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夜间的光污染严重破坏了珊瑚的繁殖周期

研究人员说,随着全球向LED照明的过渡以及沿海地区人口的快速增长,研究人员必须考虑到人造光的有害影响,以保护已经受到各种其他威胁威胁的珊瑚礁。

地球自转产生的每日明暗循环对于生物学至关重要。海洋生物,特别是珊瑚礁,依靠日光和月光的自然光周期来调节各种生理,生物学和行为过程。

强大的路灯,广告牌,体育和工业设施,酒店和办公楼产生的人造光有效地延长了工作和休闲活动的时间。但是,尽管夜间人造光(ALAN)是人类最重要的技术进步之一,但自然光循环的改变对地球生态系统产生了许多不良影响。这些包括天窗,光侵入,眩光和过度照明,统称为光污染。

由于世界海洋沿海地区的城市发展速度很高,光污染可能进一步威胁已经严重退化的珊瑚社区的人口。Bar-Ilan大学的研究人员领导的一项新研究表明,光污染如何对两种珊瑚的繁殖周期产生负面影响。

在一年中的几个月中,与自然环境条件相协调,珊瑚的生殖周期(精子和卵的发育)受到生物节律的控制。最后,配子(精子和卵)被释放到水中以供外部受精。导致同步产卵的机制被认为受外源(即环境)和内源性设备(即生物钟)的控制。成功配子的生产和受精,有活力的后代的发育以及新珊瑚的新成活可能是补充退化珊瑚礁的最重要过程。此外,有性生殖维持珊瑚种群并支持可能增强适应性的进化过程。

在这项研究中,只是发表在杂志当代生物学,研究人员收集和跟踪2种珊瑚,鹿角millepora和鹿角digitifera,从印度-太平洋。90个殖民地被转移到位于菲律宾一个没有光污染的地区的Bolinao海洋实验室。菌落被放置在室外水箱中,暴露在自然光,月光和海水中。将日照调整到珊瑚在五米深处的等效水平。将珊瑚菌落分为三组:两个实验组和一个对照组。每个小组由每个棘足类动物的15个菌落组成物种随机分为三个坦克。用具有冷(黄色,蓝色光较少)和暖(白色,蓝色光较多)光谱的LED灯治疗实验组。

从日落到日出,每天激活LED灯三个月。对照组暴露于与实验菌落相同的条件下(自然太阳光,月光阶段),但晚上没有补充光。每月评估叶绿素荧光产量,作为菌落健康状况的指标。

结果清楚地表明,光污染导致配子发生延迟和配子释放不同步,强调了自然周期性光照(太阳和月球)的重要性,这是提示产卵同步性和配子发生过程的关键因素。“这两种主要的珊瑚物种都受到了生态光污染的影响。它们在生殖状态下表现出异步性,这反映在每个息肉的卵母细胞数量,配子发生和配子成熟上。”该研究的主要作者,巴伊兰大学Mina和Everard Goodman生命科学学院的Oren Levy教授说。 。“这在种群水平上得到了进一步的体现,那里只有暴露于自然光周期的珊瑚才能成功产卵。冷暖LED的光处理对配子发生周期都有相似的影响,”利维补充道。Levy领导了Bar-Ilan研究,埃拉特大学海洋科学研究所和特拉维夫大学团队成员Inbal Ayalon和Yaeli Rosenberg博士参加了此项研究,并与大学海洋科学学院的团队负责人Patrick Cabaitan合作以及来自德国GFZ地球科学研究中心的光污染专家Christopher Kyba博士和Helga Kuechly博士。

为了阐明他们的发现在全球范围内的相关性,研究人员绘制了首张全球地图,突出显示了受到ALAN威胁最大的地区,包括加勒比海,太平洋和印度洋。一个明显的例子是北部红海的亚喀巴/埃拉特湾,那里靠近海岸的地方有大量的城市照明。在这里,受影响最小的区域比自然的夜空亮47%,而最大亮度上升到60倍。

随着向LED照明的全球过渡(在蓝色光谱中往往具有更高的发射率),随着蓝光更深地渗入水中,人造光会影响更多近岸珊瑚礁。预计当前沿海地区人口的快速增长会加剧这种光谱偏移。Levy和研究小组的结果表明,在人类活动附近的珊瑚礁保护计划中必须考虑使用人造光,并且其光污染影响评估可以帮助将重要变量纳入珊瑚礁保护计划中。

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