geomgouГеографическая среда и живые системыGeographical Environment and Living Systems2712-76132712-7621Московский государственный областной университет10.18384/2712-7621-2025-1-27-40geomgou-1507Research ArticleПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ОХРАНА ЛАНДШАФТОВNATURAL AND ANTHROPOGENIC PROCESSES AND LANDSCAPE PROTECTIONОпыт энергетической оценки светового загрязнения (на примере природного заказника «Воробьёвы горы» г. Москвы)Energy Estimation of Light Pollution (the Case Study of the Vorobyovy Gory Nature Reserve in Moscow)https://orcid.org/0000-0001-5294-3711ЛукьяновЛ. Е.LukianovL. E.

Лукьянов Лев Евгеньевич – аспирант кафедры физической географии мира и геоэкологии географического факультета

119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1

Lev E. Lukianov – Postgraduate student, Department of the World Physical Geography and Geoecology, Faculty of Geography

Leninskye Gory 1, Moscow 119991

lev.lykyanov@yandex.ruМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202506082025012740Copyright © Лукьянов Л.Е., 20252025Лукьянов Л.Е.Lukianov L.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geoecosreda.ru/jour/article/view/1507

Цель. Разработка методики определения и оценка количества добавленной энергии при световом загрязнении ландшафтов природного заказника «Воробьёвы горы».Процедура и методы. Проанализированы технические характеристики ландшафтного освещения в природном заказнике, при котором световые характеристики светодиодов осветительных приборов были преобразованы в энергетические, характеризующие искусственно генерируемую световую энергию в природную среду заказника. Эта энергия сравнивалась с притоком фотосинтетически активной радиации, включая и её поступление в сумеречное время, а также на начало вегетационного периода и листопада. В эти периоды при изменении освещённости происходят выраженные изменения многих внутриландшафтных процессов, особенно заметных в перестройке биоты.Результаты. Световое загрязнение рассматривается как фактор антропогенной динамики ландшафта, т. к. оно сопряжено с поступлением энергии фотонов и тепловой энергии от осветительных приборов. Выявлены количественные значения притока добавленной энергии от систем искусственного освещения в ландшафты, потенциально влияющего на их сезонную и суточную ритмику функционирования, изменение биоразнообразия, которое наиболее часто фиксируется как следствие светового загрязнения, однако без раскрытия внутреннего механизма этого явления. В эксперименте доля добавленной энергии за счёт светового потока от суммарной солнечной радиации в летнее время составила 3–6%, в зимнее время – до 70%. В начале и конце вегетационного периода прирост суммарной радиации за счёт добавленной энергии составил 6,4% и 34,1%, что в вегетационный период влияло на сдвиги сроков начала распускания листьев деревьев и листопада.Теоретическая и/или практическая значимость. Выявлен физический механизм воздействия светового загрязнения, лежащего в основе физиологических изменений растительного и животного мира. Выполненные на основе инструментальных измерений расчёты позволяют ставить вопрос о влиянии добавленной энергии искусственного светового потока на ритмику природных процессов, изменение биоразнообразия, почв, экзогенных геоморфологических процессов. Полученные данные могут быть использованы для организации контроля и регулирования светового загрязнения в ООПТ.

Aim. Methodology elaboration for determining and estimating the amount of the added light pollution energy to the landscapes of the Vorobyovy Gory Nature Reserve.Methodology. Landscape lighting technical characteristics in the nature reserve were analyzed. Light characteristics of the LEDs lighting devices were converted into energy units, reflecting artificially generated light energy flux into the reserve natural environment. This energy was compared with the influx of photosynthetically active radiation, including its influx at dusk, as well as at the beginning of the growing season and leaf fall. During these periods, changes in lighting caused a considerable impact on many internal landscape processes, especially noticeable in biota restructuration.Results. Light pollution is regarded as a factor of anthropogenic landscape dynamics, since it is associated with the supply of photon and thermal energy from lighting devices. Quantitative values of the added energy influx from artificial lighting systems into landscapes were identified. This potentially affects their seasonal and diurnal rhythms, changes in biodiversity which are most often recorded as a result of light pollution, however, without revealing the internal mechanism of this phenomenon. In our experiment, the added energy share due to the artificial lighting flux from the total solar radiation in the summer was 3–6%, in winter – up to 70%. At the beginning and at the end of the growing season, the increase in total radiation due to the added energy amounted to 6.4% and 34.1%. During the growing season, it affected shifts in the start time of tree leaf blooming and leaf fall.Research implications. The theoretical and/or practical significance lies in identification of physics of light pollution impact process underlining physiological changes in the plant and animal world. Assessment based on instrumental measurements allows us to raise the question of the artificial light added energy impact on natural processes rhythm, changes in biodiversity, soils, and exogenous geomorphological processes. The data obtained may be used to manage light pollution control and regulation in protected areas.

искусственное освещениеособо охраняемые природные территориисветовое загрязнениеритмика ландшафтовartificial lightingspecially protected natural areaslight pollutionlandscapes rhythmsАвтор выражает глубочайшую признательность профессору географического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Татьяне Михайловне Красовской за помощь в создании концепции исследования, проведении расчётов добавленной энергии и обсуждение полученных результатов.The author expresses his deep gratitude to the professor of the Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State University, T. M. Krasovskaya for her help in creating the research concept, the added energy flux assessment, and discussing the results.ReferencesБеручашвили Н. Л. Четыре измерения ландшафта. М: Мысль, 1986. 182 с.Beruchashvili N. L. Chetyre izmereniya landshafta [Four Dimensions of Landscape]. Moscow, Mysl Publ., 1986. 182 p.Бурцев Д. С. Моделирование динамики продукции энергии в лесных культурах ели // Труды Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства. 2013. № 1. С. 6–10.Burtsev D. S. [Modeling the Dynamics of Energy Production in Spruce Forest Cultures]. In: Trudy Sankt-Peterburgskogo NII lesnogo khozyaystva [Proceedings of the St. Petersburg Forestry Research Institute], 2013, no. 1, pp. 6–10.Вернадский В. И. Биосфера. М.: Мысль, 1967. 376 с.Vernadsky V. I. Biosfera [Biosphere]. Moscow, Mysl Publ., 1967. 376 p.Дьяконов К. Н., Байбар А. С., Харитонова Т. И. Внутривековая динамика эффективности использования лесами Мещеры фотосинтетически активной радиации // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2017. № 5. С. 12–22.Dyakonov K. N., Baibar A. S., Kharitonova T. I. [Intra-century Dynamics of the Efficiency of Use of Photosynthetically Active Radiation by Meshchera Forests]. In: Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5. Geografiya [Bulletin of Moscow University. Series 5. Geography], 2017, no. 5, pp. 12–22.Ефремов К. Д., Кузьмичев Е. П. Особо охраняемые природные территории города Москвы: справочник-путеводитель. М., 2013. 178 с.Efremov K. D., Kuzmichev E. P. Osobo okhranyayemaya prirodnaya territoriya goroda Moskvy: spravochnik-putevoditel [Specially protected natural areas of the city of Moscow: a reference book and guide]. Moscow, 2013. 178 p.Захаров К. В., Медведков А. А., Иванова Е. Ю. Технология геоэкологической оценки урбанизированных территорий (на примере Ближнего Подмосковья) // ИнтерКарто. ИнтерГИС. 2019. Т. 25. № 1. С. 352–361. DOI: 10.35595/2414-9179-2019-1-25-352-361Zakharov K. V., Medvedkov A. A., Ivanova E. Yu. [Technology of geoecological assessment of urbanized territories (on the example of the Near Moscow Region)]. In: InterKarto. InterGIS [InterCarto. InterGIS], 2019, vol. 25, no. 1, pp. 352–361. DOI: 10.35595/2414-9179-2019-1-25-352-361Информационно-регуляторная роль солнечной радиации в периоды сумерек в развитии и продуктивности яровых зерновых культур / И. А. Шульгин, Р. М. Вильфанд, А. И. Страшная, О. В. Береза, К. И. Павлова // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2016. № 362. С. 193–213.Shulgin I. A., Vilfand R. M., Strashnaya A. I., Bereza O. V., Pavlova K. I. [Information and regulatory role of solar radiation during twilight periods in the development and productivity of spring grain crops]. In: Gidrometeorologicheskiye issledovaniya i prognozy [Hydrometeorological research and forecasts], 2016, no. 362, pp. 193–213.Истомина Я. Г., Каплина Н. Ф. Динамика густоты и жизненности антропогенных дубрав южной лесостепи в связи с волновым отпадом и рубками ухода // Научные основы устойчивого управления лесами: мат-лы конф. М., 2016. С. 35–36.Istomina Ya. G., Kaplina N. F. [Dynamics of density and vitality of anthropogenic oak groves of the southern forest-steppe in connection with wave mortality and thinning]. In: Nauchnyye osnovy upravleniya lesami [Scientific foundations of sustainable forest management]. Moscow, 2016, pp. 35–36.Климат Москвы в условиях глобального потепления / Л. И. Алексеева, М. И. Варенцов, Е. В. Горбаренко, И. А. Горлач, И. Д. Еремина, Е. Ю. Жданова, А. А. Кирсанов, и др. М.: МГУ, 2017. 288 с.Alekseeva L. I., Varentsov M. I., Gorbarenko E. V., Gorlach I. A., Eremina I. D., Zhdanova E. Yu., Kirsanov A. A., et al. Klimat Moskvy v usloviyakh global'nogo potepleniya [Climate of Moscow under the conditions of global warming]. Moscow, Moscow University Publ., 2017. 288 p.Лукьянов Л. Е., Красовская Т. М. Влияние светового загрязнения на местообитания птиц на территории природного заказника «Воробьёвы горы» (г. Москва) // Проблемы региональной экологии. 2022. № 1. С. 101–107. DOI: 10.24412/1728-323X-2022-1-101-107Lukyanov L. E., Krasovskaya T. M. [The influence of light pollution on bird habitats in the territory of the Vorobyovy Gory nature reserve (Moscow)]. In: Problemy regionalnoy ekologii [Problems of regional ecology], 2022, no. 1, pp. 101–107. DOI: 10.24412/1728-323X-2022-1-101-107Лукьянов Л. Е., Красовская Т. М. Изучение светового загрязнения окружающей среды на разных масштабных уровнях // Актуальные проблемы экологии и природопользования: сб. конф. / отв. ред. Т. Н. Ледащева М.: РУДН, 2021. С. 318–327.Lukyanov L. E., Krasovskaya T. M. [Study of light pollution of the environment at different scale levels]. In: Ledashcheva T. N., ed. Aktualnyye problemy ekologii i prirodopolzovaniya [Actual problems of ecology and nature management]. Moscw, RUDN Publ., 2021, pp. 318–327.Лукьянов Л. Е., Красовская Т. М., Емельянова Л. Г. Геоботанический мониторинг светового загрязнения в городском ООПТ (на примере природного заказника «Воробьёвы горы» г. Москвы // Географическая среда и живые системы. 2024. № 3. C. 47–61. DOI: 10.18384/2712-7621-2024-3-47-61Lukyanov L. E., Krasovskaya T. M., Emelyanova L. G. [Geobotanical monitoring of light pollution in an urban protected area (using the Vorobyovy Gory nature reserve in Moscow as an example]. In: Geograficheskaya sreda i zhivyye sistemy [Geographical environment and living systems], 2024, no. 3, pp. 47–61. DOI: 10.18384/2712-7621-2024-3-47-61Малкина И. С. Световые кривые фотосинтеза подроста лиственных пород // Световой режим, фотосинтез и продуктивность леса / отв. ред. Ю. Л. Цельникер. М.: Наука, 1967. С. 220–231.Malkina I. S. [Light curves of photosynthesis of deciduous undergrowth]. In: Tselniker Yu. L., ed. Svetovoy rezhim, fotosintez i produktivnost lesa [Light regime, photosynthesis and forest productivity]. Moscow, Nauka Publ., 1967, pp. 220–231.Медведков А. А. Геоэкологические проблемы в контексте климатических изменений: теоретический анализ и региональные последствия // Известия РАН. Серия географическая. 2024. Т. 88. № 3. С. 263–280. DOI: 10.31857/S2587556624030011Medvedkov A. A. [Geoecological problems in the context of climate change: theoretical analysis and regional consequences]. In: Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya [Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Geographical series], 2024, vol. 88, no. 3, pp. 263–280. DOI: 10.31857/S2587556624030011Соловьева М. В., Бунькова В.П. Влияние уличного освещения на объекты озеленения // Вестник биотехнологии. 2020. № 1. С. 1–6.Solovieva M. V., Bunkova V. P. [The influence of street lighting on landscaping objects]. In: [Bulletin of Biotechnology], 2020, no. 1, p. 1–6.Солнцев Н. А. Учение о ландшафте (избранные труды). М.: МГУ, 2001. 384 с.Solntsev N. A. Obucheniye o landshafte (izbrannyye trudy) [Landscape Studies (Selected Works)]. Moscow, Moscow University Publ., 2001. 384 p.Artificial light at night advances reproductive phenology and reduces reproductive capacity of a wild plant / Shuo Wang, Zhihui Wang, Lu Xiao, Hongxiang Zhang, Yanjie Liu, et al. // bioRxiv 2022. DOI: 10.1101/2022.12.11.519667Shuo Wang, Zhihui Wang, Lu Xiao, Hongxiang Zhang, Yanjie Liu, et al. Artificial light at night advances reproductive phenology and reduces reproductive capacity of a wild plant. In: bioRxiv, 2022. DOI: https://doi.org/10.1101/2022.12.11.519667Artificial light at night promotes bottom-up changes in a woodland food chain / M. Lockett, R. Rasmussen, S. K. Arndt, G. R. Hopkins, Th. M. Jones // Environmental Pollution. 2022. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119803Lockett M., Rasmussen R., Arndt S. K., Hopkins G. R., Jones Th. M. Artificial light at night promotes bottom-up changes in a woodland food chain. In: Environmental Pollution, 2022. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119803Azam C., Le Viol I., Julien J. F. Disentangling the relative effect of light pollution, impervious surfaces and intensive agriculture on bat activity with a national-scale monitoring program // Landscape Eco. 2016. Vol. 131. P. 2471–2483.Azam C., Le Viol I., Julien J. F. Disentangling the relative effect of light pollution, impervious surfaces and intensive agriculture on bat activity with a national-scale monitoring program. In: Landscape Eco, 2016, vol. 131, pp. 2471–2483.Basler D., Körner C. Photoperiod and temperature responses of bud swelling and bud burst in four temperate forest trees // Tree Physiology. 2014. № 34. P. 377–388. DOI: 10.1093/treephys/tpu021Basler D., Körner C. Photoperiod and temperature responses of bud swelling and bud burst in four temperate forest trees. In: Tree Physiology, 2014, no. 34, pp. 377–388. DOI: 10.1093/treephys/tpu021Ecological effects of artificial light at night on wild plants / J. Bennie, T. Davies, D. Cruse, K. Gaston // Journal of Ecology. 2016. № 104. P. 611–620.Bennie J., Davies T., Cruse D., Gaston K. Ecological effects of artificial light at night on wild plants. In: Journal of Ecology, 2016, no. 104, pp. 611–620.Editorial: Effects of Artificial Light at Night on Organisms: From Mechanisms to Function / A. A. Ríos-Chelén, J. N. Phillips, G. L. Patricelli, D. M. Dominoni // Frontiers in Ecology and Evolution. 2022. DOI: 10.3389/fevo.2022.896460Ríos-Chelén A. A., Phillips J. N., Patricelli G. L., Dominoni D. M. Editorial: Effects of Artificial Light at Night on Organisms: From Mechanisms to Function. In: Frontiers in Ecology and Evolution, 2022. DOI: 10.3389/fevo.2022.896460Effects of light pollution on tree phenology in the urban environment / J. Škvareninová, M. Tuharska, J. Skvarenina, D. Babalova, L. Slobodnikova, B. Slobodnik, H. Stredova, et al. // Moravian Geographic Reports. 2017. Vol. 25. P. 282–290.Škvareninová J., Tuharska M., Skvarenina J., Babalova D., Slobodnikova L., Slobodnik B., Stredova H., et al. Effects of light pollution on tree phenology in the urban environment. In: Moravian Geographic Reports, 2017, vol. 25, pp. 282–290.Light pollution is associated with earlier tree budburst across the United Kingdom / R. H. Ffrench-Constant, R. Somers-Yeates, J. Bennie, T. Economou, D. Hodgson, A. Spalding, P.K. McGregor // Proceedings of the Royal Society. 2016. DOI: 10.1098/rspb.2016.0813Ffrench-Constant R. H., Somers-Yeates R., Bennie J., Economou T., Hodgson D., Spalding A., McGregor P. K. Light pollution is associated with earlier tree budburst across the United Kingdom. In: Proceedings of the Royal Society, 2016. DOI: 10.1098/rspb.2016.0813Light pollution is a driver of insect declines / A. Owens, P. Cochard, J. Durrant, B. Farnworth, E. Perkin, B. Seymoure // Biological Conservation. 2020. Vol. 241. DOI: 10.1016/j.biocon.2019.108259Owens A., Cochard P., Durrant J., Farnworth B., Perkin E., Seymoure B. Light pollution is a driver of insect declines. In: Biological Conservation, 2020, vol. 241. DOI: 10.1016/j.biocon.2019.108259Longcore T., Rich C. Ecological Light Pollution // Frontiers in Ecology and the Environment. 2004. № 2. P. 191–198.Longcore T., Rich C. Ecological Light Pollution. In: Frontiers in Ecology and the Environment, 2004, no. 2, pp. 191–198.Mayer-Pinto M., Jones Th. M., Swearer S. Light pollution: a landscape-scale issue requiring cross-realm consideration // Environment Preprint. 2021. DOI: 10.14324/111.444/000103.v1Mayer-Pinto M., Jones Th. M., Swearer S. Light pollution: a landscape-scale issue requiring cross-realm consideration. In: Environment Preprint, 2021. DOI: 10.14324/111.444/000103.v1Pressing Research Questions on How Light Pollution Affects Biodiversity / F. Hölker, J. Bolliger, T. W. Davies, S. Giavi, A. Jechow, G. Kalinkat, T. Longcore, et al. // Frontiers in Ecology and Evolution. 2021. DOI: 10.3389/fevo.2021.767177Hölker F., Bolliger J., Davies T. W., Giavi S., Jechow A., Kalinkat G., Longcore T., et al. 11 Pressing Research Questions on How Light Pollution Affects Biodiversity. In: Frontiers in Ecology and Evolution, 2021. DOI: 10.3389/fevo.2021.767177Worldwide increase in artificial light at night around protected areas and within biodiversity hotspots / A. Guetté, L. Godet, M. Juigner, M. Robin // Biological Conservation. 2018. Vol. 223. P. 97–103.Guetté A., Godet L., Juigner M., Robin M. Worldwide increase in artificial light at night around protected areas and within biodiversity hotspots. In: Biological Conservation, 2018, vol. 223, pp. 97–103.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.