Światełko w wodnym tunelu

25 kwietnia 2021
Blog szalonych naukowców
woda z odbijającym się światłem, w głębi słabo widoczne ryby

Kilkanaście dni temu przyglądałem się obronie pracy doktorskiej Joanny Tałandy z Zakładu Hydrobiologii Uniwersytetu Warszawskiego, opartej na publikacjach naukowych, więc mającej angielski tytuł „The effect of artificial light at night on interactions between planktivorous fish and their cladoceran prey”.

Szczegóły są niszowe, więc nie będę ich dokładnie streszczał, dość powiedzieć, że kwestie zanieczyszczenia świetlnego środowiska wodnego dopiero od niedawna są szerzej badane. Przywoływałem czasem przykłady, gdy kwestie badane w ekologii wód od kilkudziesięciu lat zauważali ekolodzy lądowi (jak ekologia strachu). Tu jest odwrotnie.

Lepiej poznane jest zanieczyszczenie świetlne na lądzie. Są inicjatywy takie jak rezerwaty ciemnego nieba, ale i praktyczne drobiazgi, jak instalacja lamp ulicznych (parkowych) o świetle skierowanym tylko w dół, a nie we wszystkie strony, jak w klasycznych latarniach o kształcie kuli czy graniastosłupa. Bada się aspekty wpływu światła o różnych długościach fali na rytm dobowy, zaburzenia snu itd.

Słaba obecność takich badań w hydrobiologii zaskakuje, wszak bardzo wiele badań prowadzi się nad rolą naturalnego światła w ekosystemach wodnych. Dość wspomnieć o dobowych migracjach planktonu, sprawiających, że nocą i za dnia na tej samej głębokości toni można spotkać zupełnie inne zespoły organizmów.

Jeden z najwybitniejszych polskich hydrobiologów Maciej Gliwicz odkrył w jeziorach wielkich rowów afrykańskich efekt księżycowej pułapki. Otóż wodne bezkręgowce co noc podpływają ku powierzchni, żeby najeść się glonów, korzystając z ciemności. Nie znają jednak kalendarza i nie wiedzą, że przez kilka nocy w miesiącu światło księżyca jest tak intensywne, że wystarcza do udanych łowów. Z kolei inne bezkręgowce mórz południowych co miesiąc w czasie pełni wypuszczają w przestrzeń plemniki i komórki jajowe, a synchronizacja ta zwiększa szansę ich spotkania.

Światło w wodzie i jego rozpraszanie to nie tylko kwestia ważna dla wzrokowców takich jak ryby i ich ofiar. Żyjąc na powierzchni Ziemi, nawet nie myślimy o zabójczych właściwościach promieniowania ultrafioletowego. Po prostu mamy mechanizmy, które nas przed nim lepiej lub gorzej chronią. Gdybyśmy ich nie mieli, nie żylibyśmy za długo – jak dżdżownice uciekające z nasyconej wodą gleby. Tak samo nie pamiętamy o niszczącej sile tlenu. Tymczasem w wodzie można się przed promieniowaniem bronić albo odbijającymi go barwnikami, albo wybierać głębokości, gdzie już go praktycznie nie ma. Nie potrzeba przy tym nawet oczu – kilka lat temu pisałem, jak rośliny poznają, że pora na kwitnienie. Na różne głębokości dociera światło o różnej barwie, dlatego glony i rośliny wodne wychwytujące je mają różną barwę.

Różne barwy światła na różnych głębokościach to swoiste znaki orientacyjne. Wiele wodnych bezkręgowców reaguje różnie na światło o różnej barwie, czyli długości fali. Zjawisko to zauważyli w latach 50. ubiegłego wieku Frederick E. Smith i Edward R. Baylor. Włączając światło o różnej barwie, nakłonili rozwielitki do czegoś na kształt tańca. Skonstruowali też układ naczyń z doczepionymi lampkami odpowiedniej barwy – po włożeniu do zbiornika wodnego stawały się pułapką, do której rozwielitki wpływały same. Pułapka działa też na inne organizmy, więc zdarzało się, że zanim Smith i Baylor nałapali liczbę rozwielitek potrzebną do kolejnych badań, zostały zjedzone przez inne wodne stawonogi.

Przez kolejne pół wieku słabo eksplorowano ekologiczne znaczenie sztucznego światła dla zwierząt wodnych, najwyżej wykorzystując je do symulacji światła naturalnego o różnych cyklach. W istocie, o ile światło na lądzie towarzyszy ludziom wszędzie, także wzdłuż dróg, o tyle są wielkie przestrzenie wodne, gdzie zanieczyszczenia świetlnego praktycznie nie ma.

Są jednak miejsca, gdzie sztuczne światło jest. Z badaniami Tałandy spotkałem się, gdy w 2015 r. na jednym ze Zjazdów Hydrobiologów Polskich wygrała konkurs na plakat młodego hydrobiologa, przedstawiając sytuację z Jeziora Mikołajskiego, a więc miejsca, gdzie ludzki styl życia, łącznie ze zmianą rytmów dobowych, znacząco oddziałuje na ekosystem wodny. Dzień jest sztucznie przedłużony i ryby mogą dłużej żerować.

Kolejne badania Tałandy były już prowadzone w laboratorium. Skupiały się albo na rozwielitkach, albo na żerowaniu na nich przez ryby. W tych pierwszych drapieżnika udaje pipeta zasysająca wodę z rozwielitkami. Badane przez Tałandę rozwielitki w ciemności dawały się złapać dużo łatwiej niż przy sztucznym świetle. A więc jest łatwiej nie tylko rybom, ale i ich ofiarom.

Sztuczne światło działa jak naturalne. Trywialne? Niekoniecznie. Tak się może wydawać nam – z antropocentrycznego punktu widzenia. Żarówki czy jarzeniówki są tak projektowane, by dawać światło mniej więcej białe z perspektywy ludzkiego oka. Lampy halogenowe, HPS czy metalohalogenkowe mogą dawać światło żółtawe czy niebieskawe. Nieco bardziej komfortowe dla oczu albo nieco mniej, w zasadzie postrzegamy to jako kwestię estetyczną, a nie zasadniczą. Oko rozwielitki czy ryby może takie światło postrzegać inaczej.

I owszem, z kolejnego badania wynika, że w świetle lamp halogenowych i HPS wzdręgi łowią rozwielitki sprawniej niż w ciemności, a przy lampach metalohalogenkowych tak samo jak przy braku oświetlenia. Czyli decyzja o wyborze latarni oświetlającej promenadę, molo czy most, dla nas niuans estetyczny (OK, nie wiem, czy są jakieś badania wskazujące na jakieś różnice zdrowotne), dla rozwielitek może być czynnikiem determinującym szanse przeżycia.

Badania Tałandy uwzględnione w doktoracie dotyczyły też migracji rozwielitek na określone głębokości w reakcji na różne światło. Tu szczegóły nie są już tak jednoznaczne. Co ciekawe, rozwielitki z różnych klonów zachowują się inaczej. Klony, które na takim doświetlaniu wychodzą gorzej, znikną, ale zastąpią je inne i populacja jako taka może przetrwać tak naprawdę bez uszczerbku. Ot, mikroewolucja.

Dlatego wbrew pozorom Tałanda ostrożnie straszy skutkami zanieczyszczenia świetlnego wśród zooplanktonu. Nie neguje faktu, że skutki takie są i mogą być negatywne, ale jej badania nie pozwalają na daleko idące wnioski. Nie zauważyła takich zmian jak np. Manfrin i in. w publikacji o nadwodnych owadach spędzających etap larwalny w wodzie. W skali przez nią obserwowanej wydaje się, że skutki takie są odwracalne. To daje nadzieję, że w razie dostrzeżenia czegoś naprawdę niepokojącego można podjąć działania zaradcze, choćby wyłączając niepotrzebne światło.

Piotr Panek

fot. Piotr Panek, licencja CC BY-SA 4.0