International
被食物和栖息地勾引？
现代大型风力发电机普遍通体洁白，巨大的尺寸使其异常显眼，成为游客眼中秀丽景色的点缀。但实际上，风力机作为一种大型人造机械，并不能融入身旁的生态环境。风力机夜晚的光源以及机舱内部散发的热量，会吸引大量昆虫聚集在风力机的表面。同时，风力机周围裸露的小块空地与丛林构成的边界区域还存在“丛林边界效应”，昆虫在边界区域的日常活动甚至比在完全的丛林环境中更加活跃。那些以昆虫为主要食物的蝙蝠，可能会跟随食物的足迹，靠近危机四伏的风电场。
对于迁徙型蝙蝠而言，大型风力发电机不仅是它们路径上最高的建筑，其内部还有源源不断涌出的热量，是理想的栖息和求偶地点，进一步加剧了风力机的“致命吸引”。
电磁场、视觉和嗅觉被干扰？
风电场的大型变电站以及架设的电缆等设备，在一定程度上影响了电磁波的传播，干扰手机、电视等设备接收到的信号——这也是机场、港口等附近禁止建设风电场的原因之一。部分迁徙型蝙蝠并不完全依赖于回声定位，与鸽子类似，它们也根据地磁场来确定方向。因此，风电场周围紊乱的电磁场可能使这些蝙蝠迷失方向，误入歧途。
除了强大的听觉系统，蝙蝠的嗅觉也十分灵敏。风电机组的长期稳定运行，离不开润滑油、润滑脂。在长期高压环境下，润滑油会从齿轮箱等部件中缓慢渗透出来，甚至泄漏到外部环境中。这些机油的气味也可能干扰蝙蝠的嗅觉，或者吸引它们的注意。
旋转的指尖陀螺
一些迁徙型蝙蝠在途径熟悉的航线时，为了节省体力，可能会放弃使用回声定位，仅仅依靠视力；但属于夜行动物的蝙蝠眼睛退化，视力较差。当它们距离风力机较远时，难以看到旋转的叶片。我们能够看到指尖陀螺旋转产生的光影图案，观察到电风扇以及汽车轮胎的反转现象，这种由视觉暂留产生的“假象”可能也会出现在蝙蝠的视觉系统中，使它们看不清楚前方旋转叶片，从而无法及时躲避障碍物。
解决措施为何得不到推广？
以上列举的种种原因来源于科学家的推测，从目前得到的证据来分析，蝙蝠的伤亡可能是多种原因综合作用产生的结果。当然，蝙蝠本身还存在着大量的未解之谜，它和风力机发电机的关系，我们至今尚不完全了解。相关探索工作还有很长的路要走，目前亟待解决的难题是如何避免再次出现此类的伤亡事故。
风电场远离蝙蝠的活动区域，可以最大程度上保护蝙蝠的生命安全。然而，鸟类和蝙蝠频繁活动的广阔区域，同样也是风电场开发的理想位置。即使需要遵守极为苛刻的风场选址策略，但风场开发方往往不会因为一小部分野生动物的存在，而轻易放弃一大片优质风资源地区。
雷达检测到聚集的蝙蝠 | U.S. National Weather Service
已经建设完成的风电场几乎不可能被迁移，此时，“亡羊补牢”的解决措施尤为关键。试验表明，将大型风力发电机原本 3米每秒 的启动风速升高至 5.5米每秒，可以减少近 60% 的蝙蝠死亡事故。使用监测系统扫描风电场周围 4.8～12.8 千米内的空域，当雷达、超声波麦克风、摄像头、GPS 等设备探测到蝙蝠群即将飞入前，提前调整风电机组的运行策略，甚至直接关闭机组，可以大幅度降低蝙蝠的伤亡。然而，这些措施会严重影响整个风电场的发电效益，隐秘角落里的这些蝙蝠尸体，往往只能成为牺牲品。
相比于化石能源，以风能为代表的新能源对环境更加友好。但新能源并非完美无瑕，这些需要完善的空间，正是推动我们不断进步的动力。
参考资料
[1] Tobias DüRR & Lothar BACH. 2004. Bat deaths and wind turbines-a review of current knowledge, and of the information available in the database for Germany. Bremer Beitr?ge für Naturkunde und Naturschutz, 253-264
[2] Erin F, Baerwald, Genevieve H, D'Amours, et al. Barotrauma is a significant cause of bat fatalities at wind turbines. Current Biology. 18.16, 695-696
[3] American Wind Wildlife Institute (AWWI). 2018. Bats and Wind Energy: Impacts, Mitigation, and Tradeoffs.Washington, DC
[4] https://www.treehugger.com/ways-to-protect-bats-and-birds-from-wind-turbines-4868663
[5] https://electrical-engineering-portal.com/why-bats-are-insanely-attracted-to-wind-turbines
[6] https://www.nps.gov/subjects/bats/wind-energy.htm
[7] https://www.engadget.com/2017-05-10-saving-bats-from-wind-turbines.html?guccounter=1
[7] https://www.scientificamerican.com/article/bat-killings-by-wind-energy-turbines-continue/
作者： 城明辰
原标题：《400具蝙蝠尸体，散落在风力发电机之下》
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