路灯整夜亮着，使树叶变得非常坚硬，昆虫无法吃掉它们，从而威胁到食物链
光污染扰乱了全球的昼夜节律和生态系统——但对于依赖光进行光合作用的植物来说，其影响可能是深远的。现在，科学家在《植物科学前沿》上撰文发现，夜间暴露在高强度的人造光下会使树叶变得更硬，昆虫更难吃到，从而威胁到城市食物链。“我们注意到，与自然生态系统相比，大多数城市生态系统中的树叶通常几乎没有受到昆虫破坏的迹象。我们很好奇这是为什么，”中国科学院的通讯作者张爽博士说。“我们在这里表明，在北京最常见的两种树种中，夜间的人工照明导致树叶韧性增加，树叶被虫蛀的程度降低。”
揭示一些道理
人造光使夜间亮度增加了近 10%：世界上大多数人口每晚都会经历光污染。由于植物的特性会影响它们与其他植物和动物的相互作用，人造光对植物造成的任何变化都可能对生态系统产生重大影响。
张教授说：“没有被虫害的树叶可能会给人类带来安慰，但对昆虫来说却不是。食草是一种自然的生态过程，可以维持昆虫的生物多样性。”
科学家们怀疑，在人造光照射下，植物会更注重防御而不是生长，长出更坚韧的叶子，并含有更多的化学防御化合物。为了验证这一点，他们选择了两种常见的街道树木：日本槐树和绿梣树。虽然这些树在很多方面都很相似，但日本槐树的叶子更小、更柔软，食草动物更喜欢这种树叶。
科学家们在通常整夜照明的主干道上确定了 30 个采样点，这些采样点间隔约 100 米。为了确定人工照明的暴露水平，他们测量了每个采样点的照度。他们收集了近 5,500 片树叶，并评估了昆虫食草情况以及可能受人工照明影响的特征，如大小、韧性、含水量以及营养和化学防御水平。
叶子越大，说明资源越适合生长，而叶子越硬、化学防御物质（如单宁）含量越高，则说明资源越适合防御。同时，水分和营养物质含量越高，说明营养质量越高，可以吸引食草动物。
难以下咽
对于这两种树种来说，人造光的光照水平越高，树叶就越坚韧。树叶越坚韧，昆虫食草的痕迹就越少。光照越强烈，科学家就越频繁地发现树叶根本没有食草的痕迹。
“这种模式的潜在机制尚未完全了解，”张说。“树木在夜间暴露在人造光下可能会延长其光合作用时间。此外，这些叶子可能会将更大比例的资源分配给纤维等结构化合物，从而导致叶子韧性增加。”
暴露在更多人造光下的日本槐树的磷等营养物质含量较低：日本槐叶营养物质较多的地方，食草现象也较多。但绿梣树叶受光照水平的影响更大：它们的氮含量较高、叶片较小、化学防御能力较低。
这可能是因为食草动物不太喜欢绿梣树，因此它们可以将资源分配给生长。而日本槐树将更多的资源投入到防御中，从而降低了其营养含量。
昆虫挨饿
“食草动物的减少会导致生态学中的营养级联效应，”张教授说。“食草动物数量的减少意味着食草昆虫的数量减少，这反过来又会导致捕食性昆虫、食虫鸟类等的数量减少。昆虫数量的减少是近几十年来观察到的全球趋势。我们应该更加关注这一趋势。”
虽然叶片韧性是抵御掠食的机械防御手段，但其他因素也可能造成食草性昆虫减少：例如，更多的光照可以让昆虫更容易被掠食者发现。需要进一步研究才能充分了解人造光的影响。
张先生提醒说：“我们的研究仅在一座城市进行，而且只涉及两种树种。”
“这种限制阻碍了我们将结论推广到更广泛的空间和分类尺度的能力。关于城市化如何影响昆虫和昆虫相关生态过程的研究仍处于起步阶段。”
页:
[1]