光污染:当我们失去夜空之后

主导该项目的荷兰生态研究所生物学家Kamiel
Spoelstra表示,两类结果对当地政府都有用。其团队的发现正被囊括进荷兰关于户外照明的监管条例。例如,一些寻求为当地蝙蝠种群提供支撑的地区已将光线换成红色。Spoelstra预计,这一趋势将继续增加。

彩光污染

英国埃克塞特大学生物多样性和保护专家Kevin
Gaston表示,“几乎可以肯定的是”,天空辉光会影响生物多样性,因为其光照强度刚好超过触发很多生物应激反应的阈值。不过,“对此开展明确的研究实际上非常困难”。

三类光污染各有其害

生态学家面临着诸如精确测量光线、评估多个物种如何在行为上作出响应等多项挑战。不过,早期结果表明,夜晚光线正在对生态系统产生无处不在的长期压力——从海岸到农田再到城市水系均是如此,其中很多已经遭到其他更为熟知的污染形式的影响。美国伊利诺依大学香槟分校植物生物学家、《全球变化生物学》杂志编辑Steve
Long表示,这是一个重要的盲点。“目前,我们对二氧化碳浓度上升的影响有很多了解。然而,光污染的影响有多广泛?我们现在对环境的所作所为,其实是在拿未来做赌注。”

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夏夜,德国一个森林湖附近,一些怪异的事情正在发生。除了黑暗的湖水拍打着岸边,微弱的光芒从悬停在湖面上的光圈中散发出来。附近,正在摆动的手电筒发出的红光——可见光谱中干扰性最小的部分——“出卖了”呆在岸边的科学家。他们正在测试当海洋生物失去光时会发生什么情况。

20世纪30年代,国际天文界首先提出光污染问题,认为光污染是城市室外照明造成的对天文观测的负面影响。英美等国称之为“干扰光”,在日本则被称为“光害”。直到现在,国内外对光污染还没有一个明确的定义,光污染泛指影响自然环境,对人类正常生活、工作、休息和娱乐带来不利影响,损害人们观察物体的能力,引起人体不适和损害健康的各种光。从波长10纳米到1毫米的紫外线、可见光和红外线,在不同条件下都可能成为光污染源。

大部分地球能摆脱直接人造光线,但天空辉光——被气溶胶和云层散射回地球的光线——要更加广泛。它是如此微弱,以至于人类看不到它。但研究人员表示,天空辉光仍能威胁到30%和60%的在夜间活动且对光线极其敏感的脊椎动物和无脊椎动物。

在人类大部分的历史上,光污染一词毫无意义。试想在1800年左右踏着月光走向伦敦的情景:伦敦是当时地球上人口最多的城市,居住了近100万人,人们靠着烛火、火把和灯笼过日子。只有几栋房子用煤气灯照明。如今,人类生活在纵横交错的光线下。在很多城市里,天上仿佛没了星星,浩瀚星空原有的璀璨正从我们的记忆中消失。

这项在柏林附近开展的试验是正在进行的若干最具雄心的项目之一。这些项目在欧洲零散的乡村地区开展,旨在探究光污染正在对生态系统产生何种影响。研究人员正愈发担心该问题。尽管很多研究记录了人造光如何伤害单个物种,但对整个生态系统及其提供的服务产生的影响还是不太清楚。若干野外调查希望通过监控植物和动物群落如何应对直接光线和夜晚天空更加分散的非自然照明,为此提供答案。

白亮污染

该团队发现了光污染对野生动物健康所造成危害的生理学证据。在白色光线附近栖息的鸣禽整个夜晚都会焦躁不安,睡眠时间变少,并且出现了预示健康状况变差的代谢变化。该项目还研究了光线如何影响蝙蝠——当暴露于人造光线,它们的命运可谓喜忧参半。诸如伏翼等物种会尽情享用围绕照明灯飞行的昆虫“盛宴”。其他害怕光线的蝙蝠则丧失了栖息地并且从一些地方消失。在荷兰开展的研究中,红色光线对蝙蝠物种未产生任何影响。这意味着人工照明可用红色光线替代白色光线。

美国《国家地理》杂志2008年11月号载文说,光污染多半是照明设备设计不良的结果,人造光线往并不需要光线的天空照,而非集中向下照耀需要它的地方。设计不良的照明将夜晚的黑暗一扫而空,改变了许多生命形式习惯的光线强度,甚至影响了某些生物的迁徙、繁殖和觅食。

图片来源:Kamiel Spoelstra/NIOO-KNAW

光污染是人类过度使用照明产生的问题。都市的灯光、广告招牌、霓虹灯、高尔夫球场或棒球场的灯、路灯,甚至夜钓船的灯火,都是光污染源。沐浴在这些光线中,你是否想过这些给我们安全感的明亮灯火,会给其他物种带来致命影响?

柏林莱布尼茨淡水生态和内陆渔业研究所生态水文学家Franz
Hölker表示,这对于生态系统来说是个好消息,因为黑暗是形成自然界的最深邃的力量之一。“半个地球一直是黑暗的。”Hölker说,“因此,夜晚构成了故事的一半。”

当太阳光照射强烈时,城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等反射的光线夺目。光学专家认为,建筑物玻璃的反射光比阳光更强烈,大大超过了人体能承受的强度。专家研究发现,白亮污染使人头昏、心烦、失眠、食欲下降、情绪低落、乏力。长时间在白亮污染严重的环境下工作和生活的人,视网膜和虹膜都会受到损害,视力急剧下降,白内障的发病率大幅提高。

正如德国地球科学研究中心物理学家Christopher
Kyba所言,工程师和生态学家们深知,深思熟虑的照明方案可在“不向天空散射光线的情况下”很好地履行自己的使命。LED灯可被调整,从而在特定光谱部分发光、变暗,甚至执行远程开关任务。“我的愿景是在30年的时间里,街道的照明变得比现在好,但我们仅利用了1/10的光线。”

处于产卵期的海龟对黑暗的沙滩有天生的偏好,但它们能找到的黑暗沙滩越来越少;刚孵化的幼龟本该受到较亮、较易反光的海平面吸引而爬过去,却往往被沙滩后方的人工照明搞糊涂。光是在佛罗里达州,每年因此丧命的幼龟就有数十万只。住在明亮公路附近的青蛙和蟾蜍,承受的夜间光度是正常情况的100万倍,它们各方面的行为几乎都乱成一团,包括夜间的“繁殖大合唱”在内。

目前,南加州大学生物地理学家Travis
Longcore正在收集已发表的关于不同物种比如海鸥和海龟如何对光谱不同部分作出响应的数据,并将结果和不同类型的光照释放的频谱进行比对。他想为关于光照的决策提供信息,比如哪种类型的灯可被用于桥梁或者海滨胜地照明。

目前国际上将光污染分成三类:白亮污染、人工白昼和彩光污染。

在荷兰的微型生态系统中,研究人员正在测试人造光的影响。

在近百年来,人类用科技延长白天、缩短夜晚,世界变得明亮而舒适。但过多的光也可能造成生理伤害。研究显示,女性罹患乳腺癌的比例提高,与她们临近地区的夜间亮度有直接关联,这是因为担任保护细胞核DNA任务、使人不容易患癌症的褪黑激素被压制了。褪黑激素在黑暗的情况下才会产生,缺乏这种激素被认为是夜班工作者得癌症的原因之一,而现代人晚间亮灯的习惯,也被认为是越来越多人得癌症的原因。