Как световое загрязнение увеличивает выбросы углекислого газа, и почему проблему легко решить?

Световое загрязнение, как правило, воспринимается как что-то отвлеченное. Оно мешает астрономам, сбивает с пути ночных насекомых, стирает с небосвода звезды, велика ли потеря? Но новое масштабное исследование, опубликованное в Nature Climate Change, показывает, что проблема гораздо глубже и напрямую затрагивает фундаментальные процессы на планете.

Искусственный свет по ночам (известный в науке как ALAN — Artificial Light At Night) заставляет целые экосистемы выделять больше углекислого газа. Он нарушает естественный ритм вдоха и выдоха лесов, полей и лугов, смещая их углеродный баланс в сторону выбросов.

Как обычный уличный фонарь способен на такое? Давайте разберемся в механике этого процесса.

Что такое метаболизм экосистемы?

Нужно прояснить два термина: валовая первичная продукция (GPP) и дыхание экосистемы (Re).

• GPP (Gross Primary Production) — это, по сути, фотосинтез в масштабе всей экосистемы. В дневное время растения поглощают CO₂ из атмосферы и с помощью солнечного света преобразуют его в органическое вещество. Это вдох планеты, процесс связывания углерода.
• Re (Ecosystem Respiration) — это обратный процесс. Все живые организмы — растения, животные, грибы, микробы в почве — дышат, чтобы получить энергию. При этом они выделяют CO₂. Это выдох, процесс высвобождения углерода.

Разница между тем, сколько углерода было поглощено (GPP), и тем, сколько было выделено (Re), называется чистым обменом экосистемы (NEE). Если экосистема поглощает больше, чем выделяет, она работает как углеродный сток, то есть убирает CO₂ из атмосферы. Если выделяет больше — становится источником углерода. Этот баланс — один из главных факторов, регулирующих климат.

Как ночное освещение вмешивается в этот процесс?

Логично было бы предположить, что дополнительный свет ночью может как-то стимулировать фотосинтез, повлияв на GPP. Но исследователи, проанализировав данные с 86 измерительных станций в Северной Америке и Европе, обнаружили иное.

Оказалось, что на поглощение углерода искусственный свет практически не влияет. Удар пришелся по другой части уравнения.

Под воздействием ночного освещения резко возрастает дыхание экосистемы.

Экосистемы под светом фонарей дышат интенсивнее. Они выделяют больше углекислого газа, особенно в периоды, когда должны находиться в состоянии покоя.

Почему усиливается дыхание и к чему это приводит?

Ночной свет нарушает циркадные ритмы — внутренние биологические часы живых организмов. Растения не получают четкого сигнала о наступлении ночи. Это может приводить к тому, что их устьица (крошечные поры на листьях, через которые происходит газообмен) остаются открытыми дольше, чем нужно, что увеличивает потери воды и энергии. Микроорганизмы в почве, которые играют огромную роль в разложении органики, также меняют свою активность.

Проще говоря, свет заставляет экосистему работать сверхурочно. Эта избыточная активность требует энергии, которая добывается через дыхание. А результатом дыхания является выброс CO₂.

Теперь вернемся к нашему уравнению. Если вдох остается прежним, а выдох увеличивается, то чистый баланс смещается. Экосистема начинает либо слабее поглощать углерод, либо активнее его выделять. В годовом масштабе, как показало исследование, влияние ALAN на углеродный баланс происходит именно через этот механизм: не через подавление фотосинтеза, а через стимуляцию ночного дыхания.

Это происходит всегда и везде одинаково?

Нет. Эффект оказался нелинейным и зависел от нескольких факторов, в первую очередь — от продолжительности ночи.

На коротких временных отрезках (исследователи анализировали данные каждые полчаса) самый сильный рост дыхания под действием света наблюдался в короткие летние ночи. Однако при анализе усредненных суточных и годовых данных картина становилась сложнее, но общая тенденция сохранялась: чем больше света, тем активнее экосистема выдыхает CO₂.

Это доказывает, что световое загрязнение — не просто локальный фактор, а постоянный фоновый стрессор, который хронически воздействует на природные системы.

Что это значит для нас и для климата?

Вывод в том, что световое загрязнение — это недооцененный фактор глобальных изменений, который напрямую влияет на углеродный цикл. Наши города, дороги и промышленные зоны, окутанные световым куполом, не только мешают нам видеть звезды, но и создают условия, при которых окружающие природные территории теряют способность эффективно хранить углерод.

Этот эффект должен быть учтен в климатических моделях. Сейчас они фокусируются на концентрации парниковых газов, температуре и землепользовании, но упускают из виду такой повсеместный фактор, как ночной свет.

Впрочем, есть и хорошая новость. В отличие от многих других глобальных проблем, у этой есть относительно быстрое техническое решение. Направленные вниз светильники, регулировка яркости, использование теплого спектра, который меньше влияет на живые организмы, и простое правило выключать свет там, где он не нужен, — все это может снизить нагрузку на экосистемы. По словам самих ученых, негативные эффекты светового загрязнения можно «смягчить за одну ночь». И теперь есть доказанная веская причина это сделать.

Источник: Nature