光污染对海洋生态系统的影响

近日，“海洋与湿地”（OceanWetlands）编辑团队注意到，据国际期刊《The Conversation》报道，城市的人造光污染，通过照亮沿海水域，对海洋动植物物种和海洋生态系统造成了影响。

人造光对沿海水域的海洋生态系统是一种新的威胁（Kochi，印度）。图源：Vinu Sebastian/Shutterstock）

城市是人工照明的，让人类可以利用夜晚。这种光污染意味着城市上空几乎看不到星星。但可观星星数量减少并不是夜间人造光的唯一影响。沿海地区的城市发展越来越多地使海洋生态系统暴露在人造光下。这种暴露在世界上一些最大的沿海城市及其附近尤为严重，可能会对居住在其沿海水域的生物产生生理和行为后果。

普利茅斯海洋实验室（Plymouth Marine Laboratory）的海洋生物地球化学团队的所在地，去年出版了一本夜间海底人造光图谱。地图显示，在1米深的地方，光污染影响了190万平方公里的世界沿海海域。这相当于全球专属经济区面积（沿海国家拥有的海洋区域）的3.1%。

这样的研究证实了光污染是广泛和不断扩大的。但到目前为止，自然光和非自然光的强度和周期之间的差异尚未得到充分研究。量化光污染这将有助于更好地理解广阔的城市化海岸线对海洋生态系统生态的影响。

研究表明，对于这些城市来说，夜间海面上人造光的剂量是月光的六倍。在距离最明亮的满月三天内，月光强度仅超过了人工照明。

照亮沿海水域

研究的模型包括月球、人造光以及日光和黄昏太阳源的输入，以及光分布的季节性和潮汐变化，在2020年期间应用于每个城市。在15分钟的时间间隔内，我们确定了这些光源在海面上方和潮间带的强度。这是指海岸上被潮汐覆盖的点，通常一天两次。

我们还将该模型应用于普利茅斯，这是英国西部的一个沿海城市，人口23万。从2001年到2020年，这里研究了自然和人工光源，以捕捉潮汐和月球周期的变化。这一实地调查使我们能够确保我们的模型提供了准确的预测。

在普利茅斯，夜间人工光剂量在所有研究城市中普遍排名第六。这座城市的纬度相对较北，这意味着它在秋季和冬季的几个月里有漫长的夜晚。然而，普利茅斯的夏季满月以接近人造光的强度发光，因为月亮整夜都接近地平线，大气路径长度更长。

但受光污染影响最大的海洋生态系统可能是大城市的沿海水域。潮汐范围和水质清澈度等因素与城市人工照明的高亮度相互作用，从而影响这些地区的海洋生态系统。

对海洋生态系统的影响

夜间的自然光源具有季节性周期。因此，从历史上看，夜间的曝光取决于月亮及其在天空中的上上下下的周期。相比之下，人工光源无论季节如何都有固定的位置，并且在整个夜晚和全年都以相同的强度发光。

科学研究表明，光污染可以掩盖月球的自然周期，并影响沿海生物。这发生在各种尺度上，从超局部（路灯下）到区域乃至全球尺度。

包括珊瑚礁在内的海洋生物依靠自然光循环来调节其生理和生物过程。根据月球周期的提示，几种珊瑚物种同时释放称为配子的生殖细胞。珊瑚的关键维护过程，如共生，也可能对人工照明敏感。共生描述了组成珊瑚的两种生物之间的密切关系。

夜间照亮海底栖息地的人造光（其红光、绿光和蓝光成分）的光谱组成也可能破坏视觉引导的生态过程。通常在白天觅食的捕食者，如鲱鱼鸥，可能能够看到通常在夜间伪装的猎物，如海螺。

（人造光会使幼龟迷失方向。图源：Serenethos/Shutterstock）

沿海环境的光照也会改变许多海洋动物的身体机能。暴露于人造光会降低鱼类的繁殖成功率。研究还发现，它会使刚孵出的海龟迷失方向，影响它们到达海洋安全地带的能力。

有些物种甚至对低水平的光高度敏感。浮游动物是海洋食物链的关键组成部分，它们的日常迁徙会受到人造光的干扰。北极地区的研究发现，在至少200米的深度，浮游动物会远离船只的工作光线。

测量自然界中的光污染是一个挑战，因为遇到的光强度很低。在更深处尤其如此。但克服这些挑战对于更好地理解光污染的生态影响至关重要。像我们这样的研究将指导生物学家未来研究光污染对海洋生态系统的影响。它还将为城市规划者提供必要的信息，以平衡沿海城市发展与海洋生态系统的保护。

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

文章：Daisy

审核：Lucy

编辑：Pierre