從 2003 年 8 月開始，短短兩個(gè)多月的時(shí)間里，生物學(xué)家們就在美國弗吉尼亞州的巴克本山間收集到了 400 多只蝙蝠尸體——它們的上空，則是 44 臺(tái)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
飛過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的蝙蝠 | maxpixel.net
風(fēng)能作為重要的清潔可再生能源之一，近些年在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展。目前，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已經(jīng)突破 650 吉瓦（1吉瓦=109瓦）；僅 2019 年，全球新增的風(fēng)電裝機(jī)容量就高達(dá) 60.4 吉瓦，相當(dāng)于 2.7 個(gè)三峽工程的發(fā)電功率。然而，表面風(fēng)平浪靜的風(fēng)電場(chǎng)，實(shí)際上卻暗流涌動(dòng)。
從澳大利亞到美歐地區(qū)，風(fēng)力機(jī)造成的蝙蝠死亡案例相繼被報(bào)道。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國每年約有 60 萬只蝙蝠因風(fēng)力機(jī)而喪生，主要是灰蓬毛蝠（Lasiurus cinereus）、赤蓬毛蝠（Lasiurus borealis）等物種，這些蝙蝠大部分不棲息在洞穴中，而是習(xí)慣遷徙并且棲息在樹上。
赤蓬毛蝠 | USGS
蝙蝠極少會(huì)與信號(hào)通訊塔、建筑物等發(fā)生碰撞，卻常常死于風(fēng)力發(fā)電機(jī)之下。解剖結(jié)果表明，一半的蝙蝠死于與風(fēng)力機(jī)葉片的直接碰撞，另一半則死于氣壓變化導(dǎo)致的肺部損傷。令人匪夷所思的是，調(diào)查人員在實(shí)地考察中還發(fā)現(xiàn)，部分蝙蝠甚至?xí)鲃?dòng)靠近這些揮舞著三只葉片的“劊子手”——風(fēng)力機(jī)似乎擁有某種魔力勾引著蝙蝠，使它們心甘情愿被殺戮。
根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)和蝙蝠的生活習(xí)性，科學(xué)家們先后提出一系列的假設(shè)，但始終難以得出一個(gè)確定的結(jié)論，整個(gè)事件直到現(xiàn)在仍舊撲朔迷離。
肺部組織受損？
在收集到的蝙蝠尸體中，約有 50% 尸體的表面沒有任何傷口痕跡。這種非碰撞導(dǎo)致的死亡，來自于蝙蝠突發(fā)的內(nèi)傷——肺部氣壓損傷癥。風(fēng)力發(fā)電機(jī)看起來溫文爾雅，但它的殺傷力卻潛藏在看不見的氣流中。由于葉片快速旋轉(zhuǎn)，葉尖附近的氣流速度極高，接近于 80米每秒，導(dǎo)致氣壓迅速下降。加拿大卡爾加里大學(xué)的生物學(xué)教授艾琳·貝瓦爾德（Erin Baerwald）指出，局部大氣壓的大幅降低容易使蝙蝠的肺部迅速脹大，誘發(fā)其肺部組織發(fā)生損傷。
正常（左）和受損（右）的蝙蝠肺部 | 參考資料[2]
不僅如此，蝙蝠的肺部損傷還另有玄機(jī)。風(fēng)力機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪會(huì)在后方形成一個(gè)巨大的尾流區(qū)域，其中氣流復(fù)雜紊亂；同時(shí)，每只葉片的尖部會(huì)不斷誘導(dǎo)產(chǎn)生葉尖渦（類似于河流中的旋渦），葉尖渦的尺寸雖小，但旋轉(zhuǎn)速度極高。蝙蝠一旦靠近，就有可能被卷入其中。當(dāng)受困的蝙蝠極力揮舞翅膀試圖逃脫時(shí)，周圍稀疏的氧氣、短期急劇的掙扎，都會(huì)迫使肺部進(jìn)行超負(fù)荷工作，最終釀成慘死的悲劇。
風(fēng)力機(jī)尾流 | Aeolus
回聲定位受干擾？
多數(shù)蝙蝠利用回聲定位進(jìn)行導(dǎo)航和捕食，并且發(fā)出低頻聲波來吸引配偶、召喚同類、驅(qū)逐天敵。然而，大型風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的巨大噪聲，嚴(yán)重干擾了蝙蝠正常的信息交流。這些噪聲包括葉片葉尖側(cè)產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲、齒輪嚙合產(chǎn)生的機(jī)械噪聲等，聲音強(qiáng)度大，且與蝙蝠發(fā)出的超聲波的頻域（集中在 20-60 千赫茲）存在部分重疊區(qū)間。當(dāng)接收到與自己發(fā)出的聲波頻率相近的聲音時(shí)，為保證信息的接收，蝙蝠可能會(huì)被迫“更換頻道”，改變使用的聲波頻率。
驅(qū)逐蝙蝠的超聲波音響 | E. Arnett / Bat Conservation International
被食物和棲息地勾引？
現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)普遍通體潔白，巨大的尺寸使其異常顯眼，成為游客眼中秀麗景色的點(diǎn)綴。但實(shí)際上，風(fēng)力機(jī)作為一種大型人造機(jī)械，并不能融入身旁的生態(tài)環(huán)境。風(fēng)力機(jī)夜晚的光源以及機(jī)艙內(nèi)部散發(fā)的熱量，會(huì)吸引大量昆蟲聚集在風(fēng)力機(jī)的表面。同時(shí)，風(fēng)力機(jī)周圍裸露的小塊空地與叢林構(gòu)成的邊界區(qū)域還存在“叢林邊界效應(yīng)”，昆蟲在邊界區(qū)域的日常活動(dòng)甚至比在完全的叢林環(huán)境中更加活躍。那些以昆蟲為主要食物的蝙蝠，可能會(huì)跟隨食物的足跡，靠近危機(jī)四伏的風(fēng)電場(chǎng)。
對(duì)于遷徙型蝙蝠而言，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)不僅是它們路徑上最高的建筑，其內(nèi)部還有源源不斷涌出的熱量，是理想的棲息和求偶地點(diǎn)，進(jìn)一步加劇了風(fēng)力機(jī)的“致命吸引”。
電磁場(chǎng)、視覺和嗅覺被干擾？
風(fēng)電場(chǎng)的大型變電站以及架設(shè)的電纜等設(shè)備，在一定程度上影響了電磁波的傳播，干擾手機(jī)、電視等設(shè)備接收到的信號(hào)——這也是機(jī)場(chǎng)、港口等附近禁止建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的原因之一。部分遷徙型蝙蝠并不完全依賴于回聲定位，與鴿子類似，它們也根據(jù)地磁場(chǎng)來確定方向。因此，風(fēng)電場(chǎng)周圍紊亂的電磁場(chǎng)可能使這些蝙蝠迷失方向，誤入歧途。
除了強(qiáng)大的聽覺系統(tǒng)，蝙蝠的嗅覺也十分靈敏。風(fēng)電機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，離不開潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂。在長(zhǎng)期高壓環(huán)境下，潤(rùn)滑油會(huì)從齒輪箱等部件中緩慢滲透出來，甚至泄漏到外部環(huán)境中。這些機(jī)油的氣味也可能干擾蝙蝠的嗅覺，或者吸引它們的注意。
旋轉(zhuǎn)的指尖陀螺
一些遷徙型蝙蝠在途徑熟悉的航線時(shí)，為了節(jié)省體力，可能會(huì)放棄使用回聲定位，僅僅依靠視力；但屬于夜行動(dòng)物的蝙蝠眼睛退化，視力較差。當(dāng)它們距離風(fēng)力機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，難以看到旋轉(zhuǎn)的葉片。我們能夠看到指尖陀螺旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的光影圖案，觀察到電風(fēng)扇以及汽車輪胎的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這種由視覺暫留產(chǎn)生的“假象”可能也會(huì)出現(xiàn)在蝙蝠的視覺系統(tǒng)中，使它們看不清楚前方旋轉(zhuǎn)葉片，從而無法及時(shí)躲避障礙物。
解決措施為何得不到推廣？
以上列舉的種種原因來源于科學(xué)家的推測(cè)，從目前得到的證據(jù)來分析，蝙蝠的傷亡可能是多種原因綜合作用產(chǎn)生的結(jié)果。當(dāng)然，蝙蝠本身還存在著大量的未解之謎，它和風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)的關(guān)系，我們至今尚不完全了解。相關(guān)探索工作還有很長(zhǎng)的路要走，目前亟待解決的難題是如何避免再次出現(xiàn)此類的傷亡事故。
風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)離蝙蝠的活動(dòng)區(qū)域，可以最大程度上保護(hù)蝙蝠的生命安全。然而，鳥類和蝙蝠頻繁活動(dòng)的廣闊區(qū)域，同樣也是風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)的理想位置。即使需要遵守極為苛刻的風(fēng)場(chǎng)選址策略，但風(fēng)場(chǎng)開發(fā)方往往不會(huì)因?yàn)橐恍〔糠忠吧鷦?dòng)物的存在，而輕易放棄一大片優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源地區(qū)。
雷達(dá)檢測(cè)到聚集的蝙蝠 | U.S. National Weather Service
已經(jīng)建設(shè)完成的風(fēng)電場(chǎng)幾乎不可能被遷移，此時(shí)，“亡羊補(bǔ)牢”的解決措施尤為關(guān)鍵。試驗(yàn)表明，將大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)原本 3米每秒 的啟動(dòng)風(fēng)速升高至 5.5米每秒，可以減少近 60% 的蝙蝠死亡事故。使用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)掃描風(fēng)電場(chǎng)周圍 4.8～12.8 千米內(nèi)的空域，當(dāng)雷達(dá)、超聲波麥克風(fēng)、攝像頭、GPS 等設(shè)備探測(cè)到蝙蝠群即將飛入前，提前調(diào)整風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行策略，甚至直接關(guān)閉機(jī)組，可以大幅度降低蝙蝠的傷亡。然而，這些措施會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效益，隱秘角落里的這些蝙蝠尸體，往往只能成為犧牲品。
相比于化石能源，以風(fēng)能為代表的新能源對(duì)環(huán)境更加友好。但新能源并非完美無瑕，這些需要完善的空間，正是推動(dòng)我們不斷進(jìn)步的動(dòng)力。
參考資料
[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
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