Китайские экологи обнаружили, что искусственное освещение делает листья растущих на городских улицах деревьев прочнее. В результате растительноядным насекомым становится труднее их поедать. Как предполагают авторы статьи для журнала Frontiers in Plant Science, вероятно, из-за этого численность городских популяций насекомых сокращается, что отрицательно сказывается на всей экосистеме.
Искусственное освещение улиц по ночам делает жизнь горожан намного удобнее. А вот для насекомых оно является серьезной проблемой. Эти беспозвоночные в большом количестве собираются около фонарей и ламп и погибают. Кроме того, освещение в темное время суток делает их более уязвимыми перед хищниками и мешает представителям видов, которые ориентируются на свет, мигрировать и находить себе пару. Предполагается, что световое загрязнение вносит заметный вклад в сокращение популяций насекомых по всему миру.
Команда специалистов, которую возглавил Шуан Чжан (Shuang Zhang) из Центра экологических исследований Китайской академии наук, обнаружила, что ночное освещение создает для насекомых еще одну проблему. Ученые решили выяснить, как подсветка в темное время суток влияет на свойства листьев городских деревьев и их доступность для листоядных беспозвоночных. Для этого они сосредоточились на двух видах, которые доминируют на улицах Пекина: софоре японской (Styphnolobium japonicum) и ясене пенсильванском (Fraxinus pennsylvanica).
В августе 2022 года Шуан Чжан и его коллеги выбрали вдоль пекинских дорог 30 участков с высоким и низким уровнем освещенности в течение всей ночи (в среднем 13,43 люкса и 1,52 люкса соответственно). Здесь они собрали в общей сложности 5490 листьев со 180 софор и ясеней и проанализировали их размер, прочность и концентрацию углерода, азота, фосфора, танинов и воды. Кроме того, авторы оценили уровень повреждений, нанесенных листоядными насекомыми.
Выяснилось, что интенсивное ночное освещение делает листья софор и ясеней более прочными (возможно, из-за более длинного периода фотосинтеза). Из-за этого насекомым становится труднее ими питаться. Дополнительный анализ подтвердил, что более высокий уровень освещения повышает процент листьев, на которых нет признаков повреждения насекомыми (p=0,002 для софоры и p=0,009 для ясеня). Кроме того, ночная подсветка снизила концентрацию азота и фосфора в листьях софоры. В случае листьев ясеня ее воздействие повысило концентрацию азота; снизило соотношение углерода к азоту и концентрацию танинов, а также уменьшило размер листьев.
Сопоставив данные о влиянии освещенности на физические и химические характеристики листьев и их привлекательность для насекомых, Шуан Чжан и его соавторы пришли к выводу, что в целом из-за ночной подсветки насекомые менее активно кормятся листьями. Для ясеня эффект оказался более выраженным, чем для софоры. Вероятно, снижение активности растительноядных насекомых из-за искусственного освещение связано не только с ростом прочности листьев, но и с другими факторами. Например, эти беспозвоночные могут избегать освещенных листьев, потому что на них они лучше заметны для хищников.
По словам исследователей, полученные результаты свидетельствуют, что искусственное освещение оказывает серьезное воздействие на поток вещества и энергии в городских экосистемах. Недоступность листьев деревьев для растительноядных насекомых, вероятно, приводит к сокращению численности последних, что отрицательно сказывается на животных, которые ими питаются, например, хищных членистоногих и птицах, В конечном итоге городское биоразнообразие снижается. Кроме того, более прочные листья хуже разлагаются, что также негативно сказывается на экосистемах.
Впрочем, энтомолог Оуэн Льюис (Owen Lewis) из Оксфордского университета сомневается в выводах коллег. Он отмечает, что оценивать активность растительноядных насекомых исключительно по количеству повреждений на листьях не вполне корректно. Например, эти беспозвоночные могут есть больше листьев, если их питательная ценность невелика. По мнению Льюиса, хотя искусственное освещение может оказывать негативное влияние на разнообразие насекомых и функционирование городских экосистем, этот эффект невелик по сравнению с другими факторами: загрязнением воздуха, урбанизацией и сокращением потерей среды обитания.
Несколько лет назад власти Германии предложили отказаться от включения прожекторов в городах на ночь в течение десяти месяцев в году. Согласно задумке авторов проекта, это должно защитить сокращающиеся популяции насекомых.