The present review draws together wide-ranging studies performed over the last decades that catalogue the effects of artificial-light-at-night (ALAN) upon living species and their environment. We provide an overview of the tremendous variety of light-detection strategies which have evolved in living organisms - unicellular, plants and animals, covering chloroplasts (plants), and the plethora of ocular and extra-ocular organs (animals). We describe the visual pigments which permit photo-detection, paying attention to their spectral characteristics, which extend from the ultraviolet into infrared. We discuss how organisms use light information in a way crucial for their development, growth and survival: phototropism, phototaxis, photoperiodism, and synchronization of circadian clocks. These aspects are treated in depth, as their perturbation underlies much of the disruptive effects of ALAN. The review goes into detail on circadian networks in living organisms, since these fundamental features are of critical importance in regulating the interface between environment and body. Especially, hormonal synthesis and secretion are often under circadian and circannual control, hence perturbation of the clock will lead to hormonal imbalance. The review addresses how the ubiquitous introduction of light-emitting diode technology may exacerbate, or in some cases reduce, the generalized ever-increasing light pollution. Numerous examples are given of how widespread exposure to ALAN is perturbing many aspects of plant and animal behaviour and survival: foraging, orientation, migration, seasonal reproduction, colonization and more. We examine the potential problems at the level of individual species and populations and extend the debate to the consequences for ecosystems. We stress, through a few examples, the synergistic harmful effects resulting from the impacts of ALAN combined with other anthropogenic pressures, which often impact the neuroendocrine loops in vertebrates. The article concludes by debating how these anthropogenic changes could be mitigated by more reasonable use of available technology – for example by restricting illumination to more essential areas and hours, directing lighting to avoid wasteful radiation and selecting spectral emissions, to reduce impact on circadian clocks. We end by discussing how society should take into account the potentially major consequences that ALAN has on the natural world and the repercussions for ongoing human health and welfare.
Titre de la review
L'exposition à la lumière artificielle la nuit et ses conséquences pour la flore, la faune et les écosystèmes
L'exposition à la lumière artificielle la nuit et ses conséquences pour la flore, la faune et les écosystèmes
Résumé de la review
Cette revue décrit différents mécanismes de détection de la lumière utilisés par les organismes. Elle détaille les 3 principaux paramètres de la pollution lumineuse par éclairage artificiel : le type de lumière émise, l'intensité de la lumière émise et la période pendant laquelle cette lumière est émise (durée/moment de la journée). Par la suite, la revue détaille quelques mécanismes photorécepteurs chez les organismes (intégration du signal lumineux), comment la lumière est perçue par ces organismes, comment l'information est traitée et comment l'organisme réagira à cette information, et présente ensuite la façon dont la pollution lumineuse par éclairage artificiel impacte ces organismes.
Parmi les organismes traités, nous nous concentrerons donc sur les descriptions et analyses portant sur les végétaux, notamment par la description des chloroplastes, des cryptochromes, de l'orientation des végétaux par la lumière, appelée phototropisme,, la localisation de ces systèmes et les mécanismes moléculaires qui entrent en jeu.
L'Histoire des Artificial Light At Nigh (ALAN), de leur émergence à leur omniprésence dans les zones urbaines permet de comprendre à quel point ce type de pollution est récent et a explosé en peu de temps.
La revue recense ensuite quelques cas particuliers étudiés dans le cadre de l'évaluation de l'impact de cette pollution lumineuse. On y cite quelques végétaux cultivés par l'Homme (Lamb’s Lettuce Valerianella locusta par exemple, ou Brassica alboglabra), avec des impacts positifs et négatifs dépendant de plusieurs facteurs, notamment les 3 paramètres importants caractérisant la lumière émise. La revue cite ensuite plusieurs travaux permettant de confirmer l'impact de la pollution lumineuse urbaine sur les végétaux, affectant ainsi la physiologie de ces derniers. Les effets décrits affectent la coloration des feuilles des arbres, la rétention / abscission (sur les arbres à feuilles caduques), le bourgeonnement, la floraison, la croissance ou encore la défense contre les agents pathogènes.
La pollution lumineuse a également un impact très important sur les interactions plantes-parasites dans l'environnement ou en culture. On peut par exemple citer les interactions avec les pucerons, de nombreuses larves ravageuses, de nombreuses espèces pollinisatrices ou même sur les chauve-souris frugivores qui jouent un rôle important dans la dispersion des graines. La pollution lumineuse peut avoir un effet aussi bien sur les ravageurs que sur les pollinisateurs, effet qui varie selon les espèces et reste donc à définir pour chacune de ces interactions si on souhaite déterminer l'impact final qu'aura la pollution lumineuse sur la fitness de la plante.
La discussion considère cependant la pollution lumineuse comme particulièrement néfaste pour la grande majorité des organismes.
Cette revue décrit différents mécanismes de détection de la lumière utilisés par les organismes. Elle détaille les 3 principaux paramètres de la pollution lumineuse par éclairage artificiel : le type de lumière émise, l'intensité de la lumière émise et la période pendant laquelle cette lumière est émise (durée/moment de la journée). Par la suite, la revue détaille quelques mécanismes photorécepteurs chez les organismes (intégration du signal lumineux), comment la lumière est perçue par ces organismes, comment l'information est traitée et comment l'organisme réagira à cette information, et présente ensuite la façon dont la pollution lumineuse par éclairage artificiel impacte ces organismes.
Parmi les organismes traités, nous nous concentrerons donc sur les descriptions et analyses portant sur les végétaux, notamment par la description des chloroplastes, des cryptochromes, de l'orientation des végétaux par la lumière, appelée phototropisme,, la localisation de ces systèmes et les mécanismes moléculaires qui entrent en jeu.
L'Histoire des Artificial Light At Nigh (ALAN), de leur émergence à leur omniprésence dans les zones urbaines permet de comprendre à quel point ce type de pollution est récent et a explosé en peu de temps.
La revue recense ensuite quelques cas particuliers étudiés dans le cadre de l'évaluation de l'impact de cette pollution lumineuse. On y cite quelques végétaux cultivés par l'Homme (Lamb’s Lettuce Valerianella locusta par exemple, ou Brassica alboglabra), avec des impacts positifs et négatifs dépendant de plusieurs facteurs, notamment les 3 paramètres importants caractérisant la lumière émise. La revue cite ensuite plusieurs travaux permettant de confirmer l'impact de la pollution lumineuse urbaine sur les végétaux, affectant ainsi la physiologie de ces derniers. Les effets décrits affectent la coloration des feuilles des arbres, la rétention / abscission (sur les arbres à feuilles caduques), le bourgeonnement, la floraison, la croissance ou encore la défense contre les agents pathogènes.
La pollution lumineuse a également un impact très important sur les interactions plantes-parasites dans l'environnement ou en culture. On peut par exemple citer les interactions avec les pucerons, de nombreuses larves ravageuses, de nombreuses espèces pollinisatrices ou même sur les chauve-souris frugivores qui jouent un rôle important dans la dispersion des graines. La pollution lumineuse peut avoir un effet aussi bien sur les ravageurs que sur les pollinisateurs, effet qui varie selon les espèces et reste donc à définir pour chacune de ces interactions si on souhaite déterminer l'impact final qu'aura la pollution lumineuse sur la fitness de la plante.
La discussion considère cependant la pollution lumineuse comme particulièrement néfaste pour la grande majorité des organismes.
Rigueur de la review
La revue décrit de nombreux principes ainsi que caractéristiques que ce soit du côté de la lumière émise ou des organismes récepteurs. Elle se focalise cependant majoritairement sur les effets négatifs de la pollution lumineuse, alors qu'il semble exister des espèces étant soit pas impactées soit impactées positivement par cet excès de lumière artificiel.
Il ne semble pas y avoir de conflit d'intérêt, l'étude n'étant pas diligentée par un organisme tier.
La revue décrit de nombreux principes ainsi que caractéristiques que ce soit du côté de la lumière émise ou des organismes récepteurs. Elle se focalise cependant majoritairement sur les effets négatifs de la pollution lumineuse, alors qu'il semble exister des espèces étant soit pas impactées soit impactées positivement par cet excès de lumière artificiel.
Il ne semble pas y avoir de conflit d'intérêt, l'étude n'étant pas diligentée par un organisme tier.
Ce que cette review apporte au débat
C'est un petit résumé des mécanismes photorécepteurs chez les plantes, permettant d'introduire la façon dont les ALAN peuvent nuire au bon fonctionnement des organismes végétaux. La revue recense ensuite quelques cas intéressant décrivant les impacts négatifs de cette pollution lumineuse.
C'est un petit résumé des mécanismes photorécepteurs chez les plantes, permettant d'introduire la façon dont les ALAN peuvent nuire au bon fonctionnement des organismes végétaux. La revue recense ensuite quelques cas intéressant décrivant les impacts négatifs de cette pollution lumineuse.
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