Impacto da poluição luminosa na biodiversidade

Durante a minha investigação sobre a poluição luminosa, no âmbito do projecto LIFE Natura@night, apercebi-me da extensão do impacto da luz artificial na biodiversidade. Decidi portanto dedicar este artigo aos diferentes impactos da luz, durante a noite, na vida selvagem.

Vista global da Terra à noite. Crédito de imagem: NASA/NOAA

O aumento das atividades humanas e o medo da noite levaram a um aumento da luz artificial. A expansão mal controlada desta iluminação conduziu gradualmente a um novo problema ambiental que ainda não é muito abordado: a poluição luminosa. A propagação da poluição luminosa suscita muitas preocupações sobre os seus impactos na biodiversidade, uma vez que se estima que 30% dos vertebrados e 65% dos invertebrados são nocturnos.

A poluição luminosa assume várias formas:

(1) Brilho: brilho excessivo que causa desconforto visual.

(2) Brilho do céu: Brilho do céu nocturno sobre áreas habitadas.

(3) Ofuscação da luz: luz que cai onde não é pretendida ou necessária.

(4) Desarrumação: Grupos luminosos, confusos e excessivos de fontes de luz.

A alternância do dia e da noite (ritmo circadiano) sempre regulou a vida humana, animal e vegetal. Espécies que dependem deste ritmo, como os seres humanos, 95% das borboletas, 90% dos anfíbios, 20% das aves e 50% dos mamíferos, incluindo morcegos, têm este ritmo perturbado pela luz artificial. De facto, muitos comportamentos, processos hormonais e ciclos fisiológicos são profundamente dependentes da noite. De facto, muitos comportamentos, processos hormonais e ciclos fisiológicos são profundamente dependentes da noite. Em particular, as espécies nocturnas utilizam a escuridão para as suas actividades vitais: repouso, caça, reprodução e viagens.

Humanos

A iluminação exterior tem um impacto na saúde e no comportamento dos seres humanos: controlo dos padrões de sono, humor, força física, pressão sanguínea, etc. O contraste dia-noite é o mecanismo dominante que regula este relógio biológico (o ritmo circadiano) e a libertação atempada da melatonina hormonal. Esta hormona regula a produção de outras hormonas que reparam os danos diários que o nosso corpo encontra todos os dias. Por conseguinte, sem a libertação atempada destas hormonas, a cura demora mais tempo e o nosso corpo é menos capaz de se defender das doenças.

Os humanos não são as únicas espécies cujo relógio biológico é controlado por contrastes dia-noite e a libertação de melatonina. De facto, relógios biológicos semelhantes encontram-se em plantas e animais.

Algumas espécies (insectos, aves migratórias e mamíferos marinhos) utilizam as estruturas naturalmente luminosas do céu nocturno (lua, Via Láctea, constelações) para se orientarem. Os efeitos indirectos da poluição luminosa podem, portanto, conduzir a alterações a longo prazo nos conjuntos de espécies e ecossistemas: redução ou perda de recursos alimentares ou zonas de caça, fragmentação espacial, predação crescente ou aumento da competição entre certas espécies e espécies que beneficiam da poluição luminosa.

Plantas

As plantas são afetadas pela cor e duração da iluminação. Pode alterar os padrões naturais de crescimento e afetar a resistência das plantas a infestações e doenças. A poluição luminosa pode também afetar a polinização das flores. Alguns estudos demonstraram que a iluminação contínua de um prado leva a uma diminuição das visitas de polinizadores noturnos e a uma redução na produção de frutos, apesar das numerosas visitas de polinizadores diurnos. Estes estudos mostram que os efeitos da luz sobre os polinizadores noturnos não podem ser compensados por polinizadores diurnos. Um estudo inglês também mostrou que o aparecimento de botões ocorreu 7,5 dias antes em árvores expostas a iluminação artificial (tendo em conta o efeito da temperatura e humidade). A iluminação artificial pode promover o crescimento contínuo, impedindo que as árvores desenvolvam dormências que lhes permitam sobreviver aos rigores do Inverno. Está portanto provado que a fenologia das espécies arbóreas pode ser afectada pela poluição luminosa.

Morcegos

Crédito de imagem:  Christian Giese

Dependendo da espécie, os morcegos são também afetados pela presença de luz durante a noite. Um dos efeitos indiretos mais significativos da poluição luminosa é a disponibilidade de recursos alimentares. De facto, os morcegos sofrem com a perda do habitat devido à migração das presas para áreas iluminadas. Apenas espécies de morcegos tolerantes à luz e omnipresentes serão capazes de tirar partido deste aumento de presas, correndo o risco de estarem mais expostos a predadores. Os morcegos podem também ser afectados no seu local de alojamento. Uma mudança no tempo de saída do local hospedeiro pode ser observada para certas espécies quando este é iluminado, o que leva a uma redução no seu período de caça. Em alguns casos, isto pode levar à deserção do local hospedeiro quando há demasiada luz.

Insetos

A luz artificial pode confundir e desorientar os animais nocturnos como as traças. Eleonimages/Shutterstock

As luzes das ruas podem ter o chamado "efeito aspirador", atraindo insetos de habitats adjacentes, o que pode criar efeitos de barreira ao longo de ruas iluminadas e causar fragmentação de paisagens nocturnas e uma limitação da dispersão de insectos.

Atraídos pela luz, muitas espécies de insectos, tais como borboletas, circulam à volta dos candeeiros de rua até se esgotarem e morrerem. Isto torna-as presas fáceis para os seus predadores, especialmente quando estes predadores se habituaram eles próprios à iluminação artificial.

Para os insetos conhecidos como lumífugos (aqueles que evitam a luz), a emissão de luz na sua área habitat obriga-os a fugir em busca de uma nova área escura com risco de fragmentação das colónias causando o seu enfraquecimento e por vezes o seu desaparecimento.

As traças são atraídas para longe do seu habitat natural pela luz artificial. Elas confundem a luz das lâmpadas com a luz da lua, que utilizam como guia. Mas, ao contrário da lua, a posição desta fonte muda à medida que o insecto se move. A borboleta corrige constantemente a sua trajectória e as espirais em torno do poste da lâmpada. Fica exausta a rodopiar em redor. Já não se alimenta ou reproduz e torna-se uma presa fácil para os seus predadores.

Como as traças representam uma importante fonte alimentar para numerosos outros animais e atuam como importantes polinizadores, tais declínios representam uma grande ameaça para os ecossistemas locais.

Aves migratórias

Calouro de cisalhamento de Cory em Tenerife, Canárias. Crédito de imagem :Airam Rodríguez

 

Algumas espécies de aves percorrem de várias centenas a vários milhares de quilómetros. Para encontrar o seu caminho, utilizam uma combinação de todos os seus sentidos e diferentes fontes de informação (campos magnéticos, estrelas, o sol, marcos topográficos). Durante a migração nocturna, os edifícios iluminados (faróis, torres, etc.) causam mortalidade por colisão, exaustão ou predação, especialmente em condições meteorológicas desfavoráveis (má visibilidade). A visibilidade das estrelas e da lua é necessária para muitas espécies em migração. Halos/domos ligeiros sobre as cidades prendem e desorientam muitas aves migratórias. Feixes de luz, mesmo de baixa potência, perturbam fortemente as rotas de voo. 

Aves

A luz artificial afeta o momento e a duração das vocalizações diárias das aves. Algumas aves prolongam o seu período de atividade em condições de iluminação artificial esgotam-se a cantar e não dormem. Isto pode afetar o seu metabolismo, a produção hormonal e a sua função reprodutiva.

Tartarugas

Uma tartaruga marinha cabeça de lenhador gira para o interior seguindo luzes feitas pelo homem em vez de para o mar em direcção à segurança. (Foto/cortesia de Blair Witherington)

As jovens tartarugas nascidas na areia das praias são atraídas pela luz dos edifícios costeiros e da iluminação das estradas e dirigem-se para elas em vez de irem naturalmente para o mar (que é normalmente a zona mais brilhante). Morrem de exaustão ou são comidas por predadores.

Peixes

Crédito de imagem: T. Quartier

A iluminação afeta o crescimento e a reprodução de algumas espécies de peixes. Também modifica a composição das comunidades de invertebrados marinhos que vivem no fundo do mar. Algumas espécies evitam a luz, outras são atraídas por ela. A luz também modifica a sua organização na água - formação de bancos. De facto, a luz é utilizada em certas técnicas de pesca. Devido à interdependência das espécies aquáticas, as relações entre presas e predadores são, portanto, fortemente afectadas por estes diferentes efeitos.

A poluição luminosa contribui para a crescente fragmentação dos habitats naturais e leva a uma quebra na paisagem e no continuum biológico. Esta perturbação está a tornar-se uma causa de preocupação para a sobrevivência da vida selvagem. É considerada pelos investigadores como sendo a maior ameaça para muitas espécies. As consequências da poluição luminosa sobre a fauna variam de acordo com a capacidade das espécies de resistir à modificação dos equilíbrios ecológicos. Vão desde a selecção por grupos ou espécies, à regressão para pequenas colónias, à perda de recursos para um predador que não tolera a luz, ou ao aumento de uma espécie cujo desenvolvimento será favorecido pela iluminação artificial (peneireiros comuns, pombos, estorninhos). 

Por outras palavras, a iluminação pode favorecer espécies banais à custa de uma fauna rica e diversificada. 

Por esta razão, é essencial encontrar soluções para minimizar o impacto da iluminação nocturna na biodiversidade através de diferentes projectos como LIFE Natura@night.

During my research on light pollution in the framework of the LIFE project Natura@night, I realised the extent of the impact of light on biodiversity. I therefore decided to dedicate this article to the different impacts of light at night on wildlife.

Global view of Earth at night. Image Credit: NASA/NOAA

The increase in human activities and the fear of the night have led to an increase in artificial light. The poorly controlled expansion of this lighting has gradually led to a new environmental problem that has not yet been addressed: light pollution.

The spread of light pollution raises many concerns about its impacts on biodiversity, as it is estimated that 30% of vertebrates and 65% of invertebrates are nocturnal.

Light pollution takes several forms:

(1)   Glare: excessive brightness that causes visual discomfort.

(2)   Sky glow: Brightening of the night sky over inhabited areas.

(3)   Light trespass: light falling where it is not intended or needed.

(4)   Clutter: Bright, confusing and excessive groupings of light sources.

The alternation of day and night (circadian rhythm) has always regulated human, animal and plant life. Species that depend on this rhythm, such as humans, 95% of butterflies, 90% of amphibians, 20% of birds and 50% of mammals, including bats, have this rhythm disturbed by artificial light. Indeed, many behaviours, hormonal processes and physiological cycles are deeply dependent on the night. In particular, nocturnal species use darkness for their vital activities: resting, hunting, reproduction and travel.

Humans

Outdoor lighting has an impact on the health and behaviour of humans : biological clocks control of sleep patterns, mood, physical strength, blood pressure, etc. The day-night contrast is the dominant mechanism that regulates this biological clock (the circadian rhythm) and the timely release of the hormone melatonin. This hormone regulates the production of other hormones that repair the daily damage that our body encounters each day. Therefore, without the timely release of these hormones, healing takes longer and our bodies are less able to fend off disease.

Humans are not the only species whose biological clock is controlled by day-night contrasts and the release of melatonin. Indeed, similar biological clocks are found in plants and animals.

Some species (insects, migratory birds and marine mammals) use the naturally luminous structures of the night sky (moon, Milky Way, constellations) to find their way around. Indirect effects of light pollution can therefore lead to long-term changes in species assemblages and ecosystems: reduction or loss of food resources or hunting areas, spatial fragmentation, increased predation or increased competition between certain species and species benefiting from light pollution.

Plants

Plants are affected by the colour and duration of lighting. It can change the natural growth patterns and affect the resistance of plants to infestations and disease. Light pollution can also affect the pollination of flowers. Some studies have shown that continuous lighting of a grassland leads to a decrease in visits from night pollinators and a reduction in fruit production, despite numerous visits from daytime pollinators.These studies show that the effects of light on nocturnal pollinators cannot be compensated by daytime pollinators.

An English study also showed that bud emergence occurred 7.5 days earlier in trees exposed to artificial lighting (taking into account the effect of temperature and humidity). Artificial lighting can promote continuous growth, preventing trees from developing dormancy that allows them to survive the rigours of winter.

It is therefore proven that the phenology of tree species can be affected by light pollution.

Bats

Photo by Christian Giese

Depending on the species, bats are also affected by the presence of light at night. One of the most significant indirect effects of light pollution is the availability of food resources. Indeed, bats suffer from the loss of hunting habitat due to the migration of prey to lit areas.

Only light-tolerant and ubiquitous bat species will be able to take advantage of this increase in prey, at the risk of being more exposed to predators.

Bats may also be affected at their host site. A shift in the time of exit from the host site can be observed for certain species when it is lighted, which leads to a reduction in their period of hunting. In some cases, this may lead to the desertion of the host site when there is too much light.

Insects

Artificial light can confuse and disorient nocturnal animals like moths. Eleonimages/Shutterstock

Streetlights can have a so-called “vacuum cleaner effect”, attracting insects from adjacent habitats, which can create barrier effects along illuminated streets and cause fragmentation of nightscapes and a limitation of insect dispersal.

Attracted by the light, many species of insects such as butterflies circle around street lamps until they are exhausted and die. This makes them easy prey for their predators, especially when these predators have themselves become accustomed to artificial lighting.

For insects known as lumifuges (those that avoid light), the emission of light in their habitat area forces them to flee in search of a new dark area with a risk of fragmentation of the colonies causing their weakening and sometimes their disappearance.

Moths are attracted away from their natural habitat by artificial light. They mistake the light from the bulbs for the light of the moon, which they use as a guide. But unlike the moon, the position of this source changes as the insect moves. The butterfly constantly corrects its trajectory and spirals around the lamp post. It gets exhausted whirling around. It no longer feeds or reproduces and becomes an easy prey for its predators.

As moths present a major food source for numerous other animals and act as important pollinators, such declines represent a major threat to local ecosystems.

Migratory birds

Cory’s shearwater fledgling in Tenerife, Canary Islands. Credit:Airam Rodríguez 

Some bird species travel several hundred to several thousand kilometres. To find their way, they use a combination of all their senses and different sources of information (magnetic fields, stars, the sun, topographical landmarks). During night migration, illuminated buildings (lighthouses, towers, etc.) cause mortality by collision, exhaustion or predation, especially under unfavourable weather conditions (poor visibility). Visibility of stars and the moon is necessary for many migrating species. Light halos/domes over cities trap and disorient many migratory birds. Light beams, even of low power, strongly disturb flight routes. 

Birds

Artificial light affects the timing and duration of daily vocalisations in birds. Some birds extend their activity period under artificial lighting conditions. Some birds will exhaust themselves singing and will not sleep. This can affect their metabolism, hormone production and their reproductive function.

Turtles

A hatchling loggerhead sea turtle turns inland following manmade lights instead of seaward toward safety. (Photo/Courtesy of Blair Witherington)

Young turtles born in the sand on beaches are attracted by the light from coastal buildings and road lighting and head towards them instead of naturally going to the sea (which is normally the brightest area). They die of exhaustion or are eaten by predators.

Fishes

Picture: T. Quartier

Lighting affects the growth and reproduction of some fish species. It also modifies the composition of marine invertebrate communities living on the seabed. Some species avoid light, others are attracted to it. Light also modifies their organisation in the water - formation of banks. Light is in fact used in certain fishing techniques. Due to the interdependence of aquatic species, prey-predator relationships are therefore strongly affected by these different effects.

Light pollution contributes to the increasing fragmentation of natural habitats and leads to a break in the landscape and biological continuum. This disruption is becoming a cause of concern for the survival of wildlife. It is considered by researchers to be the greatest threat to many species. The consequences of light pollution on fauna will vary according to the capacity of species to resist the modification of ecological balances. They will range from selection by groups or species, to regression for small colonies, loss of resources for a predator that cannot tolerate light, or the increase of a species whose development will be favoured by artificial lighting (common kestrels, pigeons, starlings). 

In other words, lighting can favour banal species at the expense of a rich and diverse fauna. 

For this reason, it is essential to find solutions to minimise the impact of night lighting on biodiversity through different projects like LIFE Natura@night.