Недавнее исследование, проведенное учеными из Китайской академии наук, показало, что искусственное ночное освещение (Artificial light at night - ALAN) в городских районах Пекина приводит к снижению уровня поедания листьев насекомыми у двух распространенных видов уличных деревьев. Это открытие проливает свет на потенциальное влияние светового загрязнения на городские экосистемы.
Группа исследователей под руководством Шуан Чжана из Государственной ключевой лаборатории городской и региональной экологии изучила влияние ALAN на функциональные признаки листьев и уровень их поедания у софоры японской (Styphnolobium japonicum) и ясеня пенсильванского (Fraxinus pennsylvanica) - двух наиболее распространенных видов уличных деревьев в Пекине.
Как проводилось исследование
- Место проведения: Пекин, Китай - один из наиболее урбанизированных районов страны. Были выбраны 30 точек отбора проб вдоль освещенных дорог на основных осях города.
- Объекты исследования: Две наиболее распространенные виды уличных деревьев - софора японская (Styphnolobium japonicum) и ясень пенсильванский (Fraxinus pennsylvanica). В каждой точке отбора случайным образом выбирались деревья для исследования.
- Дизайн эксперимента: В каждой точке отбора проводился парный отбор листьев в условиях высокой (в среднем 13.43 люкс) и низкой (в среднем 1.52 люкс) интенсивности искусственного ночного освещения (ALAN). Всего было отобрано 180 деревьев.
- Сбор образцов: С каждого дерева собиралось по 30 полностью развитых листьев, обращенных к дороге, с высоты 1.5-2 м над землей. Всего было собрано 5490 листьев.
- Измеряемые параметры: Для каждого листа оценивались различные функциональные признаки (размер листа, содержание танинов, удельная площадь листа, содержание воды, жесткость, содержание C, N, P, соотношение C/N), а также уровень поедания насекомыми. Интенсивность ALAN измерялась с помощью люксметра.
- Статистический анализ: Для оценки влияния ALAN на функциональные признаки листьев использовались линейные модели смешанных эффектов. Для анализа совместного влияния ALAN и признаков листьев на уровень поедания применялись обобщенные линейные модели смешанных эффектов бета-регрессии.
Таким образом, исследование было проведено в условиях реальной городской среды с использованием парного дизайна эксперимента и тщательного сбора данных о различных признаках листьев и уровне их поедания насекомыми в зависимости от интенсивности искусственного ночного освещения.
Результаты
Ученые обнаружили, что ALAN приводит к увеличению жесткости листьев и снижению уровня их поедания насекомыми.
"Мы предполагаем, что высокая интенсивность ALAN будет препятствовать потоку энергии от растений к более высоким трофическим уровням, создавая потенциальную угрозу для поддержания биоразнообразия в городских экосистемах", - отмечает ведущий автор исследования Юй Цао.
Кроме того, исследователи выявили видоспецифичные эффекты ALAN на питательные вещества листьев, их размер, а также защитные соединения. У софоры японской ALAN значительно снижал содержание фосфора и азота в листьях. У ясеня пенсильванского ALAN уменьшал содержание танинов, соотношение углерода к азоту и размер листьев, но приводил к увеличению содержания азота.
"Наши результаты подчеркивают, что высокая интенсивность ALAN будет препятствовать потоку энергии от растений к более высоким трофическим уровням, создавая потенциальную угрозу для поддержания биоразнообразия в городских экосистемах", - добавляет Шуан Чжан.
Это исследование демонстрирует значительное влияние искусственного ночного освещения на взаимодействие растений и насекомых в городской среде. Полученные результаты подчеркивают необходимость дальнейшего изучения экологических последствий светового загрязнения и разработки стратегий по смягчению его негативного воздействия на городские экосистемы.
Как влияет искусственное ночное освещение на природу
Влияние на поведение и физиологию животных
Искусственное ночное освещение (ALAN) может негативно влиять на поведение и физиологию многих видов животных:
- У морских ежей наблюдалось замедление реакций, подавление роста и изменения в гонадах после длительного воздействия ALAN.
- У европейских ежей не было обнаружено значительного влияния ALAN на присутствие, кормовую активность или характер активности, хотя наблюдались некоторые индивидуальные вариации.
- ALAN может нарушать циклы сна у людей и диких животных, особенно у ночных видов.
- У мышей, подвергшихся воздействию ALAN, наблюдалось ускоренное развитие опухолей молочной железы и снижение тревожного поведения.
Экологические последствия
Искусственное ночное освещение может иметь существенные экологические последствия из-за его влияния на поведение, физиологию и демографию популяций. Однако большинство исследований до сих пор изучали воздействие шума или светового загрязнения по отдельности, несмотря на их частое совместное возникновение. Необходимы дальнейшие исследования для оценки возможных интерактивных эффектов при сочетании обоих факторов.
Мерцающий vs непрерывный свет
Мерцающий свет также может влиять на поведение и физиологию животных, но этот аспект был в значительной степени упущен из виду в исследованиях. Систематический обзор выявил некоторые данные о воздействии на птиц, рыб, насекомых, млекопитающих и планктон, но необходимы дополнительные исследования.