Csillagos égbolt (Fotó: Kriska Ferenc)
Az éjszakai égbolt csillagainak emberi szemmel való láthatósága a városokban és azok közelében közismerten annyira leromlik, hogy gyakorlatilag minden tudományos csillagászati megfigyelést lehetetlenné tesz. E jelenség a csillagászati fényszennyezés. Az ökológiai fényszennyezés magába foglalja a mesterséges vakító fényeket, a fokozatosan erősödő kivilágítást és a megvilágítás ideiglenes, váratlan ingadozásait. Ennek forrásai lehetnek például az utcai és biztonsági lámpák, járművek, halászhajók, tengeri kőolaj- és földgázplatformok, valamint mélytengeri búvárhajók fényei, a települések feletti éjjeli égbolt világítása, és a megvilágított építményekről visszaverődő fény. E mesterséges éjszakai fények bizonyított és lehetséges ökológiai következményeiről számos tanulmány készült. A mesterséges éjszakai fények elsődleges hatása, hogy vonzzák, vagy taszítják az állatokat a sötét környezethez képest nagyobb intenzitásukkal. E jelenség a pozitív vagy negatív fototaxis, amit a mesterséges fény erőssége és/vagy színe okoz. A közelmúltig úgy vélték, hogy az ökológiai fényszennyezés egyetlen okozója a fototaxis lehet. Az elmúlt években végzett vizuálökológiai és környezetbiofizikai kutatásainkra alapozva azonban rámutattunk az ökológiai fényszennyezés egy új formájára, a poláros fényszennyezésre. Ez alatt szűkebb értelemben a sima (fényes) mesterséges felületekről visszaverődő, erősen és vízszintesen poláros fénynek a polarotaktikus vízirovarokra (beleértve minden rovart, melynek lárvái a vízben fejlődnek) kifejtett káros hatásait értjük.
A vízfelszín (A) és poláros fényszennyezést okozó mesterséges tükröző felületek (B-G) a spektrum kék (450 nm) tartományában mért fénypolarizációs mintázatai. (A) sötét víztest, (B) kőolajtó a kuvaiti sivatagban, (C) aszfaltútra terített fekete műanyag fólia, (D) száraz aszfaltút, (E) fekete autó, (F) csiszolt fekete sírkő, (G) üvegépület függőleges fala (Fotó: Horváth Gábor)
Kutatásaink kiderítették, hogy a kérészek (Ephemeroptera), szitakötők (Odonata), álkérészek (Plecoptera), vízibogarak (Coleoptera), vízipoloskák (Heteroptera), kétszárnyúak (Diptera) és tegzesek (Trichoptera) rendjébe tartozó, 300-nál is több vízirovarfaj is pozitív polarotaxissal, azaz a vízről tükröződő fény vízszintes polarizációja alapján keresi vízi élőhelyeit. E polarotaktikus rovarokat azonban könnyen becsaphatja és magához vonzhatja minden olyan mesterséges felület, amely erősen és vízszintesen poláros fényt ver vissza: az ilyen felületek „szuper víznek” tűnnek a vizet kereső vízirovaroknak, ha a róluk visszavert fény lineáris polarizációfoka nagyobb, mint a vízről visszaverté.
Különböző poláros fényszennyező forrásokhoz vonzódott polarotaktikus vízirovarok. 1. sor: A budapesti pakuratóban csapdába esett rovarok. A: Zöld óriásacsa (Anax imperator). B: Zöld óriásacsa (A. imperator) és csíkbogarak (Dytiscidae). C: Elevenszülő kérész (Cloeon dipterum). D: Óriás csibor (Hydrophilus piceus). 2. sor: Vízszintes fekete műanyag fóliákra leszállt rovarok. E: Nőstény álkérész (Perla abdominalis). F: Bögöly (Tabanidae). G: Párzó kérészek (Rhithrogena semicolorata). H: Petéző dánkérész (Ephemera danica). 3. sor: I: Függőleges ablaküvegek előtt rajzó dunai tömegtegzes (Hydropsyche pellucidula) egyedek. J: Dunai tömegtegzes (H. pellucidula) egy üvegtáblán. K: Üvegfelszínen párzó tegzesek (H. pellucidula). L: Fekete sírkő melletti ülőágon a territóriumát védő hím szitakötő (Sympetrum sp.). 4. sor: Rovarok vörös autótetőn. M: Kérész nőstény (R. semicolorata). N: Búvárpoloska (Sigara striata). O: Kis csibor (Hydrochara caraboides) P: Bögöly (Tabanidae). 5. sor: Száraz aszfaltútra leszállt rovarok. Q: Hím kérész (Epeorus silvicola). R: Párzó kérészek (E. silvicola). S: Petéző álkérész (P. abdominalis) (fehér nyíl: petecsomó). T: Óriás csibor (H. piceus) (Fotó: Kriska György)
A poláros fényszennyezés fizikai (i), viselkedési (ii) és ökológiai (iii) alapjai a következők: Az Umow-szabály szerint, minél sötétebb egy felület a spektrum adott tartományában, annál nagyobb a róla visszaverődő fény lineáris polarizációfoka. Mivel a durva (matt) felületekről való visszaverődés depolarizációt eredményez, ezért minél simább egy felület, annál polárosabb a visszavert fény. Mivel a sima felszínű nem-fémes anyagokról visszavert fény polarizációiránya mindig merőleges a visszaverődés síkjára, ezért ha e sík pontosan vagy közel függőleges, akkor a visszavert fény pontosan vagy közel vízszintesen poláros. Mindebből következik: (i) Függőleges visszaverődési sík mellett a sima és fekete felületek erősen és vízszintesen poláros fényt tükröznek. Minél polárosabb a fény és minél kevésbé tér el polarizációiránya a vízszintestől, annál vonzóbb a polarotaktikus vízirovaroknak. Következésképpen: (ii) Pontosan/közel függőleges visszaverődési sík esetén a sima és fekete felületek többé/kevésbé vonzóak a polarotaktikus rovarok számára. Az erősen és vízszintesen polarizáló száraz felületekhez vonzott vízirovarok kiszáradhatnak, a felületekre rakott petéik pedig óhatatlanul elpusztulnak. Ebből következően: (iii) Az erősen és vízszintesen polarizáló mesterséges felületek poláros ökológiai csapdák lehetnek a petéző vízirovarok számára, mivel az odavonzott polarotaktikus rovaroknak e felületekre rakott petéi elpusztulnak.
Fentiek alapján a következő tézist fogalmazhatjuk meg: Sima és sötét mesterséges felületek pontosan/közel függőleges visszaverődési sík esetén többé/kevésbé vonzóak a polarotaktikus vízirovarok számára, ezért e rovarok poláros ökológiai csapdáiként működnek, miáltal a poláros fényszennyezés egyik legfőbb forrásainak számítanak. Azon felületrészek tekinthetők poláros fényszennyezőnek, amelyekről visszaverődő fény d lineáris polarizációfoka nagyobb, mint egy d* küszöbérték (d > d*), és a polarizációszöge egy Da* küszöbszögnél kisebbel tér el a vízszintestől (|90° - a| < Da*). A poláros fényszennyezés forrásai leghatékonyabban képalkotó polarimetriával térképezhetők fel, megelőzése pedig szakismereteket igényel.
A természetes optikai környezetben csak a sima vízfelület ver vissza erősen és vízszintesen poláros fényt nagyobb látószögben. Az emberi technikai fejlődés az utóbbi évtizedekben azonban egyre több poláros fényszennyező forrásnak számító mesterséges felülettel árasztotta el a korábban természetes élőhelyeket. A poláros fényszennyezés zömében az emberi építészeti, ipari és mezőgazdasági technológiák mellékterméke, ami a polarotaktikus rovarok és ragadozóik táplálkozási hálózatait működtetheti. A poláros fényszennyezés jelensége globálisan az egész világra kiterjed, és evolúciós értelemben újkeletű, hiszen csak az elmúlt évtizedekben fokozódott, követve az erősen és vízszintesen polarizáló mesterséges felületek (például nyílt olajfelszínek, aszfaltutak, műanyag fóliák, üvegtáblák, autókarosszériák) világméretű elterjedését. A poláros fényszennyezés főleg a veszélyeztetett vízirovarfajok populációit fenyegeti.
Poláros fényszennyezés nemcsak napközben fordulhat elő, hanem éjszaka is, mikor a holdfény vagy a települések fényei verődnek vissza a poláros fényszennyező felületekről. A káros hatás erősödhet a mesterséges éjszakai megvilágítások által okozott hagyományos (fototaxis által előidézett) fényszennyezéssel kombinálódva. A poláros fényszennyezést befolyásolhatja a holdciklus is, főleg vidéki környezetben, ahol a mesterséges éjszakai megvilágítás ritka, vagy hiányzik. Mivel a vízirovarok fontos tagjai a vízi ökoszisztémák táplálékláncainak, a poláros fényszennyezés ezen állatokra kifejtett káros hatásai komoly ökológiai következményekkel járhatnak. A poláros fényszennyezés ellen teendő lépések hasonlóan időszerűek és sürgetően szükségesek a vízirovar-populációk védelme érdekében, mint például az éjszaka aktív állatok védelmében a mesterséges éjszakai megvilágítások ellen tett lépések.
Forrás