Экологическое световое загрязнение - Ecological light pollution

Составной спутниковый снимок Земли ночью. На суше Земли осталось немного темных участков.
An городской парк (Парк Ибирапуэра, Бразилия) ночью

Экологическое световое загрязнение это эффект искусственный свет на отдельных организмы и по структуре экосистемы в целом.

Воздействие искусственного света на организмы сильно различается.[1] и варьируется от полезного (например, повышение способности к хищник разновидность наблюдать добыча ) до немедленного фатального (например, моль которые привлекают раскаленный фонари и убиты жарой). 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 работай и играть в, но свет мешает человеку циркадный ритм, и в результате стресс вредит здоровью.[2][3]

Через различные эффекты, которые световое загрязнение имеет для отдельных видов экология регионов затронуты. В случае, когда два вида занимают одинаковые ниша, население частота каждого вида могут быть изменены путем введения искусственного освещения, если они не в одинаковой степени подвержены воздействию света ночью. Например, некоторые виды пауки избегайте освещенных участков, в то время как другие виды с радостью строят свою паутину прямо на фонарном столбе. Поскольку фонарные столбы привлекают многих летающих насекомые,[4] пауки, которые не возражают против света, получают преимущество перед пауками, которые его избегают, и, следовательно, становятся более распространенными. Изменения в частотах этих видов могут затем иметь побочные эффекты, поскольку взаимодействие между этими видами и другими в экосистеме нарушается и пищевые полотна изменены. Эти волновые эффекты могут в конечном итоге повлиять даже на дневной растения и животные. Например, изменения активности ночных активных насекомых могут изменить выживаемость ночных цветущих растений, которые могут обеспечивать пищу или приют для суточных животных.

Введение искусственного света в ночное время - одно из самых радикальных антропогенный изменения на Земле, сравнимые с токсичный загрязнение, изменение землепользования, и изменение климата из-за увеличения концентрация из парниковые газы.

Световое загрязнение может повлиять даже на животных и растений, ведущих активный образ жизни в течение дня, так как эти дневные осы которые воровство ночные насекомые, пойманные в паутина возле уличные фонари продемонстрировать.

Циклы естественного освещения

Введение искусственного света нарушает несколько циклов естественного освещения, возникающих в результате движения земной шар, Луна, и солнце, а также из метеорологический факторы.

Суточный (солнечный) цикл

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 отнести к категории ночной образ жизни или же дневной. Если ночное животное активно только в очень темноте, оно не сможет жить в освещенных местах. Наиболее острые аффекты возникают непосредственно у уличных фонарей и освещенных зданий, но рассеянный свет небесное сияние может распространяться на сотни километров далеко от центры городов.

Сезонные (солнечные) циклы

В осевой наклон из земной шар приводит к сезоны вне тропики. Изменение продолжительности дня является ключевым сигналом сезонного поведения (например, брачный сезон ) у нетропических животных. Наличие света ночью может привести к "несвоевременным временам". [1], изменение поведение и терморегуляция 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

Поведение некоторых животных (например, койоты,[5] летучие мыши,[6] жабы,[7] насекомые) привязан к лунному циклу. Рядом с центрами городов уровень небесного свечения часто превышает уровень полного Луна,[8] поэтому присутствие света ночью может изменить это поведение, потенциально снижая физическую форму.

Покрытие облаков

В нетронутых областях облака закрывают звезды и затемняют ночное небо, что приводит к самым темным ночам. В городской и пригород области, напротив, облака усиливают эффект свечения неба,[8] особенно для длинных волн.[9] Это означает, что типичный уровень освещенности намного выше вблизи городов, но это также означает, что в этих районах никогда не бывает по-настоящему темных ночей.

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

Воздействие светового загрязнения на отдельные организмы

Насекомые

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 с широким спектром, чем желтый свет, излучаемый источниками света. натриевые лампы низкого давления.[10]

Насекомые, убитые притяжением к закопанному световому коробу.

В сложный глаз мотыльков приводит к смертельному притяжению к свету.[11]

Стрекозы воспринимать горизонтально поляризованный свет как знак воды. По этой причине источники воды неотличимы от асфальтированные дороги с поляризованное световое загрязнение им. 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 них. обезвоживание и гипертермия.[12]

Световое загрязнение может затруднить брачные ритуалы из светлячки, как только они зависят от собственного света для ухаживания, что приводит к сокращению популяции.[13][14][15]

Светлячки харизматичны (что является редкостью среди насекомых) и легко обнаруживаются неспециалистами, обеспечивая таким образом хорошее флагманские виды привлечь внимание 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

Смотрите также: Столкновения птиц с небоскребами

Свет на высоких строениях может дезориентировать перелетные птицы. Оценки Служба рыболовства и дикой природы США из числа птиц, убитых 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 другие города, чтобы снизить смертность птиц за счет выключения света во время миграционных периодов.

Перелетные птицы сбиты с толку Всемирным торговым центром мемориальные прожекторы.

Подобная дезориентация была также отмечена у видов птиц, мигрирующих вблизи морских производственных и буровых сооружений. Исследования, проведенные Nederlandse Aardolie Maatschappij b.v. (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 из-за света, когда они покидают свои гнезда и улетают в море.[17]

Brazil star trails and birds in light pollution photography in Rio beach at night
Бразильские звездные тропы и птицы на фотографиях светового загрязнения на пляже Рио ночью
Birds flying trace and star trail near rio de janeiro beach at night time in light pollution
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 смертельными ловушками для птиц [2], поскольку они попадают в пучок и рискуют 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

На рубеже веков было обнаружено, что человеческие глаза содержать не-визуализация Фотосенсор, который является основным регулятором циркадного ритма человека.[20] На этот фотосенсор особенно влияют синий свет, и когда он наблюдает за светом шишковидная железа останавливает секрецию мелатонин. Присутствие света в ночное время в жилых помещениях (или у вахтовых рабочих) затрудняет засыпание и снижает общий уровень мелатонина в организме. кровоток, а воздействия лампы накаливания низкого уровня в течение 39 минут достаточно, чтобы снизить уровень мелатонина до 50%.[3][21] Поскольку мелатонин - мощный антиоксидант, предполагается, что это сокращение может привести к повышенному риску грудь и рак простаты.[22][23]

Другие последствия для здоровья человека могут включать повышенное Головная боль заболеваемость, рабочий усталость, медицински определенный стресс, уменьшение сексуальный функция и увеличение беспокойства.[24][25][26][27] Аналогичным образом были изучены модели на животных, демонстрирующие, что неизбежный свет оказывает неблагоприятное воздействие на настроение и беспокойство.[28]

Черепахи

Свет от прибрежных застроек отталкивает гнездование Морская черепаха матерям, и их птенцов роковое влечение к улица и Гостиница огни, а не океан.[29]

Зоопланктон

Зоопланктон (например. Дафния ) выставлять diel вертикальная миграция. То есть они активно меняют свое вертикальное положение внутри озера в течение дня. В озерах с рыбы, основной движущей силой их миграции является уровень освещенности, потому что мелкие рыбы визуально охотятся на них. Введение света через небесное сияние уменьшает высоту, на которую они могут подняться ночью.[30] Поскольку зоопланктон питается фитопланктон эта форма водоросли, уменьшение их хищничества на фитопланктоне может увеличить вероятность цветение водорослей, которые могут убить растения в озерах и снизить качество воды.

Воздействие разных длин волн

Влияние искусственного света на организмы длина волны зависимый. Пока люди не видят ультрафиолетовый свет, он часто используется энтомологи для привлечения насекомых. Вообще говоря, синий свет с большей вероятностью повредит млекопитающие потому что фоторецепторы, не отображающие изображения в глазах млекопитающих, наиболее чувствительны в синей области.[31] Это означает, что если традиционные уличные фонари с пароотводом заменяются на белый Светодиоды (что обычно испускают больше их радиация в синей части спектр ), воздействие на окружающую среду может быть больше, даже если общее количество излучаемого света уменьшится.[32]

Поляризованное световое загрязнение

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

Искусственные плоские поверхности, такие как стекло окна или же асфальт высоко отражать поляризованный свет. Многих насекомых привлекают поляризованные поверхности, потому что поляризация обычно является индикатором наличия воды. Этот эффект называется поляризованное световое загрязнение,[33] и хотя это, безусловно, форма экологического фотозагрязнения, «экологическое световое загрязнение» обычно относится к воздействию искусственного света на организмы.

Ночью поляризация залитого лунным светом неба очень сильно снижается при наличии городской световое загрязнение, 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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кэтрин Рич; Трэвис Лонгкор (2006). Экологические последствия искусственного ночного освещения. Island Press. ISBN  978-1-55963-128-0.
  2. ^ Чепесюк, Р. (2009). «Отсутствие тьмы: влияние на здоровье светового загрязнения». Перспективы гигиены окружающей среды. 117 (1): A20–7. Дои:10.1289 / ehp.117-a20. ЧВК  2627884. PMID  19165374.
  3. ^ а б Navara, KJ; Нельсон (2007). «Темная сторона света ночью: физиологические, эпидемиологические и экологические последствия». J Pineal Res. 43 (3): 215–224. Дои:10.1111 / j.1600-079X.2007.00473.x. PMID  17803517. S2CID  11860550.
  4. ^ а б Райделл Дж. (1992). «Эксплуатация насекомых вокруг уличных фонарей летучими мышами в Швеции». Функциональная экология. 6 (6): 744–750. Дои: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. Дои:10.2307/2426745. JSTOR  2426745.
  6. ^ Гэннон, Майкл Р.; Уиллиг, Майкл Р. (1997). «Влияние лунного освещения на движение и активность летучей мыши, питающейся красным рисом (Stenoderma rufum)». Биотропика. 29 (4): 525–529. Дои: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. Дои:10.1016 / j.anbehav.2009.05.007. S2CID  53169271.
  8. ^ а б К. С. М. Киба; Т. Рутц; Дж. Фишер; Ф. Хёлькер (2011). «Покрытие облаков действует как усилитель экологического светового загрязнения». PLOS ONE. 6 (3): e17307. Bibcode:2011PLoSO ... 617307K. Дои:10.1371 / journal.pone.0017307. ЧВК  3047560. PMID  21399694.
  9. ^ Kyba, C. C. M .; Ruhtz, T .; Фишер, Дж .; Хёлькер, Ф. (1 сентября 2012 г.). «Красный - это новый черный: как цвет городского неба меняется в зависимости от облачности». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 425 (1): 701–708. Bibcode:2012МНРАС.425..701К. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2012.21559.x.
  10. ^ Грей, Р. (29 мая 2013 г.). «Роковое влечение: мотыльки находят современные уличные фонари неотразимыми». Интернет-газета. Телеграф. Получено 15 ноября 2014.
  11. ^ Кеннет Д. Франк (1988). «Влияние наружного освещения на ночных бабочек». Журнал общества лепидоптерологов. 42: 63–93. Архивировано из оригинал 17 июня 2006 г.
  12. ^ «Загрязнение поляризованным светом сбивает с пути животных». UPI Space Daily. United Press International. 13 января 2009 г.
  13. ^ Блиндер, Алан (14 августа 2014 г.). "Наука в мерцании ночи на юге". Нью-Йорк Таймс. Получено 18 августа, 2014.
  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. Дои:10.1371 / journal.pone.0191576. ISSN  1932-6203. ЧВК  5802884. PMID  29415023.
  15. ^ Файрбоу, Ариэль; 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. Дои: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 (СП, Бразилия): биоразнообразие и влияние разрастания городов». Биота Neotropica. 10 (2): 103–116. Дои: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. Дои:10.1111 / j.1474-919X.2009.00925.x. HDL:10261/45133.
  18. ^ "در سایه‌ی نور‌ها". ریسا باجلان (на персидском языке). 2020-10-15. Получено 2020-10-16.
  19. ^ Джонстон, Д.; Хейнс (1957). «Анализ массовой гибели птиц в октябре 1954 г.». Аук. 74 (4): 447–458. Дои: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. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.20-02-00600.2000. ЧВК  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 оригинал на 18.08.2016. Получено 2016-08-01.
  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. Дои:10.1093 / jnci / 93.20.1557. PMID  11604479.
  23. ^ Ева С. Шернхаммер; 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. Дои:10.1093 / jnci / 93.20.1563. PMID  11604480.
  24. ^ Сьюзан Л. Беркс, Управление мигренью, Humana Press, Нью-Джерси (1994) ISBN  0-89603-277-9
  25. ^ Кембриджский справочник по психологии, здоровью и медицинепод редакцией Эндрю Баума, Роберта Уэста, Джона Вайнмана, Стэнтона Ньюмана, Криса Макмануса, Cambridge University Press (1997) ISBN  0-521-43686-9
  26. ^ Л. Пейненбург, М. Кэмпс и Г. Йонгманс-Лидекеркен, Присмотревшись к ассимиляционному освещению, Венло, GGD, Северный Лимбург (1991)
  27. ^ Кнез, я (2001). «Влияние цвета света на невизуальные психологические процессы». Журнал экологической психологии. 21 (2): 201–208. Дои:10.1006 / jevp.2000.0198.
  28. ^ Фонкен, Л. К.; Finy, M S; 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. Дои:10.1016 / j.bbr.2009.07.001. PMID  19591880. S2CID  4204514.
  29. ^ М. Салмон (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. Дои: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 оригинал (PDF) на 2011-08-14. Получено 2011-08-20.
  33. ^ Хорват, Габор; Дьердь Криска; Петер Малик; Брюс Робертсон (август 2009 г.). «Поляризованное световое загрязнение: новый вид экологического фотозагрязнения». Границы экологии и окружающей среды. 7 (6): 317–325. Дои:10.1890/080129.
  34. ^ Kyba, C. C. M .; 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. Дои:10.1029 / 2011JD016698.

внешняя ссылка