Искусственное освещение, создаваемое мощными уличными фонарями, рекламными щитами, спортивными и промышленными объектами, гостиницами и офисными зданиями, эффективно продлевает рабочий день и досуг. Но хотя искусственный свет в ночное время (ALAN) является одним из важнейших технологических достижений человека, изменение циклов естественного освещения имеет множество нежелательных последствий для экосистем Земли. К ним относятся свечение неба, проникновение света, блики и чрезмерное освещение, которые в совокупности называются световым загрязнением.
Из-за высоких темпов развития городов в морских прибрежных районах по всему миру световое загрязнение может еще больше угрожать популяциям коралловых сообществ, которые и без того находятся в серьезной деградации.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета Бар-Илан в Израиле, демонстрирует, как световое загрязнение негативно влияет на репродуктивный цикл двух видов кораллов.
Репродуктивный цикл кораллов (развитие сперматозоидов и яйцеклеток) контролируется биологическим ритмом несколько месяцев в году в гармонии с естественными условиями окружающей среды.
В заключение гаметы (сперматозоиды и яйцеклетки) выпускаются в воду для внешнего оплодотворения. Считается, что механизм, который приводит к синхронизированному нересту, контролируется как экзогенными (i.е., окружающей среды) и эндогенного аппарата (я.е., биологические часы).
Успешное производство и оплодотворение гамет, развитие жизнеспособного потомства и выживание новых коралловых рекрутов, возможно, являются наиболее важными процессами для восстановления деградированных рифов. Более того, половое размножение поддерживает популяции кораллов и поддерживает эволюционные процессы, которые могут улучшить физическую форму.
Для этого исследования, только что опубликованного в журнале Current Biology, исследователи собрали и проследили два вида кораллов, Acropora millepora и Acropora digitifera, из Индо-Тихого океана. Девяносто колоний были переведены в Морскую лабораторию Болинао, расположенную в районе Филиппин, где отсутствует световое загрязнение. Колонии помещали в открытые резервуары, подвергая воздействию естественного солнечного света, лунного света и морской воды.
Солнечное воздействие было скорректировано до эквивалентного уровня, который испытывают кораллы на глубине их сбора пять метров. Колонии кораллов были разделены на три группы: две опытные и одна контрольная. Каждая группа состояла из 15 колоний каждого вида Acropora, случайным образом разделенных на три резервуара. Экспериментальные группы обрабатывали светодиодными лампами, имеющими как холодный (желтоватый с меньшим количеством синего света), так и теплый (белый с большим количеством синего света) спектр.
В течение трех месяцев светодиодные лампы включались каждый день от заката до восхода солнца. Контрольные группы подвергались воздействию тех же условий, что и экспериментальные колонии (естественный солнечный свет, фазы лунного света), но без дополнительного освещения в ночное время.
Выход флуоресценции хлорофилла оценивался ежемесячно как индикатор здоровья колонии.
Результаты ясно показали, что световое загрязнение вызывает задержку гаметогенеза и несинхронизированное высвобождение гамет, подчеркивая важность естественного периодического освещения, как солнечного, так и лунного, как критического фактора, определяющего синхронность нереста и гаметогенного процесса. "Оба основных вида кораллов пострадали от экологического светового загрязнения.
Они демонстрировали асинхронность репродуктивного состояния, что отражалось в количестве ооцитов на полип, гаметогенезе и созревании гамет », – говорит ведущий автор исследования Проф. Орен Леви с факультета естественных наук Мины и Эверарда Гудменов Университета Бар-Илан. "Это нашло дальнейшее отражение на уровне популяции, где только кораллы, подвергавшиеся циклам естественного освещения, смогли синхронизировать нерест.
Обработка света холодными и теплыми светодиодами оказала одинаковое влияние на цикл гаметогенеза », – добавил Леви. Леви руководил исследованием Бар-Илана с участием Межвузовского института морских наук в Эйлате и членов команды Тель-Авивского университета Инбала Аялона и доктора. Яэли Розенберг и в сотрудничестве с руководителем группы Патриком Кабайтаном из Института морских наук Университета Филиппин и специалистами по световому загрязнению доктором.
Кристофер Киба и доктор. Хельга Кюхли из Немецкого исследовательского центра наук о Земле GFZ.
Чтобы пролить свет на то, насколько актуальны их выводы в мировом масштабе, исследователи создали первую в своем роде глобальную карту, на которой отмечены районы, которым Алан больше всего угрожает, включая Карибское море, Тихий и Индийский океаны.
Одним из ярких примеров является залив Акаба / Эйлат в северной части Красного моря, где значительное городское освещение присутствует недалеко от берега. Здесь наименее затронутая область на 47% ярче, чем естественное ночное небо, и это увеличивается максимум в 60 раз ярче.
С глобальным переходом к светодиодному освещению, которое, как правило, имеет более высокие выбросы в синем спектре, искусственный свет может затронуть больше прибрежных коралловых рифов, поскольку синий свет проникает глубже в воду. Ожидается, что этот спектральный сдвиг будет усилен текущим быстрым ростом населения в прибрежных регионах.
Результаты Леви и его команды показывают, что искусственное освещение необходимо учитывать в планах сохранения коралловых рифов вблизи районов деятельности человека, а оценка их воздействия на световое загрязнение может помочь учесть важную переменную при планировании сохранения коралловых рифов.
В ходе последующих исследований Леви надеется определить, есть ли кораллы, более приспособленные к световому загрязнению, и если да, то какой механизм лежит в основе их устойчивости.