Informacija

Oštećuje li umjetno svjetlo visokog intenziteta trajno tamne ekosustave?

Oštećuje li umjetno svjetlo visokog intenziteta trajno tamne ekosustave?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Popularne znanstvene značajke o divljim životinjama obično snimaju slike fotoaparatom pomoću prirodnog svjetla ili ekspozicije velikom brzinom. To nije moguće tamo gdje je ambijentalno svjetlo izrazito slabo. Npr. Špilje, podmorje

Za bića koja su navikla na stygijski mrak, visoko osvjetljenje video kamere i/ili bljeskalica nepokretne kamere mogli bi biti jednaki udaru ključa od 1" o glavu ili još gore. Da li nehotice ozlijedimo lokalni ekosustav ovuda?


Ne znam koliko bi izlaganje bljeskalici fotoaparata moglo biti štetno za organizme koji žive u potpunom mraku. Međutim, budući da su životinje koje žive u takvim uvjetima obično slijepe, a vrijeme izlaganja je prilično kratko, razumno je pretpostaviti da bi nastala šteta trebala biti minimalna.

U slučaju špilja, stalna umjetna rasvjeta je vrlo destruktivna za okoliš, ali učinak je uglavnom uzrokovan temperaturnim promjenama i unošenjem organizama koji dolaze iz osvijetljenih dijelova špilje (špiljski organizmi su obično spori i slabo reagiraju na svjetlost, pa su lak plijen ako su pod svjetlom). Naime, za turističku djelatnost preporuča se korištenje lampiona ili rudarskih kaciga.

U slučaju ponorskih ekosustava, ekološke invazije su manje vjerojatne, jer još uvijek postoji vertikalna barijera koja se temelji na temperaturi, koncentraciji i tlaku kisika i ugljičnog dioksida. Međutim, u ovom ekosustavu postoji mnogo životinja koje su vrlo osjetljive na svjetlost zbog izraženosti bioluminiscencije. Neke od ovih životinja mogle bi biti oštećene vrstom svjetlosti koju opisujete. Međutim, vrlo je malo vjerojatno da bi glavno funkcioniranje ovog ekosustava moglo biti pogođeno zbog njegove velike veličine. Štoviše, niska gustoća naseljenosti koju ima implicira da bi čak i vrlo duga potapanja naišla na samo nekoliko uzoraka (s izuzetkom vulkanskih otvora i nekih drugih geoloških zanimljivosti koje su, zapravo, još više izolirane od ostatka biosfere fizičkim i kemijske barijere), pa bi globalni učinak trebao biti zanemariv.


Da, moguće je oštetiti ekosustave prilagođene tami na ovaj način, a postoji barem nekoliko primjera toga:

  • Dubokomorski norveški jastozi zaslijepljeni su tako što su ih ribari (ili znanstvenici koji su ih označili) iznijeli na površinu kao usputni ulov. Originalni rad je Loew 1976, noviji rad (Chapman et al. 2000) sugerira da čak i izlaganje svjetlu <1 minute može uzrokovati značajnu štetu, što sugerira da bi bljeskalica kamere sigurno mogla imati učinak.
  • Postoje dokazi da su škampi koji žive u dubokomorskim hidrotermalnim otvorima bili zaslijepljeni reflektorima istraživačkih vozila (Herring et al. 1999.).

Chapman, CJ i sur. (2000). Opstanak i rast norveškog jastoga Nephrops norvegicus u odnosu na oštećenje oka izazvano svjetlom. Morska biologija 136:233-241 doi:10.1007/s002270050681

Herring, PJ i sur. (1999). Jesu li škampi zaslijepljeni znanošću? Priroda 398:116 doi:10.1038/18142

Loew, ER (1976). Svjetlost i degeneracija fotoreceptora kod šljunka, Nephrops norvegicus (L.) Proceedings of the Royal Society of London. Serija B, Biološke znanosti 193:31-44


Sustavi rasvjete

Uvod

Biljke su jedini organizmi sposobni za nevjerojatan podvig koji se zove fotosinteza, kojom se ugljični dioksid i voda pomoću svjetlosti pretvaraju u ugljikohidrate. Svjetlo od sunca ili drugih izvora pokreće staklenik. Staklenik treba osigurati prostor s optimalnim uvjetima (svjetlo, temperatura, prehrana, suzbijanje štetnika itd.) za biljke kako bi mogle obavljati fotosintezu. Često je prirodna sunčeva svjetlost dovoljna, a nekim biljkama može biti čak i preintenzivna u smislu svjetlosti ali i temperature. Budući da se sunce reflektira kroz staklenik staklenika, temperatura se može drastično povećati i biti iznad temperature potrebne za biljke. U slučajevima viška sunčeve svjetlosti potrebno je sjenčanje ili hlađenje na neki drugi način. Mehanički sustavi hlađenja staklenika (ventilacija, itd.) očito su važni u tom pogledu i o njima će se raspravljati u 6. poglavlju. Međutim, smanjenje razine svjetlosti za kontrolu temperature zadatak je koji treba pažljivo proučiti, na primjer, mehaničko hlađenje može biti bolja opcija za rast biljaka nego smanjenje svjetlosti tako da biljke ne pate od nedostatka svjetla. Zapravo, jedan od najvažnijih izazova upravitelja staklenika bit će osigurati biljkama dovoljno sunčeve svjetlosti za njihov optimalan rast. To je osobito istinito na sjeveroumjerenim mjestima poput sjeveroistoka ili sjeverozapada SAD-a, gdje naoblaka tijekom zimskih mjeseci ne osigurava biljkama optimalno svjetlo za fotosintezu. Stoga je u tim uvjetima obično potrebna dodatna rasvjeta.

Prvi dio (I) ovog poglavlja bavit će se nekom terminologijom u vezi sa svjetlom koja se koristi u upravljanju staklenicima, nakon čega slijedi odjeljak o sunčevom zračenju (II) i o različitim vrstama umjetnih/dopunskih izvora rasvjete (III), i na kraju dio (IV) o zasjenjivanju u stakleniku. "

I. Svjetlo: njegova uključenost u razvoj biljaka i njegova terminologija.

I. A. Važnost svjetla

U staklenicima se upravitelji suočavaju s dvije situacije u pogledu rasvjete:
1- tintenzitet svjetla je nizak i u tom slučaju dodatnu rasvjetu treba odabrati razborito, ili
2- intenzitet osvjetljenja je previsok za dobrobit biljaka, tada će biti potrebno pronaći način da se smanji intenzitet svjetlosti kako bi uvjeti bili optimalni za rast biljaka.
Svjetlost je bitan element za biljku jer je kontrolirala brojne događaje u razvoju biljaka uključujući oblik i strukturu biljke (morfologija), orijentaciju biljke (fotropizam) i reprodukciju (cvjetanje).

Svjetlost je neizravno uključena u transpiracija (ili gubitak vode) iz lišća. Rano ujutro svjetlo je okidač koji uzrokuje otvaranje sićušnih pora na površini lista poznatih kao stomati. Otvaranje stomata, kao odgovor na svjetlost, omogućuje izmjenu plinova između biljke i vanjskog okruženja. Proces fotosinteze ovisi o unosu CO2 kroz otvorene stomate. U isto vrijeme, taj CO2 se preuzima, vodena para se gubi iz lista kroz proces poznat kao transpiracija.
Zapravo, svjetlost je jedna od komponenti koju treba strogo kontrolirati kako ne bi sudjelovala u pregrijavanju lista koje bi dovelo do prekomjerne transpiracije listova. Ali svjetlosno okruženje treba kontrolirati u skladu s temperaturom.

Neke biljke, koje se nazivaju fotoperiodične biljke, osjetljive su na fotoperiodizam, trajanje dana-noći Fotoperiodizam je biološki odgovor na promjenu omjera svjetla i tame u 24-satnom dnevnom ciklusu. Biljke se mogu grupirati u tri kategorije s obzirom na to kako njihov uzorak cvjetanja reagira na duljinu dana.
Neke biljke su biljke kratkog dana kao što su krizantema, božićni kaktus i božićna zvijezda. Cvjetaju prirodno (na otvorenom) u jesen, kada je duljina dana (fotoperiod) kraća od neke kritične duljine (različito za različite vrste). Biljke dugog dana poput rudbekije i kalifornijskog maka obično cvjetaju na otvorenom ljeti, kada je trajanje svjetla duže od kritične duljine. Dnevno neutralne biljke poput sorti ruža i rajčice cvjetaju bez obzira na duljinu dana. Umjetna manipulacija fotoperiodom vrsta kratkog i dugog dana u stakleniku omogućuje cvjetanje ovih vrsta u bilo koje doba godine.

John Kumpfkaže na fotoperiodizmu:

"Učenje kako upravljati svjetlosnim okruženjem u stakleniku pomoći će vam da maksimizirate rast biljaka (fotosinteza), pokrenete ili odgodite cvjetanje (fotoperiodizam), izbjegnete pretjerano rastezanje/izduženje (etiolacija), povezano s slabom osvjetljenjem, i izbjegnete stres biljaka (koji inhibira rast) povezane s pregrijavanjem i prekomjernim gubitkom vode (transpiracijom). Općenito govoreći, ovi odgovori na svjetlost kontroliraju se upravljanjem svjetlinom svjetlosti (intenzitetom ili osvijetljenošću) i/ili trajanjem svjetlosti (duljina dana ili fotoperiod).."

I. B. Svjetlosna terminologija

Kada upravitelj staklenika treba odlučiti o vrsti i količini rasvjete potrebne za svoje biljke, važno je poznavati svjetlosnu terminologiju kako bi se svjetlosne preporuke mogle točno tumačiti.

1. Valna duljina se odnosi na boju (i razinu energije) svjetlosti. Valna duljina se mjeri u nanometrima (nm) što je milijarda metra (duga).

2 . Svjetlost, izražena u količini, može se smatrati ili kao 1-fotometrijski ( svjetlosni tok ili osvjetljenje ) ili 2-radiometrijski ( ozračivanje ili svjetlosna učinkovitost).

3. Potrebe za energijom biljke mogu se izraziti kao zračenje. Jedinice su milivati ​​po četvornom metru ili milivati ​​po četvornom metru (mW/m2, mW/ft2). Ovo predstavlja količina energije koju biljka prima u pojasu valnih duljina 400-700 nm. Međutim, nožne svijeće se lako koriste, zapravo je lakše procijeniti razine osvjetljenja u nožnim svijećama i pretvoriti ih u mW/ft2 koristeći faktor konverzije koji se razlikuje ovisno o vrsti korištene svjetiljke.

4 . Mjerenje svjetlosti odražava tri osnovne veličine:
- Svjetlosna jakost predstavlja ukupnu snagu izvora svjetlosti i mjeri se u kandelama koje obično daje proizvođač svjetiljke. Intenzitet svjetla daje težinski faktor potreban za pretvorbu između radiometrijskih i fotometrijskih mjerenja.
- Svjetlina ili svjetlina odnosi se na svjetlost koju površina emitira. Mjereno u foot-lambertima, osvijetljenost površina ovisi o njihovom vizualnom izgledu, odnosno jesu li tamne ili svijetle. Nadalje, prividna svjetlina se smanjuje kako idete dalje od površine.
- Osvjetljenje površine se također može izmjeriti i predstavlja količinu svjetlosti koja pada na jedinicu površine. To se izražava u nožnoj svijeći. Ova vrijednost se obično nalazi za umjetno svjetlo na biljkama.
Obično je fotometar, također poznat kao svjetlomjer, instrument koji se koristi za mjerenje osvjetljenja.

5. Hortikulturisti procjenjuju trenutnu razinu svjetlosti koristeći broj mikromola fotona u PAR spektru koji svake sekunde dosegnu jedan kvadratni metar (umol.ms). Ovo predstavlja svjetlosnu energiju koja se koristi u fotosintezi. Mjerenje u mikromolima zapravo opisuje količinu iskoristive svjetlosne energije koju biljka prima za rast. PAR se može mjeriti pomoću PAR metra.

II. A. Definicija komponenti zračenja.

Zračenje sunca može se opisati kvantitativno ili kvalitativno.
Valni pojas svjetlosti, kao i raspodjela i intenzitet valnih duljina unutar valnog pojasa odredit će kvaliteta zračenja primljenog u stakleniku.
Količina zračenja odgovara količini energije unutar zračenja. Ova energija je kvantificirana brojem fotona svjetlosti [mola fotona] po kvadratnom metru u sekundi, &mikromol m-2 s-1, ili kao ukupna energetska vrijednost svjetlosti, Watts po kvadratnom metru [W m-2] .
The valna duljina ili njegov frekvencija je još jedan način za opisivanje zračenja. Valna duljina se obično izražava u nanometrima (nm) ili mikrometrima (µm), dok se frekvencija može definirati kao jedinice ciklusa u sekundi,
Valna duljina i frekvencija imaju obrnut odnos: kako se valna duljina povećava, energija svjetlosnog vala se smanjuje, a naprotiv, kako se valna duljina smanjuje, njegova energija raste.

II. B. različiti valni pojasevi od interesa u spektru zračenja

Sunčevo zračenje može se podijeliti u tri valna područja:
- the ultraljubičasto (UV) odgovara valnim duljinama manjim od 400 nm i može uzrokovati oštećenje kože zbog svoje visoke energije.
- the vidljivo svjetlo, unutar valnog pojasa 380-770 nm, i sadrži PAR (400-700 nm) valni pojas.
Različite boje vidljive svjetlosti, koje odgovaraju različitim valnim pojasevima, možda neće imati istu funkciju u razvoju biljke.
Na primjer, zeleno (495-566 nm) i žuto (566-589 nm) svjetlo doprinose fotosintezi, narančasto (589-627 nm) će optimizirati za maksimalnu fotosintezu, a crveno svjetlo (627-770 nm) poboljšava cvjetanje, produljenje stabljike.
- the infracrveni (IR), veće od 770 nm i imaju učinak grijanja. Crveno: daleko crveno (R:FR) omjer je vrlo važan za biljke jer utječe na reakciju rasta biljaka

List je dizajniran da apsorbira gotovo 95% valnih duljina između 400 – 700 nm, ali se apsorbira samo 5% valnog pojasa od 700-850 nm. Od preostalih 95% valnog pojasa od 700-850 nm,

45% se reflektira, a 45% se prenosi.

II. C. Senzori koji se koriste za mjerenje sunčevog zračenja

Za mjerenje sunčevog zračenja dostupno je nekoliko senzora:
-piranometarski senzori mjere cijeli valni pojas od 280 do 2800 nm
- kvantni senzori mjere samo PAR valni pojas (400-700 nm)
- spektroradiometri će mjeriti soektralnu iradijaciju: mjerit će ozračenost fotona u različitim valnim duljinama koje bi prethodno bile podijeljene.
-za procjenu energije u stakleniku može se koristiti neto radiometar: on mjeri razliku između zračenja koje dolazi odozgo i zračenja koje se odbija odozdo.

II. D. Sunčevo zračenje i staklenik

Stakleničke konstrukcije prepreka su sunčevom zračenju: okviri, staklene rešetke, prljavština, oluci, jer su neprozirni, upijaju ili odbijaju svu svjetlost koja do njih dopire. Brojna staklenička oprema sprječava svjetlo da dopre do biljke u unutrašnjosti. Zaključno, veliki dio sunčevog zračenja (između 30 -50%) ne dopire do biljaka. Poklopac staklenika, plastični ili stakleni, također će imati važan utjecaj na prijenos svjetlosti.

Rastom biljke može se manipulirati sunčevim zračenjem. Trenutne metode za reguliranje rasta biljaka u stakleniku mogu uključivati ​​svakodnevnu izloženost presadnica crvenoj ili daleko crvenoj rasvjeti na kraju dana nekoliko tjedana prije presađivanja u polje. Ovaj tretman će promijeniti visinu biljke i ukupnu površinu lišća.

Dnevna hladno-bijela rasvjeta tijekom nekoliko tjedana jedan sat prije kraja prirodnog fotoperioda također će promijeniti visinu biljke i ukupnu površinu lišća.

Kako bi se smanjila visina biljke, Far Red može se potisnuti od sunčevog zračenja pomoću filtera tekućeg bakrenog sulfata.

III.Umjetna dopunska rasvjeta u stakleniku

Dodatna rasvjeta, za povećanje osvjetljenja i/ili produljenje fotoperioda može biti značajan dio ukupne potrošnje energije staklenika. Osim ulaganja u sam sustav rasvjete, važno je odabrati najekonomičniji izvor svjetlosti koji odgovara potrebama biljaka. Sve vrste svjetiljki pretvaraju električnu energiju u svjetlost i toplinu. Različite vrste svjetiljki razlikuju se po učinkovitosti pretvaranja električne energije u svjetlo. To ne utječe samo na energetski proračun staklenika u smislu cijene električne energije, već iu smislu rješavanja "otpadne topline" koju stvara žarulja. To može pozitivno doprinijeti grijanju staklenika tijekom zime ili negativno ako "otpadna" toplina koju stvaraju svjetiljke povećava potražnju za sustavima hlađenja staklenika (sjenila i/ili mehanički sustavi)

III. A. Žarulje sa žarnom niti.

Svatko tko je ikada dotaknuo vruću žarulju sa žarnom niti iskusio je činjenicu da su one vrlo neučinkovite u pretvaranju električne energije u svjetlo. Stoga nisu dobar (ekonomičan) izvor dodatne rasvjete staklenika kada je cilj povećati intenzitet svjetlosti. S druge strane, za kontrolu fotoperiodičnih odgovora biljaka potreban je samo vrlo nizak intenzitet za produljenje fotoperioda. U tu svrhu rasvjeta sa žarnom niti male snage može biti dobar način za jeftino povećanje duljine dana.

Neke karakteristike rasvjete sa žarnom niti uključuju:

-Dobar izvor crvenih valnih duljina
-Loš izvor plavih valnih duljina
- Prevruće za većinu biljaka, osim ako nije postavljeno najmanje 3 metra iznad biljaka.
- Jednostavan za instalaciju
- Jedna trećina učinkovitije od fluorescentnih cijevi
-Žarulja je često samo oko 1000 sati.

Svjetlo sa žarnom niti s aluminijskim reflektorom može se koristiti za preusmjeravanje svjetlosti koju emitiraju žarulje sa žarnom niti kako bi se povećala njihova učinkovitost (svjetlina).

John Kumpf o ugradnji rasvjete sa žarnom niti

John Kumpfkaže na Ugradnja rasvjete sa žarnom niti :

"Instalacija svjetiljki sa žarnom niti najjednostavnija je od svih rasvjetnih tijela. Svjetla sa žarnom niti iznad biljnog materijala u stakleniku često završavaju kao trajna iako to možda nije izvorna namjera. Jednostavnost instalacije čini rasvjetu sa žarnom niti posebno popularnom za male uzgajivače koji žele kontrolirati fotoperiod. Prilikom postavljanja ove vrste rasvjete upotrijebite žicu odgovarajuće veličine. Da biste koristili žicu odgovarajuće veličine, provjerite lokalne kodove u bilo kojoj trgovini električnih utičnica na svojoj lokaciji. Obložena čvrsta bakrena žica #12 najbolje funkcionira. Za spajanje svjetla na žicu upotrijebite vijak na utičnici otpornoj na vremenske uvjete, pazeći da je između utičnice i žice napravljen dobar kontakt. Žicu treba poduprijeti konstrukcijama bez oštrih rubova. Uvijek ih treba omotati oko izolatora, a ne oko drva ili cijevi. Također, svakako zalijepite sve otvorene krajeve. Sunčeva svjetlost može razbiti premaz na žici, redovito provjeravajte žicu i sve uređaje."

III. B. Fluorescentna rasvjeta

Florescentna svjetla su učinkovitija od žarulja sa žarnom niti u pretvaranju električne energije u svjetlo, tako da ne stvaraju toliko otpadne topline i njihova su učvršćenja glomazna. Međutim, žarulje sa žarnom niti su ograničene u pogledu intenziteta svjetlosti koje mogu pružiti, zauzimaju puno prostora i skupe su. Raspodjela valnih duljina (spektar boja) standardnih (hladno bijelih) fluorescentnih svjetiljki je visoka u plavoj, ali niska u crvenoj. Dostupne su fluorescentne svjetiljke modificiranog spektra koje su obogaćene crvenim valnim duljinama tako da je ukupni spektar bliže onom sunčeve svjetlosti (npr. Grolux, Plant-Gro i Optima). Nedostatak ove modifikacije je da smanjuje ukupni intenzitet svjetla. Prednost modificiranog plavo-crvenog spektra više je nego nadoknađena gubitkom intenziteta i njihovom povećanom cijenom. Općenito, uzgajivaču je bolje koristiti standardne hladne bijele fluorescentne žarulje, posebno kada se fluorescentne žarulje koriste u kombinaciji s rasvjetom sa žarnom niti (bogato crvenom) ili kada se fluorescentne boje koriste za dopunu prirodnog osvjetljenja koje pruža puno crvenog svjetla. Sustavi florescentne rasvjete koji se općenito ne koriste za dodatnu rasvjetu staklenika kada je cilj povećan intenzitet svjetla.Umjesto toga, oni se prvenstveno koriste u prostorijama za rast ili kratkotrajnim klijanjima, bilo sami ili u kombinaciji sa žarnom niti.

Životni vijek fluorescentne cijevi je obično 10.000 sati ili više, a energetska učinkovitost je 40-60 lumena/watt.

John Kumpf o ugradnji fluorescentne rasvjete

"Fluorescentna rasvjeta se općenito koristi u staklenicima samo kada je dostupno slabo prirodno svjetlo. Češće se fluorescentna svjetla koriste u područjima za razmnožavanje ili u prostoriji za rast koja ne prima prirodno svjetlo.
Sjećajući se da intenzitet fluorescentnog svjetla utječe na "vrlo visok učinak" ili "veliki učinak" dramatično se smanjuje kako se udaljenost od biljke povećava. Potporne konstrukcije obično su dizajnirane tako da drže uređaje relativno blizu biljaka (tj. 6 do 24 inča). Fluorescentne cijevi su laki dio jednadžbe, dok halasti i reflektori mogu iznositi značajnu težinu. Svjetla se mogu objesiti lančićima za kotao i tresema od konstruiranih drvenih ili cijevnih okvira smještenih iznad klupe. Nemojte vješati učvršćenje za krila. U nekim situacijama, reflektori mogu izdržati težinu rasvjetnih tijela, međutim, to zahtijeva nekoliko poprečnih lanaca jer većina tijela nije dulja od 8 stopa. Kao i kod bilo koje vrste električnog postavljanja, bilo privremenog ili trajnog, svakako provjerite lokalne kodove ožičenja."

C. Pražnjenje visokog intenziteta (HID)

HID žarulje su najučinkovitije u pretvaranju električne energije u svjetlo i iz tog razloga su najekonomičnije za dopunsku rasvjetu staklenika kada je primarni cilj povećati intenzitet svjetlosti.

Postoje dvije vrste HID svjetiljki - visokotlačne natrijeve (HPS) i metalhalogene (MH):

a). High Pressures Sodium (HPS) - ovo su narančasta svjetla koja vidite kako osvjetljavaju parkirna svjetla u trgovačkom centru. Njihov spektar je bogat crvenim valnim duljinama koje utječu na percepciju duljine dana u biljkama, čime potiču i rast i cvjetanje dugodnevnih i dnevnih neutralnih biljaka, uključujući jednogodišnje biljke. Ali ovaj spektar je relativno siromašan bluesom. Koriste se za dopunu rasvjete jer su učinkoviti u pretvaranju električne energije u PAR svjetlo (20-25%), a dostupni su u visokom naponu. Životni vijek žarulje je obično oko 25 000 sati.


b). Metalni halogenid (MH). Najčešće ga koriste profesionalni uzgajivači staklenika jer je njihov spektar uravnoteženiji od HPS-a. Budući da daje više plave svjetlosti nego narančasto/žuto, i budući da su biljke manje uznemirene pod MH postavkama, ovi se uređaji uglavnom koriste za izlaganje biljaka u maloprodajnim postavkama.

John Kumpf o HID lampama

"Ova visokotlačna natrijeva svjetla su svjetiljke od 400 W iznad nekih biljaka rajčice u stakleniku kada pogledate ove stvari koje tražite je ujednačenost svjetlosti preko biljnog materijala i treba ih postaviti na određene rešetke tako da imate ujednačeno svjetlo preko cijeli staklenik. Ako to ne učinite, imat ćete varijacije u tome kako biljni materijal reagira na količinu svjetlosti koju biljka prima. Oni koji primaju manje svjetla mogu se nalaziti uz vanjsku stranu klupa i etiolirati (protezati se). Stoga provjerite konfiguracije vaših svjetiljki kako biste bili sigurni da imate dobro ujednačeno osvjetljenje cijelog biljnog materijala.

Imajte na umu da je ujednačenost svjetlosti iznimno važna kada se manipulira intenzitetom svjetlosti u stakleniku. U ovoj konkretnoj situaciji ne govorimo o kontroli fotoperioda, već govorimo o dostupnoj svjetlosti koju biljka ima, a koja se opet odnosi na fotosintezu. Gledajući ove svjetiljke primjećujete da su otprilike 4 metra iznad biljnog materijala. Obratite pažnju na udaljenost između žarulje i točke rasta biljke, bitno je naučiti koliko se biljka može približiti prije nego što toplina i visoka svjetlost utječu na njezinu visinu. Riječ je o biljkama rajčice i vrlo su osjetljive na toplinu, pa smo podigli svjetla s biljaka i povećali broj lampi. Na taj način dobivamo ispravan intenzitet svjetlosti i ujednačenu raspodjelu. Također stavljamo bijelu plastiku na pod ili farbamo pod u bijelo da reflektira svjetlost natrag prema gore.

Ove svjetiljke su postavljene za povećanje intenziteta svjetlosti i služe za produženje dana. Obično bismo radili ovih 18 sati dnevno od 6 ujutro do ponoći, produžavajući dan kako bismo povećali proizvodnju. Bilo da se radi o biljkama rajčice ili ružama, ova svjetla povećavaju rast i proizvodnju u zimskom razdoblju. Svjetla gasimo 15. travnja i ne palimo ih ponovno do 15. listopada.

Ovo su svjetiljke niskog profila. Želite biti sigurni da ste dobro očistili iznutra. Uzmite komad sira i obrišite ih prije nego što ih stavite. To će osigurati najreflektirajuće svjetlo. Stoga očistite unutrašnjost svjetiljke i uzmite vanjsku stranu lampe i istrljajte ih, želimo ih zadržati tako da vam daju što više reflektirane svjetlosti."

John Kumpf o instalaciji HID-ova

"Visokotlačne natrijeve i metalhalogene svjetiljke nije lako instalirati i treba ih smatrati trajnom instalacijom. Proces zahtijeva dvije osobe, ljestve dovoljno visoke da eliminiraju bilo kakvo prekomjerno posezanje, odgovarajući lanac utega i kuke dovoljno jake da izdrže težinu učvršćenja. Ne preporučam vješanje svjetala na krila staklenika jer bi akumulirana težina nekoliko svjetiljki mogla oštetiti rešetke. Najbolji način je objesiti svjetiljke na čvrste unutarnje strukture ili konstruirati rešetku od željeza za teške kanale.

Sva ožičenja treba obaviti kvalificirani električar. Obratio bih pažnju na raspored električnih krugova koji određuje koja su svjetla uključena ili isključena. Važnost ovoga se vraća na to koliko će staklenika biti osvijetljeno u jednom trenutku."

Primjer izračuna za određivanje mjesta rasvjete:

- Uzgajivač ima a Klupa 9 x 128 inča preko koje želi objesiti HID lampe od 400W.
- Željeni intenzitet svjetla za biljke koje uzgaja je 8600 luxa ili 800 fc. Učinkoviti tok HID svjetiljki je 38.400 lumena.
-The broj čvora (N) izračunava se pomoću ove formule:
N = (razina svjetla x površina)/ efektivni tok.
-Za dotičnog uzgajivača broj čvora je 24 [(800 x 9 x 128)/ 38.400].
- Uzorak tih uređaja definiran je kao horizontalni razmak i visina iznad površine usjeva. Za svaku lampu razmak između uređaja duž linije (L) i udaljenost između linija (B) obično se daje. Možete se obratiti Pootu (1984) kako biste saznali te brojeve.
U našem primjeru L = 1,55H i B = 2,7H s H visina.
Od Razina svjetla (E) = efektivni tok (F)/ površina (A)
A = L x B = 1,55 H x 2,7 H = 4,2 H2.
Dakle, H = racine carre od (A/4.2) = 3,38 ft
i L = 1,55 x H = 5,24 stopa
i B = 2,7 x H = 9,13 stopa

IV. Reflektori

Ravnomjerna raspodjela svjetlosti važna je za proizvodnju usjeva u staklenicima. Sustav rasvjete uvelike ovisi o načinu na koji je svjetlost raspoređena po usjevima. Tajna dobivanja ujednačenog svjetlosnog pokrivača je opremanje rasvjetnih tijela reflektorima, koji primaju i reflektiraju svjetlost u željenom smjeru. Njegov oblik, kut reflektiranja i emisija ukupne količine svjetlosti između tog kuta određuju učinkovitost svakog reflektora.

Cilj korištenja sjene za uzgoj usjeva je smanjiti količinu sunčeve svjetlosti koja dopire do usjeva kako bi se smanjio stres na biljke uzrokovan pretjerano visokim temperaturama. Korištenje sjene također je važan način za smanjenje temperature biljaka. Upravitelj staklenika treba odlučiti treba li smanjiti svjetlost da bi se postigla temperatura.

Zasjenjenje staklenika može se izvesti pomoću jedne od dvije metode: 1-ili vanjskom primjenom smjese za sjenčanje, 2- unutarnjom upotrebom tkane vrste tkanine za sjenčanje. Vanjsko sjenčanje najučinkovitije je u smanjenju nakupljanja topline u stakleniku. Međutim, nanošenje ujednačenog premaza boje je teško, kao i uklanjanje, a kada se sjena nanese, ona je polutrajna. Nadalje, oblačni dani čak i tijekom ljeta znače da biljke mogu primati nedovoljno svjetla dulje vrijeme. Problem postojanosti može se prevladati korištenjem unutarnjeg sjenila, budući da se materijal za sjenilo može povući i povući prema potrebi. Međutim, cijena unutarnjeg sjenčanja je visoka i ne sprječava ulazak svjetlosti u staklenik i pretvaranje u toplinu. Ali korištenje reflektirajućeg ili bijelog materijala može smanjiti problem.

John Kumpf o zasjenjenju

"Zasjenjenje je korak u gospodarenju staklenicima koji treba raditi vrlo oprezno, posebno trajno zasjenjenje. Sjenčanje ima dva glavna učinka u stakleniku: smanjuje temperaturu i intenzitet svjetlosti. Stoga je važno uzeti u obzir oba čimbenika kada odlučujete koju tehniku ​​sjenčanja koristiti. Na primjer, ako se sjenčanje koristi za smanjenje temperature u stakleniku, to će također smanjiti intenzitet svjetlosti koji će biljke u stakleniku dobiti. A to može utjecati na njihov rast. Stoga je važno pronaći ravnotežu između svjetla i temperature kada je u pitanju postavljanje sjenila.
Sjenčanje biljaka u stakleniku znatno varira od malog do velikog staklenika.
Zavjese u sjeni u velikim staklenicima često služe u dvije svrhe: smanjuju svjetlost ljeti i djeluju kao toplinska deka zimi. Moderni zasloni za sjenilo mogu drastično promijeniti okoliš staklenika. Mogu se koristiti za kontrolu temperature, smanjenje troškova energije i smanjenje količine vode koju biljka uzima, a da ne govorimo o stvaranju ugodnijeg okruženja za radnike u stakleniku. Ručne ili računalne kontrole aktiviraju zavjesu dajući biljnom materijalu koji raste ispod njega odgovarajuću količinu svjetla. Računalni programi mogu kontrolirati zasjenjene zavjese tako da biljka dobiva samo pravu količinu svjetla. Kada je intenzitet previsok, zavjesa se zatvara i obrnuto. Nadalje, ti programi također mogu procijeniti količinu svjetlosti koju će biljka primiti na temelju akumuliranog svjetla u prvih nekoliko sati dana, određujući treba li zavjesa ostati otvorena ili treba biti zatvorena. Uvijek ne zaboravite na ovu opremu instalirati priručnik za vožnju. SLIKA.
Mali staklenici često koriste ručne metode zasjenjivanja biljaka. SLIKA Potporne konstrukcije za sjenilo u manjim staklenicima obično su dovoljno teške žice (14 - 12 GagueA.).SLIKA
Ova žica se izvodi od nosača na svakom kraju klupe i sahde tkanina se navlači na biljke. Ista tkanina može se koristiti za kontrolu fotoperioda. Koristeći katalog staklenika, odaberite najbolji materijal koji će služiti svrsi, dostupno je mnogo različitih kvaliteta i ova kvaliteta će modificirati postotak smanjenja svjetlosti.
Kada završite s korištenjem krpa za sjenilo, svakako ga skinite. Skuplja prašinu i također može izblijedjeti, mijenjajući svoje karakteristike smanjenja prijenosa svjetlosti.
Shading Compound jedan je od najpoznatijih vanjskih načina za kontrolu staklenih ili polietilenskih staklenika. Smjese za sjenčanje će raspršiti svjetlosne zrake i reflektirati toplinu. Ako se koristi s materijalom koji nije staklo, smjese za zasjenjenje mogu oštetiti staklo i možda ih neće biti lako ukloniti ako to uopće nije moguće. Smjese za sjenčanje dolaze u bijeloj ili zelenoj boji i mogu se razrijediti pomoću otapala za boje. Izuzetno su učinkoviti u smanjenju nakupljanja topline u stakleniku. Međutim, teško je nanijeti i ukloniti jednoliku prevlaku tih smjesa za sjenčanje. Nakon primjene, sjena je polutrajna, a tijekom ljetnih oblačnih i tamnih dana biljke u stakleniku mogu dobiti nedovoljno svjetla nekoliko dana. Druga metoda za smanjenje razine svjetlosti je blokiranje svjetlosti nekim zaslonima za zasjenjenje od tkanine, polipropilena, poliestera ili poliestera obloženog aluminijem. Ovi se sustavi mogu postaviti na vanjsku stranu staklenika ili na unutrašnjost.
Kada je povezana s uređajima za pomicanje tkanine, pomična crna tkanina tada će ponuditi određenu kontrolu temperature staklenika. Međutim, nije uvijek preporučljivo koristiti crnu tkaninu jer uvijek povećava temperaturu jer apsorbira svjetlost. Također je važno koristiti dobru ventilaciju ventilatora.
Koristi se za kontrolu fotoperioda, a posebno za osiguravanje kratkog razdoblja dnevnog svjetla. Tkanina se navlači preko biljaka u 17 sati i skida u 8 ujutro. Trošak se kreće od 4 - 5 dolara po jardu i dolazi u koracima od 5' širine za bilo koju duljinu. Treba biti izuzetno oprezan pri rukovanju i postavljanju crne tkanine. Uvijek provjerite je li tkanina u dobrom stanju (bez rupa i nije izblijedjela). Sve rupe na tkanini treba odmah popraviti jer svako vanjsko svjetlo koje dopire do prekrivenog biljnog materijala može uzrokovati kašnjenje u cvatnji, kao i neravnomjerno pokretanje cvjetnih pupova. Prijeđite preko pričvršćivanja kako biste bili sigurni da su sve rupe pokrivene.
Također, ne ostavljajte krpu nakon korištenja jer će je sunčeva svjetlost izblijedjeti kada je povučete. Područje koje najviše brine treba biti mjesto gdje se dvije tkanine spajaju. Bilo da su pričvršćene zajedno ili jedna na drugu, ovom području treba posvetiti posebnu pozornost. Provjerite jesu li svi oštri rubovi eliminirani na žici preko koje se povlači tkanina. Budite sigurni da je žica dovoljno teška da podupire tkaninu, osobito ako vaš staklenik ima curenja koja dopuštaju da voda kaplje na tkaninu. To treba izbjegavati jer voda može uzrokovati spuštanje tkanine i ozljedu biljaka ispod."

Saran ili polipropilen koristi se za smanjenje svjetla nad biljkama, osobito kada su tek u loncima ili nedavne reznice. Dolazi u različitim stupnjevima sjene od 20% - 80% smanjenja svjetlosti. Polipropilenska folija se koristi za smanjenje svjetlosti nad biljkama, posebno kada su u lončanicama ili nedavne reznice. Crni polipropilen se koristi za izradu platna za sjenilo koje se proizvodi za današnje staklenike. Ovaj materijal je vrlo jak i ima visoku UV. zaštita. Uzgajivač ima širok raspon postotaka sjene za odabir ovisno o svojoj situaciji. Može se kupiti tkanina od 30 - 95 posto sjene. Postoje mnoge poveznice na komercijalne zalihe polipropilenske folije koje će pokazati raspon dostupnih opcija.

(Postavite pitanje ovdje i na drugim ikonama upitnika? Predložite korištenje linkova koje smo dali i bilo koje druge **ugledne** (definirajte?) informacije kojima imaju pristup kako bi odgovorili na pitanje ili razvili neku vrstu strategije. Razvrstaj interaktivnog, ne tako pasivnog?)

Informacije na ovoj web stranici predstavljene su uz razumijevanje da se ne podrazumijeva nikakva diskriminacija ili odobravanje bilo koje informacije na koju se povezuju s ove web stranice.


Zašto biologija očuvanja može imati koristi od senzorne ekologije

Globalna ekspanzija ljudskih aktivnosti povezana je s uvođenjem novih podražaja, kao što su antropogena buka, umjetno svjetlo i kemijski agensi. Napredak u dokumentiranju ekoloških učinaka senzornih onečišćujućih tvari oslabljen je oskudnim znanjem o mehanizmima koji su u osnovi tih učinaka. To ozbiljno ograničava našu sposobnost osmišljavanja mjera ublažavanja. Ovdje integriramo znanje o životinjskoj senzornoj ekologiji, fiziologiji i povijesti života kako bismo artikulirali tri perceptivna mehanizma – maskiranje, ometanje i obmanjivanje – koji jasno objašnjavaju kako i zašto antropogeni senzorni zagađivači utječu na organizme. Zatim povezujemo ova tri mehanizma s ekološkim posljedicama i raspravljamo o njihovim implikacijama na očuvanje. Tvrdimo da ovaj okvir može otkriti prisutnost 'senzornih opasnih zona', žarišta od zabrinutosti za očuvanje gdje se senzorni zagađivači preklapaju u prostoru i vremenu s aktivnošću organizma, te potaknuti razvoj strateških intervencija za ublažavanje utjecaja senzornih onečišćujućih tvari. Buduća istraživanja koja primjenjuju ovaj okvir pružit će kritički uvid u očuvanje prirodnog osjetilnog svijeta.

Ljudske aktivnosti utječu na život na našem planetu neviđenom brzinom 1 . U prošlom stoljeću došlo je do ogromnog rasta u prometnim mrežama, urbanom zemljištu i intenzivnoj poljoprivredi 2 . Ova spektakularna razina ekspanzije uvelike se oslanjala na tehnološka dostignuća u inženjerstvu, fizici i biokemiji 1 , ali je donijela ekološke posljedice, kao što su uništavanje staništa, gubitak biološke raznolikosti i klimatske promjene 3 . Često zanemarena, ali važna, posljedica globalne ljudske ekspanzije je negativan utjecaj na osjetne sustave mnogih organizama, fenomen poznat kao senzorno zagađenje 4 . Životinje se oslanjaju na senzorne sustave (na primjer, svoj sluh, vid, miris ili elektropercepciju) za obradu (a)biotičkih informacija o fizičkoj i vremenskoj strukturi svog okoliša. Sposobnost korištenja takvih informacija o okolišu ključna je za mnoge ekološke procese kao što su odabir staništa, prepoznavanje vrsta, učinkovitost traženja hrane i procjena rizika. Ljudske aktivnosti ometaju ove senzorne sustave uvođenjem novih kemijskih i fizičkih podražaja u okoliš. Među poznatim antropogenim senzornim zagađivačima, akustična buka, noćna rasvjeta i kemijski agensi su globalno rasprostranjeni, ali još uvijek brzo rastu u opsegu i intenzitetu 5,6,7,8,9. Ovi zagađivači mogu bitno utjecati na ekološke procese mijenjajući način na koji životinje obrađuju informacije u svom okolišu 5,6,10. Stoga se sugerira da je senzorno zagađenje dovelo do smanjenja populacijske razine nekoliko vrsta, uključujući lokalno i globalno ugrožene vrste 11,12,13,14, te stoga predstavlja značajnu prijetnju dugotrajnoj opstojnosti životinjskih populacija i funkcioniranje prirodnih ekosustava.


ALAN i svjetlosno okruženje

Razumijevanje kako ALAN utječe na prirodni režim svjetla i tame i kako životinje percipiraju te promjene je temeljno za povezivanje individualnih i populacijskih odgovora na ALAN s procesima zajednice i ekosustava. Sanders i Gaston (2018) kategoriziraju svjetlost (i odsutnost svjetla) na temelju načina na koji organizam koristi svjetlost: (i) kao resurs i (ii) kao izvor informacija. Svjetlost kao resurs doprinosi fotosintezi i primarnoj proizvodnji u vodenom okolišu (pregledano u Kirk 2011.). Životinje informacije iz svjetlosti percipiraju na različite načine, za što su potrebni fotoreceptori osjetljivi na svjetlost. Detekcija i neuronska obrada varijabilnosti u svjetlosnom okruženju može informirati o skotopskom (prigušenom svjetlu) i fotopičnom (boja) viziji, prostornoj orijentaciji i biološkim ritmovima (uključujući cirkadijalne, migracijske i reproduktivne cikluse). U ovom odjeljku pružamo pregled svjetla u okolišu, kako ga životinje detektiraju i koriste s naglaskom na estuarijske zajednice i kako ALAN mijenja prirodni svjetlosni krajolik. Ukratko opisujemo kako životinje detektiraju svjetlost, a zatim nudimo nekoliko relevantnih primjera načina na koje životinje koriste svjetlost kao izvor informacija.

Svjetlosni pejzaž Estuarine

Svjetlosna okruženja određena su cikličkom prirodom intenziteta svjetlosti i spektralnih uzoraka te načinom na koji se svjetlost kreće kroz zrak i vodu.Vrijeme i trajanje ciklusa svjetlo-tarak tijekom dana i godine bili su predvidljivi znakovi za organizme kroz evolucijsko vrijeme, sve do prošlog stoljeća kada je uveden ALAN. Predvidljiva priroda prijelaza iz svjetla u tamu na dnevnim i sezonskim vremenskim skalama pogodovala je evoluciji mehanizama detekcije svjetla zajedno s pomacima u ponašanju i fiziološkim pomacima (npr. diel migracija kod beskralježnjaka [zooplankton, Moore et al. 1998], proizvodnja melatonina i smanjena aktivnost u dnevnih riba [Ouyang et al. 2018]). Međutim, u danom vremenu i okruženju, priroda svjetlosti uvelike je određena apsorpcijom i raspršenjem spuštene svjetlosti koja se kreće kroz medij (npr. zrak ili voda) i svjetlosti koja se reflektira od površine (Lythgoe 1979). Ova dinamika predvidljivih svjetlosnih ciklusa i varijacija u intenzitetu i boji svjetlosti u danom trenutku i na određenom mjestu stvara složene svjetlosne pejzaže s kojima se organizmi moraju boriti.

Svjetlost na granici zrak-voda ključna je za povezivanje kopnene i vodene biote. U zraku se svjetlost raspršuje i apsorbira česticama u rasponu od molekula vode do čestica prašine, što rezultira promjenjivim bojama neba (Lythgoe 1979). Strukturno složeni kopneni okoliši, kao što su šumovite obalne zone, dodatno filtriraju određene valne duljine svjetlosti tako da su količina i boja svjetlosti koja dopire do površine vode znatno smanjena (Endler 1993). Svjetlost se tada ili odbija u zrak ili prodire u površinu vode i lomi se. Životinje koje žive i hrane se na sučelju zrak-voda pokazuju brojne prilagodbe ovom složenom svjetlosnom okruženju. Na primjer, ptice močvarice moraju imati dovoljnu oštrinu vida da pronađu svoj plijen kroz ovo sučelje zrak-voda, a da pritom izbjegavaju da ih njihov riblji plijen otkrije gledajući kroz sučelje. Green i Leberg (2005) su otkrili tu bijelu boju perja kod snježne čaplje (Egretta thula) i mala plava čaplja (E. caerulea) bio je zagonetniji od tamnog perja u otvorenim međuplimnim zonama na temelju odgovora njihovog preferiranog plijena (rakova, Prokambaru spp., zapadni komarac, Gambusia affinis). Ova prednost je nestala kada su se ptice promatrale na pozadini s vegetacijom.

Pod vodom, selektivna apsorpcija valnih duljina od strane suspendiranih čestica utječe na ozračenost (tj. tok zračenja kojeg prima površina po jedinici površine) na različitim dubinama vode i ovisno o obliku i veličini čestica (Loew i McFarland 1990). U plitkim obalnim vodama, u fotičnom okruženju dominiraju srednje do kratke valne duljine svjetlosti, stvarajući plavo-zelenu boju tipičnu za ove zone. U slatkim i slatkim vodama bogatim organskim tvarima, otopljeni organski ugljik (DOC) stvara pomaknuto crveno (dominiraju duže valne duljine) i manje intenzivno (tamnije) foto okruženje (Lythgoe 1979). Dodatno, zamućenost dobivena od suspendiranog mulja, fitoplanktona, detritusa i drugih čestica i otopljenih materijala (npr. obojena otopljena organska tvar [CDOM]) određuje spektralnu apsorpciju i svojstva raspršenja obalnih površinskih voda (Cannizzaro et al. 2013.). Spektralna apsorpcija fitoplanktona i detritusa može odrediti svjetlosno polje vodenih staništa baš kao što šumska krošnja filtrira svjetlost koja prodire u podlogu (Endler 1990). Na primjer, u kineskom suptropskom ušću Biserne rijeke, spektralna apsorpcija čestica koje nisu alge bila je važnija nego unutar unutarnjeg riječnog oblaka, gdje kopneni detritus iz otjecanja dominira vizualnom scenom (Cao et al. 2003.) i dalje, čestice algi Utvrđeno je da je apsorpcija važnija za spektralnu apsorpciju u slanijim obalnim staništima. Slično, u suptropskom estuariju Floride, ultraljubičasto (UV) svjetlo kraće valne duljine lakše apsorbira CDOM u gornjem estuariju u usporedbi s nizvodnim (Chen et al. 2015.), pridonoseći crvenom pomaknutom svjetlosnom okruženju u gornjem estuariju. Slabljenje svjetlosti povezano s ovim "filterom" zamućenja može dodatno potaknuti distribuciju i produktivnost fitoplanktona, bentoskih algi, makrofita (Burford et al. 2012, Cloern et al. 2014, Radabaugh et al. 2014) i potencijalno viših potrošača trofičke razine .

Svjetlo kao informacija

S obzirom na predvidljivu prirodu svjetlosnih ciklusa, životinje su razvile razne mehanizme za otkrivanje i tumačenje varijacija u intenzitetu (iu mnogim slučajevima, boji) i smjeru svjetlosti. Ključni za detekciju svjetlosti su fotoreceptori, koji se mogu naći u mrežnici očiju životinja, ali i u koži i unutarnjim organima (npr. epifiza kralježnjaka nesisavaca). Evolucijske prilagodbe u vizualnoj fiziologiji – spektralna osjetljivost, vizualna orijentacija i cirkadijalno funkcioniranje – primjeri su kako ambijentalno svjetlo može funkcionirati kao selektivni pritisak za životinje u estuariju. Promjenom boje (ili spektralnih kvaliteta), trajanja i relativne orijentacije padajućeg i polariziranog svjetla u noćnom okruženju, očekuje se da će ALAN poremetiti ove osnovne mehanizme i prirodno ekološko funkcioniranje u estuarijima.

Detekcija svjetla

Životinjski vizualni sustavi sastoje se od progenitornih stanica osjetljivih na svjetlost i fotoreceptora koji su evoluirali kao odgovor na spektralne kvalitete fototičke okoline (Lythgoe 1979). Kao takva, sposobnost detekcije različitih intenziteta svjetlosti i valnih duljina varira među pojedincima i vrstama koje nastanjuju različita svjetlosna okruženja (Cronin i sur. 2014.). Na primjer, slatkovodni trobodnjak (Gasterosteus aculeatus) pokazali su razlike u vizualnoj osjetljivosti važne za odabir partnera u čistim i jezerima obojenim taninom (Boughman 2001). Proučavanje spektralnih kvaliteta zemaljskih svjetlosnih okruženja također je utjecalo na naše razumijevanje dnevne vizualne ekologije, a posebno na to kako je vid boja sastavni dio otkrivanja hrane i resursa plijena, partnera i konkurenata te potencijalnih prijetnji (Endler 1993). Prostorna i vremenska podjela niša dovela je do evolucije vizualnih senzornih sustava u beskralježnjaka, ptica i riba koji su specijalizirani za izvedbu u različitim svjetlosnim okruženjima (npr. stanište ili doba dana Cronin et al. 2014). Na primjer, oči noćnih vrsta riba općenito su karakterizirane većom lećom i promjerom zjenice koji poboljšavaju osjetljivost na svjetlost, formiranje slike pri slabom svjetlu i prostornu razlučivost, ali žrtvuju dubinu fokusa i akomodativno kretanje leće (Schmitz i Wainwright 2011.). Slične optičke osobine opažene su kod noćnih obalnih ptica (Rojas i sur. 1999a, Thomas i sur. 2006). Uz vremensku podjelu resursa, varijable koje utječu na gore opisano podvodno vizualno okruženje, kao što su zamućenost ili otopljena organska tvar, mogu biti snažni pokretači evolucije životinjskih vizualnih sustava. Neke vrste riba u estuariju, kao što je ravnoglavi cipal (Mugil cephalus), koji žive u vodama s velikim opterećenjem suspendiranim sedimentima i povezanim nižim razinama ambijentalnog svjetla, također pokazuju morfološke osobine (npr. visoka gustoća štapića u mrežnici) koje podržavaju skotopski (prigušeni) vid. Eurihalne i dijadromne ribe obično imaju mješovite fotopigmentne sustave koji im omogućuju da se prilagode različitim svjetlosnim okruženjima s kojima se susreću tijekom svoje životne povijesti (Toyama et al. 2008).

Vizualna osjetljivost

Osjetljivost životinjskih vizualnih sustava na količinu i boju svjetlosti u okolišu ovisi o vrsti, broju, spektralnim karakteristikama i raspodjeli fotoreceptora u mrežnici (slika 2. Lamb i sur. 2007., Lamb 2013., Le Duc i Schöneberg 2016.). Vizualni fotopigmenti se vežu s fotonima preko opsin proteina (receptora vezanih uz G protein) vezanih za neaktivni oblik fotoosjetljivih kromofora baziranih na vitaminu A (Wald 1935). Klase konusnih opsina razlikuju se po osjetljivosti na valne duljine, a za vid u boji potrebno je više klasa opsina konusa. Fotopigmentni rodopsin evoluirao je u zajedničkom pretku metazoa, a fotoreceptori su evoluirali neovisno duž višestrukih linija beskralježnjaka i kralježnjaka (Yokoyama 2008). Vodeni beskralješnjaci pokazuju izvanrednu raznolikost fotoreceptora, koji potječu od cilijarnih (npr. poliheti cjevasti crvi), cnidarija (npr. glavonošci, koralji), rabdomernih (npr. člankonožaci, mekušci) i Go/RGR (npr. kapice) opsina koji v funkcija (Shichida i Matsuyama 2009). Mekušci, člankonošci i kralježnjaci posjeduju rabdomerne melanopsine, koji podržavaju cirkadijalne ritmove, zjenički refleks i druge funkcije koje ne stvaraju sliku (Shichida i Matsuyama 2009). Rabdomerni Gq opsini omogućuju vid u boji kod člankonožaca (Koyanagi et al. 2008). Kralježnjaci posjeduju dvije vrste cilijarnih fotoreceptora: štapići (Rh1) odgovorni su za skotopski vid, a čunjevi (osjetljivi na duge valne duljine, LWS osjetljivi na kratke valne duljine, SWS1, SWS2 i, rhodopsin, Rh2) osiguravaju diskriminaciju boja i oštrinu vida ( , fotopični vid). Ostali vidni opsini u kralježnjaka uključuju melanopsin i opsine iz podfamilije epifize (koje upravljaju PARA, PARE, i PIN geni). Dok su ljudi ograničeni na tri razreda fotoreceptora za vid u boji (npr. crveni [LWS], zeleni [Rh2] i plavi [SWS]), ptice i mnoge plitkovodne ribe zadržale su sve četiri klase vidnih pigmenata čunjeva za tetrakromatiju. Sabbah i sur. (2013) sugeriraju da to ribama omogućuje učinkovitu obradu signala u višoj spektralnoj složenosti podvodnog svjetlosnog okruženja. Noćnost kod ptica povezana je s mrežnicom u kojoj dominiraju štapići (80-90%) u usporedbi s dnevnim vrstama (20-30% Le Duc i Schöneberg 2016). Sličan sastav mrežnice prisutan je i kod ptica močvarica, kao što je Adelie (Pygoscelis adeliae) i car (Aptenodytes forsteri) Pingvini koji su se prilagodili ekstremnim sezonskim svjetlosnim ciklusima (Le Duc i Schöneberg 2016.).

Poznato je da estuarinske ribe imaju fotopigmente rodopsina i porfiropsina, koji se razlikuju po svojim svojstvima spektralne apsorpcije. Fotopigmenti osjetljivi na svjetlost sastoje se od opsina vezanog na A1 kromofor kako bi se dobio rodopsin (λmax = 500 nm) u morskoj ribi ili vezan za A2 kromofor kako bi napravio porfiropsin (λmax = 525 nm) u slatkovodnim ribama (Toyama et al. 2008). Mješoviti fotopigmentni sustavi koji izražavaju A1 i A2 fotopigmente uobičajeni su kod slatkovodnih, dijadromnih i određenih obalno-morskih riba koje se prilagođavaju različitim svjetlosnim okruženjima tijekom svoje životne povijesti. Kod ovih vrsta omjeri porfiropsina i rodopsina općenito ovise o ambijentalnoj svjetlosti i staništu mrijesta (Toyama et al. 2008). Eurihalne ribe vole a sivi snapper (Lutjanus griseus) i b obična njuška (Centropomus undecimalis) pokazuju veću osjetljivost na duže ili kraće valne duljine duž slatkovodno-morskog gradijenta ušća. Promjenjivi udio ovih fotoreceptora omogućuje dijadromnim ribama da se prilagode svom okolišu tijekom ontogenetskih promjena između morskih i slatkovodnih staništa (Allen i McFarland 1973, Robinson i sur. 2011). ALAN implikacije: Spektri umjetne svjetlosti će teoretski stimulirati fotopigmente slatkovodnih, eurihalinskih i morskih riba u različitom stupnju. Očekuje se da će morske ribe biti posebno osjetljive na diode koje emitiraju svjetlost (LED diode vidi sliku 4 za detalje o intenzitetu i valnoj duljini), koje emitiraju spektre visokog zračenja koje može lako apsorbirati rodopsin. Iako se niskotlačne natrijeve (LPS) svjetiljke obično koriste za minimiziranje ekoloških utjecaja (npr. dezorijentacija mladunčadi morskih kornjača), određene slatkovodne i eurihalne ribe i dalje bi osjetile ovo osvjetljenje uskog spektra (Bird i sur. 2004., Davies et al. 2012.). Stoga se može očekivati ​​da će LED diode izazvati ponašanje tipično tijekom dana kod nekih riba. Na primjer, Becker i sur. (2013) primijetili su da su velike, grabežljive ribe bile obilnije noću kada je uključeno LED svjetlo, oponašajući dnevnu grabežljivu aktivnost. Hoće li takvi kratkoročni individualni bihevioralni odgovori biti favorizirani tijekom vremena vjerojatno će ovisiti o dosljednosti izloženosti ALAN-u i popratnim bihevioralnim reakcijama njihovog plijena. Dugoročni, evolucijski utjecaji ALAN-a na vizualnu osjetljivost, koji dodatno povećavaju sposobnost nekih riba da uspijevaju pod ALAN-om, nisu poznati

Sposobnost podešavanja fotoreceptora, bilo promjenom molekularne konfiguracije opsina ili ekspresijom različitih gena opsina, omogućuje vodenim životinjama da budu osjetljivije na specifične valne duljine svjetlosti. Spektralno ugađanje posebno se odnosi na plastičnu ili evolucijsku promjenu vršne osjetljivosti vizualnih pigmenata kao odgovor na svjetlosnu okolinu (Carleton 2009.). Plastičnost ekspresije gena opsina omogućuje podešavanje vizualnih pigmenata na različita svjetlosna okruženja (Viets et al. 2016.). Evolucijski pomaci kod sisavaca i ptica od noćnih prema dnevnim navikama doveli su do gubitka osjetljivosti na UV zračenje (Hunt i sur. 2009.) i povećane osjetljivosti na duže valne duljine koje odgovaraju sumračnom svjetlu u šumama (Endler 1993.). Ti su pomaci vjerojatno bili prilagodljivi u sprječavanju oštećenja mrežnice od izlaganja UV zračenju. Nasuprot tome, SWS1 u galebovima (Laridae) su podešeni na UV (Hastad i sur. 2009.), što može pomoći u traženju hrane u jako polariziranom jakom svjetlu. Fluidnost u ekspresiji gena opsina dovela je do niza osjetljivosti među svojtima, no ipak su se pojavili određeni obrasci za organizme koji žive u vodenom okruženju.

480 nm) igra primarnu ulogu u fotorecepciji koja ne stvara sliku kod morskih i kopnenih kralježnjaka kao dominantno svjetlo dostupno u dubljim vodama (λmax, 470–490 nm Lythgoe 1979) iu kopnenim sredinama u krepuskularnim intervalima (λmax, 450–500 nm Munz i McFarland 1973 Endler 1993). Smatra se da su cirkadijalni ritmovi (također vidi “Biološki ritmovi: razine cirkadijalne aktivnosti” u nastavku) u vodenim organizmima koevoluirali s fotorecepcijom plavog svjetla (Erren et al. 2008). Na primjer, pigment osjetljiv na plavu boju PIN izražen u epifizi ptica igra ulogu u kontroli ptičjih bioritma. Drugi slučajevi spektralnog ugađanja povezani su s vodenim okolišem. Na primjer, izražavanje RH1 opsin je prošao spektralno podešavanje kod morskih sisavaca u odnosu na zamućenost vode (Borges i sur. 2015.). Očekuje se da će vizualne specijalizacije (tj. ekspresija opsin gena i spektralno ugađanje) povezane sa staništima i vremenskim nišama rezultirati specifičnim odgovorima na uobičajene spektre umjetnog svjetla (slika 3.). Međutim, plave emisije, koje su uključene u neka umjetna svjetla širokog spektra, mogu utjecati na cirkadijalno funkcioniranje mnogih vodenih i kopnenih organizama.

Emisioni spektri četiri vrste umjetne rasvjete uključujući metalni halid, b diodu koja emitira svjetlo, c halogene i d visokotlačne natrijeve žarulje (spektri iz baze podataka o spektralnoj distribuciji svjetiljke 2017.)

Vizualna orijentacija: polarotaksa

Polarotaksija je sposobnost nekih životinja da se orijentiraju na temelju kuta sunčevih zraka. Polarizacijska osjetljivost ili prilagodljiva kamuflaža u polariziranim staništima nedovoljno su istraženi odgovori organizma koji mogu imati posljedice na individualnu kondiciju i interakcije grabežljivca i plijena. Na primjer, polarizirano svjetlo može dati znakove za prostornu navigaciju i odabir staništa važnih za životinje osjetljive na polarizirano svjetlo, kao što su vodeni i kopneni insekti (Boda i sur. 2014, Perkin i sur. 2014a), ribe (Hawryshyn 2010, Kamershyn i Hawry 2011., Pignatelli i sur. 2011.), ptice (Muheim 2011.) i šišmiši (Greif i sur. 2014.). Detekcija polarizacije ovisi o prisutnosti fotopigmenta koji je osjetljiv na UV ili svjetlo kratke valne duljine (npr. manje od 400 nm). Slatkovodni rak Daphnia pulex pokazuje osjetljivost na polariziranu svjetlost iako ta sposobnost nedostaje njegovim srodnicima (Flamarique i Browman 2000), što ukazuje da polarotaksija može biti specifična za vrstu kod vodenih makrobeskralježnjaka. Osjetljivost na polarizaciju može biti osobito važna za vodene insekte aktivne tijekom punih svjetlosnih intervala (Bernath et al. 2004.) ili naseljavanja okruženja koje karakterizira visoka UV (< lt 360 nm) kao što su čiste, oceanske vode ili žuto-zeleno (550 nm) svjetlo (Schwind 1995), kao što su vode s gustim rastom fitoplanktona. Polarizirana svjetlost koju stvaraju reflektirajuće površine koje nisu vodene (npr. asfalt, staklo) može stvoriti “ekološke zamke” za polarotaktičke kukce (Horváth i sur. 2009., Boda i sur. 2014.). Na primjer, leteći odrasli vodeni insekti koji se vraćaju u vodu radi polaganja jaja detektiraju horizontalnu polarizaciju svjetlosti koja se odbija od vode u prirodnim uvjetima, ali pod ALAN-om ih umjesto toga često privlače urbani izvori svjetlosti i horizontalno polarizirajuće nevodene površine (Robertson et al. 2010.) .

Osjetljivost na polarizaciju može omogućiti grabežljivcima da percipiraju plijen kao uočljiviji (tj. veći kontrast) u polariziranim staništima (Shashar et al. 2000). Neke ribe otvorenog oceana imaju modificirane reflektirajuće pločice koje podržavaju polarokripsu grabežljivaca (Brady et al. 2015.). Osjetljivost na polarizaciju također je proučavana u odnosu na orijentaciju staništa od strane estuarskih riba – prvenstveno salmonida i ciprinida. Vrste sa specijaliziranim UV-osjetljivim fotoreceptorima SWS1 konusa mogu otkriti znakove prvenstveno iz nebeske polarizacije koji pomažu u mapiranju lokacije natalnog toka (Hawryshyn 2010.). Kako se migratorni pacifički salmonidi prilagođavaju od života u slatkoj vodi u slanu vodu (tj. tijekom smoltifikacije), čunjići osjetljivi na UV zrake prolaze kroz apoptozu kako bi spriječili oštećenje mrežnice u čistijim obalnim okruženjima, ali se kasnije regeneriraju kako zrele odrasle jedinke migriraju natrag uzvodno u natalno stanište (Quinn 2004).

Biološki ritmovi: Cirkadijske razine aktivnosti

Vremenski pomaci u prirodnom svjetlu (npr. dnevno, sezonsko) strukturiraju unutarnje cirkadijalne ritmove koji pokreću mnoge fiziološke procese i ponašanja vizualnih organizama i organizama koji detektiraju svjetlost. Diel obrasci svjetlosti stvaraju optimalna i neoptimalna razdoblja za aktivnosti životinja povezanih s vodenim životom. Na primjer, polarotaktička mogućnost detekcije vode od strane vodenih insekata (upravljana sunčevom nadmorskom visinom) sredinom jutra, ranog poslijepodneva i sumraka čine ta optimalna razdoblja za raspršivanje (Csabai et al. 2006.). Nadalje, trajanje ovih optimalnih razdoblja raspršivanja varira na zemljopisnoj širini. Promjene “polarizacijskog sunčanog sata” (sensu Csabai et al. 2006) izazvane ALAN-om mogu imati jači utjecaj na vodene insekte u tropskim sustavima gdje su jutarnja i večernja razdoblja kraća.

Promjenjivost intenziteta svjetlosti tijekom lunarnog ciklusa izravno utječe na ponašanje organizama povezanih s vodom u potrazi za hranom. Tijekom punog mjeseca (slika 4), neke noćne morske ptice teže hraniti se u kraćim intervalima, dok je aktivnost traženja hrane produžena za neke dnevne vrste (Tarlow i sur. 2003., Navara i Nelson 2007.). Poremećaj ciklusa prirodnog svjetla koje je poremetio ALAN može utjecati na podjelu vremenskih niša, što proizlazi iz promjena u traženju hrane i ponašanju izbjegavanja predatora.Iako se ovdje usredotočujemo na potencijalne učinke ALAN-a na obrasce aktivnosti diela, svjetlost također igra ključnu ulogu u fiziološkim i molekularnim putovima koji utječu na sezonski uzgoj, migraciju i orijentaciju (pregledano u Dominoni 2015.).

Spektri emisije sunčeve (izvor: Lamp Spectral Power Distribution Database) i lunarnog svjetla (izvor: Moon-Olino.org). Iz vizualne perspektive, ALAN povećava intenzitet (mjeren u luxima ili zračenju) noćnog svjetlosnog okruženja i pomiče spektralnu raspodjelu tipično na duže valne duljine (Johnsen i sur. 2006., Cronin i Marshall 2011.). ALAN može osvijetliti noćno okruženje intenzitetima u rasponu od nautičkog sumraka do svjetlijeg od punog mjeseca u vedrim noćima za više od 2 reda veličine (Kyba i sur. 2011., Gaston i sur. 2013., Bolton i sur. 2017.). Bez mjesečine, ALAN može pokazati vršne tokove na 560, 590, 630 i 685 nm (Johnsen et al. 2006.)

Utjecaj ALAN-a na cirkadijalne razine aktivnosti konzumenata ptica u velikoj je mjeri povezan sa strategijama hranjenja. Obalne ptice i ptice močvarice stalni su i prolazni potrošači u estuarijima i obalnim močvarama. Uobičajene svojte — kao što su čaplje, čaplje, pjeskarice i pljukavice — razlikuju se po svojim vizualnim sposobnostima, strategijama hranjenja (vizualnim ili taktilnim) i obrascima aktivnosti diel-a. Ptice močvarice sa slabijim fotopičnim vidom (npr. noćne čaplje i žličarke) češće se hrane noću. Među obalnim pticama, pljuskavica (Pluvialis i Charadrius) i pjeskari (Scolopacidae) su katemeralni ili se aktivno hrane tijekom dana i noći. Zračni kukci kao što su pratincoles (Glareola) i lastavice (Hirundinidae) posebno su aktivne tijekom krepuskularnih razdoblja. Noćno hranjenje može pomoći u ispunjavanju energetskih potreba i minimiziranju susreta s dnevnim grabežljivcima (pregledano u McNeil i Rodríguez 1996.) i dok uvođenje ALAN-a može izravno utjecati na vizualno hranjenje obalnih ptica omogućavajući dulje intervale hranjenja, ova se prednost može proširiti i na dnevne grabežljivce.

ALAN i svjetlosni krajolik Estuarine

Očekuje se da će sve veći intenzitet ALAN-a, osobito u obalnim zonama (Davies et al. 2016.), poremetiti cikluse prirodnog svjetla i tame uvođenjem svjetla tijekom povijesno mračnih razdoblja, te osiguravanjem dovoljno svjetla za dnevne aktivne životinje koje mogu vidjeti noću. Svjetlosni krajolik staništa u estuariju iznimno je složen i stoga se očekuje da će biti posebno osjetljiv na ALAN: odgovori organizma na svjetlosno onečišćenje vjerojatno će varirati kroz slatkovodno-morski ekoton. Umjetna svjetla mogu emitirati svjetlost u uskim ili širokom spektru (slika 3), pri čemu potonji više oponaša prirodno svjetlo (slika 4). Davies i sur. (2013) uspoređivali su natrijeve, svjetleće diode (LED) i metal-halogene (MH) lampe niskog i visokog tlaka kako bi odredili potencijalno preklapanje s vizualnom osjetljivošću pauka, ptica, insekata, sisavaca i gmazova na ovo različito svjetlo spektri. Očekuje se da će emisije šireg spektra (npr. visokotlačne natrijeve, svjetleće diode i metal-halogene žarulje) imati duboke ekološke učinke jer više vrsta može percipirati ovaj spektralni raspon. Konkretno, sve popularnija LED svjetla proizvode bijelo svjetlo širokog spektra dovoljno visokog intenziteta u cijelom vidljivom spektru kako bi omogućili vid posredovan bojom u nizu svojti od pauka do sisavaca (Davies i Smyth 2018). Međutim, nekoliko je usporedbi spektralne percepcije s prirodnim ili umjetnim svjetlom napravljeno među obalnim, slatkovodnim i morskim svojtama (Nightingale i sur. 2006., Toyama i sur. 2008.). Nadogradnja ovog pristupa podržala bi teorijsko razumijevanje fizioloških i bihevioralnih odgovora na umjetne svjetlosne pejzaže u estuarijima. Osim toga, dubina, zamućenost, bentoški supstrat i druge varijable staništa koje definiraju gradijente estuarija mogu poslužiti kao korisni pokazatelji u predviđanju ekoloških učinaka ALAN-a.

Razmatranje osjetilnog okoliša u kontekstu očuvanja i upravljanja novo je područje (Madliger 2012 Cooke i sur. 2013 Blumstein i Berger-Tal 2015). Očekujemo da će fiziološki i bihevioralni odgovori na vizualno okruženje inherentno ovisiti o količini i spektralnom sastavu umjetne svjetlosti, kao i o vizualnoj osjetljivosti pojedinih organizama (slika 2). Sve veći dokazi pokazuju da narušavanje vizualnog okoliša kroz promjene uzrokovane čovjekom (npr. povećana zamućenost, eutrofikacija) dovodi do gubitka biološke raznolikosti i promjene zajednica (npr. Seehausen i sur. 1997., Seehausen i sur. 2008.). Naše znanje o prirodnom noćnom svjetlosnom okruženju i zajednicama također se nastavlja širiti (npr. Veilleux i Cummings 2012.), pružajući potpunije razumijevanje dinamike zajednice posredovane vizijom, međutim, razumijevanje kako ALAN može pomaknuti tu dinamiku s mehanizma (tj. individualna) razina nedostaje. To je osobito važno za estuarije i druga obalna područja, koja doživljavaju rast ljudske populacije po stopi tri puta većoj od globalnog prosjeka (Small i Nicholls 2003), uz istodobno povećanje ALAN-a.


Nedostaje tama: zdravstveni učinci svjetlosnog onečišćenja

Godine 1879. žarulje sa žarnom niti Thomasa Edisona prvi put su osvijetlile ulicu u New Yorku i započela je moderna era električne rasvjete. Od tada je svijet preplavio električno svjetlo. Snažne lampe osvjetljavaju ulice, dvorišta, parkirališta i reklamne panoe. Sportski objekti plamte svjetlošću koja je vidljiva na desetke kilometara. Prozori poslovnih i poslovnih zgrada svijetle tijekom cijele noći. Prema Međunarodnoj udruzi tamnog neba (IDA) sa sjedištem u Tucsonu, Arizona, sjaj neba Los Angelesa vidljiv je iz aviona udaljenog 200 milja. U većini velikih svjetskih urbanih centara, promatranje zvijezda je nešto što se događa u planetariju. Doista, kada je potres 1994. godine izgubio struju u Los Angelesu, mnogi zabrinuti stanovnici pozvali su lokalne centre za hitne slučajeve kako bi izvijestili da su vidjeli čudan "divovski, srebrnasti oblak" na tamnom nebu. Ono što su doista vidjeli - po prvi put - bila je Mliječna staza, dugo izbrisana sjajem urbanog neba.

Ništa od ovoga ne znači da su električna svjetla sama po sebi loša. Umjetna svjetlost je donela korist društvu tako što je, na primjer, produžila duljinu produktivnog dana, nudeći više vremena ne samo za rad već i za rekreacijske aktivnosti koje zahtijevaju svjetlo. Ali kada umjetna vanjska rasvjeta postane neučinkovita, dosadna i nepotrebna, to je poznato kao svjetlosno onečišćenje. Mnogi ekolozi, prirodoslovci i medicinski istraživači smatraju da je svjetlosno onečišćenje jedan od najbrže rastućih i najraširenijih oblika onečišćenja okoliša. I sve veći broj znanstvenih istraživanja sugerira da svjetlosno onečišćenje može imati trajne štetne učinke na zdravlje ljudi i divljih životinja.

Kada neugodna svjetlost postaje opasna po zdravlje? Richard Stevens, profesor i epidemiolog raka na Sveučilištu Connecticut Health Center u Farmingtonu, Connecticut, kaže da svjetlosni fotoni moraju pogoditi mrežnicu kako bi se pojavili biološki učinci. "Međutim, u okruženju u kojem noću ima mnogo umjetnog svjetla - kao što su Manhattan ili Las Vegas - postoji mnogo više mogućnosti za izlaganje mrežnice fotonima koji bi mogli poremetiti cirkadijalni ritam", kaže on. “Tako da mislim da nisu samo 'noćne sove' te koje dobivaju te fotone. Gotovo svi se budimo tijekom noći na određeno vrijeme, a osim ako nemamo sjenila za zamračivanje, kroz naše prozore dolazi električna rasvjeta. Nije jasno koliko je to previše, što je sada važan dio istraživanja.”

Prema “Prvom svjetskom atlasu svjetline umjetnog noćnog neba”, izvješću o globalnom svjetlosnom onečišćenju objavljenom u svesku 328, broj 3 (2001.) Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva, dvije trećine stanovništva SAD-a i više od polovice europskog stanovništva već je izgubilo sposobnost vidjeti Mliječnu stazu golim okom. Štoviše, 63% svjetske populacije i 99% stanovništva Europske unije i Sjedinjenih Država (osim Aljaske i Havaja) živi u područjima gdje je noćno nebo svjetlije od praga za status zagađenosti svjetlom koji je postavio International Astronomical Union—to jest, umjetna svjetlina neba je veća od 10% prirodne svjetline neba iznad 45° elevacije.

Svjetlosno onečišćenje dolazi u mnogim oblicima, uključujući sjaj neba, svjetlosni prijelaz, odsjaj i prekomjerno osvjetljenje. Sjaj neba je svijetli halo koji se pojavljuje nad urbanim područjima noću, proizvod svjetlosti koji se raspršuje kapljicama vode ili česticama u zraku. Lagani prijestup se događa kada se neželjeno umjetno svjetlo iz, na primjer, reflektora ili ulične rasvjete prolije na susjedni posjed, osvjetljavajući područje koje bi inače bilo mračno. Odsjaj stvara svjetlost koja svijetli vodoravno. Prekomjerno osvjetljenje se odnosi na korištenje umjetnog svjetla daleko iznad onoga što je potrebno za određenu aktivnost, kao što je držanje svjetla upaljenim cijelu noć u praznoj poslovnoj zgradi.

Ometano svjetlom

Ekološki učinci umjetne svjetlosti dobro su dokumentirani. Pokazalo se da svjetlosno onečišćenje utječe i na floru i faunu. Na primjer, produljeno izlaganje umjetnoj svjetlosti sprječava mnoga stabla da se prilagode sezonskim varijacijama, prema poglavlju Winslowa Briggsa o ​​reakcijama biljaka u knjizi iz 2006. Ekološke posljedice umjetne noćne rasvjete. To, pak, ima implikacije na divlje životinje koje ovise o drveću za njihovo prirodno stanište. Istraživanja na kukcima, kornjačama, pticama, ribama, gmazovima i drugim vrstama divljih životinja pokazuju da svjetlosno onečišćenje može promijeniti ponašanje, područja hranjenja i cikluse razmnožavanja, i to ne samo u urbanim središtima, već iu ruralnim područjima.

Morske kornjače predstavljaju jedan dramatičan primjer kako umjetno svjetlo na plažama može poremetiti ponašanje. Mnoge vrste morskih kornjača polažu jaja na plažama, a ženke se desetljećima vraćaju na plaže na kojima su rođene kako bi se gnijezdile. Kada su ove plaže noću jarko osvijetljene, ženke se mogu obeshrabriti od gniježđenja na njima, također ih mogu dezorijentirati svjetla i odlutati na obližnje ceste, gdje riskiraju da ih udare vozila.

Štoviše, mladunci morskih kornjača obično plove prema moru orijentirajući se dalje od povišene, tamne siluete horizonta prema kopnu, prema studiji koju su objavili Michael Salmon sa Sveučilišta Florida Atlantic i kolege u svesku 122, broj 1-2 (1992.) Ponašanje. Kada je na plaži umjetno svjetlo, tek izlegnute kornjače postaju dezorijentirane i plove prema izvoru umjetnog svjetla, nikad ne pronalazeći more.

Jean Higgins, stručnjak za okoliš iz odjela za upravljanje ugroženim vrstama Komisije za očuvanje divljih životinja Floride, kaže da dezorijentacija također doprinosi dehidraciji i iscrpljenosti mladunaca. “Teško je reći nisu li oni koji su dospjeli u vodu u ovom kasnijem trenutku osjetljiviji na grabežljivce”, kaže ona.

Jarka električna svjetla također mogu poremetiti ponašanje ptica. Oko 200 vrsta ptica lete svojim obrascima migracije noću iznad Sjeverne Amerike, a posebno tijekom lošeg vremena s niskom naoblakom, rutinski su zbunjene tijekom prolaska jako osvijetljenim zgradama, komunikacijskim tornjevima i drugim strukturama. “Svjetlo privlači ptice i dezorijentira ih”, objašnjava Michael Mesure, izvršni direktor Fatal Light Awareness Programa (FLAP) sa sjedištem u Torontu, koji radi na zaštiti ptica selica u urbanom okruženju. “Ovo je ozbiljna situacija jer se zna da su mnoge vrste koje se često sudaraju u dugoročnom padu, a neke su već službeno označene kao ugrožene.”

Svake godine samo u New Yorku oko 10.000 ptica selica bude ozlijeđeno ili ubijeno u udaru u nebodere i visoke zgrade, kaže Glenn Phillips, izvršni direktor njujorškog Audubon Societyja. Procjene o broju ptica koje umiru od sudara diljem Sjeverne Amerike godišnje kreću se od 98 milijuna do blizu milijardu. Američka služba za ribu i divlje životinje procjenjuje da 5-50 milijuna ptica svake godine ugine od sudara s komunikacijskim tornjevima.

Kornjače i ptice nisu jedine divlje životinje na koje utječe umjetna noćna rasvjeta. Utvrđeno je da žabe inhibiraju svoje pozive za parenje kada su noću izložene prekomjernom svjetlu, smanjujući njihovu sposobnost razmnožavanja. Ponašanje šišmiša u hranjenju također se mijenja umjetnim svjetlom. Istraživači su za smanjenje populacije sjevernoameričkih moljaca okrivili svjetlosno onečišćenje Ekološke posljedice umjetne noćne rasvjete. Gotovo svi mali glodavci i mesožderi, 80% tobolčara i 20% primata vode se noću. "Upravo sada razumijemo noćnost mnogih stvorenja", kaže Chad Moore, voditelj programa Noćno nebo u službi Nacionalnog parka. “Ne zaštititi noć uništit će stanište mnogih životinja.”

Resetiranje cirkadijanskog sata

Zdravstveni učinci svjetlosnog onečišćenja nisu tako dobro definirani za ljude kao za divlje životinje, iako uvjerljiva količina epidemioloških dokaza ukazuje na dosljednu povezanost između izloženosti umjetnom noćnom svjetlu u zatvorenom prostoru i zdravstvenih problema kao što je rak dojke, kaže George Brainard, profesor neurologije na Jefferson Medical College, Thomas Jefferson University u Philadelphiji. “Ta udruga ne dokazuje da umjetno svjetlo uzrokuje problem. S druge strane, kontrolirane laboratorijske studije pokazuju da izlaganje svjetlu tijekom noći može poremetiti cirkadijalnu i neuroendokrinu fiziologiju, čime se ubrzava rast tumora.”

24-satni ciklus dan/noć, poznat kao cirkadijalni sat, utječe na fiziološke procese u gotovo svim organizmima. Ti procesi uključuju uzorke moždanih valova, proizvodnju hormona, regulaciju stanica i druge biološke aktivnosti. Poremećaj cirkadijanskog sata povezan je s nekoliko medicinskih poremećaja kod ljudi, uključujući depresiju, nesanicu, kardiovaskularne bolesti i rak, kaže Paolo Sassone-Corsi, predsjednik Odjela za farmakologiju na Sveučilištu Kalifornija, Irvine, koji je proveo opsežna istraživanja o cirkadijanski sat. “Studije pokazuju da cirkadijalni ciklus kontrolira od deset do petnaest posto naših gena”, objašnjava on. “Dakle, poremećaj cirkadijalnog ciklusa može uzrokovati mnogo zdravstvenih problema.”

Od 14. do 15. rujna 2006. Nacionalni institut za zdravstvene znanosti o okolišu (NIEHS) sponzorirao je sastanak koji je bio usredotočen na to kako najbolje provesti istraživanje o mogućim vezama između umjetne rasvjete i zdravlja ljudi. Izvješće o tom sastanku u izdanju za rujan 2007 EHP rekao: "Jedna od definirajućih karakteristika života u modernom svijetu su izmijenjeni obrasci svjetla i tame u izgrađenom okruženju koji su mogući korištenjem električne energije." Autori izvješća sa sastanka napomenuli su da možda nije sasvim slučajno da dramatično povećanje rizika od raka dojke i prostate, pretilosti i ranog dijabetesa odražava dramatične promjene u količini i obrascu umjetne svjetlosti koja se stvara tijekom noći i dana u modernih društava tijekom posljednjih desetljeća. “Znanost na kojoj se temelje ove hipoteze ima čvrstu osnovu”, napisali su, “i trenutno se brzo kreće naprijed.”

Veza između umjetnog svjetla i poremećaja spavanja je prilično intuitivna. Poteškoće s podešavanjem cirkadijanskog sata mogu dovesti do brojnih poremećaja spavanja, uključujući poremećaj spavanja u smjenama, koji utječe na ljude koji mijenjaju smjene ili rade noću, i sindrom odgođene faze spavanja, u kojem ljudi imaju tendenciju da zaspu vrlo kasno. noću i teško se probuditi na vrijeme za posao, školu ili društvene aktivnosti.

Uzorak spavanja koji je bio norma prije izuma električnih svjetala više nije norma u zemljama u kojima umjetno svjetlo produljuje dan. U knjizi iz 2005 Na kraju dana: Noć u prošlim vremenima, povjesničar Roger Ekirch s Politehničkog instituta Virginije opisao je kako su prije industrijskog doba ljudi spavali u dvije smjene od 4 sata ("prvi san" i "drugi san") razdvojene kasnonoćnim razdobljem tihog budnosti.

Thomas A. Wehr, psihijatar s Nacionalnog instituta za mentalno zdravlje, proučavao je bi li se ljudi vratili na način spavanja u dvije smjene da nisu bili izloženi duljem fotoperiodu koje im omogućuje umjetna rasvjeta. U lipnju 1992 Časopis za istraživanje spavanja, Wehr je izvijestio o svojim nalazima na osam zdravih muškaraca, čiji je raspored svjetla/mraka pomaknut sa uobičajenih 16 sati svjetla i 8 sati mraka na raspored u kojem su bili izloženi prirodnom i električnom svjetlu 10 sati, a zatim tami 14 sati. sati za simuliranje prirodnog trajanja dana i noći zimi. Ispitanici su se doista vratili na obrazac u dvije smjene, spavajući u dvije sesije od oko 4 sata od kojih svaka dijeli 1-3 sata mirne budnosti.

Onkraj poremećaja spavanja

Promjena cirkadijalnog sata može se razgranati na druge učinke osim poremećaja spavanja. Tim istraživača sa Sveučilišta Vanderbilt razmatrao je mogućnost da stalno izlaganje umjetnom svjetlu u jedinicama intenzivne njege novorođenčadi može narušiti cirkadijalni ritam u razvoju prijevremeno rođenih beba. U studiji objavljenoj u kolovozu 2006 Pedijatrijska istraživanja, izlagali su novorođene miševe (po razvoju usporedive s ljudskim fetusima starim 13 tjedana) stalnom umjetnom svjetlu nekoliko tjedana. Izloženi miševi nisu bili u stanju održati koherentan cirkadijalni ciklus u dobi od 3 tjedna (usporedivo s donošenim ljudskim novorođenčetom). Miševi izloženi dodatna 4 tjedna nisu mogli uspostaviti redoviti ciklus aktivnosti. Istraživači su zaključili da pretjerano izlaganje umjetnom svjetlu u ranoj dobi može doprinijeti povećanom riziku od depresije i drugih poremećaja raspoloženja kod ljudi. Vodeći istraživač Douglas McMahon napominje: “Sve je to u ovom trenutku spekulativno, ali bi podaci zasigurno ukazivali na to da ljudska dojenčad imaju koristi od sinkronizirajućeg učinka normalnog ciklusa svjetlo/mrak.”

Od 1995. studije u časopisima kao što su Epidemiologija, uzroci i kontrola raka, the Časopis Nacionalnog instituta za rak, i Zrakoplovna svemirska medicina okoliša, među ostalima, ispitali su zaposlenice koje rade u noćnoj smjeni i otkrili da je povećan rizik od raka dojke povezan s radnim izlaganjem umjetnom svjetlu noću. Mariana Figueiro, programska direktorica Centra za istraživanje rasvjete Politehničkog instituta Rensselaer u Troyu, New York, napominje da je manje vjerojatno da će radnici u stalnim smjenama biti poremećeni noćnim radom jer se njihov cirkadijalni ritam može prilagoditi noćnom radu sve dok svjetlo/ tamni uzorci su kontrolirani.

U studiji objavljenoj 17. listopada 2001 Časopis Nacionalnog instituta za rak, epidemiologinja sa Sveučilišta Harvard Eva S.Schernhammer i kolege iz Brigham and Women's Hospital u Bostonu koristili su podatke iz Zdravstvene studije medicinskih sestara (NHS) iz 1988. godine, koja je anketirala 121.701 registriranu žensku sestru o nizu zdravstvenih problema. Schernhammer i njezini kolege otkrili su povezanost između raka dojke i smjenskog rada koja je bila ograničena na žene koje su radile 30 ili više godina u rotirajućim noćnim smjenama (0,5% ispitivane populacije).

U drugoj studiji skupine NHS-a, Schernhammer i kolege također su otkrili povećani rizik od raka dojke povezan s rotirajućim radom u noćnim smjenama. Raspravljajući o ovom nalazu u izdanju iz siječnja 2006 Epidemiologija, napisali su da je rad u smjenama bio povezan samo sa skromnim povećanim rizikom od raka dojke među ispitanim ženama. Istraživači su, međutim, dalje napisali da nalazi njihove studije "u kombinaciji s rezultatima ranijeg rada smanjuju vjerojatnost da je ova povezanost isključivo slučajna."

Schernhammer i njezini kolege također su koristili svoju kohortu NHS-a kako bi istražili vezu između umjetnog svjetla, noćnog rada i kolorektalnog raka. U izdanju od 4. lipnja 2003 Časopis Nacionalnog instituta za rak, izvijestili su da su medicinske sestre koje su radile noćne smjene najmanje 3 puta mjesečno tijekom 15 ili više godina imale 35% povećan rizik od raka debelog crijeva. Ovo je prvi značajan dokaz dosad koji povezuje noćni rad i kolorektalni rak, pa je prerano donositi zaključke o uzročnoj povezanosti. “Postoji još manje dokaza o kolorektalnom karcinomu i većoj temi svjetlosnog onečišćenja”, objašnjava Stevens. "To ne znači da nema učinka, nego da nema dovoljno dokaza za donošenje presude u ovom trenutku."

Istraživanje o odnosu smjenski rad/rak nije konačno, ali je bilo dovoljno da Međunarodna agencija za istraživanje raka (IARC) 2007. klasificira smjenski rad kao mogući karcinogen za ljude. “IARC nije definitivno nazvao noćnu smjenu djeluju kancerogeno”, kaže Brainard. “Još je prerano za ići tamo, ali ima dovoljno dokaza da se podigne zastava. Zato su još potrebna dodatna istraživanja.”

Uloga melatonina

Brainard i sve veći broj istraživača vjeruju da bi melatonin mogao biti ključ za razumijevanje povezanosti smjenskog rada i rizika od raka dojke. Melatonin, hormon koji proizvodi epifiza, luči se noću i poznat je po tome što pomaže u regulaciji tjelesnog biološkog sata. Melatonin pokreće niz bioloških aktivnosti, možda uključujući noćno smanjenje proizvodnje estrogena u tijelu. Tijelo proizvodi melatonin noću, a razina melatonina naglo pada u prisutnosti umjetnog ili prirodnog svjetla. Brojne studije sugeriraju da smanjenje noćne proizvodnje melatonina povećava rizik od razvoja raka kod pojedinca. [Za više informacija o melatoninu, pogledajte “Prednosti sunčeve svjetlosti: svijetla točka za ljudsko zdravlje,” EHP 116:A160–A167 (2008).]

Jedna revolucionarna studija objavljena u izdanju od 1. prosinca 2005 Istraživanje raka implicirao je nedostatak melatonina u ono što su autori izvješća nazvali racionalnim biološkim objašnjenjem za povećani rizik od raka dojke kod radnica u noćnim smjenama. U istraživanju su sudjelovale volonterke čija je krv uzeta u tri različita uvjeta: tijekom dana, tijekom noći nakon 2 sata potpunog mraka i tijekom noći nakon izlaganja 90 minuta umjetnom svjetlu. Krv je ubrizgana u ljudske tumore dojke koji su presađeni štakorima. Utvrđeno je da tumori kojima je infuzirana krv s nedostatkom melatonina prikupljena nakon izlaganja svjetlu tijekom noći rastu istom brzinom kao i oni koji su infuzirani dnevnom krvlju. Krv prikupljena nakon izlaganja mraku usporila je rast tumora.

“Sada znamo da svjetlost potiskuje melatonin, ali ne kažemo da je to jedini čimbenik rizika”, kaže prvi autor David Blask, znanstveni znanstvenik na Bassett Healthcare Research Institute u Cooperstownu u New Yorku. “Ali svjetlost je čimbenik rizika koji može objasniti [nekada neobjašnjive pojave]. Stoga to moramo ozbiljno razmotriti.”

Nacionalni institut za rak procjenjuje da će 1 od 8 žena biti dijagnosticiran rak dojke u nekom trenutku tijekom svog života. Možemo pripisati samo oko polovicu svih slučajeva raka dojke poznatim čimbenicima rizika, kaže Brainard. U međuvremenu, kaže on, stopa karcinoma dojke stalno raste – incidencija se povećala za više od 40% između 1973. i 1998., prema podacima Fonda za rak dojke – i “trebamo razumjeti što se događa što je prije moguće”.

Povezivanje svjetlosnog onečišćenja s ljudskim zdravljem

Dokazi da umjetno svjetlo u zatvorenom prostoru noću utječe na ljudsko zdravlje prilično su jaki, ali kako je to povezano sa svjetlosnim onečišćenjem? Rad na ovom području tek je počeo, ali dvije studije u Izraelu donijele su neke intrigantne nalaze. Stevens je bio dio studijskog tima koji je koristio satelitske fotografije za mjerenje razine noćnog umjetnog svjetla u 147 zajednica u Izraelu, a zatim je fotografije preklopio kartom s detaljima o distribuciji slučajeva raka dojke. Rezultati su pokazali statistički značajnu korelaciju između vanjskog umjetnog svjetla noću i raka dojke, čak i kada se kontrolira gustoća naseljenosti, bogatstvo i onečišćenje zraka. Žene koje žive u četvrtima u kojima je bilo dovoljno svijetlo da čitaju knjigu vani u ponoć imale su 73% veći rizik od razvoja raka dojke od onih koje žive u područjima s najmanje vanjskog umjetnog osvjetljenja. Međutim, rizik od raka pluća nije utjecao. Nalazi su se pojavili u izdanju iz siječnja 2008 Chronobiology International.

“Može se pokazati da izloženost umjetnom svjetlu noću povećava rizik, ali ne u potpunosti zahvaljujući mehanizmu melatonina, tako da moramo napraviti više studija gena 'satnih' – devet ih je do sada identificirano – i izloženosti svjetlu na modelima glodavaca i ljudi ”, kaže Stevens. Geni sata nose genetske upute za proizvodnju proteinskih proizvoda koji kontroliraju cirkadijalni ritam. Potrebno je istražiti ne samo povezanost svjetlosnog onečišćenja i raka, već i nekoliko drugih bolesti na koje mogu utjecati svjetlost i tama.

Travis Longcore, suurednik Ekološke posljedice umjetne noćne rasvjete i znanstveni suradnik u Centru za održive gradove Sveučilišta Južne Kalifornije, sugerira dva načina na koje vanjsko svjetlosno onečišćenje može pridonijeti učincima na zdravlje ljudi povezanim s umjetnom svjetlošću. “Iz perspektive ljudskog zdravlja, čini se da smo zabrinuti za sve što povećava izloženost umjetnom svjetlu u zatvorenom prostoru noću”, kaže on. “Učinak vanjske rasvjete na unutarnju izloženost može biti izravan ili neizravan. U scenariju izravnog udara, umjetno svjetlo izvana dopire do ljudi unutra noću na razinama koje utječu na proizvodnju hormona. U neizravnom utjecaju to bi uznemirilo ljude unutra, koji zatim pale svjetla i izlažu se više svjetla.”

"Javnost mora znati o čimbenicima koji uzrokuju [svjetlosno onečišćenje], ali istraživanja ne idu tempom kojim bi trebala", kaže Blask. Susan Golden, ugledna profesorica u Centru za istraživanje bioloških satova Teksaškog sveučilišta A&M u College Stationu u Teksasu, slaže se s tim. Ona kaže: “Svjetlosno onečišćenje je još uvijek daleko na popisu važnih ekoloških problema koje je potrebno proučiti. Zato je tako teško dobiti sredstva za istraživanje ovog problema.”

"Posljedice nepotrebnog svjetla noću na politiku su ogromne", kaže Stevens u vezi s zdravstvenim i energetskim posljedicama [za više o energetskom utjecaju svjetlosnog onečišćenja, pogledajte "Uključivanje noću: Politike za pametniju rasvjetu", str. A28 ovo pitanje]. “To je jednako važno pitanje kao i globalno zatopljenje.” Štoviše, kaže on, umjetno svjetlo je sveprisutni agens okoliša. “Gotovo svi u modernom društvu koriste električno svjetlo kako bi smanjili prirodno dnevno tamno razdoblje produžujući svjetlo na večer ili prije izlaska sunca ujutro”, kaže on. “Na osnovu toga, svi smo izloženi električnom svjetlu noću, dok prije struje, a još uvijek u velikom dijelu svijeta u razvoju, ljudi dobiju dvanaest sati mraka bez obzira spavaju ili ne.”

Izvori vjeruju da je sastanak na NIEHS-u u rujnu 2006. godine bio obećavajući početak za napredak po pitanju svjetlosnog onečišćenja. “Prije deset godina, znanstvenici su mislili da nešto postoji, ali nisu mogli staviti prst na to”, kaže Leslie Reinlib, programska direktorica u NIEHS-u koja je pomogla u organizaciji sastanka. "Sada smo zapravo tek na vrhu ledenog brijega, ali imamo nešto što je znanstveno i što se može izmjeriti."

23 sudionika na sastanku pod pokroviteljstvom NIEHS identificirali su istraživački program za daljnje studije koji je uključivao funkcioniranje cirkadijalnog sata, epidemiološke studije za definiranje odnosa izloženosti umjetnom svjetlu/bolesti, ulogu melatonina u bolesti izazvanoj umjetnim svjetlom i razvoj intervencija i tretmana za smanjenje utjecaja svjetlosnog onečišćenja na bolesti. "Bio je to vrlo značajan sastanak", kaže Brainard. "Ovo je prvi put da su Nacionalni instituti za zdravlje sponzorirali širok multidisciplinarni pogled na svjetlo-okoliš s namjerom da se prijeđe na sljedeći korak."

Odsjaj, prekomjerno osvjetljenje i sjaj neba (zbog čega nebo nad gradom izgleda narančasto, žuto ili ružičasto) svi su oblici svjetlosnog onečišćenja. Ove fotografije su snimljene u Goodwoodu, Ontario, malom gradu oko 45 minuta sjeveroistočno od Toronta tijekom i noći nakon nesvjestice u cijeloj regiji 14. kolovoza 2003. godine. Svjetla unutar kuće na slici zamračenja stvorena su svijećama i baterijskim svjetiljkama.

Kako se vanjska rasvjeta pretvara u svjetlosno onečišćenje

Mladunci kornjača instinktivno se orijentiraju dalje od tamne siluete noćne obale. Ovdje je mladunčad privremeno odvratila sjajna lampa. Mladunci i majke kornjače ometane svjetlima na obali mogu odlutati na obližnje ceste.

Povećanje svjetline umjetnog noćnog neba u Sjevernoj Americi

Međunarodna agencija za istraživanje raka klasificirala je smjenski rad kao vjerojatni karcinogen za ljude. Studija u izdanju Sleep iz prosinca 2008. pokazala je da korištenje terapije izloženosti svjetlu, sunčanih naočala i strogog rasporeda spavanja može pomoći radnicima u noćnoj smjeni da postignu bolje uravnotežen cirkadijalni ritam.


Od hormonskih osi do funkcije

Da bismo u potpunosti shvatili kako različite endokrine osi mogu posredovati u individualnim odgovorima na ALAN, prvo moramo razumjeti kako hormoni mogu utjecati na ponašanje i fiziološku funkciju. Hormonski sustavi su snažni fiziološki mehanizmi pomoću kojih organizmi mogu fleksibilno prilagoditi svoje ponašanje, morfologiju i fiziologiju različitim uvjetima okoliša (Zera i sur., 2007.). Stoga su oni jedni od prvih medijatora učinaka ALAN-a, a poremećaj endokrinih odgovora može također imati pleiotropne učinke na funkciju cijelog organizma (Tablica 1. Slika 2.). Nakon što organizam percipira svjetlost, hormoni djeluju kao dio efektorskog sustava koji će prenijeti informacije o svjetlosti ostatku tijela. U ovom ćemo odjeljku pregledati učinke ALAN-a na četiri endokrine osi i kako promjene u njihovoj funkciji utječu na kondiciju organizma.

Različite endokrine osi pod utjecajem umjetnog svjetla noću što dovodi do promjena u potencijalnim komponentama fitnessa. Pune linije označavaju izravne uzročne putove, a isprekidane linije označavaju neizravne putove. GnIH, gonadotropin-inhibicijski hormon GnRH, gonadotropin-oslobađajući hormon HPA, hipotalamus-hipofiza-nadbubrežna HPG, hipotalamus-hipofiza-gonada HPT, hipotalamus-hipofiza-štitnjača.

Različite endokrine osi pod utjecajem umjetnog svjetla noću koje dovode do promjena u potencijalnim komponentama fitnessa. Pune linije označavaju izravne uzročne putove, a isprekidane linije označavaju neizravne putove. GnIH, gonadotropin-inhibicijski hormon GnRH, gonadotropin-oslobađajući hormon HPA, hipotalamus-hipofiza-nadbubrežna HPG, hipotalamus-hipofiza-gonada HPT, hipotalamus-hipofiza-štitnjača.

Pinealna osovina

Pinealna žlijezda ima ključnu ulogu u regulaciji dnevnih i sezonskih ritmova kralježnjaka. Ovaj organ se nalazi u svim klasama kralježnjaka, od riba (Falcón et al., 2003.) do vodozemaca (Dodt i Heerd, 1962.), gmazova (Underwood, 1977.), ptica (Cassone, 2014.) i sisavaca (Arendt i Skene, 200. ). Najvažnija funkcija epifize je proizvodnja i oslobađanje hormona melatonina, koji prenosi informacije o ciklusima svjetlo-tarak i duljini dana, održavajući time vremensku organizaciju fiziologije i ponašanja. Važno je da se kod mnogih vrsta takvi ritmovi stvaraju endogeno i traju kada je životinja smještena u stalne uvjete okoliša, kao što je stalna tama ili stalna svjetlost (Daan i Aschoff, 1975.). Promjene u svjetlosnom okruženju sinkroniziraju, ili 'uvlače', takve endogene ritmove u optimalno doba dana, noći ili čak godišnjeg doba, kada bi trebali biti izraženi. Iako su epifiza i funkcija melatonina opsežno proučavani kod ptica i sisavaca, ovdje pokušavamo proširiti referentno polje na druge skupine kralježnjaka gdje god je to moguće. U ovom odjeljku fokusiramo se na učinke ALAN-a samo na funkcije epifize koje mijenjaju dnevne ritmove. Razmotrit ćemo sezonske ritmove u sljedećem odjeljku, koji će se odnositi na reprodukciju, jer oni nisu uvijek posredovani melatoninom.

Dnevno vrijeme i svjetlo noću

Epifiza pokazuje snažnu endogenu regulaciju svog ritma sinteze i lučenja melatonina u nižih kralježnjaka, dok je kod sisavaca ritam epifize vođen neuralnim unosom. Na primjer, kod ptica je moguće uzgajati stanice epifize in vitro a da stanice ne izgube svoje endogeno cirkadijalno oslobađanje melatonina (Arendt, 1998 Brandstätter i sur., 2000 Gaston i Menaker, 1968 Robertson i Takahashi, 1988). Eksperimentira oboje in vivo (u uzorcima plazme) i in vitro (kultivirane stanice epifize) su pokazale da su ritmovi melatonina usporedivi (Brandstätter i sur., 2001.). To nije moguće za epifizu sisavaca jer pinealektomija ne dovodi do poremećenih cirkadijanskih ritmova osim ako se životinja ne drži na stalnom jakom svjetlu (Valdés-Tovar i sur., 2015. Vinogradova i sur., 2010.), kada životinje pokazuju znakove cijepanja , fragmentacija ili prigušivanje ritmova aktivnosti (Cassone, 1990.).

Dnevno vrijeme lučenja melatonina visoko je očuvano kod svih kralježnjaka (Reiter i sur., 2014.). Melatonin luči epifiza tijekom noći, a svjetlo ga potiskuje tijekom dana. Kod sisavaca lučenje melatonina uvelike kontrolira SCN, koji zatim regulira ritmove epifize putem neuralnih ulaza. Kod ptica epifiza posjeduje vlastiti skup fotoreceptora (Peirson i sur., 2009.), te je stoga sposobna proizvoditi melatonin neovisno o SCN-u (Bell-Pedersen i sur., 2005.). Međutim, kod kralježnjaka koji nisu sisavci također je jasno da melatonin nije isključivi proizvod epifize, ali ga mogu sintetizirati drugi organi i tkivo. Na primjer, kod ptica, vodozemaca i riba, oči su također sposobne za proizvodnju melatonina (Underwood i sur., 1984.).

Trajanje oslobađanja melatonina varira od vrste do vrste, ali se općenito pretpostavlja da odražava duljinu noći, a time i fotoperiod (Arendt, 1998. Gwinner i sur., 1997.). Svjetlosni impulsi različitog trajanja i intenziteta, isporučeni noću, mogu potisnuti razine melatonina u ljudi i drugih kralježnjaka (Arendt, 1998. Wikelski i sur., 2008.). Stoga se predlaže da ALAN mijenja percepciju duljine dana i utječe na regulaciju dnevnih i sezonskih ritmova (Dominoni, 2015. Dominoni i Partecke, 2015.). Doista, izloženost ALAN-u povezana je s promjenama u obrascima aktivnosti diel (vidi Rječnik) u nekoliko vrsta u svim svojtama kralježnjaka (Bird i sur., 2004. de Jong i sur., 2016. Dominoni i sur., 2014. Kempenaers i sur., 2010. Migaud i sur., 2007. Ouyang i sur., 2017.b Perry i sur., 2008. Raap i sur., 2015. Rotics i sur., 2011.). U ljudi se djelomična supresija melatonina može postići izlaganjem 100-300 lx tijekom 2 h, iako je za potpunu supresiju potreban intenzitet od 2500 lx (slika 1) (Arendt, 1998. Dauchy i sur., 2014. Stevens i Zhu, 2015.). Kod ptica u zatočeništvu dugo je poznato da svjetlosni impulsi tijekom noći mogu smanjiti koncentraciju melatonina (Gwinner i sur., 1997. Vakkuri i sur., 1985.). Dvije nedavne studije u zatočeništvu testirale su hipotezu da noćno svjetlo intenziteta usporedivo s onim u urbanim sredinama može potisnuti ritmove melatonina. Prvo istraživanje pokazalo je da cjelonoćno izlaganje svjetlosnom intenzitetu od 0,3 lx može potisnuti koncentraciju melatonina na početne vrijednosti u europskog vranca (Turdus merula), osobito u ranim jutarnjim satima, s blažim učincima u ranim i ponoćnim satima (slika 3. Dominoni i sur., 2013.b). Druga studija, o velikim sisama (Parus major), otkrili su da je povećanje razine intenziteta svjetlosti dano tijekom cijele noći linearno povezano sa smanjenjem razine melatonina u plazmi (de Jong i sur., 2016.). Slični rezultati pronađeni su kod riba, gdje izlaganje samo 2 lx svjetlosti tijekom 1 h usred noći može smanjiti razinu melatonina u serumu, a to je smanjenje linearno povezano s intenzitetom svjetlosti (Bayarri et al. , 2002. Zachmann i sur., 1992.). Međutim, kod gmazova, koji su filogenetski bliži pticama, svjetlosni impulsi tijekom noći, iznenađujuće, ne mogu smanjiti razinu melatonina. Ovaj negativni rezultat pronađen je i kod guštera i kod kornjača (Underwood, 1986. Vivien-Roels i sur., 1988.), a istraživači sugeriraju da bi svjetlost kod ovih vrsta mogla utjecati na melatonin porijeklom iz epifize indirektno putem sinkronizirajućeg učinka cirkadijanskih oscilatora , umjesto izravno kroz promjene u aktivnosti N-acetiltransferaze, enzima koji pokreće proizvodnju melatonina kod ptica i sisavaca. Važno je da stupanj supresije melatonina od strane ALAN-a ne ovisi samo o intenzitetu svjetlosti, već i o spektru svjetlosti. Doista, pokazalo se da kod ljudi kratke valne duljine koje odgovaraju plavoj svjetlosti izazivaju mnogo jači supresivni učinak na razine melatonina nego duže valne duljine, kao što je narančasto-crveno svjetlo (Aubé i sur., 2013. Cajochen i sur., 2005. Navara i Nelson , 2007.). Ovaj učinak svjetlosti ovisan o valnoj duljini na supresiju melatonina koriste neki računalni monitori i elektronički uređaji, koji mogu pomaknuti spektar svjetlosti emitirane prema više narančaste i manje plave svjetlosti tijekom noći. Slični učinci ovisni o valnoj duljini također su pronađeni kod glodavaca (Nelson i Takahashi, 1991. Zubidat i sur., 2011.), ptica (Lewis et al., 2001. Surbhi i Kumar, 2015.) i riba (Oliveira i sur., 2007. Vera i dr. sur., 2010. Ziv i sur., 2007.).Stoga je općeprihvaćeno da kratke do srednje valne duljine mogu potisnuti razinu melatonina i tako utjecati na cirkadijalnu fiziologiju u većoj mjeri nego duže valne duljine.

Učinci izloženosti ALAN-u na dnevnu i sezonsku koncentraciju melatonina i testosterona u mužjaka urbanih i šumskih kosova (Turdus merula). Razine melatonina (A) i testosterona (B) u plazmi iz jednakog broja šumskih i urbanih ptica izloženih dvama različitim tretmanima: ili tamne noći (kontrola) ili umjetno svjetlo noću (eksperimentalno). Pokusne ptice bile su izložene konstantnom intenzitetu razine umjetne svjetlosti tijekom cijele noći, jednakoj 0,3 lx, a proizvodila ih je žarulja sa žarnom niti s rasponom valnih duljina između 450 i 950 nm. Kontrolne ptice bile su izložene tamnim noćima. Fotoperiod je pratio prirodne varijacije u duljini dana u Radolfzellu u Njemačkoj i mijenjao se na dnevnoj bazi. Intenzitet svjetla tijekom dana bio je ∼600 lx, a osiguravale su ga fluorescentne bijele žarulje. Oba su hormona analizirana na uzorcima plazme dobivenim od istih osoba u različito vrijeme. Uzimanje krvi na melatonin provedeno je zimi (25. do 29. siječnja 2011.). Uzorkovanje krvi za testosteron provedeno je otprilike svaka 3 tjedna u razdoblju od prosinca 2010. do kolovoza 2011. Brojke prilagođene Dominoni i sur. (2013a,b).

Učinci izloženosti ALAN-u na dnevnu i sezonsku koncentraciju melatonina i testosterona u mužjaka urbanih i šumskih kosova (Turdus merula). Razine melatonina (A) i testosterona (B) u plazmi iz jednakog broja šumskih i urbanih ptica izloženih dvama različitim tretmanima: ili tamne noći (kontrola) ili umjetno svjetlo noću (eksperimentalno). Pokusne ptice bile su izložene konstantnom intenzitetu razine umjetne svjetlosti tijekom cijele noći, jednakoj 0,3 lx, a proizvodila ih je žarulja sa žarnom niti s rasponom valnih duljina između 450 i 950 nm. Kontrolne ptice bile su izložene tamnim noćima. Fotoperiod je pratio prirodne varijacije u duljini dana u Radolfzellu u Njemačkoj i mijenjao se na dnevnoj bazi. Intenzitet svjetla tijekom dana bio je ∼600 lx, a osiguravale su ga fluorescentne bijele žarulje. Oba hormona analizirana su na uzorcima plazme dobivenim od istih osoba u različito vrijeme. Uzimanje krvi na melatonin provedeno je zimi (25. do 29. siječnja 2011.). Uzorkovanje krvi za testosteron provedeno je otprilike svaka 3 tjedna u razdoblju od prosinca 2010. do kolovoza 2011. Brojke prilagođene Dominoni i sur. (2013a,b).

Cirkadijalna homeostaza je neophodna za održavanje tjelesne funkcije i zdravlja. Kada su cirkadijalni ritmovi poremećeni, na primjer zbog nedostatka sna ili rada u smjenama, mogu se pojaviti negativne posljedice po zdravlje. To je pokazano u studijama poprečnog presjeka na ljudima kao i u rigoroznijim eksperimentima na modelnim vrstama (Buxton i sur., 2012. McFadden i sur., 2014. Möller-Levet i sur., 2013. Navara i Nelson, 2007. Stevens, 2009.) . Budući da je ALAN moćno sredstvo za modifikaciju cirkadijalnih ritmova, bio je uključen u pojavu nekoliko ljudskih bolesti, od metaboličkog sindroma i pretilosti (Fonken i sur., 2010. Navara i Nelson, 2007.), do depresije (Bedrosian i sur. , 2013. Stevens i Zhu, 2015.) i rak (Stevens, 2009.). Međutim, taj se aspekt mnogo manje proučava kod divljih životinja (Dominoni i sur., 2016.). Nedavni radovi sugeriraju da bi divlje vrste, a posebno ptice, mogle biti lišene sna kada su izložene ALAN-u, iako s blagim fiziološkim zdravstvenim posljedicama (Ouyang i sur., 2017.b Raap i sur., 2016., 2015.). Ostaje da se utvrdi mogu li takvi učinci narušiti kondiciju.

Reproduktivna os

Odnos između svjetla, cirkadijanskih ritmova i percepcije duljine dana duboko utječe na sezonske procese i čini osnovu za razumijevanje potencijalnih učinaka ALAN-a na sezonske ritmove i reprodukciju. Centralna za fotoperiodizam je uloga osi hipotalamus–hipofiza–gonada (HPG) (vidi pojmovnik) (Dawson, 2015.), dobro očuvanog sustava među kralježnjacima (Sower i sur., 2009.). Aktivnost HPG osi počinje izlučivanjem gonadotropin-oslobađajućeg hormona (GnRH) iz hipotalamusa u portalne krvne žile hipofize. GnRH stimulira prednju hipofizu na lučenje gonadotropina [luteinizirajućeg hormona (LH) i folikulostimulirajućeg hormona (FSH)], koji izazivaju sazrijevanje gonada i lučenje spolnih steroida (estrogena i androgena). Neuralni put koji detektira duljinu dana i prenosi ovu informaciju na HPG os varira između klasa kralježnjaka (Ikegami i Yoshimura, 2016.). Kod sisavaca svjetlost se detektira kroz oči, a signali se prenose u epifizu, koja zatim oslobađa melatonin (kao što je gore opisano). Osim toga, nedavni rad razjasnio je molekularni mehanizam koji stoji iza djelovanja melatonina na sezonsku reprodukciju sisavaca (Hut, 2011.). Specifično područje u hipofizi, pars tuberalis (PT), prepuno je receptora za melatonin. Pod dugim fotorazdobljima (obično više od 14 h svjetlosti na dan), u PT se pokreće fiziološka kaskada koja stimulira proizvodnju hormona štitnjače u susjednom bazalnom hipotalamusu, utječući na kraju na lučenje GnRH. Sličan mehanizam nedavno je otkriven kod ptica (Nakao i sur., 2008.).

Istraživanja na pticama također su bila ključna u razumijevanju odnosa između svjetlosti, cirkadijanskih ritmova i sezonskih procesa. Doista, odavno je poznato da pojedinačni kratki svjetlosni impulsi usred noći mogu pokrenuti reproduktivne reakcije (rast gonada, lučenje LH) čak i kada se životinja drži kratkim, nestimulirajućim duljinama dana (Follett i sur. ., 1974. Te Marvelde i sur., 2012.). Ove studije upućuju na postojanje cirkadijalnog ritma fotoosjetljivosti koji posreduje u sezonskoj reprodukciji kod ptica. Važno je da se fotoreceptori uključeni u takve odgovore nalaze u hipotalamusu ptica (Davies i sur., 2012. Halford i sur., 2009. Nakane i sur., 2010.). Stoga je razumno pretpostaviti da čak i kratki impulsi ALAN-a mogu izravno utjecati na reprodukcijsko vrijeme putem stimulacije dubokih moždanih fotoreceptora. Konkurentna ili komplementarna hipoteza je da ALAN ne stimulira izravno fotoreceptore, već indirektno utječe na sezonsku reprodukciju utječući na druge procese, kao što su traženje hrane i društvene interakcije. Kao što je objašnjeno u nastavku, potrebna su buduća istraživanja kako bi se utvrdilo koja je hipoteza točna.

Kralježnjaci koji se sezonski razmnožavaju i koji koriste fotoperiod kao glavni reproduktivni znak mogu se općenito kategorizirati u uzgajivače dugog ili kratkog dana, ovisno o duljini dana kada su plodni. Uzgajivači dugog dana (npr. konji, hrčci, ptice i većina neptičjih gmazova) plodni su tijekom proljeća kada se duljina dana povećava, dok su uzgajivači kratkog dana (npr. ovce, koze, lisice i jeleni) plodni tijekom jeseni kada je duljina dana se smanjuje. Sve veći broj studija otkrio je da se vrijeme sezonskih reproduktivnih procesa razlikuje između kralježnjaka koji nastanjuju područja s ALAN-om i njihovih konspecifikata koji nastanjuju područja s malo ili nimalo ALAN-a (Brüning i sur., 2015. de Jong i sur., 2015. Dominoni i sur., 2013a Ikeno i sur., 2014 LeTallec i sur., 2015 Schoech i sur., 2013). S obzirom na središnju ulogu duljine dana u reguliranju sezonske reprodukcije, jedna hipoteza koja objašnjava ove nalaze je da ALAN stimulira fotoreceptore koji aktiviraju HPG os, čime se mijenja percipirana duljina dana i mijenja vrijeme reproduktivnih procesa (slika 3.). Slijedeći ovu hipotezu, ALAN bi trebao unaprijediti povećanje duljine dana koje uzgajivači dugog dana koriste za pokretanje aktivnosti HPG osi. Zauzvrat, uzgajivači dugog dana trebali bi unaprijediti vrijeme reproduktivnog sazrijevanja i uzgoja. Nasuprot tome, ALAN bi trebao odgoditi ili čak potpuno inhibirati smanjenje duljine dana koje uzgajivači kratkog dana koriste za vrijeme reproduktivnog sazrijevanja i razmnožavanja. Dostupni dokazi iz studija slobodnih kralježnjaka u skladu su s ovim predviđanjima. Studije uzgajivača dugog dana uglavnom su se fokusirale na ptice i općenito su otkrile da ptice koje žive u područjima s ALAN-om pokreću sezonske reproduktivne procese ranije od ptica u područjima bez ALAN-a (de Molenaar i sur., 2006. Kempenaers i sur., 2010. Russ et al. al., 2015.). Među uzgajivačima kratkog dana, Robert i sur. (2015.) otkrili su da ženke tammarskih valabija (Macropus eugenii) koji žive u područjima s ALAN-om rodili su se kasnije od valabija koji žive u područjima bez ALAN-a. Autori sugeriraju da je to zato što ALAN maskira mala smanjenja duljine dana nakon ljetnog solsticija koje valabije koriste za vrijeme reaktivacije blastocista. Kod europskog smuđa (Perca fluvialis), još jedan uzgajivač kratkog dana, ALAN potpuno inhibira proizvodnju gonadotropina (LH i FSH). Međutim, važno je napomenuti da iako su učinci ALAN-a na reproduktivnu fiziologiju općenito jaki i dobro utvrđeni, to ne znači nužno da će to utjecati na stvarno vrijeme razmnožavanja. Na primjer, iako ALAN može stimulirati rast gonada kod ptica i do mjesec dana ranije nego inače, to se prevodi u polaganje jaja samo nekoliko dana ranije nego inače, a čak se i to ne opaža svake godine (de Jong i sur., 2015. Kempenaers i sur., 2010.). To je vjerojatno zato što je datum polaganja jaja posredovan dodatnim znakovima osim fotorazdoblja, kao što su temperatura i dostupnost hrane (Schaper i sur., 2012. Te Marvelde i sur., 2012.).

Iako studije u kontroliranim uvjetima općenito otkrivaju da ALAN utječe na vrijeme sezonskih reproduktivnih procesa, one ne pokazuju da ALAN ispoljava svoje učinke izravnim stimuliranjem fotoreceptora koji ne stvaraju sliku. Kao takav, još uvijek se ne može isključiti da ALAN neizravno utječe na sezonsku reprodukciju utječući na druge procese, uključujući traženje hrane i društvene interakcije. Povećanje percipirane duljine dana uzrokovano ALAN-om potencijalno daje kralježnjacima više vremena svaki dan za hranu i društvene interakcije. Više vremena za ishranu moglo bi potencijalno povećati vjerojatnost da životinje imaju dovoljno zaliha energije za razmnožavanje, što se smatra osobito važnim za ženke (Davies i Deviche, 2014.). Nadalje, pokazalo se da ALAN poboljšava učinkovitost hranjenja ptica močvarica (Regular i sur., 2011. Santos i sur., 2010.). Povećanje prividne duljine dana kao rezultat ALAN-a također može osigurati vrijeme za više društvenih interakcija između muškaraca i žena. Dobro je poznato da je početak pjevanja u zoru ranije kod ptica koje naseljavaju područja s ALAN-om (Kempenaers i sur., 2010. Miller, 2006.). Stoga bi promjene u vremenu reproduktivnih procesa mogle biti povezane s promjenama u ponašanju suprotnog spola izazvanim ALAN-om. Doista, dobro je utvrđeno da društvene interakcije između muškaraca i žena mogu modulirati reproduktivne procese. Na primjer, muška pjesma ima brze endokrine i bihevioralne učinke na ženke (Maney i sur., 2007., 2003.) i može stimulirati razvoj jajnika (Bentley i sur., 2000.). Isto tako, mužjaci mogu reagirati na ženke liječene estradiolom povećanjem testosterona u plazmi (Wingfield i Monk, 1994.).

Glavno ograničenje studija u divljini je da je teško odvojiti učinke ALAN-a od učinaka drugih varijabli okoliša koje često prate ALAN. Većina studija ALAN-a uspoređuje kralježnjake u urbanim područjima s kralježnjacima u neumjetno osvijetljenim ruralnim područjima (za iznimku, vidi de Jong i sur., 2015.). Osim povećanog ALAN-a, urbana područja također imaju tendenciju da budu toplija (tzv. efekt 'urbanog toplinskog otoka'), bučnija, imaju veću ljudsku gustoću, promijenjenu fenologiju biljaka i moguće također promijenjenu dostupnost hrane (Buyantuyev i Wu, 2012. Deviche i Davies, 2013 Halfwerk i Slabbekoorn, 2013 Imhoff i sur., 2010). Sukladno tome, urbane populacije uzgajivača dugog dana općenito započinju reproduktivne procese ranije od njihovih ruralnih konspecifikata (Deviche i Davies, 2013. Partecke i sur., 2005.). Studije u kontroliranim uvjetima s ciljem testiranja je li ALAN sam po sebi dovoljan za modificiranje vremena sezonskih reproduktivnih procesa općenito podupiru hipotezu da ALAN mijenja reproduktivnu fiziologiju u skladu s gornjim predviđanjima (Brüning i sur., 2015 Dominoni i sur., 2013a Ikeno et al. al., 2014. LeTallec i sur., 2015. Schoech i sur., 2013.), i vjerojatno snažnije od drugih čimbenika specifičnih za grad, kao što su viša temperatura i gustoća uzgoja (Dominoni i sur., 2015.). Doista, učinci ALAN-a su dokazani na svim razinama HPG osi. Međutim, ovi učinci ALAN-a su složeni i mogu ovisiti o tome koji se aspekti HPG osi razmatraju i spol. Ovu točku ilustrira studija Schoecha i sur. (2013.), koji je pronašao razlike u odgovorima LH, testosterona i estradiola u plazmi na ALAN u mužjaka i ženki zapadnjačkih šojki (Aphelocoma californica). Uzrok ove varijacije između hormona i spolova tek treba utvrditi.

Nadbubrežna osovina

Os hipotalamus–hipofiza–nadbubrežna žlijezda (HPA vidi pojmovnik) odgovorna je za odgovor na vanjske stresore ili izazove u okolišu (Romero i sur., 2009.). Glukokortikoidni hormoni (GCs kortizol, kortikosteron), koje oslobađaju nadbubrežne žlijezde (vidi Rječnik), od posebne su važnosti za kralježnjake jer služe različitim funkcijama za održavanje energetske ravnoteže organizma (Hau i Goymann, 2015.). GC koordiniraju odgovor organizma na predvidljive promjene, ali i na akutne, nepredvidive izazove. Dakle, oni su posrednici individualne fenotipske fleksibilnosti na promjenjive uvjete okoliša (Hau i sur., 2016.).

Rana studija na štakorima otkrila je povišenje razine kortikosterona uz stalnu izloženost fluorescentnoj rasvjeti (Scheving i Pauly, 1966.). Zanimljivo, ne samo da su štakori imali povišene razine kortikosterona, već je bio poremećen i njihov dnevni ritam oslobađanja. Niz laboratorijskih studija na hrčcima pokazao je da kronična izloženost svjetlu smanjuje imunološku funkciju i podiže razinu kortizola (Bedrosian i sur., 2011., 2013.). U laboratorijskoj studiji na ribama, samo je losos izložen plavom LED svjetlu visokog intenziteta povećao razinu kortizola, dok bijele LED i metal-halogene svjetiljke nisu povisile razinu kortizola (Migaud i sur., 2007.). Slobodnoživuće velike sise koje se razmnožavaju na bijelom svjetlu noću imale su mnogo više razine GC od ptica koje se razmnožavaju na zelenim, crvenim ili tamnim kontrolnim mjestima (Ouyang i sur., 2015.). Razlike u ova dva istraživanja o učincima LED dioda mogu se pripisati dizajnu studije ili percepciji i odgovoru ALAN-a povezanih s taksonima. Ove povišene razine tipične su za razine u cirkulaciji koje se vide nakon serije stresa vezanja i hvatanja. Ova studija bila je prva koja je proučavala razine GC-a u slobodnoživućim vrstama i nije bilo razlika u preživljavanju, što sugerira da bi dugoročni učinci fitnesa u divljini mogli biti uravnoteženi drugim čimbenicima, kao što je povećanje dostupnosti hrane u bijeloj boji. svjetlo (Welbers i sur., 2017.). Ove studije ilustriraju važnost istraživanja razina GC-a u drugim svojtima i pod različitim uvjetima osvjetljenja jer ne izgleda da sve vrste reagiraju na ALAN s elevacijom HPA osi.

Kako je raširena umjetna svjetlost relativno noviji fenomen, nisu proučavani uzvodni učinci na receptore i gustoće receptora u osi HPA. Kako bismo razumjeli puni utjecaj ALAN-a na os HPA, trebali bismo testirati reaktivnost HPA (koliko visoke razine GC potječu), kao i negativne povratne informacije (kako sve više razine GC mogu inhibirati daljnje izlučivanje). Moguće je da ALAN utječe samo na negativne povratne informacije i/ili razine receptora, što uzrokuje nizvodne učinke povišenih GC-a. Ali samo ispitivanjem cijele osi moći ćemo se suprotstaviti učincima ALAN-a.

Os štitnjače

Hormoni štitnjače pokazuju izražene dnevne i/ili sezonske ritmove, a pokazalo se da snažno reagiraju na promjene u fotoperiodu. Dakle, ALAN može potencijalno utjecati na lučenje ovih molekula, a time i na mnoge fiziološke procese. Ovdje se ukratko osvrćemo na ulogu hormona štitnjače (TH) u dnevnoj i sezonskoj biologiji, a zatim opisujemo moguće posljedice izloženosti ALAN-u na funkciju štitnjače.

Dnevna i sezonska regulacija TH je dobro poznata u kralježnjaka. TH su važni regulatori energetske homeostaze, a receptori hormona štitnjače (THR) prisutni su u gotovo svim tkivima (Williams i Bassett, 2011.). T4 je prvi TH koji se proizvodi i oslobađa u značajnim koncentracijama u krvi. T4 se pretvara u svoj aktivni oblik, T3, djelovanjem enzima tipa II jodotironin dejodinaze (DIO2) u ciljnim tkivima (Williams i Bassett, 2011.). T3 je uključen u nekoliko fizioloških procesa, uključujući rast i razvoj, metabolizam, regulaciju tjelesne temperature i otkucaja srca, te se može smatrati glavnim hormonom štitnjače (Eales, 1988 Mullur i sur., 2014 Williams i Bassett, 2011). Fotoperiod sinkronizira proizvodnju TH. Na primjer, kod riba se čini da su dnevni ritmovi cirkulirajućih TH sinkronizirani sa svjetlosnim ciklusom, a ne s vremenom hranjenja (Leiner i MacKenzie, 2001. Reddy i Leatherland, 2003.). Važno je da takvi ritmovi opstaju u stalnim uvjetima nekoliko ciklusa, što ukazuje na uključenost endogenog cirkadijalnog sata osjetljivog na svjetlost koji određuje aktivaciju ili inhibiciju osovine hipotalamus–hipofiza–štitnjača (HPT) (Leiner i MacKenzie, 2001.). Slični nalazi su pronađeni kod svih kralježnjaka, od anurana (Gancedo i sur., 1997.) do ptica (Cogburn i Freeman, 1987.) i sisavaca (Eales, 1988.). Čini se da se doba dana u kojem se razine T3 i T4 najviše razlikuju po godišnjim dobima (Gancedo i sur., 1996. Yoshimura, 2010.), što je temelj uloge sezonskih promjena u fotoperiodu u regulaciji funkcije štitnjače. Doista, TH su ključna komponenta fotoperiodijskog odgovora kod svih kralježnjaka (Hazlerigg i Loudon, 2008 Hut, 2011).

Pa kako bi ALAN mogao utjecati na funkciju štitnjače? Najočitiji način je kroz neizravne učinke zbog promjena u razinama melatonina. Kao što smo gore naveli, ALAN mijenja percepciju duljine dana, a točnije se tumači kao dug dan. Stoga, izloženost ALAN-u iz temelja pomiče cjelokupnu fiziologiju na uvjete poput duljeg dana. Što se tiče djelovanja štitnjače, povećana duljina dana pokreće fiziološku kaskadu koja potiče pretvorbu T4 u T3 i konačno aktivaciju gonada. Doista, duga fotoperioda povezana su s povećanim razinama TSH i T3 u nekoliko vrsta (Boeuf i Le Bail, 1999. Nakao i sur., 2008. Yoshimura, 2010.).Pokazalo se da realne razine ALAN-a (5 lx) povećavaju ekspresiju TSH receptora u hipotalamusu i pars tuberalisu sibirskih hrčaka držanih u kratkim fotoperiodima, a to je bilo popraćeno važnim fiziološkim promjenama poput povećanja gonadne i tjelesne mase, što sugerira da prigušeno svjetlo noću može promijeniti molekularne i fiziološke mehanizme na kojima se temelji fotoperiodični odgovor, uključujući funkciju štitnjače (Ikeno i sur., 2014.). Međutim, kronična izloženost ALAN-u može imati suprotan učinak i smanjiti hormone štitnjače na vrlo niske razine, kao što je vidljivo za testosteron kod ptica (Dominoni i sur., 2013c.). Doista, studije na ljudima koji žive u polarnim regijama istaknule su rizik od takozvanog 'polarnog T3 sindroma', čiji je obilježje kronično niska razina T3 u krvi. Takvi se sindromi obično povezuju s psihološkim poremećajima kao što su depresija i povećana agresivnost, slično sezonskim afektivnim poremećajima (SAD) (Palinkas i Suedfeld, 2008.). Promjene u koncentracijama hormona štitnjače zbog ALAN-a također mogu imati neizravne učinke na mnoštvo drugih fizioloških procesa koji su jako regulirani djelovanjem štitnjače. Konkretno, energetski metabolizam je ključni proces koji je pod utjecajem štitnjače (Mullur i sur., 2014.). Nedavna studija povezala je ALAN sa smanjenom potrošnjom energije kod divljih ptica (Welbers i sur., 2017.), ali nije jasno jesu li hormoni štitnjače uopće uključeni u takve metaboličke promjene. Općenito, razumno je pretpostaviti nekoliko fizioloških posljedica svjetlosti noću koje bi mogle biti posredovane promjenama u hormonima štitnjače. Međutim, za sada postoji malo empirijskih dokaza za to, a neki podaci više upućuju na neizravni učinak ALAN-a na djelovanje štitnjače putem promjena u cirkadijanskoj fiziologiji i melatoninu (Ikeno i sur., 2014.).


Znanstvene studije o negativnim učincima treperenja LED i fluorescentne rasvjete

Važno je gledati dalje od samo visokog izlaza plave svjetlosti u našoj modernoj rasvjeti, jer postoje i drugi aspekti toga, poput treperenja koje uzrokuje štetu našem zdravlju. Studije u nastavku govore o tome što je treperenje i kakav utjecaj ima na naše zdravlje.

Napisali smo i članke o problematici moderne rasvjete i obradili temu treperenja. Možete ih pročitati ovdje:
- Užasi rada i života pod fluorescentnim i LED svjetlima i LED lampama
- Zabrinutost za zdravlje fluorescentnog svjetla: zaplet se zgušnjava

"Vidi se da je kod LED izvora jačina i raspon treperenja relativno vrlo visoki u usporedbi s konvencionalnim svjetlima."

"Različiti štetni učinci treperenja uključuju naprezanje očiju, umor, glavobolju, migrenu, zamagljen vid kao i fotoepilepsiju kod osjetljivih osoba"

"Svrha studije bila je usporediti utjecaj fluorescentnog svjetla pokretanog konvencionalnim i visokofrekventnim balastima na subjektivnu dobrobit, performanse i fiziološko uzbuđenje."

"Pokazalo se da treperenje svjetlosti ima štetne učinke na ljude i druge vrste."


Uvod

Svjetlosno onečišćenje brzo je rastuća prijetnja kopnenoj i vodenoj biološkoj raznolikosti diljem svijeta (Gaston et al., 2013. Koen et al., 2018.). Sve veći broj istraživanja razradio je načine na koje neprirodno svjetlo noću utječe na organizme i ekosustave, što uključuje poremećaje osjetilne percepcije, diel ciklus i ekološke interakcije (Hölker et al., 2010. Davies et al., 2016.). Takve poremećaje podupiru fiziološki procesi, čije proučavanje može dati informacije o tome kako organizmi reagiraju na svjetlosno onečišćenje, osobito kada njegovi učinci nisu vidljivi golim okom (Navara i Nelson, 2007. Gaston et al., 2013.). Većina istraživanja na ovu temu usredotočena je na kopnene sustave, međutim, svjetlosno onečišćenje prijeti morskim i slatkovodnim organizmima i manje se razumije u tim vodenim okolišima (Davies et al., 2016.). Davies et al. (2014) procjenjuje da 22% obalnih područja na Zemlji (isključujući Antarktik) doživljava određeni stupanj svjetlosnog onečišćenja, što Kyba et al. (2017b) procjenjuje se da godišnje raste za 2,2% površine i svjetline jer se obalna područja diljem svijeta nastavljaju brzo urbanizirati (Neumann et al., 2015).

Različiti biomarkeri koriste se za procjenu kako životinje reagiraju na vanjske podražaje, uključujući one antropogenog podrijetla, poput svjetlosnog onečišćenja, koji zajedno doprinose alostatskom opterećenju (McEwen i Wingfield, 2010.). U kontekstu divljih organizama, poseban je interes za razumijevanje kako antropogeni poremećaji utječu na performanse, kondiciju i ekološke procese na razini populacije (Wikelski i Cooke, 2006., Dantzer i sur., 2014.). Utvrđeno je da svjetlosno onečišćenje remeti hormonske cikluse ili izaziva stres kod nekoliko vrsta riba (uglavnom zbog glukokortikoida), kao što je europski smuđ (Perca fluviatilis) (Brüning et al., 2015., Brüning et al., 2018.), kost (Albula vulpes) ( Szekeres et al., 2017.), Atlantski losos (Salmo salar) ( Migaud et al., 2007.) i baunco (Girella laevifrons) (Pulgar et al., 2019.), zajedno s promjenom ponašanja vodenih životinja (Gaston et al., 2015. Thums et al., 2016. Fischer et al., 2020.) i strukturu ekosustava ( Perkin et al., 2011. Underwood et al., 2017.). Nekoliko studija je istraživalo učinak svjetlosnog onečišćenja na vodene beskralješnjake, unatoč njihovoj rasprostranjenosti i integralnom značenju u vodenim ekosustavima. Utvrđeno je da umjerene razine umjetnog svjetla noću (tj. 4-15 luksa) potiskuju aktivnost i mijenjaju ponašanje kod četiri vrste sjevernoameričkih rakova (Jackson i Moore, 2019. Fischer et al., 2020.), i japanski jastog (Panulirus japonicus) zabilježeno je da potiskuje aktivnost pri ekstremno niskim razinama umjetnog svjetla noću (1,8 × 10 -4 luksa) (Nagata i Koike, 1997.). Poznata nam je samo jedna studija do danas koja je mjerila hormone u vodenog beskralježnjaka izloženog umjetnom svjetlu noću u pokušaju da shvati doprinosi li to alostatskom opterećenju (Jackson i Moore, 2019.), a koje je pokazalo da ne utječe na razine hemolimfnog serotonina u dvije vrste sjevernoameričkih rakova, unatoč poremećaju njihovog ponašanja i razine aktivnosti. Dok razine hormona mogu odražavati status životinje tijekom određenog vremenskog razdoblja prije uzorkovanja, druge se krajnje točke mogu koristiti za kontinuiraniju procjenu odgovora na stres i u višoj razlučivosti, kao što je broj otkucaja srca (fH) i lokomotornu aktivnost. Štoviše, sve se više priznaje da takozvani hormoni stresa (tj. glukokortikoidi) imaju različite uloge u funkciji organizma (MacDougall-Shackleton et al., 2019).

Broj otkucaja srca korišten je kao mjera fiziološkog statusa i alostatskog opterećenja u nizu životinjskih svojti, uključujući desetonošne rakove. Dekapodi imaju najsloženiji cirkulacijski sustav među rakovima, sličan onom bazalnih kralježnjaka, i promjene u fH Utvrđeno je da su pouzdan pokazatelj fiziološkog stanja brojnih desetonošnih vrsta (McGaw i Reiber, 2015.). Kao i kod riba i drugih kralježnjaka, fH često se povećava s izloženošću stresu, međutim, dekapodi također mogu doživjeti bradikardiju (usporavanje fH) ili akardija (privremeni prestanak fH) kada je izložen fiziološkom izazovu, ovisno o njegovoj brzini, trajanju i ozbiljnosti ( Brown et al., 2004. McLean i Todgham, 2015.). Mjerenje od fH u desetonošcima je povijesno bio ograničen na privezane ili ograničene životinje, međutim, McGaw et al. (2018) razvili su novu metodologiju mjerenja fH u slobodno pokretnim desetonošcima pomoću fH biologe. Osim toga, napredak u tehnologiji biologera ubrzanja (tj. akcelerometri) omogućio je daljinsko mjerenje aktivnosti malih životinja koje se slobodno kreću ( Brown et al., 2013. Cooke et al., 2016.), aktivnost je primarna odrednica fH kod dekapoda kao i mjera bihevioralnog odgovora na podražaj (Bertelsen, 2013. Goldstein et al., 2015. Gutzler et al., Žiri 2015 et al., 2018).

U ovoj smo studiji koristili biologere otkucaja srca zajedno s tri-aksijalnim akcelerometrima kako bismo istražili fiziološki i bihevioralni odgovor karipskog jastoga (Panulirus argus) do svjetlosnog onečišćenja. Panulirus argus čini jedno od kulturno i ekonomski najznačajnijih ribarskih područja u zapadnom Atlantskom oceanu, zapošljava preko 60 000 ljudi i ostvaruje više od milijardu dolara prihoda godišnje (Winterbottom et al., 2012. FAO, 2018. CLME+, 2019.). Na Bahamima, gdje P. argus poznat kao rak, ribolov je najveći i najvrjedniji u zemlji (Smit i Zeller, 2013. Sherman et al., 2018.), a Bahamski ribolov je najveći u rasponu vrste (CLME+, 2019.). Dok je bahamsko ribarstvo 2018. certificiralo Marine Stewardship Council (Gascoigne et al., 2018), P. argus ima status "nedostatka podataka" IUCN Crvenog popisa u cijelom rasponu od posljednje procjene 2009. ( Butler et al., 2013.) i njegovo ribarstvo vjerojatno je na mnogim mjestima prelovljeno (CRFM, 2011. Winterbottom et al., 2012. WECAFC, 2018. CLME+, 2019.). Panulirus argus je također ekološki značajna vrsta, koja utječe na strukturu zajednice grabežljivcem, podupire trofičke veze iz kemosintetske primarne proizvodnje i čini važan dio prehrane svojih grabežljivaca (Smit i Herrkind, 1992. Higgs et al., 2016 Gnanalingam i Butler IV, 2018). Kao noćni generalist s cirkadijalnim ciklusom aktivnosti posredovanim svjetlom koji se hrani u plitkim priobalnim područjima, P. argus mogu biti sve više izložene svjetlosnom onečišćenju kako se obalni i odobalni razvoj u blizini njihovih staništa nastavlja, a njezin status u velikoj mjeri može učiniti ovu vrstu posebno osjetljivom na nove antropogene poremećaje. Prema našim saznanjima, učinak svjetlosnog onečišćenja na bilo koji aspekt biologije ili ekologije ove vrste do danas nije istražen. Budući da ima potencijal poremetiti diel endokrine cikluse koji posreduju u fiziološkim procesima (Castanon-Cervantes et al., 1999 McGaw i Reiber, 2015 Jackson i Moore, 2019), pretpostavili smo da će umjetno svjetlo noću (1) povećati fH u P. argus, što ukazuje da pridonosi alostatskom opterećenju i (2) smanjuje njegovu noćnu aktivnost kao što je pronađeno u P. japonicus i drugi dekapodi, što ukazuje na promjenu ponašanja (Nagata i Koike, 1997. Jackson i Moore, 2019. Fischer et al., 2020).


ZAGAĐENJE

Zagađenje je definirao Odum (1971) kao “nepoželjna promjena fizičkih, kemijskih ili bioloških karakteristika zraka, zemlje i vode koja može utjecati na ljudski život. Onečišćujuće tvari uzrokuju nepoželjne fizičke i biološke promjene.

Čovjek je u potrazi za hranom i boljim životnim uvjetima. Uništila je okoliš. Čovjek je dodao puno prašine, dima, otrovnih plinova i zračenja u atmosferu. Stvorio je problem erozije tla, zalijevanja i saliniteta. Dodao je štetne kemikalije u tlo, rijeku i more zbog pesticida i gnojiva. U okolinu baca otrovni tekući, čvrsti i plinoviti otpad. Razvio je oružje i proizvodio opasne kemikalije za ubijanje drugih ljudi. Time povećava zagađenje okoliša.

Odum zagađivač definira kao “ostaci stvari koje proizvodimo, koristimo i bacamo nazivaju se zagađivačima. Zagađivači mogu biti:

  1. Zagađivač mogu biti plinovi poput CO, SO2 itd.
  1. To mogu biti metali poput olova, cinka, kroma itd.
  2. Mogu postojati industrijski zagađivači poput spojeva cijanida, octene kiseline.
  3. Zagađivači u poljoprivredi su pesticidi, herbicidi, fungicidi i gnojiva.
  4. Fotokemijski zagađivači su ozonski oksidi, CFC (Chloroflouro carbon).
  5. Zračenja radioaktivnih tvari također djeluju kao zagađivači

Postoje dvije vrste zagađivača:

I. Nerazgradivi zagađivači: Onečišćujuće tvari koje se ne razgrađuju ili razgrađuju velikom brzinom nazivaju se nerazgradivi zagađivači. To su uglavnom anorganski spojevi poput metalnih oksida. DDT itd.

2. Biorazgradivi zagađivači: Onečišćujuće tvari koje razgrađuju mikroorganizmi nazivaju se biorazgradivi zagađivači. To uključuje kućnu kanalizaciju.

Postoje različite vrste onečišćenja, zraka, vode, tla itd.

ZAGAĐENJE ZRAKA

SZO (Svjetska zdravstvena organizacija) definira zagađenje zraka sljedećim riječima. Prisutnost tvari u atmosferi koje izravno ili neizravno proizvodi čovjek, a koje utječu na njegovo zdravlje i svojstva naziva se onečišćenje zraka.

Spaljivanjem goriva, fosilnog goriva i raznih vrsta otpada oslobađaju se otrovni plinovi. Ti plinovi su sumporov dioksid, ugljični monoksid, sumporovodik, fluor, klor, amonijak, brom, jod, dušikov oksid, ozon itd. Etilen, acetilen, benzopiren, propilen i mnogi drugi ugljikovodici također se oslobađaju kao zagađivač. Etilen se oslobađa iz automobila, izgaranjem prirodnog plina, ugljena ili drva. Svake se godine u industrijskim zemljama ispuštaju milijuni tona otrovnih plinova. Ove plinove proizvode tvornice, električna energija, stanice i automobili.

Vrste zagađivača zraka

Postoje dvije vrste zagađivača zraka:

(a) Primarni zagađivači zraka

Tvari koje se emitiraju izravno iz nekih izvora nazivaju se primarnim zagađivačima zraka. To uključuje:

  1. Spojevi sumpora poput SO2, H2S. Ovi plinovi nastaju oksidacijom goriva.
  1. Spojevi ugljika kao što su CO, CO i ugljikovodici. Ovi spojevi nastaju nepotpunim izgaranjem benzina.
  2. Spojevi dušika su NO, NO i NH3.
  3. Halogeni spojevi su HF, MCI. Oni se proizvode industrijskim procesima.
  4. Čestice različitih veličina suspendirane u zraku također djeluju kao zagađivač

(b) Sekundarne onečišćujuće tvari

Onečišćujuće tvari koje nastaju reakcijama primarnih onečišćujućih tvari u atmosferi nazivaju se sekundarnim onečišćujućim tvarima. Ove reakcije mogu biti:

I. Fotokemijske reakcije: Te se reakcije događaju između dušika

oksid, kisik i otpadni ugljik u prisutnosti svjetlosti. Formira se peroksiacetlin nitrat (PAN) i ozon 01. Slično, klorofluoro ugljik (CFC) reagira s ozonskim omotačem. To je također fotokemijska # reakcija. Klor CFC reagira s 03 i oslobađa 0 i atomski kisik. To uzrokuje oštećenje ozona ili ozonsku rupu.

2. Kisela kiša: U ovom slučaju, sumpor dioksid (SO2) reagira s kišnicom i tvori sumpornu kiselinu sumporna kiselina pada na tlo s kišom. Zove se kisele kiše.

3. Smog: Magla s dimoms i kemijske pare koje stvaraju tamnu i gustu prevlaku zvanu smog. Smog je vrlo čest u svim industrijskim zemljama.

Učinci zagađivača zraka

  1. Učinak na biljke: Zagađivači zraka imaju vrlo opasan učinak na biljke. Gusti smog ubija milijune stabala svake godine. Zagađivač zraka uzrokuje kolaps tkiva i nekrozu. Oni uzrokuju deplazmolizu stanica. Neki zagađivači uzrokuju kloroza u lišću. Tako se na lišću pojavljuju blijedozelene ili žute mrlje. Neki zagađivači uzrokuju usporeni rast biljaka. Kisele kiše također uništavaju različite dijelove biljaka.
  2. Učinci na životinje i ljude: Postoje određeni izravni učinci zagađivača na životinje. Utječu na respiratorni trakt i pluća. Oni uzrokuju plućni edem, kronični bronhitis i rak pluća. TAKO2Plinovi NO i NH3 uzrokuju iritaciju očiju i nosa. To su plinovi za gušenje. ugljični monoksid (CO) je najopasniji plin. Nastaje nepotpunim izgaranjem fosilnog goriva. Reagira s hemoglobinom i stvara stabilan spoj karoksihemoglobin. Smanjuje nosivost hemoglobina za kisik. Industrije oslobađaju mnoge metale u zraku poput olova i kroma. Ovi metali su kancerogeni. Slično tome, neka radioaktivna tvar ulazi u atmosferu. Oni također uzrokuju rak.
  1. Efekt staklene bašte: CO2 oslobađa se izgaranjem goriva u industriji. Formira sloj u atmosferi. Ovaj sloj propušta sunčevo zračenje. Ali ne dopušta da toplinsko zračenje zemlje nestane. Tako temperatura zemlje neprestano raste. Mijenja klimatski obrazac Zemlje. Ledenjaci se brzo tope i više se isparava iz oceana. Izaziva velike poplave.
  2. Oštećenje ozona: Fotokemijska reakcija CFC-a s ozonom stvara ozonsku rupu. Ozon filtrira većinu ultraljubičastog zračenja. Sada ta zračenja padaju izravno na zemlju. Ova zračenja imaju vrlo smrtonosne učinke na čovjeka. Mogu uzrokovati rak kože i druge bolesti kože i očiju.

Kontrola onečišćenja zraka

Sljedeće mjere mogu smanjiti onečišćenje zraka

  1. Treba koristiti visokokvalitetni bezolovni benzin. Ima malo sumpora
  2. Korištenje CNG-a (komprimirani prirodni plin) također smanjuje onečišćenje zraka. To je ekološki prihvatljiv plin.
  3. Dvotaktne motore treba zamijeniti četverotaktnim motorima. Četverotaktni motor ne proizvodi CO.
  4. Svi industrijalci bi trebali biti obvezni instalirati ćelije za obradu u dimnjake svojih industrija.
  5. CFC plinove treba zamijeniti zelenim plinom u hladnjacima i klima uređajima.

ZAGAĐENJE VODE

Život je nemoguć bez vode. Voda se koristi u različitim djelatnostima kao što su piće, kupanje, odlaganje otpadnih voda, navodnjavanje i za proizvodnju električne energije. U vodu se dodaju nepoželjni zagađivači. Uzrokuje onečišćenje vode.

Izvori i učinci onečišćenja voda

I. Kućna kanalizacija: Uključuje kućni otpad. Ovaj otpad sadrži otpad od hrane, deterdžente i ljudski izmet. Ovaj otpad se bez obrade odvodi u potoke i rijeke. Kućna kanalizacija dodaje dušik i fosfat u vodu. Tako na vodi nastaje gusti cvat plavozelenih algi. Noću troši:: kisik. Stoga većina riba ugine zbog nedostatka kisika. Dolazi do brzog raspadanja filamenta algi. Pr.-izvodi neugodan miris. Povećana produktivnost jezera uzrok• zbog obogaćivanja hranjivim tvarima naziva se eutrofikacija.

  1. Industrijski otpadni otpad: Industrijski otpad naziva se otpadnim vodama. Oni se također ispuštaju u rijeke. Ovaj otpad dolazi iz tvornica tekstila, šećera i gnojiva itd. Većina industrijskih otpadnih voda je otrovna. Ubija bakterije koje se razgrađuju u ribnjacima, jezerima i rijekama. Tako ova vodna tijela postaju jako onečišćena.

Industrijske otpadne vode također sadrže neke metale kao što su željezo, krom, živa, bakar i kadmij. Ovi metali uzrokuju štetne učinke na ljude. Živa proizvodi živčani poremećaj.

  1. gnojiva: Za poboljšanje plodnosti tla koriste se umjetna gnojiva. Višak gnojiva prodire u podzemnu vodu ili se prenosi u vodu za piće. Gnojiva su vrlo opasna za ljudsko zdravlje. Nitrati gnojiva ulaze u crijeva čovjeka.Crijevne bakterije ih mijenjaju u nitrite. Nitriti ulaze u krv. Reaguju s hemoglobinom. Stoga se dojenčad suočava s nedostatkom kisika. Ova bolest je žučna metohemoglobinemija.
  2. Pesticidi i herbicidi: Pesticidi se široko koriste za uništavanje štetočina. rijeke. Napokon stižu do oceana. Neki pesticidi se ugrađuju u tijela biljaka. Biljojedi jedu ove biljke. Ovi pesticidi ulaze u njihov organizam. Konačno se biljojedi jedu tiy. ljudski. Ovi pesticidi ulaze u ljudsko tijelo. Količina pesticida n se povećavala na svakoj razini trofeja. To se zove biološko povećanje. Pesticidi i herbicidi ubijaju mnoge fitoplanktone i zooplanktone. Oni također ubijaju mnoge ribe. DDT može uzrokovati rak i živčani poremećaj kod ljudi.
  3. Mineralna ulja: Ponekad. nafta se ispušta u oceane s naftnih brodova. Ovo ulje se ne otapa u vodi. Vrlo je opasno za život u oceanu.
    Kontrola onečišćenja vode

  1. Kanalizaciju treba pravilno pročišćavati prije odvodnje u kanale rijeke. Postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda trebaju se postaviti u svim gradovima.
  1. Slično, otpadne vode iz industrije trebaju se pravilno tretirati. Treba donijeti zakone koji bi obvezivali industrijalce da instaliraju postrojenja za pročišćavanje.
  2. Gnojiva treba koristiti u odmjerenim količinama.
  3. Biološkom suzbijanju treba dati prednost pred pesticidima.

ZAGAĐENJE ZEMLJE

Stanovništvo se povećava iz dana u dan. Stoga velike površine zemljišta postaju onečišćene. Postoje različiti uzroci kontaminacije K zemlje. Postoje sljedeći Mg izvori onečišćenja zemljišta:

  1. Industrijski otpad: Inc industrije odlažu 165 milijuna tona mil otpada svake godine. Glavni izvori onečišćenja zemljišta su cementno staklo, staklena vlakna, industrija papira. Čvrsti otpad od. industrije se talože na zemljištu. Oni čine zemlju neosvijetljenom 11. obrada. Čvrsti otpad ili industrija cementa i tekstila uzrokuju bolesti pluća.
  1. Poljoprivredno onečišćenje: Čvrsti v‘astes cementa i papt. industrije naslage na tlu. Oni oštećuju biljke.
  2. Kućno onečišćenje: Kućni pc-210*am uključuje pokvareni uređaj. polietilenske vrećice, slomljena plastika. kućno smeće. životinjski otpad i stakleni proizvodi. Ovi zagađivači uništavaju prirodne ljepote.

ZAGAĐENJE BUKOM

Svaki neželjeni zvuk naziva se buka. Damping unwantec

zvuk u atmosferu naziva se zagađenje bukom. Naša se županija suočava s problemom urbanizacije usred industrijalizacije. Broj industrija je osnovan u gradovima. Ove industrije i vozila proizvode mnogo buke. Većina kuća, škola i bolnica nalazi se u blizini područja zagađenja bukom. Buka loše utječe na njih.

Učinci onečišćenja bukom

Stalna buka uništava čovjeka psihički i fizički. Skuplja krvne žile. Koža postaje blijeda. Adrenalin se oslobađa kao posljedica onečišćenja bukom. Povisuje krvni tlak. Također uzrokuje hipertenziju. Zvukovi visokog intenziteta uzrokuju gluhoću. Uzrokuje glavobolju, umor i mučninu. Utječe i na trudnicu.


Tema 8: Siva tvar

-Vrlo dine DENDRITI provode impulse prema tijelu stanice.

-jedan dug proces, AXON, prenosi impulse dalje od tijela stanice.

Aksoni nekih motornih neurona mogu biti iznimno dugi, poput onih koji se protežu cijelom dužinom noge.

Mogu imati veliki broj veza s drugim živčanim stanicama.

2) Senzorni neuroni provode živčani impuls do CNS-a duž senzornog puta.

3) Senzorni neuroni ulaze u leđnu moždinu dorzalnim putem.

4) Osjetni neuron tvori sinapsu s relejnim neuronom.

5) Relejni neuron tvori sinapsu s motornim neuronom koji napušta leđnu moždinu ventralnim putem.

Senzorni neuron se povezuje s nizom neurona unutar CNS-a i prosljeđuje impulse u mozak kako bi proizveo koordiniran odgovor.

Oba su pod kontrolom autonomnog živčanog sustava.

Radijalni mišići su poput žbica kotača i kontrolirani su simpatičkim refleksom. Kružni mišići su kontrolirani parasimpatičkim refleksom.

2) To uzrokuje živčani impuls

3) Živčani impuls se prenosi duž vidnog živca

4) Jedno od mjesta koje prolazi je skup ili koordinirajuće stanice u srednjem mozgu.

5) Impulsi iz ovih stanica šalju se kroz parasimpatičke motorne neurone.

6) Impuls se šalje mišićima (kružno) u šarenici.

7) Kružni mišići će se kontrahirati.

8) Radijalno će se opustiti, zjenica se sužava

- Aksoni su općenito samo 1 akson po stanici, dok obično ima mnogo dendrita po stanici

- Aksoni mogu imati mijelin dok dendriti nemaju izolaciju

2) Električni gradijent zbog razlike u naboju na dvije strane membrane koja je rezultat K+ difuzije.

2) Razlika potencijala na membrani aksona nastaje raspodjelom nabijenih iona. Postoji nekoliko čimbenika koji utječu na kretanje iona.

3) Natrij-kalijeve pumpe u membrani aksona transportiraju 3 natrijeva iona (Na+) iz aksona, za svaka 2 iona kalija (K+) koja se pomaknu unutra, koristeći aktivni transport.

K+ ioni će difundirati iz aksona - niz gradijent koncentracije. Kako ioni K+ izlaze, prenose pozitivan naboj iznutra prema van.

Negativno stanje unutar aksona stvara elektro-kemijski gradijent, uzrokujući privlačenje K+ iona u unutrašnjost aksona.

KONCENTRACIJSKA SILA K+ JE VEĆA OD ELEKTROKEMIJSKE SILE. To rezultira ukupnim pomicanjem K+ iona iz aksona, zbog čega je vanjski dio pozitivniji nego iznutra.

-Ako se električna struja iznad razine PRAGA dovede na membranu, to uzrokuje ogromnu promjenu razlike potencijala. Razlika potencijala preko membrane je lokalno obrnuta, čineći unutrašnjost aksona pozitivnom, a vanjsku negativnu. To je poznato kao DEPOLARIZACIJA.

-Potencijalna razlika postaje +40mV ili tako na vrlo kratak trenutak, u trajanju od oko 3 milisekunde (ms), prije nego se vrati u stanje mirovanja, kao što pokazuje trag osciloskopa.

Kada je neuron stimuliran dolazi do određene depolarizacije. Promjena razlike potencijala na membrani uzrokuje promjenu oblika Na+ kapije, otvarajući neke od naponsko ovisnih natrijevih ionskih kanala. Kako natrijevi ioni ulaze, depolarizacija se povećava, pokrećući otvaranje više kapija nakon određenog p.d. prag je dostignut. Otvaranje više vrata dodatno povećava depolarizaciju.

Ovo je primjer pozitivne povratne informacije - promjena potiče daljnje promjene iste vrste - i dovodi do brzog otvaranja svih Na+ vrata.

Postoji veća koncentracija natrijevih iona izvan aksona, tako da natrijevi ioni brzo prolaze prema unutra kroz otvorene naponsko ovisne Na+ kanale, uzrokujući nakupljanje pozitivnih naboja unutra. Time se obrće polaritet membrane. Razlika potencijala preko membrane doseže +40mV.

-Nakon otprilike 0,5 ms, naponski ovisni Na+ kanali spontano se zatvaraju i Na+ propusnost membrane se vraća na uobičajenu vrlo nisku razinu.

-K+ kanali ovisni o naponu otvaraju se zbog depolarizacije membrane. Kao rezultat toga, ioni K+ pomiču se iz aksona, niz elektrokemijski gradijent (difundiraju niz gradijent koncentracije i također su privučeni negativnim nabojem izvan površinske membrane stanice).

- Membrana je sada visoko propusna za kalijeve ione i više se iona pomiče nego što se događa u potencijalu mirovanja, čineći razliku potencijala negativnijom od normalnog potencijala mirovanja.

Podražaj će biti ispod vrijednosti praga ako se otvori nedovoljan broj natrijevih kanala, čime se sprječava potpuna depolarizacija aksona.

1 sat = 3600000 milisekundi

-zbog povećane propusnosti Na+ iona / (naponski) otvaraju se natrijevi kanali (1)

(poslije toga) povećana propusnost za kalijeve ione / otvaraju se kalijevi kanali (1)

-Tvore sinapse s drugim neuronima

Kako dio membrane postaje depolariziran na mjestu akcijskog potencijala, stvara se lokalna električna struja dok nabijeni natrijevi ioni teku između depolariziranog dijela membrane i susjednog područja mirovanja.


Gledaj video: Šta će se događati s ljudima koji ne budu dizali svoju frekvenciju (Kolovoz 2022).