Опыт энергетической оценки светового загрязнения (на примере природного заказника «Воробьёвы горы» г. Москвы)

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.

1. Беручашвили Н. Л. Четыре измерения ландшафта. М: Мысль, 1986. 182 с.

2. Бурцев Д. С. Моделирование динамики продукции энергии в лесных культурах ели // Труды Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства. 2013. № 1. С. 6–10.

3. Вернадский В. И. Биосфера. М.: Мысль, 1967. 376 с.

4. 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.

5. Ефремов К. Д., Кузьмичев Е. П. Особо охраняемые природные территории города Москвы: справочник-путеводитель. М., 2013. 178 с.

6. 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: 10.35595/2414-9179-2019-1-25-352-361

7. Информационно-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.

8. 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.

9. 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.

10. 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-2022-1-101-107

11. Лукьянов 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.

12. 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: 10.18384/2712-7621-2024-3-47-61

13. Малкина 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.

14. 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/S2587556624030011

15. Соловьева М. В., Бунькова В.П. Влияние уличного освещения на объекты озеленения // Вестник биотехнологии. 2020. № 1. С. 1–6.

16. Солнцев Н. А. Учение о ландшафте (избранные труды). М.: МГУ, 2001. 384 с.

17. 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: 10.1101/2022.12.11.519667

18. Artificial 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.2022.119803

19. 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 // Landscape Eco. 2016. Vol. 131. P. 2471–2483.

20. 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/tpu021

21. Ecological 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.

22. 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.2022.896460

23. Effects 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.

24. 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.2016.0813

25. Light 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.2019.108259

26. Longcore T., Rich C. Ecological Light Pollution // Frontiers in Ecology and the Environment. 2004. № 2. P. 191–198.

27. 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.v1

28. Pressing 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.2021.767177

29. Worldwide 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.