La ecología vial es el estudio de los efectos ecológicos (tanto positivos como negativos) de las carreteras y autopistas (vías públicas). Estos efectos pueden incluir efectos locales, como el ruido , la contaminación del agua , la destrucción o alteración del hábitat y la calidad del aire local ; y los efectos ambientales más amplios del transporte, como la fragmentación del hábitat , la degradación del ecosistema y el cambio climático debido a las emisiones de los vehículos.
El diseño, la construcción y la gestión de carreteras , aparcamientos y otras instalaciones relacionadas, así como el diseño y la regulación de los vehículos, pueden cambiar su efecto. Se sabe que las carreteras causan daños significativos a los bosques , praderas, arroyos y humedales . [1] Además de la pérdida directa de hábitat debido a la propia carretera y la muerte de especies animales, las carreteras alteran los patrones de flujo de agua, aumentan el ruido , el agua y la contaminación del aire , crean perturbaciones que alteran la composición de especies de la vegetación cercana, reduciendo así el hábitat de los animales nativos locales, y actúan como barreras para los movimientos de los animales. Las carreteras son una forma de intrusión de infraestructura lineal que tiene algunos efectos similares a la infraestructura como los ferrocarriles, las líneas eléctricas y los canales, particularmente en los bosques tropicales . [2]
La ecología vial se practica como un campo de investigación por una variedad de ecólogos, biólogos, hidrólogos , ingenieros y otros científicos. Hay varios centros globales para el estudio de la ecología vial: 1) El Centro de Ecología Vial [3] en la Universidad de California, Davis, que fue el primero de su tipo en el mundo; 2) el Centro Brasileiro de Estudos em Ecologia de Estradas en la Universidad Federal de Lavras, Brasil; [4] 3) El Centro para el Transporte y el Medio Ambiente, Universidad Estatal de Carolina del Norte; [5] y 4) el Programa de Ecología Vial en el Instituto de Transporte Occidental, Universidad Estatal de Montana. [6] También hay varias conferencias globales importantes para la investigación de la ecología vial: 1) Infra-Eco Network Europe (IENE), [7] que es internacional, pero se centra principalmente en Europa; 2) Conferencia Internacional sobre Ecología y Transporte (ICOET), [8] que también es global en alcance, pero se centra principalmente en los EE. UU.; 3) Red Australasiana de Ecología y Transporte (ANET), [9] que se centra en el (sub)continente de Australasia; y 4) una posible conferencia sobre ecología de carreteras en el sur de África, que está siendo considerada por el Endangered Wildlife Trust. [10]
Las carreteras pueden tener efectos tanto negativos como positivos en la calidad del aire.
La contaminación del aire de los vehículos propulsados por combustibles fósiles (y algunos biocombustibles) puede ocurrir dondequiera que se utilicen vehículos y es especialmente preocupante en condiciones de calles congestionadas de la ciudad y otras circunstancias de baja velocidad. Las emisiones, también conocidas como gases de escape , incluyen emisiones de partículas de los motores diésel , NO x , [11] compuestos orgánicos volátiles , [12] monóxido de carbono [13] y varios otros contaminantes atmosféricos peligrosos, incluido el benceno . [14] Las concentraciones de contaminantes atmosféricos y los efectos adversos para la salud respiratoria son mayores cerca de la carretera que a cierta distancia de la carretera. [15] El polvo de la carretera levantado por los vehículos puede provocar reacciones alérgicas . [16] El dióxido de carbono no es tóxico para los humanos, pero es un importante gas de efecto invernadero y las emisiones de los vehículos de motor contribuyen de manera importante al aumento de las concentraciones de CO 2 en la atmósfera y, por lo tanto, al calentamiento global .
La construcción de nuevas carreteras que desvíen el tráfico de las zonas pobladas puede producir una mejora percibida en la calidad del aire en la zona original. Sin embargo, las nuevas carreteras normalmente generarán más emisiones generales debido a la demanda inducida . [17] El estudio de evaluación del impacto ambiental y social realizado para el desarrollo de la carretera de circunvalación exterior de Tirana estimó que daría como resultado una mejor calidad del aire en el centro de la ciudad de Tirana. [18]
El gobierno espera que la nueva sección de la carretera que se está construyendo cerca de Hindhead , Reino Unido, para reemplazar una sección de cuatro millas de la carretera A3 , y que incluye el nuevo túnel Hindhead , brinde beneficios ambientales al área inmediata, incluida la eliminación de la congestión diaria, la eliminación de la contaminación del aire en Hindhead causada por la congestión y la eliminación de una carretera existente que cruza el área ambientalmente sensible de Devil's Punchbowl . [19] [ necesita actualización ]
Las escorrentías urbanas de las carreteras y otras superficies impermeables son una fuente importante de contaminación del agua . [20] El agua de lluvia y la nieve derretida que se escurre por las carreteras tienden a recoger gasolina , aceite de motor , metales pesados , basura y otros contaminantes. Las escorrentías de las carreteras son una fuente importante de níquel , cobre , zinc , cadmio , plomo e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que se crean como subproductos de la combustión de la gasolina y otros combustibles fósiles . [21]
Los productos químicos para descongelar y la arena pueden escurrirse hacia los costados de las carreteras, contaminar las aguas subterráneas y las aguas superficiales . [22] Las sales de las carreteras (principalmente cloruros de sodio , calcio o magnesio ) pueden ser tóxicas para las plantas y los animales sensibles. [23] La arena puede alterar los entornos de los lechos de los ríos , causando estrés a las plantas y los animales que viven allí. Varios estudios han encontrado una diferencia clara en las propiedades físicas de las aguas entre las cuencas o los sistemas hídricos inmediatamente adyacentes a las carreteras en comparación con los de los entornos más alejados de las carreteras estudiadas. [24] Los productos químicos para descongelar, la sal, los cloruros y los nutrientes aportados por la contaminación por partículas, como el nitrógeno (N) y el fósforo (P), pueden desencadenar cascadas tróficas en las vías fluviales adyacentes. [25] [26]
Los productos químicos que se aplican a las carreteras junto con la arena para descongelar son principalmente sal y cloruro de calcio . [27] También se utilizan otros productos químicos como la urea . [27] Estos productos químicos abandonan la superficie de la carretera en la escorrentía o en el agua pulverizada. Además de la bioacumulación de metales pesados [28] en las plantas adyacentes, la sal puede dañar la vegetación hasta a 100 m (110 yd) de la carretera. [29] Los estudios han encontrado efectos negativos en la dinámica de la población de ranas de bosque cuando los renacuajos se criaron en presencia de la mayoría de los productos químicos para descongelar, como la disminución de las tasas de supervivencia de los renacuajos y la modificación de las proporciones sexuales en la madurez. [30] [31]
Un nivel elevado de cloruro en el agua debido a la aplicación de sal en las carreteras puede ser generalizado en las vías fluviales, en lugar de ser un fenómeno local del borde de la carretera en sí. [27]
El tráfico de vehículos motorizados en las carreteras genera ruido en una amplia gama de frecuencias que pueden afectar tanto a los humanos como a los animales.
La contaminación acústica es un factor de degradación ambiental que a menudo se pasa por alto y se considera que no tiene un efecto significativo, aunque el ruido del tráfico puede contribuir a numerosas perturbaciones para la vida silvestre. Se han realizado cada vez más estudios sobre los efectos del ruido en la vida silvestre. Tanto los sonidos que producen los motores y el viento sobre las estructuras de los vehículos en movimiento, como las vibraciones ultrasónicas transmitidas por el aire y el suelo al pasar los vehículos pueden superponerse con los rangos de frecuencia y amplitudes que utilizan los animales para comunicarse . [32] [33] [34]
Varios estudios revelaron que el ruido puede tener un efecto negativo, particularmente en las aves. El ruido de las carreteras principales puede interrumpir o interferir con los cantos de las aves cantoras, y sus cantos instintivos asociados con el apareamiento, la comunicación, la migración y otros propósitos se ven obstaculizados por el ruido de las carreteras. Las aves en las ciudades que están expuestas al ruido del tráfico cantan canciones de frecuencia más alta, lo que aumenta la amplitud de sus canciones, de modo que es más probable que se las escuche por encima del ruido. [35] Un estudio no proporcionó necesariamente un efecto fatal directo para las aves analizadas, pero el estudio mostró que la abundancia de especies disminuyó alrededor de las carreteras principales debido al ruido. [36] Los efectos del ruido también pueden modificar el comportamiento de ciertas especies, como las aves y sus comportamientos alimentarios. Las aves pueden pasar una cantidad cada vez mayor de tiempo utilizando el escaneo visual para detectar depredadores como resultado de las señales auditivas y las señales de alarma de otras especies que se ven enmascaradas por la contaminación acústica. Una menor cantidad de tiempo dedicado a alimentarse puede reducir el peso corporal medio de las aves que viven cerca de las carreteras, lo que afecta directamente a sus tasas de supervivencia de manera negativa. [37] La exposición crónica al ruido del tráfico dificulta la capacidad de las aves para responder a otras señales de estrés comunes al reducir los niveles de corticosterona inducida por el estrés (una medida de la intensidad con la que un organismo responde a un factor estresante). [38] Esto puede ser mortal si las aves no son capaces de responder adecuadamente a una señal de estrés, como un depredador. En entornos ruidosos, es menos probable que los polluelos pidan limosna cuando llegan sus padres porque el ruido del tráfico enmascara los sonidos de la llegada de sus padres. [39] Este efecto puede reducir las tasas de alimentación, lo que conduce a una reducción del tamaño corporal de los polluelos y de la posibilidad de supervivencia después de la eclosión. Los polluelos expuestos al ruido también pueden sufrir una reducción de la función inmunológica. [40]
El ruido de la carretera puede ser una molestia si afecta a los centros de población, especialmente en carreteras a velocidades de funcionamiento más altas, cerca de intersecciones y en tramos en pendiente. En dichos lugares, se pueden esperar efectos sobre la salud causados por el ruido en los sistemas viales utilizados por un gran número de vehículos de motor. Existen estrategias de mitigación del ruido para reducir los niveles de sonido en los receptores sensibles cercanos. La idea de que el diseño de las carreteras podría verse influido por consideraciones de ingeniería acústica surgió por primera vez alrededor de 1973. [ cita requerida ]
Los reductores de velocidad , que suelen instalarse en zonas urbanizadas, pueden aumentar la contaminación acústica , sobre todo si circulan vehículos de gran tamaño y, sobre todo, de noche.
Las nuevas carreteras pueden desviar el tráfico de los centros de población, aliviando así la contaminación acústica . Un nuevo proyecto vial planificado en Shropshire , Reino Unido, promete reducir el ruido del tráfico en el centro de la ciudad de Shrewsbury . [41] [ necesita actualización ]
Las carreteras pueden actuar como barreras o filtros para el movimiento de los animales y provocar la fragmentación del hábitat . [42] Muchas especies no cruzan el espacio abierto creado por una carretera debido a la amenaza de depredación [43] y las carreteras también provocan un aumento de la mortalidad animal debido al tráfico. [44] Este efecto barrera puede impedir que las especies migren y recolonicen áreas donde se han extinguido localmente, además de restringir el acceso a recursos disponibles estacionalmente o ampliamente dispersos. [43]
La fragmentación del hábitat también puede dividir grandes poblaciones continuas en poblaciones más pequeñas y aisladas. [42] Estas poblaciones más pequeñas son más vulnerables a la deriva genética , la depresión endogámica y un mayor riesgo de disminución y extinción de la población. [43] El que se observe o no este efecto depende en gran medida del tamaño y la movilidad de la especie en cuestión y de la escala espacial en la que se produce la fragmentación. [45] La fragmentación no afecta a todas las especies de la misma manera.
La presencia de carreteras también reduce la cantidad de hábitat accesible para las especies, es decir, reduce la cantidad de hábitat utilizable disponible para los organismos sin cruzar una carretera. Dicho esto, el hecho de que un hábitat al otro lado de la carretera se vuelva inaccesible para un organismo o no varía entre especies. Las carreteras son una barrera permeable para algunos organismos e impermeable para otros. [46]
Las carreteras pueden ser especialmente peligrosas para las poblaciones de anfibios y reptiles que migran a charcas primaverales [47] o a la grava de los bordes de las carreteras que varias especies intentan utilizar como sitios de anidación [48] . Las actividades instintivas de los reptiles pueden llevarlos hacia las carreteras y provocar un aumento de las tasas de mortalidad: las serpientes, por ejemplo, pueden utilizar las carreteras como fuente de calor para la termorregulación. También se ha observado que algunas tortugas ponen sus huevos en los arcenes de las carreteras. Los patrones migratorios de una estación a otra también pueden hacer que las ranas y las serpientes entren en contacto con las carreteras y provocar un aumento de sus tasas de mortalidad [36] .
La carga de tráfico cerca de las grandes ciudades puede mostrar cambios cíclicos dramáticos inducidos por el turismo de fin de semana, y esto podría inducir cambios cíclicos en los patrones de actividad de las aves. [49] La implantación de carreteras también puede hacer que las aves eviten ciertos sitios, ya que se consideran menos habitables (debido al aumento de la contaminación acústica y química). Ciertas poblaciones de aves pueden entonces quedar confinadas en sitios habitables más pequeños, lo que lleva a un aumento de la posibilidad de extinción causada por enfermedades o perturbaciones del hábitat. [50]
Las carreteras que atraviesan bosques que albergan animales comestibles pueden fomentar o facilitar la caza furtiva . Especialmente en las zonas pobres, la construcción de carreteras ha promovido no solo la caza furtiva para consumo personal sino también la venta (para consumo o como mascota) a terceros. [ cita requerida ]
De manera similar, la construcción de carreteras en zonas forestales también ha promovido la tala ilegal, ya que resulta más fácil para los madereros ilegales transportar la madera. [51]
Es necesario concienciar a los conductores, en particular a los que conducen por caminos forestales, sobre la importancia de respetar los límites de velocidad y estar alerta. El Grupo de Conservación Ambiental ha iniciado una campaña de concienciación denominada PATH, acrónimo de Provide Animals safe Transit on Highways [52] (Proporcionar a los animales un tránsito seguro por las carreteras ) que ha recorrido más de 17.000 km en la India para destacar la importancia de conducir de forma segura en los caminos forestales. [53]
Los cruces de fauna silvestre que permiten a los animales cruzar de forma segura barreras creadas por el hombre, como carreteras, no solo tienen como objetivo reducir los atropellos, sino también, idealmente, proporcionar conectividad entre áreas de hábitat y combatir la fragmentación del hábitat . [1] [54] Los cruces de fauna silvestre pueden incluir: túneles subterráneos , viaductos y pasos elevados .
En el condado de Washington, Carolina del Norte, a lo largo de la carretera 64, se realizó un estudio para analizar los efectos de los pasos subterráneos para la fauna silvestre en la fauna local. Se construyeron tres pasos subterráneos para la fauna silvestre con cercas alrededor de la carretera en las zonas de estudio. El estudio mostró que los ciervos eran los que más utilizaban los pasos subterráneos y representaban el 93% de todos los cruces. Se calcularon las tasas de mortalidad y se demostró que el número de muertes era menor cerca de los pasos subterráneos. Esto no se puede decir de todos los animales. Algunos tienen áreas de distribución más pequeñas, por lo que no estaban dispuestos a viajar a pasos subterráneos para cruzar la carretera. Los pasos subterráneos probablemente beneficiarían a los mamíferos más grandes, como los osos, los ciervos y los pumas. Se observó que los pasos subterráneos reducían las tasas de mortalidad y aumentaban la capacidad de las especies locales para adaptarse a un hábitat a lo largo de una carretera principal. [55]
Los elementos estructurales como cercas o muros a lo largo de los puentes de las carreteras pueden alentar a las aves y a los murciélagos a volar más alto sobre las carreteras o debajo de los puentes, lo que reduce las posibilidades de colisiones de vehículos. [56] Algunos animales, como las aves, son más vulnerables a las perturbaciones durante ciertos períodos del año, como la temporada de reproducción. [56]
Los materiales extraídos de una carretera pueden reutilizarse en la construcción dentro del mismo proyecto [57] o en otros lugares. La construcción de carreteras también puede utilizar materiales de desecho de otras industrias.
El pavimento asfáltico es uno de los materiales más reciclados en los Estados Unidos. Se estima que más del 80% del pavimento asfáltico retirado de las carreteras se reutiliza como agregado para la construcción . Se puede mezclar con pavimento nuevo o utilizar como subbase o material de relleno. De manera similar, el hormigón procedente de la demolición de carreteras o edificios puede ser una excelente fuente de agregado. [58]
Entre los ejemplos más comunes de productos de desecho utilizados en la construcción de carreteras se incluyen las cenizas volantes de carbón (utilizadas para fortalecer el hormigón), las tejas de asfalto y los neumáticos triturados (utilizados en el pavimento asfáltico), el vidrio molido y la escoria de acería (utilizada como agregados). [58]
En 2012, las plantas de asfalto de EE. UU. utilizaron aproximadamente 68,3 millones de toneladas de pavimento asfáltico recuperado, 1,86 millones de toneladas de tejas asfálticas recicladas y más de 1 millón de toneladas de otros materiales reciclados para producir asfalto nuevo. [59]