A kék fény sötét oldala: senkinek nem jó, ha hideg LED-izzók lepik el Európát

Az, hogy a fényszennyezés súlyos probléma, nem újdonság. A bolygó népességének 80 százaléka megvilágított égbolt alatt él, azaz szinte folyamatosan fényszennyezés éri, Európára és Észak-Amerikára vetítve ez az arány 99 százalék. Az ENSZ szerint az éjszakai fényszennyezés globálisan évente 6 százalékkal növekszik. Persze a civilizált társadalomban nagyjából elengedhetetlen az éjszakai világítás, szükség van rá a tájékozódás, a közúti biztonság és a potenciálisan veszélyes területek védelme miatt, de mára kiterjedt az emberi tevékenység szinte minden aspektusára, az ipari, kereskedelmi, szórakoztató terekre vagy turisztikai célokra is. Ennek egyenes következménye, hogy a megvilágítás szintje gyakran meghaladja a valós igényeket, ezzel együtt pedig egyre csökken a fényszennyezéssel nem érintett területek száma. A látható fénytartományban a kéknek van a legnagyobb hatása az élőlényekre: a 400 és 500 nanométer közötti hullámhossztartományba eső sugarak a növény- és állatvilágra és az emberi szervezetre is kifejezetten károsak lehetnek.

A fényérzékelés egészen a föld legősibb szervezetéig, a cianobaktériumig nyúlik vissza, ami nagyjából 3,8 milliárd évvel ezelőtt igazította az életét a fény változásához. Ma szinte az összes élőlény fontos információkat von le a rendelkezésére álló fényből. Az úgynevezett fototaxist, vagyis a fény kiváltotta mozgást is jobbára a kék fény befolyásolja az állatoknál, a fototropizmus során pedig a növények használják ki a kék és vörös fényt: a fényforrás irányába fordulnak, vagy a fényforrás befolyásolja a növekedésüket. A virágzó növények számára a kék fény a legfontosabb jelzőforrás.

Színesben vizsgálják Európát

Egyértelműnek tűnik tehát, hogy a fényszennyezésben elsősorban a kék fény jelenthet problémát – csakhogy az éjszakai fényszennyezésre (artificial light at night; ALAN) fókuszáló kutatások eddig ritkán különböztették meg a látható fény más-más hullámhosszait. „Mostanáig a fényszennyezettséggel foglalkozó kutatások fő forrása az amerikai védelmi meteorológiai műholdprogram volt, ami nem tudta lebontani a színeket” – mondta a Telexnek Alejandro Sánchez de Miguel, az Exeteri Egyetem kutatója, a Science Advances szaklapban megjelent tanulmány vezető szerzője. „Mi színes képekkel dolgoztunk. Ez az első alkalom, hogy ilyen nagy mennyiségű, a fényszennyezés különböző színeire vonatkozó adatot tudtunk összegyűjteni az Európai Unióról.”

Az amerikai műholdak által készített képek fekete-fehérek, esetleg utószínezettek, a különböző színek megkülönböztetésére alkalmatlanok, és főleg a problémás kék fényre vakok teljesen. Sánchez és kutatócsapata most más megközelítést alkalmazott, mint a bejáratott módszerek:

először nézték meg az egész kontinensre vonatkozóan, hogy a fény különböző hullámhosszán milyen szennyezéssel számolhatunk, külön koncentrálva a kék fényre.

A kutatók először egy részben vagy egészben amatőr közreműködők által végzett közösségi kutatás, a Cities at Night citizen science projekt képeit elemezték, majd ezek segítségével kalibrálták a Nemzetközi Űrállomás (ISS) űrhajósai által Európáról készített felvételeket. A kékfény-szennyezés alakulásának megfigyeléséhez két időintervallumot választottak: a 2012–2013 és a 2014–2020 közötti időszakot. Az ISS-képek felhasználásával aztán térképet készítettek a kontinensről, ahol már a különböző színű fényt is ábrázolják, nem csak a nettó fényszennyezést. „A változás mérhető, de nem mindenhol ugyanolyan mértékű, néhány ország gyorsabban áll át a kék LED-ekre, mint mások.”

Ezért lehet az, hogy míg Belgium az általános fényszennyezettségi térképeken jókora „szégyenfoltként” jelenik meg, a kékfény-szennyezést tekintve nem olyan problémás, mivel főként kisnyomású nátriumlámpákat használ, amelyek fénye melegebb. A kutatás viszont rávilágított arra, hogy Olaszországban, Romániában, Írországban és Nagy-Britanniában drámaian nő a kékfény-szennyezés mértéke. A legkevesebb változást Ausztriában és Németországban mérték. Magyarország az adatok szerint viszonylag kevés kék fényű LED-et használ. „Látni változást a magyar adatokban is, szignifikáns eltéréseket, de nem olyan erősen, mint néhány más ország, például Írország esetében.”

„Az eredményeink azt mutatták, hogy a várakozásokkal megegyezően a kék fény aránya növekszik Európában – mondta Sánchez. – Tavaly publikáltunk egy tanulmányt a globális trendekről, de akkor csak előrejelzéseink voltak, az alapján például, hogy tudtuk: a legnépszerűbb LED-izzók kékes árnyalatúak. Most már viszont adatunk is van a becsléseink alátámasztására.”

A kutatók szerint az eredményekből a levonható általános konklúzió az, hogy a nagyobb százalékos változásokat mutató országokban gyorsabban állnak át az energiahatékony kék LED-ekre, mint azokban, ahol nem jelentős a kékfény-növekedés.

Majdnem minden élő szervezetre hatással van

Azzal, hogy a kék fénynek milyen káros hatásai vannak a növény- és állatvilágra, illetve az emberi testre, már rengeteg kutatás foglalkozott. Sánchez szerint például a molyok esetében már most tetten érhető a baj. „A kék fény molyokra gyakorolt lehetséges hatása egyre növekszik, ez pedig azért problémás, mert e rovarok nagy része beporzó – mondja a kutató. – Ez a változás azon állatok számára sem előnyös, amelyek molyokkal táplálkoznak.”

Lehetetlen felsorolni az összes állat- és növényfajt, amelyekre hat a fényszennyezés, de álljon itt néhány példa, amely jól szemlélteti, hogy valóban súlyos a probléma – még akkor is, ha nem csak a kék fényre szűrünk.

• Ami a növényeket illeti, a kék fény például a növények sztómáinak, vagyis gázcserenyílásainak szabályozásáért felelős. A sztómák elősegítik a gázcserét: kinyílnak és bezáródnak, lehetővé téve a szén-dioxid felvételét és az oxigén távozását. Ez a tulajdonság kulcsfontosságú a fotoszintézishez. A kék fény gyakran visszafogja a növények növekedését, azok a példányok, amelyek nagyobb kékfény-szennyezésben élnek, jellemzően kisebbek, vastagabb és sötétebb levelekkel.
• Bár a kék fény jelenlétét és megvonását nagyon jól fel tudják használni a mezőgazdaságban, ellenőrizetlenül problémát is jelenthet: a városi és elővárosi környezet fényei, vagy az autópályák világítása elegendő ahhoz, hogy befolyásolja a növények élettanát, és módosítsa például a vírusok, baktériumok és gombák elleni védelem minőségét.
• A patakok avarbontásában részt vevő gombák esetében az ALAN megváltoztathatja a gombaközösség szerkezetét és összetételét, ami gátolja a gombák munkáját – ezek az élőlények pedig kulcsszerepet játszanak a patakok ökoszisztémáinak szén- és tápanyag-dinamikájában.
• A tengeri teknősöknél már az 1980-as évek óta dokumentálják, hogy az éjszakai világítás befolyásolja a fiókák viselkedését és a felnőtt példányok fészekrakó hajlandóságát.
• A folyamatos világosság a költöző és nem költöző madarakat összezavarja, és a mindennapi tevékenységüket veszélyezteti, többek között azzal, hogy nagyobb eséllyel ütköznek különböző tárgyakkal.
• Mivel az emlősfajok 69 százaléka éjszakai életmódot folytat, egyértelmű, hogy ezekre az állatokra is jókora veszélyt jelent az éjszakai fény: a világosságot kerülők inaktívabbak, a fényre járók aktívabbak lehetnek, ez pedig egész táplálékláncokat zavar össze.
• A denevérek esetében jelentős a fészekelhagyás tolódása, a szexuális aktivitás csökkenése, a repülési sebesség és a repülési útvonal változása, valamint az ütközések számának növekedése.

Az emberi szervezet sem viseli jól a folyamatos fényszennyezést, főleg a kék fény jelenlétét. Egyre égetőbb probléma, hogy a képernyőkből érkező kék fény károsítja a szemet, például a szemfelszín védelmében fontos szerepet játszó, a kötőhártyában elhelyezkedő nyáktermelő kehelysejteket, de a makuladegeneráció kialakulását is elősegítheti.

A folyamatos fényszennyezés legfontosabb hatása viszont a cirkadián ritmus felborulása: ez a szinte minden élőlényben megtalálható „belső óra” felel a szervezet 24 órás ciklikus szabályozásáért, a legfontosabb szabályozója pedig maga a napfény. A cirkadián rendszer annyira fontos, hogy friss kutatások szerint a genom 10-20 százaléka cirkadián kifejeződést mutat, ez az embereknél nagyjából 3000 gént jelent. Ha ez a rendszer felborul, a hormonháztartás is dőlhet vele. Az éjszakai kék fény számos pszichológiai problémához vezethet: mivel a belső óránk összezavarodik, kevesebbet és rosszabbul alszunk, ami megnöveli a depresszió kialakulásának kockázatát. A cirkadián ritmus felborulását kutatások összekötötték már a cukorbetegség, a szív- és érrendszeri betegségek, a súlygyarapodás, illetve egyes daganatos megbetegedések kialakulásával is.

Melegebb LED-ek kellenének

Fontos tudni, hogy alapvetően nem a LED-izzókkal van probléma, csak a különböző fajták eloszlásán lehetne javítani. „Különböző színhőmérsékletű LED-ek léteznek, és ha az országok úgy döntenének, hogy alacsonyabb hőmérsékletet választanak – például 2200 kelvines izzókat –, a probléma megszűnne – mondja Sánchez. – Váltanunk kell a LED-megoldásokra, de a kék fény ilyen mértékű használata nélkül.”

A 2200 kelvin a színhőmérsékletre utal, és azt adja meg, hogy egy színnek mennyire meleg, illetve hideg az árnyalata. Ezt úgy a legegyszerűbb elképzelni, ha egy színskálára gondolunk, aminek az egyik felén a vörös, a másik végén a kék van, ez a leghidegebb és legmelegebb árnyalatot jelöli. Ahogy a színhőmérséklet emelkedik, úgy lesz egyre kevesebb vörös a fényben, és egyre több kék. A hideg–meleg megkülönböztetés (a kelvin mértékegység ellenére) nem az aktuális hőmérsékletre, hanem a színárnyalatra vonatkozik.

Vannak országok, ahol figyelnek az ilyesmire: Franciaországban már betiltották a 3000 kelvinnél magasabb hőmérsékletű LED-eket, és Spanyolországban is van már törvényjavaslat ugyanerre. Az ország néhány területén már ennél is alacsonyabb, nagyjából 2300 kelvines maximális színhőmérsékletű fényt ajánlanak.

„A tudományos közösségben úgy gondoljuk, hogy a 2200 kelvin lehet az a határ, ami még kényelmes az emberek számára is, de a természet szempontjából is fenntartható. De minél kevésbé kék a LED, annál jobb” – mondta a kutató.

Az Európai Unióban is beszélnek lehetséges szabályozásokról, de Sánchez egyelőre nem tudott többet elmondani a pontos tervekről, annak ellenére, hogy szakértőként részt vesz a szabályozás kidolgozásában. „Az Európai Unió elnöksége már dolgozik a témán, részese vagyok én is a folyamatnak, de ez a legtöbb, amit ebben a szakaszban el tudok mondani.”