Световое загрязнение , которое освещает ночное небо свечением, способствует росту сине-зеленых водорослей (цианобактерий) и стимулирует круговорот питательных веществ в озерах. Это показано в недавнем исследовании Института пресноводной экологии и внутренних водоемов им. Лейбница (IGB), которое является частью крупнейшего на сегодняшний день полевого эксперимента по изучению влияния светового загрязнения на озера.
Его знает каждый: световой колокол, который ясно показывает, где города ярко освещены ночью. Искусственный свет, рассеивающийся в атмосфере и тем самым освещающий ночное небо, может оказывать воздействие далеко за пределами точки его излучения. Это явление также известно как искусственное свечение неба. Свечение неба может влиять на биоразнообразие на больших расстояниях.
«Влияние искусственного освещения на озера и реки до сих пор было в значительной степени неизвестно. Однако мы знаем, что озера и их обитатели также подвержены суточному ритму. В нашем исследовании мы смогли показать, что искусственное освещение ночью способствует размножению цианобактерий . Эти микроорганизмы также известны как сине-зеленые водоросли и могут вырабатывать токсины. Искусственное освещение также стимулирует круговорот углерода в воде», — говорит исследователь IGB профессор Ханс-Петер Гроссарт, возглавлявший исследование.
Для проведения эксперимента исследовательская группа использовала уникальную озерную лабораторию на озере Штехлин. Лабораторию озера можно представить в виде экспериментальных озер внутри озера: 24 экспериментальных цилиндра, каждый из которых охватывает объем воды почти 1.300 кубических метров и отделяет его от остальной части озера. В начале эксперимента плавающие в воде организмы — водоросли, бактерии и другие одноклеточные организмы, грибы и мелкие ракообразные — были распределены практически равномерно во всех тестовых цилиндрах. Десять из 15 испытательных цилиндров в течение месяца тускло освещались ночью с помощью специально разработанной системы освещения при уровнях освещенности, соответствующих 0,06 люкс (типичное свечение неба) - 6 люкс (наивысший уровень свечения неба, зарегистрированный на сегодняшний день); пять контрольных бассейнов остались неосвещенными. На сегодняшний день это был крупнейший полевой эксперимент по световому загрязнению озер. «Озерная лаборатория предлагает идеальные условия для столь масштабного эксперимента, поскольку, сравнивая реакцию освещенных и неосвещенных тестовых цилиндров, можно определить причинно-следственные связи в сложных полевых условиях», — говорит научный сотрудник IGB профессор Марк Гесснер, соавтор исследования и один из двух руководителей финансируемого Ассоциацией Лейбница проекта по исследованию светового загрязнения озер.
Исследовательская группа изучила состав бактериальных сообществ в воде и их метаболизм. В озерах метаболизм происходит в цикле производства, потребления и разложения биомассы. Водоросли, водные растения и некоторые бактерии, являясь первичными продуцентами, используют солнечный свет для фотосинтеза с целью образования биомассы из неорганических веществ. Он служит источником пищи для различных организмов и в конечном итоге преобразуется обратно в неорганические вещества так называемыми редуцентами. Это создает материальный цикл, который поддерживает доступность ресурсов в экосистеме озера и который изменяется из-за искусственной яркости ночью.
Бактерии играют важную роль в экосистемах как первичные производители и как редуценты. Численность цианобактерий и других бактерий, использующих световую энергию, особенно так называемых анаэробных аноксигенных фототрофов (ААП), была в среднем в 32 раза выше в условиях освещения по сравнению с контрольными образцами. Несмотря на то, что цифры различались в зависимости от испытательного резервуара, результат был однозначным. «Это увеличение удивило нас, поскольку уровень радиации на самом деле слишком низок, чтобы стимулировать фотосинтез цианобактерий. В наших экспериментах очень низкой интенсивности света в 0,06 люкс, как при типичном свечении неба, было достаточно, чтобы вызвать изменения», — объясняет исследователь IGB доктор Стелла Бергер, соавтор и эксперт по фитопланктону.
Под воздействием Skyglow в ходе эксперимента изменились бактериальные сообщества, а следовательно, и метаболизм, что показали генетический анализ сообществ и масс-спектрометрический анализ растворенных веществ в образцах воды. Стало ясно, что, например, Skyglow усиливает бактериальное разложение органического вещества, вырабатываемого водорослями, и стимулирует углеродный цикл в озере в целом.
«Освещенность в 0,06 люкс примерно соответствует освещенности, которой могут подвергаться организмы на больших площадях в районе городских световых куполов», — добавляет исследователь IGB доктор Франц Хёлькер, соавтор исследования, а также руководитель проекта и эксперт по световому загрязнению в IGB. По словам исследователей, учитывая резкое увеличение светового загрязнения во всем мире, одним из последствий может стать повышенный риск цветения потенциально токсичных цианобактерий. В случаях цветения водорослей, которые невозможно объяснить, световое загрязнение следует рассматривать как возможный способствующий фактор более пристально, чем прежде. Методы дистанционного зондирования с использованием спутников, самолетов и беспилотников относятся к числу методов, подходящих для раннего обнаружения.
Оригинальная публикация
Джереми Фонвьель, Лукас Туиле Бистарелли, Йиле Тао, Джейсон Н. Вудхаус, Том Шэтвелл, Луис А. Вильяльба, Стелла А. Бергер, Кристофер К. М. Киба, Йенс К. Нейстгаард, Андреас Йехоу, Франциска Куппрат, Сюзанна Стефан, Тим Дж. В. Уоллес, Сабина Воллраб, Франц Хёлькер, Торстен Диттмар, Марк О. Гесснер, Габриэль А. Сингер, Ханс-Петер Гроссарт,
Свечение неба увеличивает численность цианобактерий и круговорот органических веществ в озерах,
Водные исследования, том 278, 2025, 123315, ISSN 0043-1354
Читайте также
Исследователи объясняют необычный рост водорослей на Женевском озере | Пугналом
Срочный призыв европейского сообщества морских исследователей | Пугналом
