在一個沒有月亮的夜晚，一組研究人員登上了一艘剛性充氣艇，地點在沿海城市英國普利茅斯。當他們離開燈火通明的城市，向後行駛約三公里，進入林赫河的黑暗中時，光汙染可能會到達水面以下深處的想法起初似乎令人懷疑。但科學家們很快意識到，天空並非如此黑暗。“我們可以看到城市的光線被雲層反射，一直向上，就在我們頭頂上方，越過我們，一直延伸到遠處，”普利茅斯大學的海洋保護主義者托馬斯·戴維斯說。他說，在那一刻，該地區光汙染的程度“真正觸動了”他和他的團隊。
夜間人造光長期以來一直被懷疑會擾亂陸地生態系統和影響人類健康。來自城市和船隻的光線也驅趕或吸引許多種類的魚，給珊瑚礁帶來壓力，以及擾亂沙灘上鼠婦的晝夜節律。但戴維斯說，他和他的同事是第一個量化到達沿海城市附近海底的光汙染的研究人員。他們發現，在普利茅斯灣和泰馬河口，高達四分之三的海床沐浴在足以影響生態系統的人造光中。該結果於 7 月發表在《科學報告》雜誌上。
挪威北極大學 UiT 的海洋生物學家約根·伯格說：“我們早就應該開始從海底的角度來看待[光汙染]了。” “它的重要性遠大於它實際受到的關注。” 伯格研究北極圈以上的海洋動物如何應對光汙染，並且沒有參與這項新研究。
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戴維斯和他的同事使用安裝在他們船上的海洋輻射計，測量了水面之上和之下的光汙染。研究人員將他們的測量結果與成熟的光在水柱中傳播的模型相結合，從而能夠確定有多少藍光、綠光和紅光會到達海底。人類相對較弱的視力無法辨別這些深度的人造光。但戴維斯說，許多海洋生物已經進化出對光的“驚人敏感性”。例如，被稱為橈足類動物的微小甲殼類動物每天都會垂直遷移，以響應月光，它們可以在水面以下 80 多米處探測到月光。
在他們的分析中，研究人員認為橈足類動物可以探測到的任何光線水平都可能具有生物學意義。他們發現，在多雲的夜晚，顯著的綠光將到達低潮時 76% 的海底區域，而藍光將到達 70%。在晴朗的夜晚，這些數字分別降至 46% 和 43%。戴維斯說：“在多雲條件下更亮，因為城市的大部分光線都被雲層反射回地面。”
在多雲和晴朗的條件下，生物學上顯著的紅光穿透到海底的比例不到 1%，這主要是因為這些波長在水中衰減的速度比綠光和藍光更快。更復雜的是，橈足類動物和其他海洋生物傾向於更多地依賴綠光和藍光，而不容易探測到紅光。
儘管這項研究的重點是一個城市，但科學家們預計全球沿海社群的結果將相似或更糟。特拉維夫大學的光汙染研究員拉茲·塔米爾沒有參與這項新工作，他指出，河口往往會因沉積物而變得渾濁。戴維斯的研究恰逢浮游植物大量繁殖，這可能會減少到達海底的光量。（該研究的模型中包含了浮游植物的繁殖。）塔米爾說，在他研究的珊瑚礁系統中，水的清澈度可能導致高達 100% 的海床暴露在有害的人造光下。
現在戴維斯和他的同事已經確定了研究海底光汙染的必要性，“我們正在嘗試將我們的建模過程擴充套件到全球範圍，以便我們能夠更好地瞭解人造光的全球分佈，”他說。
與這些努力相輔相成的是關於光汙染如何影響個別物種以及整個生態系統相互作用的研究。在實驗室中，戴維斯正在研究螃蟹、藤壺和貽貝等動物如何對人造光做出反應。他還是一個新的國際合作專案“全球人造光海洋網路 (GLOW)”的成員，該專案計劃測量光汙染對沿海藻類和無脊椎動物的影響。GLOW 合作者、智利安德烈斯貝洛國立大學的海洋生物學家克里斯蒂安·杜阿爾特說，研究人員原計劃今年開始測量，但由於 COVID-19 大流行而未能做到。
隨著沿海城市的持續發展——預計到 2060 年，將有超過 10 億人居住在沿海地區——光汙染也可能會增加。戴維斯說，從黃色白熾燈到白色 LED 燈的轉變加劇了這個問題，因為後者含有更多可以穿透水深處的藍色和綠色波長。
戴維斯鼓勵人們在決定如何使用人造光時問自己四個問題：“首先，我需要它嗎？其次，我需要多少？第三，我什麼時候需要它？第四，它是什麼顏色？” 他希望這些考慮因素將有助於社群減輕光汙染的有害影響。