夜間人造光（ALAN）是現(xiàn)代城市環(huán)境中常見的光污染源，漁業(yè)生產中的精準捕撈和養(yǎng)殖環(huán)境營造、水電環(huán)保中的過魚設施燈光誘趨魚、水域沿岸城市中的燈光秀和街道照明等，均屬于ALAN范疇。ALAN的光譜組成與自然光源（如太陽光或月光）截然不同，尤其是隨著LED等現(xiàn)代照明技術的普及，其光譜范圍更加廣泛，對自然環(huán)境的影響更為深遠。既往研究表明，ALAN會擾亂陸生生物的晝夜節(jié)律，但其對水生脊椎動物影響及其代際效應尚不清楚。斑馬魚作為一種廣泛應用的模式生物，具有高度敏感的光感受器，是研究光污染影響的理想對象。

圖1 ALAN的全球分布情況

圖2 ALAN的亞洲分布情況

近日，中國科學院水生生物研究所段明研究員團隊，聯(lián)合德國馬克思普朗克動物行為研究所（MPIAB）和瑞典農業(yè)科學大學（SLU）的研究人員，基于自主搭建的水生動物多模態(tài)（行為&形態(tài)）智能分析技術平臺（ZL202111227436.0，ZL202110235936.2，ZL202120460062.6，ZL202020951114.5，ZL202021668003.X），揭示了不同光譜的夜間人造光對斑馬魚（Danio rerio）行為的影響，闡明了該影響的代際傳遞效應。這一研究為深刻理解光污染對水生生物的生態(tài)適應性影響提供了新見解。該研究以“Behavioural and transgenerational effects of artificial light at night (ALAN) of varying spectral compositions in zebrafish (Danio rerio)”為題，近日在線發(fā)表于《Science of The Total Environment》期刊（文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176336）。水生所與德國馬克思普朗克動物行為研究所聯(lián)合培養(yǎng)的博士畢業(yè)生李威威為論文第一作者，水生所段明研究員為論文通訊作者。

圖3 實驗平臺與關鍵發(fā)現(xiàn)

為深入探討不同光譜的ALAN對斑馬魚行為的影響，研究團隊基于上述智能分析技術平臺精確控制光譜條件，將雌性斑馬魚暴露于十種不同波長的單色LED光源下，波長覆蓋從紫外線365 nm到紅光660 nm，以及標準白光4500 K。實驗持續(xù)10天，涉及對成年斑馬魚及其后代仔魚的行為分析。研究人員詳細量化了斑馬魚的多項行為指標，包括：

·總游泳距離：斑馬魚在測試區(qū)中的運動總距離。

·區(qū)域停留時間：斑馬魚在不同測試區(qū)（如中心區(qū)center zone、轉移區(qū)transition zone和趨觸區(qū)thigmotaxis zone）中的停留時間。

·焦慮行為：如趨壁行為的持續(xù)時間。

此外，研究還測量了這些暴露雌魚的后代在正常光照條件下的移動距離和活躍度，以探討ALAN對下一代行為的潛在影響。

研究結果表明，所有波長的夜間人造光均顯著增加了個體和群體斑馬魚的趨壁行為（thigmotaxis），表現(xiàn)出明顯的焦慮效應。但短波長光（365 nm、420 nm和470 nm）的影響更為顯著（圖4,5）。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，即使斑馬魚的后代從未直接暴露于ALAN下，其母代受到的光照影響仍會通過代際效應傳遞，導致子代的運動行為發(fā)生改變（圖6）。這一跨代效應表明，現(xiàn)代城市中的燈光秀、漁業(yè)生產中的燈光誘捕以及過魚設施中的燈光集誘魚等現(xiàn)代技術均可能對魚類的行為和適應性產生跨代的長期影響。

圖4 雌性斑馬魚個體在趨觸區(qū)的停留時間和移動總距離隨時間變化的趨勢分析

圖5 雌性斑馬魚群體在趨觸區(qū)的停留時間、移動總距離和個體間鄰距離隨時間變化的趨勢分析

圖6 暴露在不同光譜下的雌性斑馬魚后代的總移動距離和活躍度

該研究得到科技部國家重點研發(fā)計劃“智能傳感器”重點專項（2022YFB3206900）和“海洋農業(yè)與淡水漁業(yè)科技創(chuàng)新”重點專項（2023YFD2400600）、中國科學院“中央級科學事業(yè)單位改善科研條件專項資金”科研裝備項目（GSZXKYZB2023019）、中國科學院基礎與交叉前沿科研先導專項（B類先導專項）項目（XDB0730100）、國家自然科學基金面上項目（32172955）等資助。