Nowy globalny atlas rozszerza pomiary nocnych świateł na morze, ujawniając ekosystemy morskie dotknięte zanieczyszczeniem światłem.
Ekolodzy i biolodzy od dawna zdają sobie sprawę, że sztuczne światło w nocy może mieć niekorzystny wpływ na zdrowie ludzi i zwierząt lądowych, w tym zaburzenia snu, harmonogramy karmienia i cykle reprodukcyjne.
Coraz więcej badań pokazuje, że życie morskie jest również wrażliwe na światło sztuczne, w tym na bardzo niskie poziomy i określone długości fal, zwłaszcza na światło niebieskie i zielone. Teraz po raz pierwszy naukowcy określili ilościowo poziomy światła podwodnego w strefach przybrzeżnych na całym świecie. Zespół naukowców z Anglii, Norwegii i Izraela opublikował pierwszy globalny atlas sztucznego światła w morzu.
„Te bardzo niskie poziomy światła generowane przez sztuczne światło mają krytyczne znaczenie dla organizmów biologicznych” – powiedział główny autor i oceanograf Tim Smyth, który specjalizuje się w optyce morskiej i teledetekcji koloru oceanu w Plymouth Marine Laboratory. „Ale wpływ, jaki ma to na środowisko morskie, był dość niedostatecznie zbadany”.
Zespół badawczy zbudował model w oparciu o dwa zestawy danych satelitarnych: jeden dotyczący nocnego zanieczyszczenia światłem i jeden dotyczący koloru oceanu, który ujawnia właściwości optyczne wody. Model pokazuje, w jaki sposób nocne zanieczyszczenie świetlne nad powierzchnią wody będzie przenikać i pochłaniane pod wodą. Wyniki pokazują, na jakich głębokościach gatunki morskie mogą być wystawione na działanie światła wystarczającego do wywołania reakcji biologicznej.
Badanie daje naukowcom wskazówkę, na czym powinni skupić się w przyszłych badaniach nad wpływem sztucznego światła na życie morskie. W szczególności, powiedział Smyth, badanie podkreśla obszary, w których ekosystemy są szczególnie obciążane sztucznym światłem, co może prowadzić do szybkich zmian ewolucyjnych i adaptacji.
„Skutki sztucznego światła w ekosystemach morskich powinny być prawdziwym celem badań nad globalnymi zmianami” – powiedział Smyth.
Naukowcy odkryli, że 1,9 miliona kilometrów kwadratowych (735 000 mil kwadratowych) oceanu doświadcza biologicznie znaczących ilości sztucznego zanieczyszczenia światłem do głębokości 1 metra (3 stopy). Stanowi to około 3 procent światowych wyłącznych stref ekonomicznych (WSE) — obszaru rozciągającego się na 370 kilometrów (200 mil morskich) od wybrzeża kraju. Znaczne obszary oceanu są poddawane ekspozycji na światło na głębokości 10 metrów (33 stopy), 20 metrów (66 stóp) lub więcej.
Głębokość, na jaką może wnikać światło, zależy nie tylko od natężenia światła nad wodą, powiedział Smyth, ale także od właściwości optycznych wody, które zmieniają się w zależności od pory roku. Na przykład na obszarach o bardzo czystej wodzie, w tym w części Morza Południowochińskiego w pobliżu Malezji, światło w nocy może osiągnąć głębokość ponad 40 metrów.
Niektóre z najbardziej rozległych zanieczyszczenia morskiego światłem występują na obszarach, gdzie przybrzeżne platformy naftowe i gazowe, farmy wiatrowe i rozwój wysp rozjaśniają noc nad i pod linią wody. Powyższe mapy pokazują Morze Północne w kwietniu i Zatokę Perską w grudniu. Obejmują one zarówno jasność nieba nad wodą, jak i krytyczną głębokość, do której dociera światło podwodne. (Zwróć uwagę na różne skale dla każdego.)
Sztuczne światło bardzo różni się od światła naturalnego pod względem właściwości spektralnych, intensywności i czasu, powiedział Smyth. Sztuczne światło włącza się nagle o zmierzchu i pali się przez całą noc, każdej nocy, podczas gdy naturalne światło nocne, takie jak światło księżyca, woskuje i słabnie w dziennych, miesięcznych i sezonowych ramach czasowych.
Wiele gatunków morskich wyewoluowało funkcje biologiczne, które są regulowane przez naturalne cykle światła, nawet na niskich poziomach i na dużych głębokościach, a niektóre są dostrojone do określonych długości fal światła. Na przykład widłonogi są szczególnie wrażliwe na światło księżyca, które sygnalizuje ich codzienną migrację w górę iw dół słupa wody w celu pożywienia. Widłonogi są kluczowymi organizmami w wielu morskich sieciach pokarmowych. W badaniu naukowcy wykorzystali światłoczułość widłonogów jako próg dla biologicznie znaczącej ilości światła.
Podstawową częścią nowych badań był globalny atlas jasności sztucznego nocnego nieba opublikowany przez Fabio Falchi, fizyka z Instytutu Nauki i Technologii Zanieczyszczeń Światła (Włochy) wraz z kolegami w 2016 roku. Atlas ten został zbudowany na danych z obrazowania w podczerwieni. Radiometer Suite (VIIRS) na satelicie Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP), który może obserwować słabe światła w paśmie dzień-noc (DNB).
Smyth powiedział, że pasmo dzień-noc jest dobre w uchwyceniu niskiego poziomu światła w szerokim spektrum. Ale zachowanie światła pod wodą zależy od jego właściwości spektralnych, a VIIRS DNB nie rozróżnia długości fal czerwonych, zielonych i niebieskich. Podczas prac terenowych prowadzonych wokół Plymouth zespół zbudował model łączący to, co VIIRS „widzi” w nocy z widmem światła wpadającego do wody.
Zespół następnie uwzględnił inne zmienne, które wpływają na sposób wnikania światła do wody, takie jak obfitość fitoplanktonu, rozpuszczonego organicznego
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
