Umelé nočné osvetlenie zásadne mení prirodzené svetelné prostredie
Prechodom na nové efektívne svetelné technológie používanie umelého osvetlenia na celom svete exponenciálne rastie. Umelé nočné osvetlenie a následné svetelné znečistenie však môžu mať na svedomí nechcené fyziologické následky v podobe potláčania produkcie melatonínu v celom rade organizmov.
Výskumníci z IGB (pozn. Inštitút sladkovodnej ekológie a vnútrozemského rybolovu v Leibniz) analyzovali údaje o vplyve svetelného znečistenia na tvorbu melatonínu u rýb, obojživelníkov, plazov, vtákov a cicavcov (vrátane ľudí). Zistili, že aj nízke intenzity mestskej rozžiarenej oblohy môžu potlačiť tvorbu melatonínu, a to nielen u ľudí, ale aj u zvierat.
Nepriame svetelné znečistenie pochádza zo svetla rozptýleného v atmosfére a vyskytuje sa ako jas (žiara) oblohy, ktorý je viditeľný na veľké vzdialenosti – 80 % svetovej populácie a 99 % populácie v Spojených štátoch amerických (USA) a Európe žije pod znečisteným nebom.
Cirkadiánne systémy existujú takmer vo všetkých živých bytostiach. Keďže cykly striedania svetla a tmy sú jedným z najpredvídateľnejších podnetov v prostredí, svetlo je dominantný synchronizátor prostredia vo väčšine organizmov. Svetlo v prírode pochádza hlavne z mimozemských zdrojov, ako je slnko, mesiac alebo hviezdy. Umelé nočné osvetlenie mení biologické rytmy s rôznymi fyziologickými účinkami prostredníctvom interferencie s nočnou oblohou, najmä produkciu melatonínu. U mnohých živočíchov, vrátene ľudí, je nočná produkcia melatonínu citlivá na svetlo, a to aj pri nízkych úrovniach svetla. Melatonín u ľudí a zvierat synchronizuje rytmus striedania dňa a noci a ovplyvňuje mnohé ďalšie funkcie – prispôsobuje cirkadiánne hodiny buniek, tkanív, orgánov a reguluje procesy ako napríklad rozmnožovanie.
Minimálne hladiny potlačenia melatonínu
Výskumníci z pomedzi 1 900 dostupných štúdií analyzovali 72 relevantných prác, ktoré splnili ich kritérium týkajúce sa svetelného znečistenia. Na základe skúmaných dát dokázali, že aj veľmi nízka úroveň osvetlenia môže potlačiť tvorbu melatonínu u niektorých druhov stavovcov. Na obrázku nižšie si môžeme všimnúť vzťah medzi počtom štúdií identifikovaných ako relevantné a najnižšími úrovňami nočného svetla uvádzanými v týchto štúdiách na potlačenie melatonínu pre rôzne skupiny stavovcov. U rýb je prah citlivosti 0.01 lx, u hlodavcov 0.03 lx a u citlivých ľudí 6 lx. Pre porovnanie, úroveň nočnej osvetlenosti pri hviezdnej oblohe je 0.001 lx a pri splne dosahuje maximum 0.3 lx.
Prah citlivosti u ľudí je 6 luxov. V mestských oblastiach môže priame umelé nočné osvetlenie dosiahnuť úroveň svetla až 150 lx.
Potlačenie melatonínu je často sprevádzané zmenami v správaní živočíchov, napr. načasovaním letovej aktivity u vtákov. Okrem ovplyvnenia melatonínových a cirkadiánnych rytmov môže umelé nočné osvetlenie ovplyvniť celý rad aktivít ako sú hľadanie potravy, orientácia, interakcie predátor vs. korisť alebo už spomenuté rozmnožovanie, čo potenciálne vedie k rozsiahlym ekologickým zmenám.
Nízka citlivosť cirkadiánneho rytmu u niektorých druhov naznačuje, že umelé nočné osvetlenie má potenciál ovplyvňovať voľne žijúce zvieratá na veľkých plochách, kde je prítomné svetelné znečistenie.Hladiny svetla exponenciálne klesajú so vzdialenosťou od zdroja svetla a pohyblivé druhy sa môžu ľahko vyhnúť vystaveniu priamemu osvetleniu, a teda sa môžu vyhnúť aj potenciálne silným účinkom na rytmy melatonínu, čo však nemusí platiť v prípade menej pohyblivých druhov. Stavovce vnímajú rozdiely úrovne svetla fotoreceptormi, napríklad sietnicou a najcitlivejšie sú na tzv. modré svetlo. Teplota svetla môže mať značný vplyv na potlačenie melatonínu, ktorý je zvlášť citlivý na krátke vlnové dĺžky (400 – 450 nm). No okrem intenzity a spektrálneho zloženia má na potlačenie melatonínu vplyv aj načasovanie a trvanie svetelnej expozície.
Napr. štúdie plazmatického melatonínu u rýb pod rôznymi intenzitami umelého nočného osvetlenia dokazujú, ryby sú extrémne citlivé na nočné osvetlenie. V mnohých štúdiách bol dokonca plazmatický melatonín znížený pri veľmi nízkych intenzitách mesačného svitu (0,01 – 1 lx). U sladkovodných druhoch rýb bola produkcia plazmatického melatonínu citlivejšia na zelené a červené svetlo v porovnaní s modrým svetlom. Naopak, na morské druhy rýb malo červené svetlo slabšie účinky ako zelené alebo modré svetlo pri nízkej intenzite. Tieto spektrálne citlivosti zodpovedajú dominantnej svetelnej farbe v príslušnom prostredí, pretože morské druhy rýb sú známe tým, že majú vyššie spektrálne citlivosti sietnice pri kratších vlnových dĺžkach (modré svetlo) ako sladkovodné ryby, u ktorých je spektrálna citlivosť zvyčajne posunutá na vyššie vlnové dĺžky (červené svetlo).
Medzery vo výskume a odporúčania pre budúci výskum
Na základe skúmaných dát však vedci odhalili niekoľko medzier v doterajších výskumoch: ,,Neexistujú žiadne štúdie zaoberajúce sa účinkami umelého nočného osvetlenia na potlačenie melatonínu u plazov a obojživelníkov“, hovorí výskumník z IGB Dr. Franz Hölker, vedúci štúdie. Nedostatok štúdií o obojživelníkoch je prekvapujúci vzhľadom na znepokojivý celosvetový pokles niektorých druhov obojživelníkov a známe ekologické a fyziologické účinky svetelného znečistenia na ostatné druhy stavovcov. ,,Takéto štúdie sú naliehavo potrebné na pochopenie a zmiernenie možných vplyvov svetelného znečistenia na tieto zraniteľné skupiny.“
Umelé nočné osvetlenie má významné ekologické dôsledky na flóru, faunu a zdravie ľudí. Niektoré katastrofické následky umelého nočného osvetlenia pre určité skupiny živočíchov sú dobre známe – úmrtia sťahovavých vtákov a dezorientácia morských korytnačiek liahnucich sa z hniezd na piesočnatých plážach.
Svetelné znečistenie, na rozdiel od iných foriem kontaminácie a odpadu, je v mnohých krajinách naďalej prehliadané a neregulované. Často sa zhoršuje nadmerným, nesprávne nasmerovaným alebo rušivým používaním osvetlenia. Vzhľadom na vysokú citlivosť stavovcov na umelé nočné osvetlenie a nedostatok dostupných informácií je nevyhnutné ďalej skúmať jeho vplyv s cieľom informovať o účinných stratégiách zmierňovania dopadov na zdravie ľudí a stavovcov v prírodných ekosystémoch. V evolučnom meradle predstavuje svetelné znečistenie nový stresor a doteraz nie je úplne jasné, ako sú organizmy, ktoré sa vyvinuli v stabilných cykloch svetla a tmy, týmito zmenami ovplyvnené. Niekoľko štúdií ukázalo, že umelé svetlo narúša ekosystémy a mohlo by hrať významnú úlohu pri úbytku druhov, ktorých úloha v ekosystéme je už beztak oslabená ľudskou prítomnosťou. Vedci sa zhodli, že všetky tieto zistenia je potrebné zohľadniť pri vypracovávaní odporúčaní pre používanie osvetlenia v noci.
ZDROJE:
- https://www.led-professional.com/technologies-research/research-confirms-that-light-pollution-can-suppress-melatonin-production-in-humans-and-animals
- https://www.mdpi.com/2071-1050/11/22/6400/htm
- https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1890/1540-9295%282004%29002%5B0191%3AELP%5D2.0.CO%3B2
