Latarnie działające całą noc sprawiają, że liście są tak twarde, że owady nie mogą ich zjeść, co zagraża łańcuchowi pokarmowemu

Zanieczyszczenie światłem zakłóca rytmy dobowe i ekosystemy na całym świecie, ale w przypadku roślin, których fotosynteza zależy od światła, jego skutki mogą być poważne. Teraz naukowcy piszą Granice w nauce o roślinach odkryli, że narażenie na wysoki poziom sztucznego światła w nocy powoduje, że liście drzew stają się twardsze i trudniejsze do zjedzenia przez owady, co zagraża miejskim łańcuchom pokarmowym.

„Zauważyliśmy, że w porównaniu z ekosystemami naturalnymi liście drzew w większości ekosystemów miejskich na ogół wykazują niewielkie oznaki uszkodzeń przez owady. Byliśmy ciekawi, dlaczego” – powiedział korespondent dr Shuang Zhang z Chińskiej Akademii Nauk. „Tutaj pokazujemy, że w przypadku dwóch najpospolitszych gatunków drzew w Pekinie sztuczne światło w nocy doprowadziło do zwiększenia wytrzymałości liści i zmniejszenia poziomu roślinożerności liści”.

Rzucając trochę światła

Sztuczne światło zwiększyło poziom jasności w nocy o prawie 10%: większość światowej populacji każdej nocy doświadcza zanieczyszczenia światłem. Ponieważ właściwości roślin wpływają na ich interakcje z innymi roślinami i zwierzętami, wszelkie zmiany w roślinach spowodowane sztucznym światłem mogą mieć znaczący wpływ na ekosystem.

„Liście wolne od uszkodzeń przez owady mogą przynosić komfort ludziom, ale nie owadom” – powiedział Zhang. „Zielonożerność to naturalny proces ekologiczny, który utrzymuje różnorodność biologiczną owadów”.

Naukowcy podejrzewali, że rośliny narażone na wysoki poziom sztucznego światła skupią się na obronie, a nie na wzroście, wytwarzając twardsze liście zawierające więcej chemicznych związków ochronnych. Aby to przetestować, wybrali dwa popularne gatunki drzew ulicznych: pagodę japońską i jesiony zielone. Chociaż te drzewa są podobne pod wieloma względami, japońskie pagody mają mniejsze, bardziej miękkie liście, które preferują zwierzęta roślinożerne.

Naukowcy zidentyfikowali 30 punktów poboru próbek rozmieszczonych w odległości około 100 metrów przy głównych drogach, które są zwykle oświetlone przez całą noc. Aby określić poziom narażenia na sztuczne oświetlenie, zmierzyli natężenie oświetlenia w każdym miejscu. Zebrano prawie 5500 liści i oceniono je pod kątem roślinożerności owadów oraz cech, na które sztuczne światło może wpływać, takich jak wielkość, wytrzymałość, zawartość wody oraz poziom składników odżywczych i odporności chemicznej.

Większe liście wskazywałyby na zasoby przeznaczone na wzrost, podczas gdy wytrzymałość i wyższy poziom ochrony chemicznej, takiej jak garbniki, wskazywałyby na zasoby przeznaczone na obronę. Tymczasem wyższy poziom wody i składników odżywczych wskazuje na wyższą jakość pożywienia, która kusi roślinożerców.

Ciężkie do przełknięcia

W przypadku obu gatunków drzew wyższy poziom sztucznego światła oznaczał twardsze liście. Im twardszy liść, tym mniej śladów roślinożerności owadów. Im intensywniejsze światło, tym częściej naukowcy napotykali liście, które nie wykazywały żadnych oznak roślinożerności.

„Mechanizm leżący u podstaw tego wzorca nie jest jeszcze w pełni poznany” – powiedział Zhang. „Możliwe, że drzewa wystawione w nocy na sztuczne światło wydłużą czas fotosyntezy. Ponadto liście te mogą przeznaczyć większą część zasobów na związki strukturalne, takie jak włókna, co może prowadzić do zwiększenia wytrzymałości liści”.

Japońskie pagody wystawione na więcej sztucznego światła miały niższy poziom składników odżywczych, takich jak fosfor: tam, gdzie liście japońskiej pagody miały więcej składników odżywczych, występowało więcej roślinożerców. Jednak wyższy poziom światła wpływał silniej na zielone liście jesionu: miały wyższy poziom azotu, mniejsze liście i słabszą ochronę chemiczną.

Może to wynikać z tego, że jesiony zielone są mniej preferowane przez roślinożerców, więc mogą sobie pozwolić na przeznaczyć zasoby na wzrost. Tymczasem japońskie drzewa pagodowe przeznaczają więcej zasobów na obronę, obniżając zawartość składników odżywczych.

Owady głodują

„Ograniczenie roślinożerności może prowadzić do kaskadowych efektów troficznych w ekologii” – powiedział Zhang. „Niższy poziom roślinożerności oznacza niższą liczebność owadów roślinożernych, co z kolei może skutkować mniejszą liczebnością owadów drapieżnych, ptaków żywiących się owadami itd. Spadek liczebności owadów to zjawisko ogólnoświatowe obserwowane w ostatnich dziesięcioleciach. Powinniśmy płacić więcej zwróć uwagę na tę tendencję.”

Chociaż wytrzymałość liści stanowi mechaniczną ochronę przed drapieżnikami, możliwe jest, że inne czynniki przyczyniają się do zmniejszenia roślinożerności: na przykład więcej światła może sprawić, że owady będą bardziej widoczne dla drapieżników. Aby w pełni zrozumieć wpływ sztucznego światła, potrzebne będą dalsze badania.

„Nasze badanie przeprowadzono tylko w jednym mieście i objęły tylko dwa gatunki drzew” – przestrzegł Zhang.

„To ograniczenie utrudnia nam możliwość uogólniania wniosków na szerszą skalę przestrzenną i taksonomiczną. Badania nad wpływem urbanizacji na owady i procesy ekologiczne z nimi związane są wciąż w powijakach”.