Contaminación lumínica ecológica

La contaminación lumínica ecológica es el efecto de la luz artificial en los organismos individuales y en la estructura de los ecosistemas en su conjunto.

El efecto que la luz artificial tiene sobre los organismos es muy variable y va desde beneficioso (p. ej., mayor capacidad de las especies depredadoras para observar presas) hasta inmediatamente fatal (p. ej., polillas que se sienten atraídas por las lámparas incandescentes y mueren por el calor). También es posible que la luz nocturna sea tanto beneficiosa como dañina para una especie. Por ejemplo, los humanos se benefician del uso de luz artificial en interiores para extender el tiempo disponible para trabajar y jugar, pero la luz interrumpe el ritmo circadiano humano y el estrés resultante es perjudicial para la salud.

A través de los diversos efectos que la contaminación lumínica tiene sobre las especies individuales, la ecología de las regiones se ve afectada. En el caso de que dos especies ocupen un mismo nicho, la frecuencia de población de cada especie puede modificarse mediante la introducción de luz artificial si no se ven igualmente afectadas por la luz nocturna. Por ejemplo, algunas especies de arañas evitan las áreas iluminadas, mientras que otras especies voluntariamente construyen telarañas directamente en los postes de luz. Dado que los postes de luz atraen a muchos insectos voladores, las arañas que toleran la luz obtienen una ventaja sobre las arañas que la evitan y, como resultado, pueden volverse más dominantes en el medio ambiente. Los cambios en las frecuencias de estas especies pueden tener efectos colaterales, ya que las interacciones entre estas especies y otras en el ecosistema se ven afectadas y las redes alimentarias se alteran. Estos efectos dominó eventualmente pueden afectar a las plantas y animales diurnos. Por ejemplo, los cambios en la actividad de los insectos activos durante la noche pueden cambiar las tasas de supervivencia de las plantas que florecen durante la noche, lo que puede proporcionar alimento o refugio para los animales diurnos.

La introducción de luz artificial en la noche es uno de los cambios antropogénicos más drásticos en la Tierra, comparable a la contaminación tóxica, el cambio de uso del suelo y el cambio climático debido al aumento en la concentración de gases de efecto invernadero.

Ciclos de luz natural

La introducción de luz artificial interrumpe varios ciclos de luz natural que surgen de los movimientos de la Tierra, la Luna y el Sol, así como de factores meteorológicos.

Ciclo diurno (solar)

El cambio más obvio en la introducción de la luz por la noche es el final de la oscuridad en general. El ciclo día/noche es probablemente la señal de comportamiento ambiental más poderosa, ya que casi todos los animales pueden clasificarse como nocturnos o diurnos. Si un animal nocturno solo está activo en la oscuridad extrema, no podrá sobrevivir en áreas iluminadas. Los efectos más agudos están directamente al lado de las farolas y los edificios iluminados, pero la luz difusa del resplandor del cielo puede extenderse a cientos de kilómetros de los centros de las ciudades.

Ciclos estacionales (solares)

La inclinación axial de la Tierra da como resultado estaciones fuera de los trópicos. El cambio en la duración del día, o fotoperíodo, es la señal clave para el comportamiento estacional (por ejemplo, la temporada de apareamiento) en animales y plantas no tropicales. La presencia de luz en la noche puede resultar en "estaciones fuera de tiempo", modificando el comportamiento, la termorregulación y el funcionamiento hormonal de los organismos afectados. Esto puede resultar en una desconexión entre el funcionamiento del cuerpo y la estacionalidad, causando interrupciones en la reproducción, la latencia y la migración.

Ciclos lunares

El comportamiento de algunos animales (por ejemplo, coyotes, murciélagos, sapos, insectos) está relacionado con el ciclo lunar. Cerca de los centros de las ciudades, el nivel de brillo del cielo a menudo excede el de la luna llena, por lo que la presencia de luz en la noche puede alterar estos comportamientos, lo que podría reducir el estado físico.

Cobertura de nubes

En áreas vírgenes, las nubes ocultan las estrellas y oscurecen el cielo nocturno, lo que da como resultado las noches más oscuras posibles. En áreas urbanas y suburbanas, por el contrario, las nubes mejoran el efecto del brillo del cielo, particularmente para longitudes de onda más largas. Esto significa que el nivel típico de luz es mucho más alto cerca de las ciudades, pero también significa que las noches realmente oscuras nunca ocurren en estas áreas.

Efectos de la contaminación lumínica en organismos individuales

Ambiente Terrestre

Insectos

La atracción de los insectos por la luz artificial es uno de los ejemplos más conocidos del efecto de la luz nocturna sobre los organismos. Cuando los insectos se sienten atraídos por las lámparas, pueden morir por agotamiento o contacto con la propia lámpara, y también son vulnerables a depredadores como los murciélagos.

Los insectos se ven afectados de manera diferente por las diferentes longitudes de onda de la luz, y muchas especies pueden ver la luz ultravioleta e infrarroja que es invisible para los humanos. Debido a las variaciones en la percepción, las polillas se sienten más atraídas por las fuentes de luz blanca y azulada de amplio espectro que por la luz amarilla emitida por las lámparas de vapor de sodio de baja presión.

El ojo compuesto de las polillas provoca una atracción fatal por la luz.

Las libélulas perciben la luz polarizada horizontalmente como un signo de agua. Por esta razón, las fuentes de agua son indistinguibles de las carreteras asfaltadas con contaminación lumínica polarizada. Las libélulas que buscan agua para beber o para poner huevos a menudo aterrizan en carreteras u otras superficies reflectantes planas y oscuras, como automóviles, y permanecen allí hasta que mueren de deshidratación e hipertermia.

La contaminación lumínica puede dificultar los rituales de apareamiento de las luciérnagas, una vez que dependen de su propia luz para el cortejo, lo que resulta en una disminución de las poblaciones.

Las luciérnagas son carismáticas (lo cual es una cualidad rara entre los insectos) y los no expertos las detectan fácilmente, lo que las convierte en buenas especies emblemáticas para atraer la atención del público; buenos modelos de investigación de los efectos de la luz en la fauna nocturna; y finalmente, por su sensibilidad y rápida respuesta a los cambios ambientales, buenos bioindicadores para la iluminación nocturna artificial.

Aves

Las luces en estructuras altas pueden desorientar a las aves migratorias y causarles muertes. Se estima que cada año se producen entre 365 y 988 millones de colisiones mortales de aves con edificios en América del Norte, lo que hace que las estructuras construidas por el hombre contribuyan en gran medida a la disminución de las especies de aves. El área de la superficie del vidrio que emite luz artificial durante la noche es un factor importante para las colisiones fatales de aves con los edificios, y apagar las luces durante la noche puede minimizar estas muertes. El Programa de Concientización sobre la Luz Fatal (FLAP, por sus siglas en inglés) trabaja con propietarios de edificios en Toronto, Canadá y otras ciudades para reducir la mortalidad de las aves apagando las luces durante los períodos de migración.

También se ha observado una desorientación similar para las especies de aves que migran cerca de las instalaciones de producción y perforación en alta mar. Los estudios realizados por Nederlandse Aardolie Maatschappij bv (NAM) y Shell han llevado al desarrollo y prueba de nuevas tecnologías de iluminación en el Mar del Norte. A principios de 2007, las luces se instalaron en la plataforma de producción L15 de Shell. El experimento resultó ser un gran éxito ya que el número de aves que daban vueltas alrededor de la plataforma disminuyó entre un 50 y un 90 %.[56] Las aves marinas juveniles también pueden desorientarse por las luces cuando dejan sus nidos y vuelan hacia el mar.

Las aves migran de noche por varias razones. Ahorre agua de la deshidratación en los días calurosos de vuelo y parte del sistema de navegación del ave funciona de alguna manera con las estrellas. Con la luz de la ciudad eclipsando el cielo nocturno, las aves (y también los mamíferos) ya no se guían por las estrellas.

Los nefobasímetros (focos de búsqueda) pueden ser trampas particularmente mortales para las aves, ya que quedan atrapadas en el haz y corren el riesgo de agotarse y colisionar con otras aves. En la peor mortandad registrada por nefobasímetro, del 7 al 8 de octubre de 1954, 50 000 aves de 53 especies diferentes murieron en la Base de la Fuerza Aérea Warner Robins.

Tortugas

Las luces de los desarrollos costeros repelen a las tortugas marinas madres que anidan, y sus crías se sienten fatalmente atraídas por las luces de las calles y los hoteles en lugar del océano.

Plantas

La iluminación artificial tiene muchos impactos negativos en los árboles y las plantas, particularmente en la fenología otoñal y otoñal. Los árboles y las plantas herbáceas se basan en el fotoperíodo, o la cantidad de tiempo en un día en que la luz del sol está disponible para la fotosíntesis, para ayudar a determinar los cambios de estación. Cuando las horas de luz solar disminuyen, las plantas pueden reconocer que el otoño está en marcha y comenzar a prepararse para la inactividad invernal. Por ejemplo, los árboles de hoja caduca cambian el color de sus hojas para maximizar las diferentes longitudes de onda de luz que son más frecuentes en el otoño antes de que finalmente se caigan cuando la luz se vuelve demasiado escasa para que la fotosíntesis valga la pena. Cuando los árboles de hoja caduca están expuestos a la contaminación lumínica, confunden la luz artificial con la luz del sol y conservan sus hojas verdes más tarde en la temporada de otoño. Esto puede ser peligroso para el árbol, ya que desperdicia energía tratando de hacer la fotosíntesis que debería conservarse para la supervivencia invernal. La contaminación lumínica también puede hacer que el estoma de la hoja permanezca abierto durante la noche, lo que deja al árbol vulnerable a infecciones y enfermedades.

Del mismo modo, la contaminación lumínica en primavera también puede ser peligrosa para los árboles y las plantas herbáceas. La luz artificial hace que las plantas piensen que ha llegado la primavera y que es hora de comenzar a producir hojas para la fotosíntesis nuevamente. Sin embargo, es posible que las temperaturas aún no sean lo suficientemente cálidas para soportar los nuevos brotes de hojas, y son susceptibles a las heladas, lo que puede afectar la producción futura de hojas. Las plantas herbáceas pequeñas que están expuestas a la iluminación artificial enfrentan potencialmente un mayor riesgo, ya que se ilumina una mayor parte de su cuerpo. Por lo tanto, solo el sistema de raíces está protegido y podría no ser suficiente para sostener a toda la planta mientras trata de permanecer verde durante el otoño y el invierno.

Ambiente acuático

Zooplancton

El zooplancton (p. ej., Daphnia) presenta una migración vertical diurna. Es decir, cambian activamente su posición vertical dentro de los lagos a lo largo del día. En los lagos con peces, el principal impulsor de su migración es el nivel de luz, porque los peces pequeños los atacan visualmente. La introducción de luz a través del brillo del cielo reduce la altura a la que pueden ascender durante la noche. Debido a que el zooplancton se alimenta del fitoplancton que forma las algas, la disminución de su depredación sobre el fitoplancton puede aumentar la probabilidad de proliferación de algas, lo que puede matar las plantas de los lagos y disminuir la calidad del agua.

Pez

La contaminación lumínica afecta la migración de algunas especies de peces. Por ejemplo, los salmones chinosok juveniles son atraídos y ralentizados por la luz artificial. Es posible que la luz artificial los acerque a la costa, donde enfrentan un mayor riesgo de depredación por parte de aves y mamíferos. La iluminación artificial también atrae una mayor densidad de peces piscívoros, que tienen una ventaja por el movimiento más lento de los juveniles. La contaminación lumínica también tiene impactos en el funcionamiento hormonal de algunos peces; La perca europea y la cucaracha experimentan reducciones en la producción de hormonas reproductivas cuando se exponen a la iluminación artificial en un entorno rural.También se ha demostrado que la luz artificial causa alteraciones en los peces (y el zooplancton) en el Ártico alto, donde los barcos de pesca con luces provocaron una falta de peces hasta 200 metros por debajo de la superficie del agua.

Humanos

A principios de siglo se descubrió que los ojos humanos contienen un fotosensor que no genera imágenes y que es el principal regulador del ritmo circadiano humano. Este fotosensor se ve particularmente afectado por la luz azul, y cuando observa la luz, la glándula pineal detiene la secreción de melatonina. La presencia de luz durante la noche en las viviendas humanas (o para los trabajadores por turnos) dificulta conciliar el sueño y reduce el nivel general de melatonina en el torrente sanguíneo, y la exposición a una bombilla incandescente de bajo nivel durante 39 minutos es suficiente para suprimir los niveles de melatonina. al 50%. Debido a que la melatonina es un poderoso antioxidante, se plantea la hipótesis de que esta reducción puede resultar en un mayor riesgo de cáncer de mama y de próstata.

Otros efectos sobre la salud humana pueden incluir una mayor incidencia de dolor de cabeza, fatiga del trabajador, estrés definido médicamente, disminución de la función sexual y aumento de la ansiedad. Asimismo, se han estudiado modelos animales que demuestran que la luz inevitable produce efectos adversos sobre el estado de ánimo y la ansiedad.

Efectos de diferentes longitudes de onda

El efecto que la luz artificial tiene sobre los organismos depende de la longitud de onda. Si bien los seres humanos no pueden ver la luz ultravioleta, los entomólogos suelen utilizarla para atraer insectos. En términos generales, es más probable que la luz azul sea dañina para los mamíferos porque los fotorreceptores que no generan imágenes en los ojos de los mamíferos son más sensibles en la región azul. Esto significa que si las farolas tradicionales de descarga de vapor se reemplazan por LED blancos (que generalmente emiten una mayor parte de su radiación en la parte azul del espectro), el impacto ecológico podría ser mayor incluso si se reduce la cantidad total de luz radiada.

Contaminación por luz polarizada

Las superficies planas artificiales, como las ventanas de vidrio o el asfalto, reflejan una luz altamente polarizada. Muchos insectos se sienten atraídos por las superficies polarizadas, porque la polarización suele ser un indicador de agua. Este efecto se denomina contaminación lumínica polarizada, y aunque ciertamente es una forma de fotocontaminación ecológica, la "contaminación lumínica ecológica" suele referirse al impacto de la luz artificial sobre los organismos.

En la noche, la polarización del cielo iluminado por la luna se reduce mucho en presencia de contaminación lumínica urbana, porque la luz urbana dispersa no está fuertemente polarizada. Dado que se cree que muchos animales utilizan la luz polarizada de la luna para navegar, esta proyección es otro efecto negativo de la contaminación lumínica en la ecología.

Previene y Controla

Para regular y gestionar el problema de la contaminación lumínica, es necesario establecer un sistema de gestión maduro. Con base en los estudios de Zhou, plantear regulaciones como la iluminación verde, fortalecer la propaganda y la educación de los gobernadores podría ayudar a detener o reducir los impactos adversos de la contaminación lumínica.