Efekt zanieczyszczenia światłem na słodkowodne drapieżniki

Wraz z rozwojem technologii staramy się wprowadzać kolejne udogodnienia do naszego życia. Jednym z nich jest sztuczne oświetlenie w nocy (z ang. artificial light at night, ALAN). Niestety, ale często nie zdajemy sobie sprawy, że ALAN stanowi zanieczyszczenie środowiska, wpływające negatywnie na żyjące wokół nas organizmy. Wiele procesów biologicznych jest bowiem kontrolowanych za pomocą rytmicznych i wewnętrznych mechanizmów, zwanych zegarami biologicznymi. Głównym synchronizatorem zegara biologicznego jest właśnie naturalny cykl świetlny dnia i nocy, który zaburzany jest przez ALAN.

Obecnie ponad 50% światowej populacji żyje w odległości mniejszej niż 3 km od rzek, jezior czy zbiorników słodkowodnych, co sprawia, że ekosystemy słodkowodne są równie podatne na wpływ ALAN jak ekosystemy lądowe. Rosnąca liczba badań nad ALAN wskazuje, że w perspektywie krótkoterminowej ma ono wpływ na wiele aspektów biologicznych u szerokiej gamy organizmów słodkowodnych, będąc w ten sposób poważnym zagrożeniem dla globalnej różnorodności biologicznej. Szczególnie dotyczy to szeroko rozpowszechnionego oświetlenia typu LED (ang. light-emitting diodes) o zimnej barwie światła, charakteryzującego się dużym udziałem fal o długości odpowiadającej światłu niebieskiemu, na które szczególnie wiele organizmów jest wrażliwych.

Mateusz Augustyniak, fot. Łukasz Bera
Innym zagrożeniem dla bioróżnorodności, związanym z działalnością człowieka, jest zjawisko inwazji biologicznych. Jest to proces, w którym organizm przy udziale człowieka zostaje wprowadzony poza naturalny zasięg występowania, gdzie zadomawia się i utrzymuje stabilną populację, wywierając wpływ na rodzime organizmy poprzez np. konkurencję czy drapieżnictwo. Istnieją badania wskazujące, że ALAN modyfikuje zachowanie i rozmieszczenie gatunków inwazyjnych oraz ich wpływ na zajmowane ekosystemy. Kompleksowe badania nad wpływem ALAN i zjawiskiem inwazji biologicznych na ekosystemy słodkowodne są niezwykle ważne, ponieważ zwiększone zanieczyszczenie światłem jest związane z obszarami silnie zmodyfikowanymi przez człowieka, które z kolei są głównymi miejscami pojawiania się gatunków inwazyjnych.

Zamierzamy poszerzyć wiedzę na temat wpływu ALAN na organizmy słodkowodne, z uwzględnieniem gatunków inwazyjnych, przeprowadzając eksperymenty laboratoryjne, które skupiają się na długoterminowym wpływie zanieczyszczenia światłem na wybrane gatunki ryb słodkowodnych o różnych rytmach okołodobowych. Jako model w badaniach posłużą dwie pary gatunków ryb o tej samej aktywności okołodobowej. Wybrane gatunki o aktywności dziennej to rodzimy okoń i inwazyjny bass słoneczny. Przedstawicielami gatunków o aktywności nocnej będą rodzimy głowacz białopłetwy i inwazyjna babka łysa. Gatunki o aktywności dziennej w wyniku oddziaływania ALAN mogą być pozbawione fazy spoczynku, która przypadaj na ciemną fazę doby, istotną dla regeneracji organizmu. Z kolei gatunki o aktywności nocnej w obliczu ALAN mogą być bardziej widoczne dla potencjalnych drapieżników, co może utrudniać im zaspokajanie podstawowych potrzeb, jak np. zdobywanie pokarmu.

Badane ryby zostaną podzielone na dwie grupy i będą przetrzymywane w cyklu świetlnym niezaburzonym (grupa kontrolna) i zakłóconym przez ALAN w postaci oświetlenia LED w ciemnej fazie doby (grupa testowa). Badany będzie długoterminowy wzrost organizmów oraz zawartość reaktywnych form tlenu w komórkach, ponieważ zaburzona faza spoczynku i regeneracji może upośledzać mechanizmy usuwania tych szkodliwych związków z organizmu. Następnie zamierzamy przeprowadzić serię krótkoterminowych eksperymentów, aby ujawnić potencjalne mechanizmy odpowiedzialne za wyniki uzyskane w eksperymencie długoterminowym. Będzie to respirometryczne badanie wydolności organizmu, ocena poziomu aktywności oraz zbadanie efektywności żerowania testowanych ryb.

Porównanie uzyskanych wyników pomiędzy grupami zwierząt (kontrolną i testową) pozwoli oszacować długoterminowe zmiany w organizmie potencjalnie wywołane przez obecność ALAN w środowisku. Porównanie podatności na ALAN rodzimych i inwazyjnych gatunków o tej samej aktywności okołodobowej może pomóc w zrozumieniu reakcji tych ostatnich na zanieczyszczenie światłem, co jest niezwykle ważne dla zrozumienia ich wpływu na zajmowane ekosystemy w obliczu prognozowanego rosnącego zanieczyszczenia światłem w skali globalnej.