亮如白昼的夜里,有些植物处境艰难

作者: 王力超

来源: 科学大院

发布日期: 2022-05-11 07:01:00

光污染对全球生态系统的影响日益严重,尤其是在植物多样性方面。研究表明,光污染不仅促进了外来植物的入侵,还抑制了本土植物的生长,特别是稀有种的生存环境变得更加艰难。

2016年公布的一项关于全球光污染进程的研究显示:全球约23%的区域处于光污染环境中,这些区域生活着世界上大约83%的人口。并且,受光污染影响的区域每年还以2.2%的速率增长,这一扩张速度约是世界人口增长率的两倍。

什么是光污染?根据国际暗夜协会(International Dark-Sky Association)的定义,光污染是指人造光的不当或过度使用,会对人类、野生动物以及气候造成严重的环境后果。光污染可分为三种形式:1)炫光——即亮度过高导致视觉不适的光;2)光侵扰——即照明的光落在不希望或不需要的地方;3)人工白昼——即多余的照明照亮了天空,导致很难看清天空的繁星。

夜晚不再“黑”,极大方便了人们的生活和工作,却也悄悄的改变了生态系统诸多要素和过程。例如,光污染影响着昆虫的生理、行为和适应性,造成许多趋光性昆虫更容易受到天敌的捕食,进而影响了地球上昆虫多样性的分布和格局。另外,越来越多的研究发现,光污染不仅延长了植物光合作用的时间,影响了植物的生长与发育、干扰了植物的物候节律;还会破坏植物的传粉网络,减少传粉者的访问量,对其繁殖产生负面影响。

最近,中国科学院东北地理与农业生态研究所与德国康斯坦茨的科研人员发现,光污染会“帮助”外来植物扩张,“抑制”某些本土植物生长,使本土植物的处境“雪上加霜”。随着经济全球化与现代交通的快速发展,全球外来植物的数量不断增加,全世界已有超过1.3万种植物在远离其原产地的区域归化成功。其中,部分外来植物甚至扩散到全球上百个国家和地区,严重威胁当地的生态系统安全。

更加令人担忧的是,外来植物的扩散速度可能因为光污染的存在而加剧。

中、德科研人员联合开展了一项室外模拟实验,首次探究了外来植物对夜间人造光的响应。实验在德国康斯坦茨大学的植物园外进行,分别选择了9种在德国广域分布和窄域分布的外来归化植物,将其放置在夜晚自然光强和人工照明光强处理下,对比其生长差异。

实验结果发现,夜间人工照明对窄域分布的外来植物地上生物量的增加幅度要远大于广域分布的外来归化植物,即夜间人造光对窄域分布的外来植物生长的促进作用强于广域分布的外来植物。该研究结果暗示,光污染可能会增加这些窄域分布的外来植物的入侵风险。

在上述研究的基础上,中、德科研人员进一步开展室外模拟实验,对比了常见种与稀有种对夜晚人造光和昆虫采食的响应。研究结果发现夜间人造光对外来植物地上生物量的增加幅度大于本地植物,即夜间人造光对外来植物生长的促进作用要强于对本土植物。综合以上信息可以发现,随着光污染的持续,外来植物的入侵风险可能持续上升。

光污染不仅加剧了外来植物的入侵风险,还影响着本土植物的多样性。中、德科研人员在上述的研究中还发现,夜间人造光对常见种的生物量有积极的影响,而对稀有种则相反,即夜晚人造光促进常见种的生长,抑制稀有种的生长,这意味着夜晚灯光的存在将加剧本土群落内常见种对稀有种的竞争排斥。因此,在光污染背景下本土植物群落中稀有种的处境将变得更加艰难,这同样会引起本土植物多样性的改变。

尽管本研究只是对光污染如何影响植物多样性的初步探索,但仍然暗示光污染可能在未来植物群落构建中发挥重要作用,它不仅可能促进外来植物对本土群落的入侵,还可能加剧本土群落内常见种对稀有物种的竞争排斥。相信未来会有更多的研究进一步揭示光污染背景下外来植物入侵机制、以及本土植物群落多样性响应机制。

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