"Skyglow" ناشی از آلودگی نوری مشکلات بیشتری از آنچه می‌دانستیم ایجاد می‌کند
درخشش‌های ضعیف در آسمان شب، که اغلب در بالای افق شهر‌های دور دیده می‌شوند، می‌توانند بیشتر از آشکار کردن پراکندگی شهری انجام دهند. یافته‌های اخیر نشان می‌دهد که حتی سطوح بسیار کم نور مصنوعی می‌تواند بر سیستم‌های آب شیرین تأثیر بگذارد، جرقه‌هایی در جلبک‌های خاص افزایش می‌یابد در حالی که نحوه جریان کربن در اکوسیستم‌های دریاچه را تغییر می‌دهد.
محققان موسسه اکولوژی آب‌های شیرین و ماهیگیری داخلی لایب‌نیتس (IGB) این اثرات را بررسی کردند و نشان دادند که چگونه درخشش آسمان - نور مصنوعی پراکنده شده در جو - می‌تواند به دریاچه‌های دوردست برسد و تعادل ارگانیسم‌های میکروسکوپی را مختل کند.
هانس پیتر گروسارت، محقق IGB، که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، می‌گوید: «تاثیرات نور آسمان بر اکوسیستم‌های آب شیرین تا همین اواخر ناشناخته بود. با این حال، اکنون متوجه شده‌ایم که بسیاری از ارگانیسم‌های موجود در دریاچه‌ها از ریتم روز و شب پیروی می‌کنند.»
ما در مطالعه خود نشان دادیم که نور مصنوعی در شب باعث تکثیر سیانوباکتری‌ها می‌شود که به عنوان جلبک‌های سبز آبی نیز شناخته می‌شوند، که می‌توانند سموم تولید کنند. Skyglow همچنین چرخه کربن را در آب‌های شیرین تحریک می‌کند.
بررسی آلودگی نوری دریاچه‌ها
این تیم از LakeLab IGB، یک پلت فرم آزمایشی منحصر‌به‌فرد در یک دریاچه بزرگتر استفاده کرد. این مجموعه از ۲۴ محفظه مجزا تشکیل شده است که هر یک شامل ۱۳۰۰ متر مکعب آب دریاچه است و محتویات آن را از بقیه محیط جدا می‌کند.
در شروع آزمایش، محققان اطمینان حاصل کردند که جلبک ها، باکتری ها، قارچ‌ها و سخت پوستان کوچک به طور مساوی در تمام این محوطه‌ها توزیع شده‌اند.
ده تا از این بخش‌ها در شب به مدت یک ماه با استفاده از یک سیستم طراحی شده ویژه روشن می‌شدند که سطوح روشنایی را از ۰.۰۶ لوکس، شبیه نور آسمان معمولی در مناطق شهری تا ۶ لوکس، بالاترین سطح ثبت شده در آسمان تا کنون، معرفی می‌کرد. پنج محفظه به عنوان شاهد تاریک باقی ماندند.
نور مصنوعی و سیانوباکتری‌ها
این آزمایش برای آزمایش اینکه آیا نور کم شدت شبانه می‌تواند ترکیب و متابولیسم موجودات دریاچه را تغییر دهد یا خیر طراحی شده است.
تمرکز روی میکروارگانیسم‌ها، به‌ویژه باکتری‌ها و جلبک‌هایی بود که برای چرخه مواد مغذی مانند کربن حیاتی هستند. دانشمندان می‌خواستند ببینند که آیا نور ضعیف در شب می‌تواند تغییرات قابل توجهی را در نحوه تولید و پردازش مواد آلی جامعه دریاچه ایجاد کند یا خیر.
یکی از نویسندگان این مطالعه مارک گسنر، محقق IGB یکی از هماهنگ کنندگان پروژه آلودگی نوری در دریاچه‌ها است.
گسنر گفت: "IGB LakeLab شرایط ایده آلی را برای چنین آزمایش بزرگی ارائه می‌دهد که در آن روابط علت و معلولی را می‌توان در تنظیمات میدانی واقعی با مقایسه پاسخ‌های محفظه‌های کنترل روشن و بدون روشنایی مشخص کرد. "
باکتری‌ها به سطوح کم نور پاسخ می‌دهند
در طول آزمایش، دانشمندان نحوه رشد و واکنش جمعیت باکتریایی را با تمرکز ویژه بر سیانوباکتری‌ها و سایر باکتری‌هایی که برای تولید انرژی به نور متکی هستند، پیگیری کردند.
نتایج قابل توجه بود: این میکروارگانیسم‌های استفاده‌کننده از نور به طور متوسط در محفظه‌های روشن ۳۲ برابر نسبت به موارد تاریک افزایش یافتند.
بسیاری از آنها، از جمله سیانوباکتر‌ها و برخی فوتوتروف‌های بی‌هوازی، تا حدی بالا رفتند که حتی به ضعیف‌ترین درخشش مصنوعی پاسخ مستقیمی نشان دهند.
استلا برگر، یکی از نویسندگان، متخصص فیتوپلانکتون در IGB، توضیح داد: در آزمایش‌های ما، حتی شدت نور بسیار کم ۰.۰۶ لوکس برای ایجاد پاسخ کافی بود.
این یافته‌ها نشان می‌دهد که چگونه مقادیر بسیار ظریف نور مصنوعی ممکن است اثرات اکوسیستمی بزرگ‌تری نسبت به تصور دانشمندان داشته باشد.
چرخه کربن و سموم مختل شده است
هنگامی که میکروب‌های نور پسند بیشتری رشد می‌کنند، فرآیند‌هایی که باعث تولید، مصرف و تجزیه مواد آلی می‌شوند، بر این اساس تغییر می‌کنند.
سیستم‌های آب شیرین به چرخه متعادلی بستگی دارند: جلبک ها، گیاهان آبزی و باکتری‌های فتوسنتز کننده عناصر معدنی مانند دی اکسید کربن را به مواد آلی تبدیل می‌کنند که در نهایت به عنوان غذا برای موجودات دیگر عمل می‌کند.
باکتری‌هایی که به عنوان تجزیه کننده عمل می‌کنند، مواد باقی مانده را تجزیه کرده و مواد مغذی را به محیط باز می‌گرداند. وجود سیانوباکتر‌های اضافی می‌تواند این تعادل را از بین ببرد و در صورت تجمع در منابع آب آشامیدنی، گاهی سموم مضر برای ماهی، حیات وحش و حتی انسان تولید کند.
آلودگی نوری دریاچه‌ها را تغییر می‌دهد
تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی نمونه‌های آب از محفظه‌های روشن نشان داد که در شرایطی شبیه نور آسمان شهری معمولی، تجزیه باکتریایی مواد آلی به طور قابل‌توجهی افزایش یافته است.
شواهد ژنتیکی تایید کرد که ترکیب جامعه تغییر کرده است، با گونه‌های خاصی که در زیر نور مصنوعی کم رشد می‌کنند و سرعت گردش کربن و مواد مغذی در دریاچه را تغییر می‌دهند.
فرانتس هولکر، محقق IGB، یکی از نویسندگان این مطالعه و هماهنگ کننده دوم پروژه، افزود: "روشنایی ۰.۰۶ لوکس تقریباً روشنایی است که ارگانیسم‌ها می‌توانند در مناطق بزرگ شهری در معرض آن قرار گیرند. "
این درخشش ظریف، به عبارت دیگر، با روشنایی که مکان‌های روستایی یا دوردست ممکن است صرفاً به دلیل پراکندگی نور‌های شهری دور در جو تجربه کنند، مطابقت دارد.
پیامد‌های کیفیت آب
نتایج این مطالعه برای مدیریت منابع آب شیرین وزن دارد. شکوفایی سیانوباکتری‌ها می‌تواند تفریح را مختل کند، ماهی‌ها را بکشد و سمومی را آزاد کند که خطرات سلامت عمومی را به همراه دارد.
حتی اگر شرایط دیگر از جمله دما و سطح مواد مغذی ثابت بماند، وجود نور مصنوعی ضعیف در شب ممکن است یکی دیگر از عواملی باشد که فلس‌ها را به سمت شکوفه‌های جلبک آسیب‌رسان می‌کند.
محققان پیشنهاد می‌کنند که برای مواردی که شکوفه‌های جلبکی به راحتی توضیح داده نمی‌شوند، آلودگی نوری باید به‌عنوان یک علت مؤثر در نظر گرفته شود.
افزایش جهانی آلودگی نوری
استفاده روزافزون از تصاویر ماهواره‌ای و فناوری‌های پهپاد می‌تواند به ردیابی مناطقی که ممکن است بیشتر تحت تأثیر قرار گیرند، کمک کند و هشدار‌های اولیه و استراتژی‌های کاهش را ارائه دهد. با این حال، پیشگیری همچنان چالش برانگیز است.
افزایش جهانی گسترده‌تر نور مصنوعی می‌تواند جرقه تغییرات گسترده‌ای را در زیستگاه‌هایی ایجاد کند که هرگز قرار نیست روشن شوند.
این تحقیق با نشان دادن اینکه شرایطی که زمانی بیش از حد تاریک به نظر می‌رسید می‌تواند واکنش‌های اکولوژیکی قابل توجهی را ایجاد کند، بحث در مورد آلودگی نوری مصنوعی را تغییر می‌دهد.
اگر چه به راحتی می‌توان از نور کم نور آسمان چشم پوشی کرد، دریاچه‌های مملو از حیات نسبت به این نور‌های ملایم و پراکنده حساس‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد هستند.
این مطالعه در مجله Water Research منتشر شده است.