在一个没有月亮的夜晚，一组研究人员登上了一艘刚性充气艇，地点在沿海城市英国普利茅斯。当他们离开灯火通明的城市，向后行驶约三公里，进入林赫河的黑暗中时，光污染可能会到达水面以下深处的想法起初似乎令人怀疑。但科学家们很快意识到，天空并非如此黑暗。“我们可以看到城市的光线被云层反射，一直向上，就在我们头顶上方，越过我们，一直延伸到远处，”普利茅斯大学的海洋保护主义者托马斯·戴维斯说。他说，在那一刻，该地区光污染的程度“真正触动了”他和他的团队。
夜间人造光长期以来一直被怀疑会扰乱陆地生态系统和影响人类健康。来自城市和船只的光线也驱赶或吸引许多种类的鱼，给珊瑚礁带来压力，以及扰乱沙滩上鼠妇的昼夜节律。但戴维斯说，他和他的同事是第一个量化到达沿海城市附近海底的光污染的研究人员。他们发现，在普利茅斯湾和泰马河口，高达四分之三的海床沐浴在足以影响生态系统的人造光中。该结果于 7 月发表在《科学报告》杂志上。
挪威北极大学 UiT 的海洋生物学家约根·伯格说：“我们早就应该开始从海底的角度来看待[光污染]了。” “它的重要性远大于它实际受到的关注。” 伯格研究北极圈以上的海洋动物如何应对光污染，并且没有参与这项新研究。
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戴维斯和他的同事使用安装在他们船上的海洋辐射计，测量了水面之上和之下的光污染。研究人员将他们的测量结果与成熟的光在水柱中传播的模型相结合，从而能够确定有多少蓝光、绿光和红光会到达海底。人类相对较弱的视力无法辨别这些深度的人造光。但戴维斯说，许多海洋生物已经进化出对光的“惊人敏感性”。例如，被称为桡足类动物的微小甲壳类动物每天都会垂直迁移，以响应月光，它们可以在水面以下 80 多米处探测到月光。
在他们的分析中，研究人员认为桡足类动物可以探测到的任何光线水平都可能具有生物学意义。他们发现，在多云的夜晚，显著的绿光将到达低潮时 76% 的海底区域，而蓝光将到达 70%。在晴朗的夜晚，这些数字分别降至 46% 和 43%。戴维斯说：“在多云条件下更亮，因为城市的大部分光线都被云层反射回地面。”
在多云和晴朗的条件下，生物学上显著的红光穿透到海底的比例不到 1%，这主要是因为这些波长在水中衰减的速度比绿光和蓝光更快。更复杂的是，桡足类动物和其他海洋生物倾向于更多地依赖绿光和蓝光，而不容易探测到红光。
尽管这项研究的重点是一个城市，但科学家们预计全球沿海社区的结果将相似或更糟。特拉维夫大学的光污染研究员拉兹·塔米尔没有参与这项新工作，他指出，河口往往会因沉积物而变得浑浊。戴维斯的研究恰逢浮游植物大量繁殖，这可能会减少到达海底的光量。（该研究的模型中包含了浮游植物的繁殖。）塔米尔说，在他研究的珊瑚礁系统中，水的清澈度可能导致高达 100% 的海床暴露在有害的人造光下。
现在戴维斯和他的同事已经确定了研究海底光污染的必要性，“我们正在尝试将我们的建模过程扩展到全球范围，以便我们能够更好地了解人造光的全球分布，”他说。
与这些努力相辅相成的是关于光污染如何影响个别物种以及整个生态系统相互作用的研究。在实验室中，戴维斯正在研究螃蟹、藤壶和贻贝等动物如何对人造光做出反应。他还是一个新的国际合作项目“全球人造光海洋网络 (GLOW)”的成员，该项目计划测量光污染对沿海藻类和无脊椎动物的影响。GLOW 合作者、智利安德烈斯贝洛国立大学的海洋生物学家克里斯蒂安·杜阿尔特说，研究人员原计划今年开始测量，但由于 COVID-19 大流行而未能做到。
随着沿海城市的持续发展——预计到 2060 年，将有超过 10 亿人居住在沿海地区——光污染也可能会增加。戴维斯说，从黄色白炽灯到白色 LED 灯的转变加剧了这个问题，因为后者含有更多可以穿透水深处的蓝色和绿色波长。
戴维斯鼓励人们在决定如何使用人造光时问自己四个问题：“首先，我需要它吗？其次，我需要多少？第三，我什么时候需要它？第四，它是什么颜色？” 他希望这些考虑因素将有助于社区减轻光污染的有害影响。