„Kiedy ostatni raz widzieliście Drogę Mleczną? Nie na zdjęciu, lecz gołym okiem, nad własną głową. Dla mieszkańca miasta może to być trudniejsze pytanie niż to, kiedy ostatnio widział lisa. Nie dlatego, że gwiazd ubyło. Po prostu rozświetliliśmy noc tak skutecznie, że stworzyliśmy nad głowami sztuczny, nigdy do końca niegasnący świt.” Zapraszamy do lektury najnowszego artykułu autorstwa Adama Zbyryta – biologa, popularyzatora nauki i ambasadora Fundacji PVE Dobra Energia.
Nowe zanieczyszczenie
Kiedy ostatni raz widzieliście Drogę Mleczną? Nie na zdjęciu, lecz gołym okiem, nad własną głową. Dla mieszkańca miasta może to być trudniejsze pytanie niż to, kiedy ostatnio widział lisa. Nie dlatego, że gwiazd ubyło. Po prostu rozświetliliśmy noc tak skutecznie, że stworzyliśmy nad głowami sztuczny, nigdy do końca niegasnący świt. I zyskaliśmy kolejny problem, których naukowcy ochrzcili mianem zanieczyszczenia sztucznym światłem nocą (ALAN od ang. Artificial Light at Night).
Nocne oświetlenie długo było symbolem rozwoju. Latarnie ułatwiły poruszanie się po ulicach, a światło w domach uwolniło nas od ograniczeń wyznaczanych przez zachód słońca. Ale jest i druga strona medalu. Przez miliony lat organizmy przystosowywały się do regularnego następstwa dnia i nocy, nie do świata, w którym o północy można czytać gazetę na dworze. Dla zwierząt noc nie jest pustą przerwą między dniami. To czas polowania, odpoczynku i ukrywania się przed drapieżnikami.
Niebo, na którym ubywa gwiazd
Jak szybko tracimy ciemność? Z pomocą astronomom przyszli zwykli obserwatorzy. Ponad 51 tysięcy zgłoszeń z lat 2011–2022 pokazało, że ubywanie gwiazd widocznych gołym okiem odpowiadało wzrostowi jasności nocnego nieba średnio o prawie 10% rocznie w badanych miejscach. Przy takim tempie jasność podwajałaby się co osiem lat. Co to oznacza w praktyce? W miejscu, w którym dziecko mogło zobaczyć 250 gwiazd, po osiągnięciu pełnoletności dostrzegłoby ich już tylko około 100. Oczywiście przy założeniu, że tempo zmian pozostałoby takie samo.
Skala tego zjawiska jest zatrważająca. Już w 2016 r. opublikowano światowy atlas zanieczyszczenia sztucznym światłem, z którego wynikało, że ponad 80% ludności świata i ponad 99% mieszkańców Europy żyło pod niebem zanieczyszczonym sztucznym światłem. Droga Mleczna była niewidoczna dla około 60% Europejczyków i blisko 80% mieszkańców Ameryki Północnej. Co więcej, analiza zdjęć satelitarnych wykazała, że w latach 2012–2016 powierzchnia Ziemi oświetlona sztucznym światłem powiększała się średnio o ponad 2% rocznie. To inny wskaźnik niż jasność nocnego nieba, ale pokazuje, jak szybko rozprzestrzenia się oświetlenie. Paradoksalnie, nawet energooszczędne diody LED nie powstrzymały tego procesu. Tańsze oświetlenie pozwala nam bowiem instalować coraz więcej lamp, a część emitowanego przez nie światła jest słabo rejestrowana przez satelity. W rezultacie możemy coraz skuteczniej rozświetlać noc, nie zdając sobie sprawy, jak wiele z niej tracimy.
Rudziki, którym świt się pomylił
Światło nie zatrzymuje się na granicy miasta. Rozprasza się w atmosferze i odbija od chmur. Dociera także do sąsiednich lasów, przez co może zaburzać życie ptaków. Efekt ten jest szczególnie wyraźny wiosną. Jeszcze przed wschodem słońca rozpoczyna się koncert, podczas którego poszczególne gatunki dołączają do chóru o różnych porach. Rudziki i kosy należą do najwcześniejszych śpiewaków. Co się stanie, jeśli ktoś rozjaśni im noc?
Próbowaliśmy odpowiedzieć na to pytanie, badając ptaki w lesie sąsiadującym z kompleksem szklarni w Siechnicach pod Wrocławiem. Uprawy doświetlano przez kilka godzin nocą. W tym lesie oraz w podobnym, ale ciemnym z dala od Siechnic, umieściliśmy pasywne rejestratory dźwięku, które nagrywały ptasie głosy od lutego do kwietnia.
Wyniki okazały się niezwykle ciekawe. Rudziki i kosy przy szklarniach zaczynały śpiew wcześniej niż w lesie kontrolnym. U pozostałych gatunków nie stwierdziliśmy zmiany pory śpiewu, choć wcześniej rano i później wieczorem odzywały się głosami kontaktowymi. A przecież szklarnie nie świeciły przez całą noc. Oznacza to, że nie trzeba więc nieustannie oświetlać okolic lasu, by zmienić ich zachowanie.
Czy wcześniejszy śpiew im szkodził? Tego nie wiemy, ale inne badania pokazują, że sztuczne światło może mieć dla ptaków poważniejsze konsekwencje niż tylko wcześniejsza pobudka. W eksperymencie przeprowadzonym na bogatkach oświetlenie wnętrza budek lęgowych sprawiło, że ptaki budziły się wcześniej i spały średnio o około 5% krócej. Jeszcze bardziej spektakularne wyniki uzyskano w okresie karmienia piskląt. Samice bogatek, którym przez jedną noc oświetlano budki światłem o natężeniu zaledwie 1,6 luksa, porównywalnym ze słabą lampką nocną w sypialni, zasypiały średnio o 95 minut później, budziły się 74 minuty wcześniej i spały aż o ponad połowę krócej. Kolejnej nocy próbowały nadrobić stracony sen.
Światło może też oszukiwać ptasi kalendarz. W doświadczeniu na kosach już bardzo słabe oświetlenie nocne, wynoszące zaledwie 0,3 luksa (jak w czasie pełni Księżyca), sprawiło, że ich układ rozrodczy rozwijał się nawet o miesiąc wcześniej niż u osobników przebywających w naturalnej ciemności. Wcześniej rozpoczynało się również pierzenie, czyli wymiana piór na nowe.
Oznacza to, że sztuczne światło może zmieniać nie tylko rytm dobowy, lecz także przebieg procesów związanych z rocznym cyklem życia ptaków. Nie wiemy jeszcze dokładnie, jakie są długofalowe konsekwencje tych zmian dla ich przeżywalności i sukcesu lęgowego. Wiemy natomiast, że nocne oświetlenie nie jest dla ptaków biologicznie obojętne.
Pod latarnią nie zawsze najjaśniej
Owady nocne mają z lampami skomplikowaną relację. Wiele z nich przyciąga światło. Ćmy krążą wokół latarni, a my widzimy w tym jedynie osobliwość letniego wieczoru. Tymczasem nie latają tam ku naszej uciesze, ani nie szukają wówczas partnera, pożywienia ani miejsca do złożenia jaj. Część staje się również łatwiejszym łupem.
Negatywne skutki widać też wśród żywopłotów i traw. W Wielkiej Brytanii porównano oświetlone żywopłoty i trawiaste pobocza z podobnymi ciemnymi miejscami. Pod latarniami znaleziono prawie o połowę mniej gąsienic motyli nocnych w żywopłotach i o jedną trzecią mniej na poboczach. Nie oznacza to, że latarnie odpowiadają za cały światowy spadek liczebności owadów, ale na pewno znacząco się do tego przyczyniają.
Spadek liczy owadów niesie za sobą dalekosiężne konwencje. Ich ogromna biomasa stoi za wielką bioróżnorodności ptaków na świecie. Owady odrywają szczególnie ważne znaczenie w czasie karmienia piskląt. Wraz ze zmniejszeniem się ich dostępności, spada liczba wielu gatunków ptaków, które wychowują coraz mniej młodych.
Od obecności owadów uzależnione są również liczne gatunki roślin. Nocą odwiedzają je m.in. motyle nocne powszechnie zwane ćmami. Badania wykazały, że na szwajcarskich łąkach sztuczne światło zmniejszyło liczbę nocnych wizyt tych owadów na kwiatach o 62%. U jednego z gatunków roślin produkcja owoców spadła przez to o 13%, mimo wizyt zapylaczy dziennych. Ten przykład ilustruje to, że wystarczyło rozjaśnić noc, by zmienić zależność między rośliną a owadem.
Także niektóre nietoperze korzystają z owadów gromadzących się przy latarniach. Zwykle wpływa to na nie pozytywnie, gdyż zdobywają w tych miejscach więcej pokarmu. Jednakże nie na wszystkie nietoperze tak to działa. Podkowce małe reagują na sztuczne światło nocą odwrotnie. Gdy na trasach ich przelotów ustawiono oświetlenie podobne do ulicznego, aktywność nietoperzy spadła, a rozpoczęcie przelotów się opóźniało. Nie stwierdzono przyzwyczajenia do tego zaburzenia. Kilka lamp może więc utrudnić drogę z kryjówki na żerowisko, a tym samym przyczyniać się do większych wydatków energetycznych, gdy trzeba nakładać drogi, aby ominąć takie przeszkody. Może to również narażać je na częstsze ataki drapieżników.
Jasno aż po dno
Można sądzić, że w wodzie nocne światło szybko traci znaczenie. W jeziorach wiele gatunków zooplanktonu w ciągu dnia ukrywa się w głębszych warstwach wody przed rybami polującymi za pomocą wzroku. Nocą, gdy ryzyko wykrycia maleje, przemieszczają się bliżej powierzchni, gdzie mogą żerować na obficie występującym tam fitoplanktonie.
Niedawno na jeziorze Roś na Mazurach przeprowadzono bardzo ciekawy eksperyment, który pokazał, jak bardzo ten rytm może zostać zaburzony. Podczas bezksiężycowych nocy oświetlano wodę lampą sodową. Ryby planktonożerne skupiały się bliżej powierzchni w zasięgu światła. Powodowało to, że bezkręgowce takie jak larwy wodzieni i duże rozwielitki, przemieszczały się w tym czasie głębiej. To pokazuje, że światło nie musi zabijać, by zmienić funkcjonowanie ekosystem. Wystarczy, że przesunie ofiary w inne miejsce, głębiej, zmieniając warunki i częstość spotkań z drapieżnikami. Dla postronnych osób spacerujących wzdłuż rozświetlonej lampami promenady wzdłuż jeziora, jego toń wygląda normalnie, ale zachodzące w niej zmiany mogą prowadzić zmiany funkcjonowania jeziora.
Dla postronnych osób spacerujących wzdłuż rozświetlonej lampami promenady biegnącej brzegiem jeziora, jego toń wygląda normalnie, ale zachodzące w niej zmiany mogą prowadzić do poważnych zaburzeń ekosystemu. Duże rozwielitki odgrywają ważną rolę w ograniczaniu liczebności fitoplanktonu, którym się żywią. Jeśli pod wpływem sztucznego światła rzadziej przebywają w przypowierzchniowych warstwach wody, może to ograniczać ich żerowanie i sprzyjać rozwojowi glonów, a w konsekwencji zmniejszać przejrzystość wody.
Człowiek, czyli zwierzę wrażliwe na świtało
Łatwo pomyśleć, że ewolucyjne ograniczenia dotyczą ptaków i owadów, a my dzięki żarówce się od nich uwolniliśmy. Nic bardziej mylnego. Nasz organizm ma zegar biologiczny, który potrzebuje różnicy między dniem i nocą. Światło docierające do oczu synchronizuje go, wpływając m.in. na wydzielanie melatoniny.
W pewnym badaniu młodych dorosłych porównano typowe oświetlenie pomieszczenia wieczorem z bardzo słabym światłem. U niemal wszystkich osób jasne otoczenie opóźniało początek wydzielania melatoniny, a czas jej nocnego wydzielania skracał się średnio o półtorej godziny. Oznacza to, że nawet jeśli nie czujemy pobudzenia, organizm może odczytywać wieczorne światło jako informację, że dzień jeszcze trwa i trzymywać go w stanie podwyższonej gotowości. A to wiąże się z gorszym zasypianiem i krótszym snem.
W innym eksperymencie już jedna noc snu przy oświetleniu około 100 luksów wiązała się z szybszą pracą serca i większą insulinoopornością następnego ranka niż sen w niemal całkowitej ciemności. Nie jest to oczywiście koronny dowód, że lampka przy łóżku może wywołać cukrzycę. Badano krótkotrwałą reakcję fizjologiczną. Pokazuje to jednak, że także podczas snu reagujemy na światło.
Trudniej rozstrzygnąć skutki wieloletniej ekspozycji. Badania obserwacyjne wykrywają związki z problemami zdrowotnymi, ale wpływ światła trudno oddzielić od hałasu, pracy zmianowej czy warunków życia w mieście. Nie mniej jednak, na pewno dokłada to swoją cegiełkę do pogarszającego się naszego stanu zdrowia, gdy żyjemy w takich warunkach.
Najprostsza ochrona przyrody
Czy powinniśmy w związku z tym wyłączyć wszystkie latarnie? Nie. Oświetlenie bywa potrzebne dla bezpieczeństwa. Ale osłonięta lampa skierowana w dół jest lepsza niż reflektor rozświetlający korony drzew. Dobrym rozwiązaniem są też czujniki ruchu i krótszy czas świecenia, zamiast jednostajnie świecących lamp przez całą noc w parkach, których nikt nie odwiedza po zmroku. Ważne jest również widmo światła, choć nie istnieje barwa obojętna dla wszystkich gatunków, to jednak światło o miodowej barwie zdaje się być najmniejsza szkodliwe.
O zanieczyszczeniu powietrza przypomina smog unoszący się nad miastem, o zanieczyszczeniu wody śnięte lub martwe ryby. Światło nie zostawia osadu na trawie, nie brudzi naszych ubrań, nie drażni naszych płuc. A jednak zmienia biologiczne zegary, wędrówki, żerowanie i relacje między gatunkami często w bardzo subtelny sposób, czego skutki mogą być jednak niezwykle istotne.
Paradoks polega na tym, że aby dostrzec, jak bardzo rozświetliliśmy świat, trzeba najpierw znaleźć miejsce naprawdę ciemne. Dopiero tam, gdy spojrzy na rozgwieżdżone niebo nad naszymi głowami, zrozumiemy co tracimy. Widok, z którym zasypialiśmy przed oczami przez miliony lat ewolucji naszego gatunku. Stąd zapewne tak bardzo się nim zachwycamy.
Literatura:
Boyes (2021). Street lighting has detrimental impacts on local insect populations. Sci. Adv. 7: eabi8322.
Brown (2022). Recommendations for daytime, evening, and nighttime indoor light exposure to best support physiology, sleep, and wakefulness in healthy adults. PLOS Biol. 20: e3001571.
Dominoni (2013). Artificial light at night advances avian reproductive physiology. Proc. R. Soc. B 280: 20123017.
Falchi (2016). The new world atlas of artificial night sky brightness. Sci. Adv. 2: e1600377.
Gooley (2011). Exposure to room light before bedtime suppresses melatonin onset and shortens melatonin duration in humans. J. Clin. Endocrinol. Metab. 96: E463–E472.
Knop (2017). Artificial light at night as a new threat to pollination. Nature 548: 206–209.
Kyba (2017a). Artificially lit surface of Earth at night increasing in radiance and extent. Sci. Adv. 3: e1701528.
Kyba (2017b). How bright is moonlight? Astron. Geophys. 58: 1.31–1.32.
Kyba (2023). Citizen scientists report global rapid reductions in the visibility of stars from 2011 to 2022. Science 379: 265–268.
Mason (2022). Light exposure during sleep impairs cardiometabolic function. PNAS 119: e2113290119.
Meijdam (2023). Artificial light at night impairs inhibitory control in a wild songbird. Sci. Total Environ. 885: 163765.
Raap (2015). Light pollution disrupts sleep in free-living animals. Sci. Rep. 5: 13557.
Raap (2016). Artificial light at night disrupts sleep in female great tits (Parus major) during the nestling period, and is followed by a sleep rebound. Environ. Pollut. 215: 125–134.
Rutkowska (2026). Artificial light at night reshapes vertical distributions of lake zooplankton across population and community scales. Sci. Rep. (online ahead of print).
Skorb (2023). Light-emitting greenhouses affect daily vocalization behavior in birds. J. Ornithol. 164: 399–405.
Stone (2009). Street lighting disturbs commuting bats. Curr. Biol. 19: 1123–1127.
Tałanda (2022). The short-term effects of planktivorous fish foraging in the presence of artificial light at night on lake zooplankton. J. Plankton Res. 44: 942–946.
Van Doren (2017). High-intensity urban light installation dramatically alters nocturnal bird migration. PNAS 114: 11175–11180.
Co miesiąc publikujemy na stronie dłuższe artykuły napisane dla nas przez Adama Zbyryta na tematy związane z bioróżnorodnością, ekologią i zmianami klimatu. Wszystkie teksty można przeczytać tu.