Luz artificial en la noche: iluminando los impactos de la contaminación lumínica

Traducido por Gaby LC, original post here

Es ampliamente aceptado que la luz es necesaria para que los arrecifes de coral sobrevivan y crezcan, pero también sabemos que la contaminación puede tener impactos perjudiciales en los corales y los organismos que habitan en ellos. El desarrollo costero en las regiones tropicales aumenta la presencia de luz artificial en la noche (ALAN; Artificial Light At Night) en los arrecifes de todo el mundo. Las principales amenazas de la contaminación lumínica humana son el brillo del cielo, la luz dispersada por partículas en la atmósfera y la luz directa de fuentes como las luces en las calles y edificios que brillan sobre el agua. Estas luces pueden causar estrés oxidativo en los corales y alterar el ritmo circadiano natural de los residentes de los arrecifes. Los organismos de los arrecifes dependen de su ritmo circadiano para el desove, la caza, la alimentación y las migraciones diurnas y la alteración de estos comportamientos impacta negativamente en la función ecológica de los arrecifes.

https://reefbites.files.wordpress.com/2020/11/image-5.png?w=816Figura 1: (a) Mapa mundial. (b) Foto satelital con luces nocturnas de Oriente Medio y el Golfo de Aqaba de cerca. (c) Área de estudio con sitios de medición marcados en amarillo. Adaptado de Tamir et al., 2017.

ALAN está aumentando en todo el mundo, pero el desarrollo costero en las regiones tropicales ha alterado la intensidad y el espectro de la luz en los arrecifes durante la noche. En un estudio reciente realizado por Tamir y colaboradores, se cuantificó la contaminación lumínica en el Mar Rojo y el Golfo de Aqaba y se encontraron algunos resultados sorprendentes (Figura 1). La luz en la superficie del agua durante la noche era más de dos órdenes de magnitud mayor a lo largo de la costa en comparación con el medio del golfo, a solo 9,5 kilómetros de distancia. En este mismo estudio también se encontró una señal de luz artificial a 30 metros de profundidad, destacando que tan lejos y profundamente puede llegar ALAN y sus efectos. Los arrecifes costeros no solo están recibiendo más luz por la noche, sino que las luces artificiales también están cambiando el espectro o el color de la luz en los arrecifes. Los espectros de luz también afectan profundamente a los organismos de los arrecifes, ya que los patrones de comportamiento ahora están ligados a la superposición entre los espectros de la luz artificial y la luz absorbida por las proteínas sensibles a la luz llamadas criptocromos. Por ejemplo, estos criptocromos están vinculados a procesos de sincronización temporal en corales. La luz artificial está alterando significativamente la intensidad y el espectro de la luz en los arrecifes durante la noche, y esto alterará la fisiología y el comportamiento de muchos residentes de los arrecifes, lo que se suma al estrés del cambio climático que los arrecifes están experimentando actualmente.

https://reefbites.files.wordpress.com/2020/11/image-7.png?w=976Figura 2: Mapas de luz amarilla descendente en el Golfo de Aqaba muestreados a 1 m, 5 m y 10 m (ac), respectivamente. Los puntos negros representan sitios de muestreo. La luz varió entre 1 × 10−6 (amarillo brillante) y 4,6 × 10−4 (verde brillante) μ W cm − 2 nm − 1.La luz es mucho más brillante cerca de la tierra (gris claro). Adaptado de Tamir et al., 2017.

Los corales son particularmente vulnerables a los efectos adversos de ALAN porque dependen en gran medida de señales de luz para funciones críticas de comportamiento y fisiológicas. El más importante y mejor estudiado de estos comportamientos es el desove de los corales, que se basa en las señales de la luz de la Luna para sincronizar la liberación de óvulos y espermatozoides de los corales a la columna de agua. Si el desove no se sincroniza en el arrecife, las posibilidades de fertilización de los huevos disminuyen drásticamente y pueden reducir la reproducción y el reclutamiento de los corales. Por ejemplo, cuando el coral Dendrogyra cylindrus se crio en acuarios bajo luz artificial, el desove duró siete días. Sin embargo, cuando D. cilindrus desova naturalmente en los arrecifes, el desove dura solo tres días, concentrando la liberación de óvulos y espermatozoides y aumentando las posibilidades de éxito de la fertilización. De manera similar, las larvas de coral expuestas a tratamientos con luz artificial mostraron una reducción del 30% en el éxito del reclutamiento, lo que resalta aún más los efectos perjudiciales de la contaminación lumínica en la reproducción del coral (Figura 3). El desove y el reclutamiento exitosos son fundamentales para la supervivencia continua de los arrecifes, pero los efectos adversos de la contaminación lumínica se suman al estrés que la reproducción de los corales ya está experimentando debido al cambio climático.

https://reefbites.files.wordpress.com/2020/11/image-8.png?w=962Figura 3: Tiempos de desove después de la puesta del sol in situ (corales en arrecifes con luz natural) y ex situ (corales en acuarios con luz artificial) D. cylindrus separados por noche de desove. Los corales ex situ liberan los gametos más tarde y durante un mayor número de noches, lo que disminuye la efectividad del desove sincrónico. Adaptado de Neely et al., 2020.

ALAN impacta negativamente los procesos fotosintéticos en los simbiontes de coral, impactando las reservas de energía de los corales, ya que los corales pueden recibir hasta el 100% de los alimentos necesarios de sus simbiontes. El estrés oxidativo causado por ALAN puede causar fotoinhibición y daño a la maquinaria fotosintética en corales. Específicamente, un estudio realizado a dos especies de coral encontró que ALAN aumenta la producción de especies reactivas de oxígeno y aumentó el daño oxidativo a los lípidos en ambas especies. Los corales ya están experimentando estrés oxidativo causado por el calentamiento global y agregar estrés oxidativo de ALAN solo acelerará el declive de los arrecifes en todo el mundo.

A medida que la población humana sigue creciendo, el desarrollo costero aumentará, pero debemos considerar los impactos de la urbanización en el medio ambiente circundante. A nivel mundial, los arrecifes están siendo atacados por factores estresantes locales y globales, y ALAN exacerba aún más muchos de los efectos adversos.

Referencias y lecturas adicionales

Levy, O. et al. Light-responsive cryptochromes from a simple multicellular animal, the coral Acropora milleporaScience 318, 467–470, doi: 10.1126/science.1145432 (2007).

Levy, O., Marangoni, L. F. D., Benichou, J. I. C., Rottier, C., Beraud, E., Grover, R. and Ferrier-Pages, C. Artificial light at night (ALAN) alters the physiology and biochemistry of symbiotic reef building corals. Environmental Pollution 266, 11 (2020).

Tamir, R. et al. The spectral and spatial distribution of light pollution in the waters of the northern Gulf of Aqaba (Eilat). Sci. Rep. 7, 42329; doi: 10.1038/srep42329 (2017).

Neely KL, Lewis CL and Macaulay KA. Disparities in Spawning Times Between in situ and ex situ Pillar Corals. Front. Mar. Sci. 7:643. doi: 10.3389/fmars.2020.00643 (2020).

Header image: https://www.nasa.gov/image-feature/the-mediterranean-sea-ringed-by-coastal-city-lights

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