Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Составной спутниковый снимок Земли ночью. На суше Земли осталось немного темных участков.
Городской парк ( парк Ибирапуэр , Бразилия) в ночное время

Экологическое световое загрязнение - это воздействие искусственного света на отдельные организмы и структуру экосистем в целом.

Эффект , что искусственный свет оказывает на организмы сильно варьирует, [1] и варьируется от полезного (например , повышенной способности к хищникам видов наблюдать добычу ) немедленно со смертельным исходом (например , молью , которые привлекают лампы фонарей и погибает под действием тепла). Свет в ночное время также может быть полезным и вредным для вида. Например, людям выгодно использовать искусственное освещение в помещении, чтобы продлить время, доступное для работы и развлечений , но свет нарушает циркадный ритм человека , и возникающий стресс наносит вред здоровью. [2][3]

Различные эффекты, которые световое загрязнение оказывает на отдельные виды, влияют на экологию регионов. В случае, когда два вида занимают идентичную нишу , частота популяций каждого вида может быть изменена путем введения искусственного освещения, если они не в одинаковой степени подвержены воздействию света ночью. Например, некоторые виды пауков избегают освещенных участков, в то время как другие с удовольствием строят свою паутину прямо на фонарном столбе. Поскольку фонарные столбы привлекают множество летающих насекомых , [4]пауки, которые не возражают против света, получают преимущество перед пауками, которые его избегают, и, следовательно, становятся более распространенными. Изменения в частотности этих видов могут иметь побочные эффекты , так как затрагиваются взаимодействия между этими видами и другими в экосистеме и изменяются пищевые сети . Эти колебательные эффекты могут в конечном итоге повлиять даже на дневные растения и животных. Например, изменение активности ночных активных насекомых может изменить выживаемость ночных цветущих растений, которые могут служить пищей или укрытием для дневных животных.

Введение искусственного света в ночное время является одним из самых резких антропогенных изменений Земли, сопоставимой с токсическим загрязнением окружающей среды, изменением землепользования и изменения климата в связи с увеличением концентрации от парниковых газов .

Световое загрязнение может даже повлиять на животных и растения, которые активны в течение дня, как демонстрируют эти дневные осы , которые воруют ночных насекомых, пойманных в паутину возле уличных фонарей .

Циклы естественного освещения [ править ]

Введение искусственного света нарушает несколько естественных световых циклов, которые возникают из-за движений Земли , Луны и Солнца , а также из-за метеорологических факторов.

Суточный (солнечный) цикл [ править ]

Наиболее очевидное изменение в использовании света ночью - это конец тьмы в целом. Цикл день / ночь, вероятно, является самым мощным поведенческим сигналом окружающей среды, поскольку почти всех животных можно разделить на ночные или дневные . Если ночное животное активно только в очень темноте, оно не сможет жить в освещенных местах. Наиболее остро поражаются уличные фонари и освещенные здания, но рассеянный свет небесного свечения может распространяться на сотни километров от центра города .

Сезонные (солнечные) циклы [ править ]

Наклон оси из Земли приводит сезоны за пределами тропиков . Изменение продолжительности дня является ключевым сигналом сезонного поведения (например, брачного сезона ) у нетропических животных. Присутствие света в ночное время может приводить к "выходу времен года" [1] , изменяя поведение и терморегуляцию пораженных организмов. Этот эффект может быть смертельным для мелких млекопитающих зимой, поскольку, когда их тело ведет себя так, как будто это лето, они не поддерживают достаточную зимнюю температуру тела, чтобы пережить зимние ночи.

Лунные циклы [ править ]

Поведение некоторых животных (например, койотов , [5] летучих мышей , [6] жаб , [7] насекомых) связано с лунным циклом. Рядом городские центры уровня ночного неба часто превышает полную луну , [8] , поэтому наличие света в ночное время может изменить это поведение, потенциально снижая пригодность.

Покрытие облаков [ править ]

В нетронутых областях облака закрывают звезды и затемняют ночное небо, что приводит к самым темным ночам. В городских и пригородных районах, в отличие от этого , облака усилить эффект свечения неба, [8] в частности , для более длинных волн. [9] Это означает, что типичный уровень освещенности намного выше вблизи городов, но это также означает, что по-настоящему темные ночи в этих районах никогда не бывают.

Влияние облаков на уровень освещенности в городских и пригородных экосистемах полностью противоположно тому, что происходит в нетронутых районах.

Воздействие светового загрязнения на отдельные организмы [ править ]

Насекомые [ править ]

Привлечение насекомых к искусственному свету - один из самых известных примеров воздействия света ночью на организмы. Когда насекомых привлекают лампы, они могут быть убиты истощением или контактом с самой лампой, и они также уязвимы для хищников, таких как летучие мыши. [4]

На насекомых по-разному воздействуют световые волны различной длины, и многие виды могут видеть ультрафиолетовый и инфракрасный свет, невидимый для человека. Из-за различий в восприятии бабочек больше привлекают источники белого и голубоватого света широкого спектра, чем желтый свет, излучаемый натриевыми лампами низкого давления . [10]

Насекомые убиты привлечением к заглубленному световому коробу

Сложный глаз моль приводит к фатальному притяжению к свету. [11]

Стрекозы воспринимают горизонтально поляризованный свет как знак воды. По этой причине источники воды неотличимы от асфальтированных дорог с поляризованным световым загрязнением к ним. Стрекозы, ищущие воду для питья или для откладывания яиц, часто приземляются на дороги или другие темные плоские отражающие поверхности, такие как автомобили, и остаются там до тех пор, пока не умрут от обезвоживания и гипертермии . [12]

Световое загрязнение может затруднить брачные ритуалы из светлячков , когда они зависят от их собственного света для ухаживания, что привели к снижению населения. [13] [14] [15]

Светлячки харизматичны (что является редкостью среди насекомых) и легко обнаруживаются неспециалистами, что делает их хорошими флагманскими видами для привлечения внимания общественности; хорошие модели исследования воздействия света на ночных животных; и, наконец, благодаря их чувствительности и быстрой реакции на изменения окружающей среды, хорошие биоиндикаторы для искусственного ночного освещения. [16]

Птицы [ править ]

См. Также: Столкновения птиц с небоскребами

Свет на высоких строениях может дезориентировать перелетных птиц . По оценкам Службы охраны рыболовства и дикой природы США, количество птиц, погибших после того, как их привлекли к высоким башням, колеблется от 4 до 5 миллионов в год и на порядок выше. Программа осведомленности о смертельном свете (FLAP) работает с владельцами зданий в Торонто , Канада и других городах, чтобы снизить смертность птиц за счет выключения света в периоды миграции.

Перелетные птицы сбиты с толку прожекторами мемориала Всемирного торгового центра .

Подобная дезориентация была также отмечена у видов птиц, мигрирующих вблизи морских производственных и буровых сооружений. Исследования, проведенные Nederlandse Aardolie Maatschappij bv (NAM) и Shell, привели к разработке и испытанию новых технологий освещения в Северном море. В начале 2007 года фары были установлены на производственной платформе Shell L15. Эксперимент оказался большим успехом, поскольку количество птиц, кружащих над платформой, сократилось на 50–90% [56]. Молодь морских птиц также может дезориентировать свет, когда они покидают свои гнезда и улетают в море. [17]

Звездные тропы в Бразилии и птицы на фотографиях светового загрязнения на пляже Рио ночью
След полета птиц и звездный след возле пляжа рио-де-жанейро в ночное время при световом загрязнении

Птицы мигрируют ночью по нескольким причинам. Спасите воду от обезвоживания в жаркий день, и часть системы навигации птиц каким-то образом работает со звездами. Городской свет затмевает ночное небо, поэтому птицы (а также млекопитающие) больше не ориентируются по звездам. [18]

Облакомеры (прожекторы) могут быть особенно смертоносными ловушками для птиц [2] , поскольку они попадают в пучок и могут истощиться и столкнуться с другими птицами. 7-8 октября 1954 г. во время самой ужасной зарегистрированной гибели облакомера на базе ВВС Уорнер Робинс было убито 50 000 птиц 53 различных видов. [19]

Люди [ править ]

На рубеже веков было обнаружено, что человеческие глаза содержат фотосенсор, не обеспечивающий визуализации, который является основным регулятором циркадного ритма человека. [20] На этот фотосенсор особенно влияет синий свет, и когда он наблюдает за светом, шишковидная железа останавливает секрецию мелатонина . Присутствие света в ночное время в жилых помещениях (или для сменных рабочих) затрудняет засыпание и снижает общий уровень мелатонина в кровотоке , а воздействия лампы накаливания с низким уровнем в течение 39 минут достаточно для подавления уровня мелатонина. до 50%. [3] [21] Поскольку мелатонин является мощнымантиоксидант , предполагается, что это уменьшение может привести к увеличению риска рака груди и простаты . [22] [23]

Другие последствия для здоровья человека могут включать учащение головной боли , утомляемость работников , стресс , определяемый с медицинской точки зрения , снижение сексуальной функции и усиление беспокойства. [24] [25] [26] [27] Аналогичным образом были изучены животные модели, демонстрирующие, что неизбежный свет оказывает неблагоприятное воздействие на настроение и тревогу. [28]

Черепахи [ править ]

Свет от прибрежных застроек отталкивает гнездящихся матерей морских черепах , а их птенцов смертельно привлекают уличные фонари и фонари отелей, а не океан . [29]

Зоопланктон [ править ]

Зоопланктон (например, дафнии ) демонстрирует глубокую вертикальную миграцию . То есть они в течение дня активно меняют вертикальное положение внутри озер . В озерах с рыбой основной движущей силой их миграции является уровень освещенности, потому что мелкие рыбы визуально охотятся на них. Проникновение света через свечение неба снижает высоту, на которую они могут подняться ночью. [30] Поскольку зоопланктон питается фитопланктоном, который формирует водоросли , снижение их хищничества на фитопланктоне может увеличить вероятность цветения водорослей , которое может убить растения в озерах и снизитькачество воды .

Воздействие разных длин волн [ править ]

Эффект, который искусственный свет оказывает на организмы, зависит от длины волны . Хотя люди не могут видеть ультрафиолетовый свет , энтомологи часто используют его для привлечения насекомых. Вообще говоря, синий свет с большей вероятностью повреждает млекопитающих, потому что не отображающие изображения фоторецепторы в глазах млекопитающих наиболее чувствительны в синей области. [31] Это означает, что если традиционные пароразрядные уличные фонари будут заменены белыми светодиодами (которые обычно излучают больше излучения в синей части спектра,), воздействие на окружающую среду может быть больше, даже если общее количество излучаемого света уменьшится. [32]

Поляризованное световое загрязнение [ править ]

Световое загрязнение в основном неполяризованное, и его добавление к лунному свету приводит к снижению сигнала поляризации.

Искусственные плоские поверхности, такие как стеклянные окна или асфальт, отражают сильно поляризованный свет . Многих насекомых привлекают поляризованные поверхности, потому что поляризация обычно является индикатором наличия воды. Этот эффект называется поляризованным световое загрязнение , [33] , и , хотя это, безусловно, форма экологической photopollution, «экологическое световое загрязнение» обычно относится к воздействию искусственного света на организмы.

Ночью поляризация залитого лунным светом неба очень сильно снижается в присутствии городского светового загрязнения , потому что рассеянный городской свет не сильно поляризован. [34] Поскольку считается, что поляризованный лунный свет используется многими животными для навигации, это засветка является еще одним негативным влиянием светового загрязнения на экологию.

См. Также [ править ]

  • Световые эффекты на циркадный ритм
  • Фотобиология
  • Скотобиология

Ссылки [ править ]

  1. ^ Кэтрин Рич; Трэвис Лонгкор (2006). Экологические последствия искусственного ночного освещения . Island Press. ISBN 978-1-55963-128-0.
  2. ^ Chepesiuk, R (2009). «Отсутствие тьмы: влияние на здоровье светового загрязнения» . Перспективы гигиены окружающей среды . 117 (1): A20–7. DOI : 10.1289 / ehp.117-A20 . PMC 2627884 . PMID 19165374 .  
  3. ^ а б Навара, KJ; Нельсон (2007). «Темная сторона света ночью: физиологические, эпидемиологические и экологические последствия» . J Pineal Res . 43 (3): 215–224. DOI : 10.1111 / j.1600-079X.2007.00473.x . PMID 17803517 . S2CID 11860550 .  
  4. ^ а б Райделл, J (1992). «Эксплуатация насекомых вокруг уличных фонарей летучими мышами в Швеции». Функциональная экология . 6 (6): 744–750. DOI : 10.2307 / 2389972 . JSTOR 2389972 . 
  5. ^ Бендер, Даррен Дж; Bayne, Erin M; Бригам, Р. Марк (1996). «Состояние Луны влияет на вой койота (Canis latrans)». Американский натуралист из Мидленда . 136 (2): 413–417. DOI : 10.2307 / 2426745 . JSTOR 2426745 . 
  6. ^ Гэннон, Майкл R; Уиллиг, Майкл Р. (1997). «Влияние лунного освещения на движение и активность летучей мыши, питающейся красным рисом (Stenoderma rufum)». Biotropica . 29 (4): 525–529. DOI : 10.1111 / j.1744-7429.1997.tb00048.x . JSTOR 2388947 . 
  7. ^ Рэйчел А. Гранта; Элизабет А. Чедвик; Тим Холлидей (2009). «Лунный цикл: ключ к репродуктивной фенологии амфибий?». Поведение животных . 78 (2): 349–357. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2009.05.007 . S2CID 53169271 . 
  8. ^ a b C. CM Kyba; Т. Рутц; Дж. Фишер; Ф. Хёлькер (2011). «Облачность действует как усилитель экологического светового загрязнения» . PLOS ONE . 6 (3): e17307. Bibcode : 2011PLoSO ... 617307K . DOI : 10.1371 / journal.pone.0017307 . PMC 3047560 . PMID 21399694 .  
  9. ^ Киба, СКК; Ruhtz, T .; Фишер, Дж .; Хёлькер, Ф. (1 сентября 2012 г.). «Красный - это новый черный: как цвет городского неба меняется в зависимости от облачного покрова» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 425 (1): 701–708. Bibcode : 2012MNRAS.425..701K . DOI : 10.1111 / j.1365-2966.2012.21559.x .
  10. ^ Грей, Р. (29 мая 2013 г.). «Роковое влечение: мотыльки находят неотразимые современные уличные фонари» . Интернет-газета . Телеграф . Проверено 15 ноября 2014 года .
  11. ^ Кеннет Д. Франк (1988). «Воздействие наружного освещения на ночных бабочек» . Журнал общества лепидоптерологов . 42 : 63–93. Архивировано из оригинала на 2006-06-17.
  12. ^ «Загрязнение поляризованным светом сбивает с пути животных». UPI Space Daily . United Press International. 13 января 2009 г.
  13. ↑ Blinder, Алан (14 августа 2014 г.). «Наука в мерцании ночи на юге» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 18 августа 2014 года .
  14. ^ Оуэнс, Авалон Селеста Стеван; Мейер-Рохов, Виктор Бенно; Ян, Энь-Ченг (07.02.2018). «Коротко- и средневолновый искусственный свет влияет на световые сигналы светлячков Aquatica ficta (Coleoptera: Lampyridae)» . PLOS ONE . 13 (2): e0191576. Bibcode : 2018PLoSO..1391576O . DOI : 10.1371 / journal.pone.0191576 . ISSN 1932-6203 . PMC 5802884 . PMID 29415023 .   
  15. ^ Firebaugh, Ariel; Хейнс, Кайл Дж. (01.12.2016). «Экспериментальные испытания воздействия светового загрязнения на ухаживание и распространение ночных насекомых». Oecologia . 182 (4): 1203–1211. Bibcode : 2016Oecol.182.1203F . DOI : 10.1007 / s00442-016-3723-1 . ISSN 0029-8549 . PMID 27646716 . S2CID 36670391 .   
  16. ^ Вивиани, Вадим Равара; Роча, Майра Ямазаки; Хаген, Оскар (июнь 2010 г.). «Биолюминесцентные жуки (Coleoptera: Elateroidea: Lampyridae, Phengodidae, Elateridae) в муниципалитетах Кампинас, Сорокаба-Воторантим и Рио-Кларо-Лимейра (SP, Бразилия): биоразнообразие и влияние разрастания городов» . Biota Neotropica . 10 (2): 103–116. DOI : 10.1590 / S1676-06032010000200013 . ISSN 1676-0603 . 
  17. ^ Родригес, Айрам; Родригес, Бенехаро (2009). «Привлечение буревестников к искусственному освещению на Канарских островах: влияние фазы луны и возрастной категории». Ибис . 151 (2): 299–310. DOI : 10.1111 / j.1474-919X.2009.00925.x . ЛВП : 10261/45133 .
  18. ^ "در سایه‌ی نور‌ها" . پریسا باجلان (на персидском языке). 2020-10-15 . Проверено 16 октября 2020 .
  19. ^ Джонстон, D; Хейнс (1957). «Анализ массовой гибели птиц в октябре 1954 г.». Аук . 74 (4): 447–458. DOI : 10.2307 / 4081744 . JSTOR 4081744 . 
  20. ^ Провансио, Игнасио; Родригес, Игнасио Р .; Цзян, Гуйсэн; Хейс, Уильям Пар; Морейра, Эрнесто Ф .; Роллаг, Марк Д. (2000). «Новый человеческий опсин во внутренней сетчатке» . Журнал неврологии . 20 (2): 600–605. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.20-02-00600.2000 . PMC 6772411 . PMID 10632589 .  
  21. ^ Schulmeister, K .; Вебер, М .; Bogner, W .; Шернхаммер, Э. (2002). «Применение спектров действия мелатонина в практических вопросах освещения» . Заключительный отчет. Пятый международный симпозиум LRO по исследованиям освещения, Свет и здоровье человека . Архивировано из оригинала на 2016-08-18 . Проверено 1 августа 2016 .
  22. ^ Скотт Дэвис; Дана К. Мирик; Ричард Дж. Стивенс (2001). «Работа в ночную смену, свет в ночное время и риск рака груди» . Журнал Национального института рака . 93 (20): 1557–1562. DOI : 10.1093 / JNCI / 93.20.1557 . PMID 11604479 . 
  23. ^ Eva S. Schernhammer; Франсин Ладен; Фрэнк Э. Спайзер; Уолтер К. Уиллетт; Дэвид Дж. Хантер; Ичиро Кавачи; Грэм А. Колдиц (2001). «Чередование ночных смен и риск рака груди у женщин, участвующих в исследовании здоровья медсестер» . Журнал Национального института рака . 93 (20): 1563–1568. DOI : 10.1093 / JNCI / 93.20.1563 . PMID 11604480 . 
  24. ^ Сьюзан Л. Беркс, Управление вашей мигренью , Humana Press, Нью-Джерси (1994) ISBN 0-89603-277-9 
  25. ^ Кембриджский справочник по психологии, здоровью и медицине , под редакцией Эндрю Баума, Роберта Уэста, Джона Вайнмана, Стэнтона Ньюмана, Криса Макмануса, Cambridge University Press (1997) ISBN 0-521-43686-9 
  26. ^ Л. Pijnenburg, М. Лагеря и Г. Jongmans-Liedekerken, приглядевшись при ассимиляции освещения , Венло, GGD, Noord-Лимбург (1991)
  27. Перейти ↑ Knez, I (2001). «Влияние цвета света на невизуальные психологические процессы». Журнал экологической психологии . 21 (2): 201–208. DOI : 10,1006 / jevp.2000.0198 .
  28. ^ Фонкен, LK; Finy, MS; Уолтон, Джеймс С.; Weil, Zachary M .; Workman, Joanna L .; Росс, Джессика; Нельсон, Рэнди Дж. (28 декабря 2009 г.). «Влияние света ночью на мышиную тревогу и депрессивные реакции». Поведенческие исследования мозга . 205 (2): 349–354. DOI : 10.1016 / j.bbr.2009.07.001 . PMID 19591880 . S2CID 4204514 .  
  29. Перейти ↑ M. Salmon (2003). «Искусственное ночное освещение и морские черепахи» (PDF) . Биолог . 50 : 163–168. [ постоянная мертвая ссылка ]
  30. ^ Марианна В. Мур; Стефани М. Пирс; Ханна М. Уолш; Сири К. Квальвик; Джули Д. Лим (2000). «Городское световое загрязнение изменяет прямую вертикальную миграцию дафний» (PDF) . Верх. Междунар. Verein. Лимнол . 27 : 1–4.
  31. ^ Falchi, F; Cinzano P; Элвидж CD; Кейт DM; Хаим А (2011). «Ограничение воздействия светового загрязнения на здоровье человека, окружающую среду и видимость звезд». Журнал экологического менеджмента . 92 (10): 2714–2722. arXiv : 2007.02063 . DOI : 10.1016 / j.jenvman.2011.06.029 . PMID 21745709 . S2CID 18988450 .  
  32. ^ Международная ассоциация темного неба (2010). «Проблемы видимости, окружающей среды и астрономии, связанные с насыщенным сине-белым наружным освещением» (PDF) . Белая книга IDA . Архивировано из оригинального (PDF) на 2011-08-14 . Проверено 20 августа 2011 .
  33. ^ Хорват, Габор; Дьёрдь Криска; Петер Малик; Брюс Робертсон (август 2009 г.). «Поляризованное световое загрязнение: новый вид экологического фотозагрязнения». Границы экологии и окружающей среды . 7 (6): 317–325. DOI : 10.1890 / 080129 .
  34. ^ Киба, СКК; Ruhtz, T .; Фишер, Дж .; Хёлькер, Ф. (17 декабря 2011 г.). «Сигнал поляризации лунного фонаря, загрязненный городским освещением» . Журнал геофизических исследований . 116 (D24): н / д. Bibcode : 2011JGRD..11624106K . DOI : 10.1029 / 2011JD016698 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Световое загрязнение в Керли
  • Список рецензируемых научных работ по экологическому световому загрязнению