光污染對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響

近日，“海洋與濕地”（OceanWetlands）編輯團(tuán)隊(duì)注意到，據(jù)國(guó)際期刊《The Conversation》報(bào)道，城市的人造光污染，通過(guò)照亮沿海水域，對(duì)海洋動(dòng)植物物種和海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了影響。

人造光對(duì)沿海水域的海洋生態(tài)系統(tǒng)是一種新的威脅（Kochi，印度）。圖源：Vinu Sebastian/Shutterstock）

城市是人工照明的，讓人類可以利用夜晚。這種光污染意味著城市上空幾乎看不到星星。但可觀星星數(shù)量減少并不是夜間人造光的唯一影響。沿海地區(qū)的城市發(fā)展越來(lái)越多地使海洋生態(tài)系統(tǒng)暴露在人造光下。這種暴露在世界上一些最大的沿海城市及其附近尤為嚴(yán)重，可能會(huì)對(duì)居住在其沿海水域的生物產(chǎn)生生理和行為后果。

普利茅斯海洋實(shí)驗(yàn)室（Plymouth Marine Laboratory）的海洋生物地球化學(xué)團(tuán)隊(duì)的所在地，去年出版了一本夜間海底人造光圖譜。地圖顯示，在1米深的地方，光污染影響了190萬(wàn)平方公里的世界沿海海域。這相當(dāng)于全球?qū)俳?jīng)濟(jì)區(qū)面積（沿海國(guó)家擁有的海洋區(qū)域）的3.1%。

這樣的研究證實(shí)了光污染是廣泛和不斷擴(kuò)大的。但到目前為止，自然光和非自然光的強(qiáng)度和周期之間的差異尚未得到充分研究。量化光污染這將有助于更好地理解廣闊的城市化海岸線對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)的影響。

研究表明，對(duì)于這些城市來(lái)說(shuō)，夜間海面上人造光的劑量是月光的六倍。在距離最明亮的滿月三天內(nèi)，月光強(qiáng)度僅超過(guò)了人工照明。

照亮沿海水域

研究的模型包括月球、人造光以及日光和黃昏太陽(yáng)源的輸入，以及光分布的季節(jié)性和潮汐變化，在2020年期間應(yīng)用于每個(gè)城市。在15分鐘的時(shí)間間隔內(nèi)，我們確定了這些光源在海面上方和潮間帶的強(qiáng)度。這是指海岸上被潮汐覆蓋的點(diǎn)，通常一天兩次。

我們還將該模型應(yīng)用于普利茅斯，這是英國(guó)西部的一個(gè)沿海城市，人口23萬(wàn)。從2001年到2020年，這里研究了自然和人工光源，以捕捉潮汐和月球周期的變化。這一實(shí)地調(diào)查使我們能夠確保我們的模型提供了準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

在普利茅斯，夜間人工光劑量在所有研究城市中普遍排名第六。這座城市的緯度相對(duì)較北，這意味著它在秋季和冬季的幾個(gè)月里有漫長(zhǎng)的夜晚。然而，普利茅斯的夏季滿月以接近人造光的強(qiáng)度發(fā)光，因?yàn)樵铝琳苟冀咏仄骄€，大氣路徑長(zhǎng)度更長(zhǎng)。

但受光污染影響最大的海洋生態(tài)系統(tǒng)可能是大城市的沿海水域。潮汐范圍和水質(zhì)清澈度等因素與城市人工照明的高亮度相互作用，從而影響這些地區(qū)的海洋生態(tài)系統(tǒng)。

對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響

夜間的自然光源具有季節(jié)性周期。因此，從歷史上看，夜間的曝光取決于月亮及其在天空中的上上下下的周期。相比之下，人工光源無(wú)論季節(jié)如何都有固定的位置，并且在整個(gè)夜晚和全年都以相同的強(qiáng)度發(fā)光。

科學(xué)研究表明，光污染可以掩蓋月球的自然周期，并影響沿海生物。這發(fā)生在各種尺度上，從超局部（路燈下）到區(qū)域乃至全球尺度。

包括珊瑚礁在內(nèi)的海洋生物依靠自然光循環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)其生理和生物過(guò)程。根據(jù)月球周期的提示，幾種珊瑚物種同時(shí)釋放稱為配子的生殖細(xì)胞。珊瑚的關(guān)鍵維護(hù)過(guò)程，如共生，也可能對(duì)人工照明敏感。共生描述了組成珊瑚的兩種生物之間的密切關(guān)系。

夜間照亮海底棲息地的人造光（其紅光、綠光和藍(lán)光成分）的光譜組成也可能破壞視覺(jué)引導(dǎo)的生態(tài)過(guò)程。通常在白天覓食的捕食者，如鯡魚(yú)鷗，可能能夠看到通常在夜間偽裝的獵物，如海螺。

（人造光會(huì)使幼龜迷失方向。圖源：Serenethos/Shutterstock）

沿海環(huán)境的光照也會(huì)改變?cè)S多海洋動(dòng)物的身體機(jī)能。暴露于人造光會(huì)降低魚(yú)類的繁殖成功率。研究還發(fā)現(xiàn)，它會(huì)使剛孵出的海龜迷失方向，影響它們到達(dá)海洋安全地帶的能力。

有些物種甚至對(duì)低水平的光高度敏感。浮游動(dòng)物是海洋食物鏈的關(guān)鍵組成部分，它們的日常遷徙會(huì)受到人造光的干擾。北極地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，在至少200米的深度，浮游動(dòng)物會(huì)遠(yuǎn)離船只的工作光線。

測(cè)量自然界中的光污染是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)橛龅降墓鈴?qiáng)度很低。在更深處尤其如此。但克服這些挑戰(zhàn)對(duì)于更好地理解光污染的生態(tài)影響至關(guān)重要。像我們這樣的研究將指導(dǎo)生物學(xué)家未來(lái)研究光污染對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響。它還將為城市規(guī)劃者提供必要的信息，以平衡沿海城市發(fā)展與海洋生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。

原文參看：https://phys.org/news/2023-01-urban-pollution-danger-marine-ecosystems.html

文章：Daisy

審核：Lucy

編輯：Pierre