Halálos ökológiai csapdákat rejtenek városaink

A mesterséges fényforrások - kivilágított utak, épületek, éjszaka is nappali fényárban úszó városok - okozta fényszennyezés kedvezőtlen hatásai mellett az ember alkotta mesterséges környezet eddig kevéssé ismert környezetromboló hatásaira mutattak rá magyar és amerikai kutatók. Az ember szemében ártatlannak tűnő sima és sötét falfelületek, aszfaltutak vagy irodaházak üvegablakai olyan ökológiai csapdát rejthetnek, amely egész fajokat, sőt táplálékláncokat dönthet romba. Mindebből mi annyit látunk, hogy a tiszavirágok az aszfaltúton rajzanak, a szitakötő a gránitsíron párzana, lágymányosi irodaasztalunkat apró rovarok tetemei borítják, Géza, a gólya Tószegen pedig üti-vágja a csillogó, sötét motorháztetőket.

Díszkivilágítás a budapesti Műszaki Egyetem Duna-parti, központi épületénél

A "hagyományos" fényszennyezés az éjjel a különféle lámpák égbolt felé szétszóródó, értelmetlenül, hasznosulás nélkül távozó fénye. Az utak, épületek szerencsétlenül megtervezett világítása mellett a nagyvárosokban kifejezetten az égboltra irányuló fényforrások, "diszkólámpák" pásztázzák az égboltot, az autópályák mentén pedig nagy bevásárlóközpontok parkolói szórják a fényt szerteszét. E fénynyalábok a légkörben lebegő aeroszolról - páráról, porról - visszaverődnek s teszik világossá az éjszakai eget. A fényszennyezés a városlakókat megfosztja a csillagos égbolt látványától, a csillagászok pedig sokkal nehezebben tudják megfigyelni a távoli égitesteket. Zavaró fényektől mentes égbolton egy átlagos estén szabad szemmel 4-7 ezer csillag látható, s a Tejút sávjában kirajzolódnak a sötét porködök és molekulafelhők, akár szabad szemmel is megpillanthatjuk galaktikus szomszédunkat, az Androméda-ködöt, több közeli csillaghalmazt és számos egyéb érdekes égitestet. Mindezek látványát veszi el a fényszennyezés.

Míg az embert csodálatos esztétikai élménytől fosztja meg, s éjszakai nyugodt pihenésünket zavarja, a fényszennyezés az élővilágra sokkal komolyabb káros hatással van. Az éjjel repülő rovarokat és vonuló madarakat megzavarja a tájékozódásban, az éjszakai életmódú állatoknak pedig megnehezíti a táplálékszerzést. Megfigyelések igazolták, hogy a vízpartok menti erős éjjeli fényforrások csökkentik a zooplankton algafogyasztását, ami az algák túlburjánzásához vezethet, kedvezőtlen esetben teljesen átalakítva egy-egy tó élővilágát. Általánosan is elmondható, hogy a fényszennyezés egy adott terület ökoszisztémájának változatosságát, a biodiverzitást csökkenti. (A fényszennyezésről részletesen lásd korábbi írásunkat.)

A különböző állatfajok számára a környezet fényviszonyai rendkívül sokrétű segítséget nyújtanak a tájékozódásban. A fényerősség például alapvetően meghatározza az állatok viselkedését, döntéseit, akár a vándorlás irányát, akár a táplálékforrás vagy a szaporodó terület helyét kell megtalálniuk. Ha ezek az információk, üzenetek a természetesnél erősebbek, akkor (szupernormális ingerként) az állatokban a normálisnál fokozottabb válaszreakciót váltanak ki, és csapdába csalhatják őket - magyarázta a BBC-nek dr. Bruce Robertson, a Michigani Állami Egyetem ökológusa. Vele együtt dr. Horváth Gábor és Malik Péter, valamint dr. Kriska György biológus, az ELTE Fizikai és Biológiai Intézeteinek kutatói most közöltek egy tanulmányt a témában az Amerikai Ökológiai Társaság Frontiers in Ecology and the Environment című folyóiratában.

Szomorú és ma már jól dokumentált példája a hagyományos ökológiai csapdának a tengerpartokon kikelő teknősfiókák esete. A parti homokban éjszaka kikelő kisteknősök számára évmilliók óta a hold és a csillagok fényében csillogó tengerfelszín mutatja az utat életelemük, a tenger felé. Számos megfigyelés szerint azonban a parti épületek és utak erős és mesterség fényei hívogatóbb a teknősfiókák számára, mint a tengerről tükröződő gyér fény.

Kérgesteknős-fiókák igyekeznek a tenger felé nappali, természetes fényben

A fény ökológiai hatásait vizsgálva a kutatók arra a felismerésre jutottak, hogy a fénynek nem csupán erőssége, de polarizációja is rendkívül fontos tényező az élőlények életében. Az ELTE munkatársai amerikai kollegájukkal együttműködve elsőként írták le, hogy a különböző mesterséges felületekről visszaverődő, az emberi szem számára láthatatlan, úgynevezett lineárisan poláros fény megtévesztő információkkal szolgál számtalan állatfaj számára. A poláros fényszennyezés (angolul polarised light pollution) nem csak térbeli, hanem időbeli előfordulásában is eltér a "hagyományos" ökológiai fényszennyezéstől (ecological light pollution): míg az utóbbi csak éjszaka, az előbbi a nap bármely szakában előfordulhat.

Poláros fény

Legfőbb fényforrásunk, a Nap fénye lineárisan polarizálódhat, miközben a légkörön keresztülhalad. A légkörben lévő molekulákon a napfény szóródik: a fény nagy részét a molekulák elnyelik, és azonnal valamilyen új irányba sugározzák ki. A szóródás mértéke frekvenciafüggő, a frekvencia negyedik hatványával arányos. Kevésbé szóródik a hosszabb hullámhosszú, vörös fény, és jobban szóródik a rövid hullámhosszú, kék fény. Ezzel magyarázható az égbolt kék színe, valamint a vörös színű napkelte és alkony. A szóródás következtében lineárisan poláros fény keletkezik.

Az égboltfény polarizációjának sajátságai a napszaktól és a látóiránytól függenek: maximális polarizációfokot a napsugarakra merőleges irányokban tapasztalhatunk, a napból, valamint az égbolt Arago-, Babinet-, Brewtser- és Horváth-féle neutrális pontjaiból pedig polarizálatlan fény érkezik. Számtalan rovar, például a háziméhek szemei érzékelik a poláros égboltfényt, és annak mintázatából következtetik ki a felhők által takart nap irányát, ami a térbeli tájékozódásuk alapja. A méhek számára elengedhetetlenül fontos, hogy az éjszakát a kaptárban töltsék, s oda visszataláljanak a nektár- és pollenforrásul szolgáló virágokról, ezért mindig tudniuk kell, hogy merre van a kaptáruk. Ezt az információt "kódolja" a nap iránya, illetve felhős ég esetén az égboltfény polarizációs mintázata. A vízfelületekről visszaverődő vízszintesen poláros fény pedig vonzza a vízirovarokat, melyek az ilyen poláros fény segítségével találják meg a vizeket.

A természetben a vízszintesen poláros fény elsődleges forrása a vízfelszín. Amikor valamely felületről ennél erősebben poláros fény verődik vissza vízszintes rezgéssíkkal - ilyen például a kőolajtavak felszíne - akkor az légypapírként vonzza a vízirovarokat. Az ilyen, úgynevezett polarizációs ökológiai csapdák helyszínét rövid időn belül vízirovar-tetemek százai-ezrei borítják. Vízszintesen poláros fényt verhetnek vissza az aszfaltutak, sötét színű gépkocsik, ablakok és egyéb sötét üvegfelületek, fekete műanyagfóliák, de még a fekete sírkövek is. Az utóbbiak pélául ezért vonzzák a szitakötőket.

A fényes, fekete sírkövek vonzzák a szitakötőket

A budapesti és michigani kutatók tanulmányukban arra is felhívják a figyelmet, hogy a poláros fényszennyezés nem csupán egyedeket, hanem egész táplálékláncokat sodorhatnak veszélybe, ha a ragadozók "követik prédájukat az ökológiai csapdába", de akkor is, ha a zsákmányfaj egy populációjának teljes generációja lesz semmivé anélkül, hogy abban az évben szaporodott volna, s így biztosította volna az új nemzedék létrejöttét.

Rászedett rovarvilág

A Frontiers in Ecology and the Environment folyóiratban idén januárban publikált tanulmány magyar szerzői, az ELTE szakemberei az elmúlt években több mint 300 rovarfajról mutatták ki, hogy tájékozódásukban a poláros fény az elsődleges iránytűjük. "A vízirovarok közül számos kérész-, szitakötő-, álkérész-, tegzes-, vízipoloska- és vízibogárfajról, a kétszarnyúakon belül pedig több bögölyfaj esetében igazoltuk a vízszintesen poláros fény vonzó hatását, az úgynevezett pozitív polarotaxis meglétét. Vannak olyan eredmények is, amelyek szárazföldi rovarok esetében is kimutatták a poláros fényhez való vonzódást, ezért a poláros fényszennyezés hatása valószínűleg még nagyobb, mint ahogy azt eddig sejtettük" - mondta el az [origo]-nak Horváth Gábor.

Minden év tavaszán dunai tömegtegzesek imágóinak milliói  röpdösnek az ELTE Természettudományi Kara lágymányosi épületeinek üvegfelületeinél. E rovarok rajzása Budapesten május elején kezdődik, és 3-5 hétig tart

"Általánosságban elmondható, hogy a poláros fényszennyezés a természetvédelmi területeken és a természetközeli élőhelyeken okozhatja a legnagyobb problémát, mert itt jelentősen hozzájárulhat az eredetileg sokszínű élővilág elszegényedéséhez, de a városi és városközeli élővilág egysíkúvá válásában is döntő szerepe lehet. A nagyobb folyók mentén a lárvakorukban a folyók vizében élő, vízszintesen poláros fényhez vonzódó (pozitívan polarotaktikus) vízirovarok rajzásukkor tömegesen jelennek meg a sivár belvárosi környezetben is, ahol a legerőteljesebben hat a poláros fényszennyezés. Ilyen rovarok például a dunai tömegtegzesek (Hydropsyche pellucidula)" - magyarázza Horváth Gábor. Májusban, júniusban Európa nagyobb folyóinál, így a Duna mentén is megfigyelhető a molylepkeszerű tegzesek tömeges rajzása - a több száz egyedből álló, felhőként hömpölygő rajokat ellenállhatatlanul vonzzák az irodaépületek hatalmas csillogó üvegfelületei. A megfigyelések szerint a sötét ablakok 3-7-szerte jobban vonzzák a tömegtegzeseket, mint a világosak, ami azzal magyarázható, hogy a sötét üveg által visszavert fény erősebben poláros. Az ökológiai csapda a rovarokra nézve egy-egy billentve nyitott ablakkal zárul, amin a tömegtegzesek berepülnek, ám kijutni már nem képesek onnan.

Világszínvonalú kutatómunka a lágymányosi Duna-parton

A ELTE-n tíz éve zajlik a poláros fényszennyezés hatásainak kutatása. Horváth Gábor, a Biológiai Fizika Tanszék Biooptika Laboratóriumának vezetője és biofizikus doktoranduszai képalkotó polarimetriával mérik a természetes és mesterséges fénypolarizációs mintázatokat. Kriska György biológussal együtt terepkísérletekben azt is vizsgálják, hogy milyen káros hatásai vannak e mintazatoknak a polarizációérzékeny vízirovarokra. Kutatási eredményeik összegzéseként Bruce Robertsonnal együtt elsőként írták le a poláros fényszennyezés jelenségét.

A mesterséges felületekről visszaverődő, vízszintesen poláros fény számos hazai rovarfajt téveszt meg, és veszélyeztet - teszi hozzá Kriska György, az ELTE Biológiai Szakmódszertani Csoportjának adjunktusa. Rajzáskor a kérészek nőstényei tömegével rakják le a hegyi patakok helyett a közelben vezető utak aszfaltjára petecsomóikat, ahol a 8-9 ezer petét rejtő csomók néhány perc alatt kiszáradnak és elpusztulnak. Az ELTE kutatóinak kísérletei bizonyították, hogy a kérészek számára a poláros fény egyértelműen a vízi élőhelyet jelzi, s a vízfelületről tükröződő fénynél is erősebben és vízszintesen poláros fény - ilyen verődik vissza az aszfaltról, de akár egy fekete műanyagfóliáról is - vonzóbb, mint a természetes forrás.

Pozitív melléktermék: a polarizációs bögölycsapda

Az ELTE kutatói a szitakötők fekete sírkövek iránti vonzódását tanulmányozva fedezték fel a vízszintesen poláros fény vonzerejének gyakorlati hasznát. A különféle bögölyfajok, elsősorban Afrikában több súlyos, százmilliókat érintő betegség kórokozóinak a terjesztői. A böglyök ezen túl ősidők óta keserítik meg a rövidszőrű haszonállatok - például lovak és szarvasmarhák - életét. A böglyök vérszívó nőstényei akár napi 200-300 cm³ vérveszteséget is okoznak egy-egy állatnak, ami miatt csökken a tehenek tejelőképessége, s ami még veszélyesebb: a böglyök számos állati fertőző betegség kórokozóját terjesztik. A kétszárnyú rovarfajok (Diptera) népes rendjében elsőként a böglyökről bizonyították be az ELTE kutatói, hogy szintén érzékenyek az alulról érkező, vízszintesen poláros fényre. A mesterségesen, például egy vízszintesen kifeszített fekete fóliával előidézett poláros fény a víznél is jobban vonzza mind a nőstény, mind a hím böglyöket - a poláros fényen alapuló csapdák megoldást kínálhatnak a böglyök elleni hatékony küzdelemre.

A tószegi autónyűvő gólya is a megtévesztettek között

Hasonló "átverésnek" a madarak is áldozatul esnek. 2007 nyarán a Tisza-parti Tószegen a település gólyája, Géza keltett riadalmat. A madár többször támadt rá az utcán parkoló autókra, egy rövid körbejárás után rászállt a kiszemelt járműre, és csőrével megpróbált bele-bele csípni a karosszériába. Az ELTE kutatói szerint Géza viselkedésének magyarázatát is részben az erősen és vízszintesen poláros szupernormális vizuális ingerben kell keresnünk. Egyrészt a sötét karosszériájú autók vízszintes felületei a gólyában a sötét, csillogó, élelemben gazdag iszap hatását kelthették, ami vonzhatta a madarat. Ezt csak fokozhatta, hogy a kocsikról visszaverődő, erősen és vízszintesen poláros fény odavonzhatta az erre érzékeny vízirovarokat. A gólya ezeket akarva elfogyasztani "támadhatott" az autókra. Számos vonuló madárfajról ismert, hogy a poláros egboltfény alapján is képesek tájékozódni, ám a gólyák polarizációérzékenységéről és annak a vízdetekciójukban játszott esetleges szerepéről ez idáig nincsenek ismereteink.

Géza, a gépkocsigyilkos

Hasztalan lenne azt remélni, hogy az ember élőterének terjeszkedése egy csapásra megállítható, ám a poláros fényszennyezés legriasztóbb formáit igenis vissza lehet szorítani. A legújabb kutatási eredmények ismeretében a vizes élőhelyek közelében épülő beruházások tervezésekor fénypolarizációs szempontból környezetbarát megoldásokat kellene alkalmazni, de ha például a már meglévő sötét ablakokba fehér függönyök kerülnek, már az is nagy lépés lehet a polarizációs ökológiai csapdák elkerülésében - mutatnak rá az ELTE szakemberei.