Den globala expansionen av kuststäder kan göra att mer än tre fjärdedelar av deras närliggande havsbotten exponeras för potentiellt skadliga nivåer av ljusföroreningar.

En studie ledd av University of Plymouth (UK) visade att under både molnig och klar himmel, mängder av ljus som används i vardaglig gatubelysning genomsyrade alla delar av vattenpelaren.

Detta kan utgöra ett betydande hot mot kustnära arter, med nyare forskning som också involverar universitetet som visar att närvaron av artificiellt skyglöd kan störa månkompassen som arter använder när de täcker långa avstånd.

Dock, den aktuella studien fann att färgen på våglängderna som lyste på ytan hade en markant effekt på hur mycket biologiskt viktiga ljusföroreningar som nådde havsbotten.

Många av de vita lysdioderna som nu används för att belysa världens städer använder en blandning av grönt, blå och röda våglängder för att generera deras ljusstyrka.

Gröna och blå våglängder lämnade upp till 76 % och 70 % av den tredimensionella havsbottenytan utsatt för ljusföroreningar, respektive, medan närvaron av rött ljus var mindre än 1 %.

Forskningen – som också involverade Bangor University, University of Strathclyde and Plymouth Marine Laboratory—publiceras i Vetenskapliga rapporter , en onlinetidskrift från förlagen av Natur .

Det är den första studien i världen som kvantifierar i vilken utsträckning biologiskt viktigt artificiellt ljus finns på havsbotten och kan, i tur och ordning, ha en skadlig effekt på marina arter.

Dr Thomas Davies, Föreläsare i Marine Conservation vid University of Plymouth och tidningens huvudförfattare, gjorde följande uttalande:

"De områden som exponeras här är inte triviala. Våra resultat fokuserade på livliga marina områden och visar att ljuset från kuststäderna är utbrett över havsytan, under ytan och havsbotten i angränsande marina livsmiljöer. Men Plymouth är fortfarande bara en kuststad med en befolkning på 240, 000 personer.

"Sjuttiofem procent av världens megastäder är nu belägna i kustområden och kustbefolkningen förväntas mer än fördubblas till 2060. Så om vi inte vidtar åtgärder nu är det klart att biologiskt viktiga ljusföroreningar på havsbotten sannolikt kommer att vara globalt utbredda , ökar i intensitet och omfattning och sätter marina livsmiljöer på spel."

Finansierat av National Geographic, Europeiska regionala utvecklingsfonden och Naturmiljöforskningsrådet, studien fokuserade på Plymouth Sound och Tamar Estuary, som tillsammans bildar en livlig vattenväg och är hem för Västeuropas största örlogshamn.

Den genomfördes under fyra nätter 2018 när det var lite eller inget månsken, och blått, grön, och rött artificiellt ljus lyste mot havsytan under både klara och molniga förhållanden och vid låg- och högvatten. En kombination av kartläggning och modelleringsverktyg för strålningsöverföring användes sedan för att mäta exponering vid ytan, under ytan och vid havsbotten.

Forskarna efterlyser nu en mer omfattande översyn av de fullständiga effekterna av kustnära ljusföroreningar för att försöka mildra de mest skadliga effekterna när kuststäderna växer globalt.

Dr Tim Smyth, Chef för vetenskapen för marin biogeokemi och havsobservationer vid Plymouth Marine Laboratory, sa, "Ljusföroreningar från kuststäder har sannolikt skadliga effekter på havsbottens ekosystem som tillhandahåller viktiga ekosystemtjänster. Vi undersökte detta genom att besöka Tamar, Plym och Plymouth Sound under fyra på varandra följande nätter i september 2018. Time-lapse-videon av våra resor visar verkligen hur ljusa våra strandlinjer är på natten. Under fältarbetet mätte vi ljusfältet ovanför vattnet och optiken i vattnet samt körde simuleringar av ljusmodellering i vattnet för att vi skulle kunna kartlägga ljusfältet över hela Tamar Estuary-nätverket."

Hela studien – Davies et al., Biologiskt viktigt artificiellt ljus på natten på havsbotten – publiceras i Nature's Vetenskapliga rapporter .