Ekologické světelné znečištění - Ecological light pollution

Kompozitní satelitní snímek Země v noci. Několik přirozeně temných oblastí zůstává na zemském povrchu Země.
An městský park (Park Ibirapuera, Brazílie) v noci

Ekologické světelné znečištění je účinek umělé světlo na jednotlivce organismy a na struktuře ekosystémy jako celek.

Účinek umělého světla na organismy je velmi variabilní,[1] a pohybuje se od prospěšných (např. zvýšená schopnost pro dravec druh pozorovat kořist ) okamžitě fatální (např. můry které jsou přitahovány žárovka lucerny a jsou zabiti žárem). Je také možné, že světlo v noci může být pro druh prospěšné i škodlivé. Například lidem prospívá používání vnitřního umělého světla k prodloužení dostupné doby práce a hrát si, ale světlo narušuje člověka cirkadiánní rytmus a výsledný stres poškozuje zdraví.[2][3]

Prostřednictvím různých efektů, které světelné znečištění má na jednotlivé druhy, ekologie regionů. V případě, že dva druhy zaujímají stejné výklenek, populace frekvence Každý druh může být změněn zavedením umělého světla, pokud nejsou v noci stejně ovlivňovány světlem. Například některé druhy pavouci vyhýbejte se osvětleným oblastem, zatímco jiné druhy rádi staví pavučinu přímo na sloupu veřejného osvětlení. Vzhledem k tomu, lampy přitahují mnoho létání hmyz,[4] pavouci, kterým nevadí světlo, získávají výhodu před pavouky, kteří se mu vyhýbají, a následně se stávají běžnějšími. Změny v těchto frekvencích druhů pak mohou mít vedlejší účinky, protože jsou ovlivněny interakce mezi těmito druhy a ostatními v ekosystému a potravinářské weby jsou změněny. Tyto efekty zvlnění mohou nakonec ovlivnit dokonce denní rostliny a zvířata. Například změny v aktivitě nočního aktivního hmyzu mohou změnit míru přežití nočních kvetoucích rostlin, které mohou poskytovat potravu nebo přístřeší pro denní zvířata.

Zavádění umělého světla v noci je jedním z nejdražších antropogenní změny na Zemi, srovnatelné s toxický znečištění, změna využití půdy, a klimatická změna kvůli nárůstu v koncentrace z skleníkové plyny.

Světelné znečištění může dokonce ovlivnit zvířata a rostliny aktivní během dne, jako jsou denní vosy to jsou kradení zachycen noční hmyz pavučiny u pouliční osvětlení prokázat.

Cykly přirozeného světla

Zavedení umělého světla narušuje několik přirozených světelných cyklů, které vznikají při pohybu Země, Měsíc, a slunce, stejně jako z meteorologické faktory.

Denní (sluneční) cyklus

Nejviditelnější změnou při zavádění světla v noci je obecně konec temnoty. Denní / noční cyklus je pravděpodobně nejsilnějším signálem chování v životním prostředí, protože téměř všechna zvířata lze kategorizovat jako noční nebo denní. Pokud je noční zvíře aktivní pouze v extrémní tmě, nebude moci žít v osvětlených oblastech. Nejakutnější účinky jsou přímo u pouličních lamp a osvětlených budov, ale rozptýlené světlo skyglow se může rozšířit na stovky kilometrů pryč od centra měst.

Sezónní (sluneční) cykly

The axiální náklon z Země výsledky v roční období mimo tropy. Změna délky dne je klíčovým signálem pro sezónní chování (např. páření ) u netropických zvířat. Přítomnost světla v noci může mít za následek „období mimo čas“ [1], změna chování a termoregulace postižených organismů. Tento efekt může být pro malé savce v zimě smrtelný, protože když se jejich tělo chová, jako by bylo léto, neudržují přiměřenou zimní tělesnou teplotu, aby přežili zimní noci.

Měsíční cykly

Chování některých zvířat (např. kojoti,[5] netopýři,[6] ropuchy,[7] hmyz) je klíčem k lunárnímu cyklu. V blízkosti městských center úroveň skyglow často převyšuje úroveň plné měsíc,[8] takže přítomnost světla v noci může toto chování změnit a potenciálně snížit kondici.

Cloudové pokrytí

V nedotčených oblastech mraky zatemňují hvězdy a ztemňují noční oblohu, což vede k nejtemnějším možným nocím. v městský a předměstský oblasti naopak mraky zvyšují účinek skyglow,[8] zejména pro delší vlnové délky.[9] To znamená, že typická úroveň světla je v blízkosti měst mnohem vyšší, ale také to znamená, že v těchto oblastech se nikdy nevyskytují skutečně temné noci.

Dopad mraků na úrovně světla v městských a příměstských ekosystémech je zcela opačný, než jaký se vyskytuje v nedotčených oblastech.

Účinky světelného znečištění na jednotlivé organismy

Hmyz

Přitahování hmyzu k umělému světlu je jedním z nejznámějších příkladů vlivu nočního světla na organismy. Když jsou hmyz přitahovány k lampám, mohou být usmrceny vyčerpáním nebo kontaktem s lampou samotnou a jsou také zranitelné vůči predátorům, jako jsou netopýři.[4]

Hmyz je ovlivňován různě vlnovými délkami světla a mnoho druhů vidí ultrafialový a infračervený světlo, které je pro člověka neviditelné. Kvůli rozdílům ve vnímání jsou můry více přitahovány širokospektrými zdroji bílého a modravého světla než žlutým světlem vyzařovaným nízkotlaké sodíkové výbojky.[10]

Hmyz zabitý přitažlivostí k zakopané světelné krabici.

The složené oko můr má za následek fatální přitažlivost ke světlu.[11]

Vážky vnímat horizontálně polarizované světlo jako znamení vody. Z tohoto důvodu jsou zdroje vody k nerozeznání od asfaltové silnice s znečištění polarizovaným světlem jim. Vážky, které hledají vodu k pití nebo do které kladou vajíčka, často přistávají na silnicích nebo jiných tmavých plochých reflexních površích, jako jsou auta, a zůstávají tam, dokud nezemřou dehydratace a hypertermie.[12]

Světelné znečištění může bránit páření rituály z světlušky, jakmile budou pro námluvy závislí na svém vlastním světle, což má za následek snížení populace.[13][14][15]

Světlušky jsou charismatické (což je u hmyzu vzácná kvalita) a snadno je spatří nikdo, kdo poskytuje dobré stěžejní druhy přilákat pozornost veřejnosti; dobré vyšetřovací modely účinků světla na noční divokou zvěř; a konečně díky jejich citlivosti a rychlé reakci na změny prostředí dobré bioindikátory pro umělé noční osvětlení.[16]

Ptactvo

Viz také: Srážky ptačího mrakodrapu

Světla na vysokých konstrukcích mohou dezorientovat migrující ptáci. Odhady podle Americká služba pro ryby a divokou zvěř z počtu zabitých ptáků poté, co byly přitahovány k vysokým věžím, se pohybuje od 4 do 5 milionů ročně až o řádově vyšší. Program Fatal Light Awareness Program (FLAP) spolupracuje s vlastníky budov ve městě Toronto, Kanada a další města ke snížení úmrtnosti ptáků vypnutím světel během migračních období.

Stěhovaví ptáci zmateni Světovým obchodním centrem pamětní reflektory.

Podobná dezorientace byla zaznamenána také u druhů ptáků migrujících v blízkosti zařízení na těžbu a vrtání na moři. Studie provedené Nederlandse Aardolie Maatschappij b.v. (NAM) a Shell vedly k vývoji a testování nových světelných technologií v Severním moři. Na začátku roku 2007 byla světla instalována na produkční platformu Shell L15. Experiment se ukázal jako velký úspěch, protože počet ptáků obíhajících kolem plošiny poklesl o 50–90%. [56] Mladiství mořští ptáci mohou být dezorientováni také světly, když opouštějí hnízda a létají na moře.[17]

Stezky hvězd Brazílie a ptáci ve fotografii světelného znečištění na pláži Rio v noci
Stezky hvězd Brazílie a ptáci ve fotografii světelného znečištění na pláži Rio v noci
Birds flying trace and star trail near rio de janeiro beach at night time in light pollution
Ptáci létající stopy a hvězdné stezky poblíž pláže rio de janeiro v noci ve světelném znečištění

Ptáci migrují v noci z několika důvodů. Šetřete vodu před dehydratací při horkém létání a část navigačního systému ptáka nějakým způsobem funguje s hvězdami. Když město svítí na noční oblohu, ptáci (a také o savcích) již neplují hvězdami.[18]

Ceilometry (reflektory) mohou být obzvláště smrtícími pastmi pro ptáky [2], protože se zachytí do paprsku a riskují vyčerpání a kolize s jinými ptáky. Při nejhorším zaznamenaném zabití ceilometru bylo ve dnech 7. – 8. Října 1954 na letecké základně Warner Robins zabito 50 000 ptáků od 53 různých druhů.[19]

Lidé

Na přelomu století se zjistilo, že lidské oči obsahovat ne-zobrazování fotosenzor, který je primárním regulátorem lidského cirkadiánního rytmu.[20] Tento fotosenzor je zvláště ovlivněn modrý světlo, a když pozoruje světlo, epifýza zastaví sekreci melatonin. Přítomnost světla v noci v lidských obydlích (nebo pro směny) ztěžuje usínání a snižuje celkovou hladinu melatoninu v krevní oběh a vystavení nízkoúrovňové žárovce po dobu 39 minut je dostatečné k potlačení hladin melatoninu na 50%.[3][21] Protože melatonin je silný antioxidant, předpokládá se, že toto snížení může vést ke zvýšenému riziku prsa a rakovina prostaty.[22][23]

Mezi další účinky na lidské zdraví patří bolest hlavy výskyt, pracovník únava, lékařsky definovaný stres, Pokles v sexuální funkce a zvýšení úzkosti.[24][25][26][27] Podobně byly studovány zvířecí modely demonstrující nevyhnutelné světlo, které má nepříznivý vliv na náladu a úzkost.[28]

Želvy

Světla z vývoje pobřeží odpuzují hnízdění Mořská želva matky a jejich mláďata jsou osudově přitahována ulice a hotel světla spíše než do oceán.[29]

Zooplankton

Zooplankton (např. Dafnie ) exponát vertikální migrace. To znamená, že aktivně mění svislou polohu uvnitř jezera přes den. V jezerech s Ryba, hlavním hnacím motorem jejich migrace je úroveň světla, protože malé ryby na ně vizuálně loví. Zavádění světla skrz skyglow snižuje výšku, do které mohou v noci vystoupat.[30] Protože zooplankton se živí fytoplankton ta forma řasy, snížení jejich predace nad fytoplanktonem může zvýšit pravděpodobnost květy řas, které mohou zahubit rostliny jezer a níže Kvalita vody.

Účinky různých vlnových délek

Účinek, který má umělé světlo na organismy, je vlnová délka závislý. Zatímco lidské bytosti nevidí ultrafialové světlo, je často používán entomologové přilákat hmyz. Obecně lze říci, že modré světlo pravděpodobně poškodí savci protože zobrazovací fotoreceptory v očích savců jsou nejcitlivější v modré oblasti.[31] To znamená, že pokud jsou tradiční výbojky výparů nahrazeny pouličními lampami bílý LED diody (což obecně vysílat více z nich záření v modré části spektrum ) může být ekologický dopad větší, i když se sníží celkové množství vyzařovaného světla.[32]

Polarizované světelné znečištění

Světelné znečištění je většinou nepolarizovaný a jeho přidání k měsíčnímu svitu vede ke snížení polarizačního signálu.

Umělé rovinné povrchy, jako např sklenka Okna nebo asfalt vysoce odrážejí polarizované světlo. Mnoho hmyzu je přitahováno k polarizovaným povrchům, protože polarizace je obvykle indikátorem vody. Tento efekt se nazývá znečištění polarizovaným světlem,[33] a ačkoli se jistě jedná o formu ekologického fotovoltace, „ekologické světelné znečištění“ obvykle odkazuje na dopad umělého světla na organismy.

V noci je polarizace měsíční oblohy v přítomnosti velmi silně snížena městský světelné znečištění, protože rozptýlené městské světlo není silně polarizované.[34] Protože se předpokládá, že polarizační měsíční světlo používá k navigaci mnoho zvířat, je tento screening dalším negativním účinkem světelného znečištění na ekologii.

Viz také

Reference

  1. ^ Catherine Rich; Travis Longcore (2006). Ekologické důsledky umělého nočního osvětlení. Island Press. ISBN  978-1-55963-128-0.
  2. ^ Chepesiuk, R (2009). „Missing the Dark: Health Effects of Light Pollution“. Perspektivy zdraví a životního prostředí. 117 (1): A20–7. doi:10,1289 / ehp.117-a20. PMC  2627884. PMID  19165374.
  3. ^ A b Navara, KJ; Nelson (2007). „Temná stránka světla v noci: fyziologické, epidemiologické a ekologické důsledky“. J Pineal Res. 43 (3): 215–224. doi:10.1111 / j.1600-079X.2007.00473.x. PMID  17803517. S2CID  11860550.
  4. ^ A b Rydell, J (1992). "Vykořisťování hmyzu kolem pouličních lamp netopýry ve Švédsku". Funkční ekologie. 6 (6): 744–750. doi:10.2307/2389972. JSTOR  2389972.
  5. ^ Bender, Darren J; Bayne, Erin M; Brigham, R. Mark (1996). "Měsíční stav ovlivňuje vytí kojota (Canis latrans)". Americký přírodovědec Midland. 136 (2): 413–417. doi:10.2307/2426745. JSTOR  2426745.
  6. ^ Gannon, Michael R; Willig, Michael R (1997). „The Effect of Lunar Illumination on Movement and Activity of the Red Fig-eating Bat (Stenoderma rufum)“. Biotropica. 29 (4): 525–529. doi:10.1111 / j.1744-7429.1997.tb00048.x. JSTOR  2388947.
  7. ^ Rachel A. Granta; Elizabeth A. Chadwick; Tim Halliday (2009). „Měsíční cyklus: vodítko pro reprodukční fenologii obojživelníků?“. Chování zvířat. 78 (2): 349–357. doi:10.1016 / j.anbehav.2009.05.007. S2CID  53169271.
  8. ^ A b C. C. M. Kyba; T. Ruhtz; J. Fischer; F. Hölker (2011). „Cloudové pokrytí funguje jako zesilovač pro ekologické znečištění světla“. PLOS ONE. 6 (3): e17307. Bibcode:2011PLoSO ... 617307K. doi:10.1371 / journal.pone.0017307. PMC  3047560. PMID  21399694.
  9. ^ Kyba, C. C. M .; Ruhtz, T .; Fischer, J .; Hölker, F. (1. září 2012). „Červená je nová černá: jak se mění barva městského skyglow s oblačností“. Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. 425 (1): 701–708. Bibcode:2012MNRAS.425..701K. doi:10.1111 / j.1365-2966.2012.21559.x.
  10. ^ Gray, R. (29. května 2013). „Fatální přitažlivost: můry považují moderní pouliční lampy za neodolatelné“. Online noviny. The Telegraph. Citováno 15. listopadu 2014.
  11. ^ Kenneth D. Frank (1988). „Dopad venkovního osvětlení na můry“. Journal of the Lepidopterists 'Society. 42: 63–93. Archivovány od originál dne 2006-06-17.
  12. ^ "Znečištění polarizovaným světlem vede zvířata na scestí". Prostor UPI denně. United Press International. 13. ledna 2009.
  13. ^ Blinder, Alan (14. srpna 2014). „Věda za soumraku na jihu“. New York Times. Citováno 18. srpna 2014.
  14. ^ Owens, Avalon Celeste Stevahn; Meyer-Rochow, Victor Benno; Yang, En-Cheng (07.02.2018). „Umělé světlo s krátkou a střední vlnovou délkou ovlivňuje zábleskové signály světlušek 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; Haynes, Kyle J. (01.12.2016). "Experimentální zkoušky dopadů světelného znečištění na noční námluvy a rozptýlení hmyzu". Ekologie. 182 (4): 1203–1211. Bibcode:2016Oecol.182.1203F. doi:10.1007 / s00442-016-3723-1. ISSN  0029-8549. PMID  27646716. S2CID  36670391.
  16. ^ Viviani, Vadim Ravara; Rocha, Mayra Yamazaki; Hagen, Oskar (červen 2010). „Bioluminiscenční brouci (Coleoptera: Elateroidea: Lampyridae, Phengodidae, Elateridae) v obcích Campinas, Sorocaba-Votorantim a Rio Claro-Limeira (SP, Brazílie): biologická rozmanitost a vliv rozrůstání měst.“. Biota Neotropica. 10 (2): 103–116. doi:10.1590 / S1676-06032010000200013. ISSN  1676-0603.
  17. ^ RodrÍguez, Airam; RodrÍguez, Beneharo (2009). „Přitahování bouřek k umělému osvětlení na Kanárských ostrovech: účinky měsíční fáze a věkové třídy“. Ibis. 151 (2): 299–310. doi:10.1111 / j.1474-919X.2009.00925.x. hdl:10261/45133.
  18. ^ „در سایه‌ی نور‌ها“. پریسا باجلان (v perštině). 2020-10-15. Citováno 2020-10-16.
  19. ^ Johnston, D; Haines (1957). „Analýza úmrtnosti masových ptáků v říjnu 1954“. Auk. 74 (4): 447–458. doi:10.2307/4081744. JSTOR  4081744.
  20. ^ Provencio, Ignacio; Rodriguez, Ignacio R .; Jiang, Guisen; Hayes, William Pär; Moreira, Ernesto F .; Rollag, Mark D. (2000). „Román lidského opsinu ve vnitřní sítnici“. The Journal of Neuroscience. 20 (2): 600–605. doi:10.1523 / JNEUROSCI.20-02-00600.2000. PMC  6772411. PMID  10632589.
  21. ^ Schulmeister, K .; Weber, M .; Bogner, W .; Schernhammer, E. (2002). „Aplikace akčních spekter melatoninu na praktické problémy s osvětlením“. Konečná zpráva. Páté mezinárodní sympozium pro výzkum osvětlení LRO, světlo a lidské zdraví. Archivovány od originál dne 2016-08-18. Citováno 2016-08-01.
  22. ^ Scott Davis; Dana K. Mirick; Richard G. Stevens (2001). „Práce na směny, světlo v noci a riziko rakoviny prsu“. Journal of the National Cancer Institute. 93 (20): 1557–1562. doi:10.1093 / jnci / 93.20.1557. PMID  11604479.
  23. ^ Eva S. Schernhammerová; Francine Laden; Frank E. Speizer; Walter C. Willett; David J. Hunter; Ichiro Kawachi; Graham A. Colditz (2001). „Rotující noční směny a riziko rakoviny prsu u žen účastnících se studie zdravotní sestry“. Journal of the National Cancer Institute. 93 (20): 1563–1568. doi:10.1093 / jnci / 93.20.1563. PMID  11604480.
  24. ^ Susan L. Burks, Správa migrény, Humana Press, New Jersey (1994) ISBN  0-89603-277-9
  25. ^ Cambridge Handbook of Psychology, Health and Medicine, editoval Andrew Baum, Robert West, John Weinman, Stanton Newman, Chris McManus, Cambridge University Press (1997) ISBN  0-521-43686-9
  26. ^ L. Pijnenburg, M. Camps a G. Jongmans-Liedekerken, Podíváme se blíže na asimilační osvětlení, Venlo, GGD, Noord-Limburg (1991)
  27. ^ Knez, I (2001). "Účinky barvy světla na nevizuální psychologické procesy". Journal of Environmental Psychology. 21 (2): 201–208. doi:10.1006 / jevp.2000.0198.
  28. ^ Fonken, LK; Finy, MS; Walton, James C .; Weil, Zachary M .; Workman, Joanna L .; Ross, Jessica; Nelson, Randy J. (28. prosince 2009). „Vliv světla v noci na myší reakce podobné úzkosti a depresi“. Behaviorální výzkum mozku. 205 (2): 349–354. doi:10.1016 / j.bbr.2009.07.001. PMID  19591880. S2CID  4204514.
  29. ^ M. Salmon (2003). „Umělé noční osvětlení a mořské želvy“ (PDF). Biolog. 50: 163–168.[trvalý mrtvý odkaz ]
  30. ^ Marianne V. Moore; Stephanie M. Pierce; Hannah M. Walsh; Siri K. Kvalvik; Julie D. Lim (2000). „Světelné znečištění měst mění vertikální migraci Dafnií“ (PDF). Verh. Internat. Verein. Limnol. 27: 1–4.
  31. ^ Falchi, F; Cinzano P; Elvidge CD; Keith DM; Haim A (2011). "Omezení dopadu světelného znečištění na lidské zdraví, životní prostředí a hvězdnou viditelnost". Journal of Environmental Management. 92 (10): 2714–2722. arXiv:2007.02063. doi:10.1016 / j.jenvman.2011.06.029. PMID  21745709. S2CID  18988450.
  32. ^ International Dark-Sky Association (2010). „Viditelnost, životní prostředí a astronomické problémy spojené s modrým bohatým bílým venkovním osvětlením“ (PDF). Bílá kniha IDA. Archivovány od originál (PDF) dne 14. 8. 2011. Citováno 2011-08-20.
  33. ^ Horváth, Gábor; György Kriska; Péter Malik; Bruce Robertson (srpen 2009). „Polarizované světelné znečištění: nový druh ekologického fotovoltace“. Hranice v ekologii a životním prostředí. 7 (6): 317–325. doi:10.1890/080129.
  34. ^ Kyba, C. C. M .; Ruhtz, T .; Fischer, J .; Hölker, F. (17. prosince 2011). "Signál polarizace světlíku znečištěný městským osvětlením". Journal of Geophysical Research. 116 (D24): n / a. Bibcode:2011JGRD..11624106K. doi:10.1029 / 2011JD016698.

externí odkazy