光污染對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響

近日，“海洋與濕地”（OceanWetlands）編輯團隊注意到，據(jù)國際期刊《The Conversation》報道，城市的人造光污染，通過照亮沿海水域，對海洋動植物物種和海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了影響。

人造光對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重，可能會對居住在其沿海水域的生物產(chǎn)生生理和行為后果。

普利茅斯海洋實驗室（Plymouth Marine Laboratory）的海洋生物地球化學(xué)團隊的所在地，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190萬平方公里的世界沿海海域。這相當(dāng)于全球?qū)俳?jīng)濟區(qū)面積（沿海國家擁有的海洋區(qū)域）的3.1%。

這樣的研究證實了光污染是廣泛和不斷擴大的。但到目前為止，自然光和非自然光的強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海洋生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)的影響。

研究表明，對于這些城市來說，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)，月光強度僅超過了人工照明。

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)用于每個城市。在15分鐘的時間間隔內(nèi)，我們確定了這些光源在海面上方和潮間帶的強度。這是指海岸上被潮汐覆蓋的點，通常一天兩次。

我們還將該模型應(yīng)用于普利茅斯，這是英國西部的一個沿海城市，人口23萬。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。這一實地調(diào)查使我們能夠確保我們的模型提供了準確的預(yù)測。

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較北，這意味著它在秋季和冬季的幾個月里有漫長的夜晚。然而，普利茅斯的夏季滿月以接近人造光的強度發(fā)光，因為月亮整夜都接近地平線，大氣路徑長度更長。

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，人工光源無論季節(jié)如何都有固定的位置，并且在整個夜晚和全年都以相同的強度發(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)來調(diào)節(jié)其生理和生物過程。根據(jù)月球周期的提示，幾種珊瑚物種同時釋放稱為配子的生殖細胞。珊瑚的關(guān)鍵維護過程，如共生，也可能對人工照明敏感。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、綠光和藍光成分）的光譜組成也可能破壞視覺引導(dǎo)的生態(tài)過程。通常在白天覓食的捕食者，如鯡魚鷗，可能能夠看到通常在夜間偽裝的獵物，如海螺。

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

沿海環(huán)境的光照也會改變許多海洋動物的身體機能。暴露于人造光會降低魚類的繁殖成功率。研究還發(fā)現(xiàn)，它會使剛孵出的海龜迷失方向，影響它們到達海洋安全地帶的能力。

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

測量自然界中的光污染是一個挑戰(zhàn)，因為遇到的光強度很低。在更深處尤其如此。但克服這些挑戰(zhàn)對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)家未來研究光污染對海洋生態(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。

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