2023-03-09 20:39:00
耀眼的灯光正在造成生态混乱,扰乱植物的季节性节律以及它们与传粉者之间脆弱的关系。
2014 年的一个夏夜,一群生物学家和生态学家在郊外的几个路灯照明的郊区进行了放样。在那里观察夜间授粉的夜间飞蛾。
科学家们正在研究路灯如何影响飞蛾的行为。他们的理论是,夜间的人造光足以扰乱飞蛾的飞行模式,从而阻碍它们授粉的程度或效果。
果然,在他们观察到的数百只飞蛾中,超过 70% 的飞蛾被向上吸引并远离开花植物,导致植物授粉和飞蛾传播的花粉类型数量明显减少。这在几种不同的夜行性蛾类和超过 28 种植物中被证明是正确的,这意味着连锁反应可能会产生广泛的影响。
这只是光污染如何破坏自然界的一种狭隘观点。飞蛾并不是唯一受耀眼城市灯光影响的传粉者。蜜蜂以及它们授粉的所有植物也感受到了这种影响。由于人造光扰乱了夜间传粉者与植物的相互作用,它们的花粉输出可能会受到影响,进而可能会影响蜜蜂和其他昼夜传粉者在白天为它们施肥的效果。
光污染已经覆盖了地球大约四分之一的面积,并且还在继续恶化,随着城市化进程的加快,光污染每年增加约6%。25 年来,全球光污染 至少增加了 49%。
虽然它的影响仍在研究中并且在不同物种之间差异很大,但科学家们确实知道光污染正在影响植物的生长和繁殖方式。它扰乱了它们的季节性节律、它们感知自然光并做出反应的能力,以及它们与传粉者之间脆弱的关系。这种关系变得越紧张,我们的粮食供应就越可能处于危险之中。仅仅一个断开的环节就可能在食物链上下产生深不可测的生理后果。
植物如何感知世界
光污染或夜间人造光影响地球上大多数生物的一个主要原因是它们有昼夜节律。这种节奏是每 24 小时重复一次的自然睡眠-觉醒周期,由天亮或黑暗控制。大多数生物,无论是夜间活动还是昼夜活动,都通过这个周期来执行它们的生命过程,因此当它被例如感知到的较短的夜间时间打乱时,它可能会对内部系统的运作方式造成过度压力。破坏持续的时间越长,产生不利影响的可能性就越大。
生物钟中断也会影响人类、植物和动物体内的调节化学物质,最显着的是褪黑激素,这是一种在黑暗中产生并有助于调节昼夜节律的分子。它应该在一夜之间升高,但光污染会抑制褪黑激素,随着时间的推移,褪黑激素会对健康产生全面的负面影响。对人类而言,健康影响包括增加患睡眠障碍、糖尿病、抑郁症、心脏病和乳腺癌的风险。
效果与时差并无太大不同。假设您要从伦敦飞往纽约。由于您要去的地方比您的基地晚五个小时,您实际上会损失五个小时的白天或晚上(取决于您旅行的时间),这会使您的昼夜节律失常。由此产生的时差会让您感到雾蒙蒙、睡眠不足,并且通常几天都处于这种天气之下。这只是一种昼夜节律紊乱的结果。现在想象你是城市街道一侧的一棵树,不断暴露在路灯、汽车和建筑物发出的人造光下。如果你的内部系统总是认为现在是白天,它会让你的生活天翻地覆。
植物就像动物一样,它们需要一个睡眠周期来处理事物,它们所做的就是在一天中的不同时间将注意力集中在不同的活动上。所以它们需要知道一天中的时间。
由于光污染,夜间较亮的地区发芽最多提前 7.5 天
植物有光感受器,我们知道有 13 种,它们用它们来确定诸如白天长度之类的事情。这有助于它们知道什么时候开花,对于落叶树来说,什么时候落叶——可以说是树木日历中最重要的两个事件。其中五个感光器吸收来自月球和星光的近红外光,八个吸收一种紫外线。通过人为地延长白天的长度,光污染可以触发这些光感受器,使植物的开花模式发生变化。
植物在人造光下会受到压力。它们可以进行更多的光合作用,因为它们有更多的压力。这就像一个一直在锻炼的健美运动员。当植物进行光合作用时,它们会吸收能量,如果它们一直这样做,可能会让人不知所措,并产生一种会杀死植物的活性氧。
再加上气候变化导致的冬季变暖和夏季变长,最终树木的生长会完全脱离自然节奏,最终会削弱它们。
季节性变化
开花或发芽通常发生在春季,气温升高,白天更长,紫外线更多。然而光污染正在扰乱植物的这些线索。植物的季节性变化受到夜间人造光的影响。它们的发芽速度更快,或者它们留叶的时间更长,这是因为光周期,即白天与夜间的比例,在夜间被人造光掩盖了。
一项分析落叶树 13 年发芽数据的研究发现,由于光污染,夜间较亮的地区发芽最多提前 7.5 天。当树木在秋天落叶时,发芽也会发生变化,因为随着冬季的临近,人造光会再次干扰人们感知到的白天缩短的光周期。
通常,随着白天变短,落叶树会停止叶绿素(光合作用中使用的主要色素)的产生,并从叶子中吸取养分,这就是它们变色并最终落到地上的原因。但由于它们只是不断地受到路灯的照射,它们没有光周期,所以它们的叶子会保留更长时间,它们可能会失去所有含有这种叶绿素的叶子,而这种叶绿素实际上是非常耗费精力。
光污染扰乱了传粉者的昼夜节律及其一般生活模式,最终阻碍了植物的繁殖。包括飞蛾研究在内的几项研究发现,夜间授粉在人造光下会减少。2017 年的一项研究发现,夜间植物与传粉者的相互作用在明亮区域比在非光照区域低 62%。当这些相互作用减少时,植物就不会受到刺激而产生花粉,这会为蜜蜂等昼夜授粉者留下更少的花粉。
植物的季节变化受到夜间人造光的影响——布雷特·西摩尔
就像时差影响人类一样,光污染也会减少传粉者的睡眠和恢复时间,从而给它们的身体带来压力,最终使它们更难授粉和繁殖。
光污染甚至通过吸引昆虫(和其他飞行动物物种)远离它们的自然、预定路径并进入危险且通常是致命的场景来影响迁徙。它已被证明会使[鸟类]迁徙路线迷惑并改变物种繁殖或越冬的地方。这些迁徙变化可能会影响由鸟类授粉的植物或由鸟类传播种子的植物。
就昆虫而言,这种吸引力称为“陷阱效应”,即“昆虫来到灯光下,但它们从不授粉,因为它们太忙于在灯光下飞来飞去。其他传粉者,例如某些种类的甲虫,是厌光的,它们只是避开人造光下的植被;这就是“排斥效应”。大约三分之一在夜间被人造光吸引的昆虫无法存活到早上,原因可能是捕食、疲惫或饥饿。
昆虫启示录
传粉者的数量正在稳步下降,生态学家担心这是光污染、化学污染、气候变化和栖息地丧失等压力因素共同作用的结果。昆虫是这个星球上生命的重要基石,当我们失去它们时,物种多米诺骨牌效应变得更加清晰。例如,如果蜜蜂灭绝,它们授粉的所有植物物种都会随之灭绝,而无需其他干预——这是80%的开花植物。
大约 2 亿年前,开花植物和昆虫开始相互共同进化。如果你开始改变昆虫的行为或植物的行为生理学,你将影响两者。光污染你会遇到这种新的奇怪情况,它将对这个星球上的一切产生影响,因为几乎一切都依赖于昆虫和开花植物——我们 80% 的作物物种是由昆虫授粉
植物和传粉者依靠温度和光照的变化来了解如何以及何时开展它们的生命过程。随着地球变暖和光污染加剧,这些过程将变得越来越不平衡,目前尚不清楚受影响的物种是否会足够快地适应以生存。
光污染和气候变化正在降低这些线索——光和温度]的可靠性,并导致一些生态混乱。
尽管如此,仍有一些传粉者不受光污染的负面影响。事实上,有些人已经进化到利用它来发挥自己的优势。一项 针对 10 个不同种群的“城市飞蛾”的研究发现,它们已经适应了夜间不飞向人造光的情况。“在过去 20 到 50 年里暴露在人造光下的飞蛾不再具有允许它们飞向光的基因。
授粉蝙蝠似乎也找到了一个积极的漏洞。人造光不仅照亮了它们喜欢吃的虫子,而且 2022 年的一项研究 发现,由于人工照明的树上有更多的果实和种子(过度开花的潜在结果),它们还增加了授粉。然而,这可能只是暂时的好处。过多的人造光照射可能会使树木负担过重,随着时间的推移它们会变得虚弱。
许多其他昆虫物种从未被光吸引,因此它们不会直接受到光污染的影响。但是,这并不意味着它们不会以其他方式受到间接影响。例如,蜜蜂不会被光吸引,但 它们会受到光污染的负面影响 ,因为它们授粉的植物不会受到被人造光驱赶的夜间传粉者的刺激而产生花粉。
看起来这些小变化不会产生全面影响,但所有这些变化也可以通过降低能源成本来节省资金。
这些变化 开始越来越多地发生 在世界上具有生态意识的小地方。越来越多的社区开始从中获益,那么也许其他人也会效仿,就像,原谅这句话一样,飞蛾扑火。
源:BBC
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