Світлове забруднення , яке освітлює нічне небо у вигляді сяйва, сприяє росту синьо-зелених водоростей (ціанобактерій) та стимулює кругообіг поживних речовин в озерах. Це показано в нещодавньому дослідженні Інституту прісноводної екології та внутрішнього рибальства імені Лейбніца (IGB), яке є частиною найбільшого на сьогодні польового експерименту з впливу світлового забруднення на озера.
Усім знайоме це явище: світловий купол, чітко видимий здалеку, який вказує на те, де міста яскраво освітлені вночі. Штучне світло, розсіяне в атмосфері та таким чином освітлюючи нічне небо, може мати ефект далеко від точки його випромінювання. Це явище також відоме як штучне світіння неба або небесне сяйво. Небесне сяйво може негативно впливати на біорізноманіття на величезних відстанях.
«Вплив світіння неба на озера та річки досі був значною мірою невідомим. Однак ми знаємо, що озера та їхні мешканці також підпорядковуються денно-нічному ритму. У нашому дослідженні ми змогли показати, що штучне світло вночі сприяє розмноженню ціанобактерій . Ці мікроорганізми також відомі як синьо-зелені водорості та можуть виробляти токсини. Світіння неба також стимулює цикл вуглецю у воді», — каже дослідник IGB професор Ганс-Петер Гроссарт, який керував дослідженням.
Дослідницька група використала для експерименту унікальну озерну лабораторію на озері Штехлін. Озерну лабораторію можна уявити як експериментальні озера всередині озера: 24 тестові циліндри, кожен з яких містить об'єм води майже 1.300 кубічних метрів і відокремлений від решти озера. На початку експерименту організми, що знаходилися у воді — водорості, бактерії та інші одноклітинні організми, гриби та дрібні ракоподібні — були розподілені приблизно порівну по всіх тестових циліндрах. Протягом одного місяця десять із 15 тестових циліндрів були слабко освітлені вночі спеціально розробленою системою освітлення з рівнями освітленості від 0,06 люкс (типове світіння неба) до 6 люкс (найвищий рівень світіння неба, задокументований на сьогоднішній день); п'ять контрольних резервуарів залишалися неосвітленими. Це був найбільший на сьогодні польовий експеримент зі світлового забруднення в озерах. «Озерна лабораторія пропонує ідеальні умови для такого масштабного експерименту, оскільки причинно-наслідкові зв'язки можна визначити в складних польових умовах, порівнюючи реакцію освітлених і неосвітлених тестових циліндрів», — каже дослідник IGB професор Марк Гесснер, співавтор дослідження та один із двох керівників проекту, що фінансується Асоціацією Лейбніца, з дослідження світлового забруднення озер.
Дослідницька група досліджувала склад бактеріальних спільнот у воді та їхні метаболічні процеси. В озерах цей метаболічний цикл включає виробництво, споживання та розкладання біомаси. Водорості, водні рослини та деякі бактерії, як первинні продуценти, використовують сонячне світло для фотосинтезу, щоб утворити біомасу з неорганічних речовин. Ця біомаса служить джерелом їжі для різних організмів і зрештою розщеплюється назад на неорганічні речовини редуцентами. Це створює цикл поживних речовин, який підтримує доступність ресурсів в екосистемі озера — цикл, який змінюється штучним світлом вночі.
Бактерії відіграють вирішальну роль в екосистемах як первинні продуценти, так і редуценти. Чисельність ціанобактерій та інших світлоутилізуючих бактерій, особливо анаеробних аноксигенних фототрофів (ААП), була в середньому в 32 рази вищою за умов освітлення порівняно з контрольною групою. Хоча показники варіювалися залежно від експериментального акваріума, результат був очевидним. «Це збільшення нас здивувало, оскільки радіація насправді занадто низька, щоб стимулювати фотосинтез ціанобактерій. У наших експериментах навіть дуже низька інтенсивність світла 0,06 люкс, як це спостерігається в типовому світінні неба, була достатньою для запуску змін», – пояснює дослідник IGB доктор Стелла Бергер, співавтор та експерт з фітопланктону.
Під впливом Skyglow бактеріальні спільноти, а отже, і метаболічні процеси, змінилися в експерименті, що показали генетичні аналізи спільнот та мас-спектрометричні аналізи розчинених речовин у зразках води. Стало зрозуміло, що Skyglow, наприклад, посилює бактеріальне розкладання органічної речовини, що виробляється водоростями, і загалом стимулює цикл вуглецю в озері.
«Освітленість 0,06 люкс приблизно відповідає освітленості, якій можуть піддаватися організми на великих площах у межах міських світлових куполів», – додає дослідник IGB доктор Франц Гелькер, співавтор дослідження, керівник проєкту та експерт зі світлового забруднення в IGB. Враховуючи різке зростання світлового забруднення у всьому світі, одним із наслідків може бути зростання ризику потенційно токсичного цвітіння ціанобактерій, кажуть дослідники. Тому у випадках незрозумілого цвітіння водоростей світлове забруднення слід розглядати ретельніше, ніж раніше, як можливий фактор, що сприяє цьому. Методи дистанційного зондування з використанням супутників, літаків та дронів є одними з перспективних підходів до раннього виявлення.
Оригінальна публікація
Джеремі Фонвіелле, Лукас Туїле Бістареллі, Йіл Тао, Джейсон Н. Вудхаус, Том Шатвелл, Луїс А. Віллалба, Стелла А. Бергер, Крістофер С.М. Кіба, Єнс С. Нейстгаард, Андреас Єхоу, Франциска Куппрат, Сюзанна Стефан, Тім Дж.В. Уоллес, Сабіна Воллраб, Франц Хьолкер, Торстен Діттмар, Марк О. Гесснер, Габріель А. Зінгер, Ганс-Петер Гроссарт,
Світіння неба збільшує чисельність ціанобактерій та кругообіг органічної речовини в озерах,
Дослідження води, том 278, 2025, 123315, ISSN 0043-1354
також читати
Дослідники пояснюють незвичайний ріст водоростей у Женевському озері | Pugnalom
Термінове звернення від європейської спільноти морських досліджень | Pugnalom
