光变：夜不眠的生态效应

地球的自转带来了日夜交替，在演化的过程中，各类生物均适应了这种周期性变化。从宏观角度来看，地球上白昼与黑夜的时间大致相等。然而，随着科技的进步，人类通过各种方式延长了光照时间。如今，城市和乡村的照明设施日益完善，许多国家的都市地区已经实现了全天候的照明，几乎消除了黑夜。然而，持续的夜间光照对人类和其他生物演化的影响尚未被充分理解。

最近，中国科学院大学的研究人员进行了一项研究，发现北京城市路灯旁的树木叶片遭受的虫害损失比农村地区的树木要少。为了更准确地评估这一现象，研究人员对北京30个不同地点的180棵受路灯照明影响的树木进行了观察和研究。他们测量了每棵树接收到的光照量，其中一些树靠近发出特有橙色光芒的钠路灯，还有一些树在夜晚几乎完全处于黑暗中。接着，研究人员分析了近5500片叶子的多种特性，如叶片的韧性、氮含量、鞣质含量和水分含量等。

通过研究这些植物的特性，研究人员可以更好地理解植物如何适应环境并维持生存。鞣质，又名单宁，是植物细胞中的一种防御性化学物质，能够封锁蚜虫的口腔，阻止它们侵害植物，同时也能保护植物免受紫外线的伤害。在自然光照条件下，植物会将能量投入到自我防御中，变得更坚韧，并增加鞣质等化学物质以进行化学防御。研究发现，夜间人工光照越强，城市树木的叶片就越坚韧。在人工光照最强烈的地区，树木的叶片最为坚韧，并且没有被昆虫食用的迹象。

这种现象得到了其他科学研究证据的支持。例如，日本科学家发现，槐树的叶子在有路灯照射的区域受损率仅为2.1%，而在黑暗区域则高达5.3%。同样，美国科学家发现，宾夕法尼亚州的绿梣树在路灯附近的叶子的受损率为2%，而在黑暗区域则为4.1%。不过，研究人员指出，光照减少了昆虫对叶子的取食，会导致昆虫和鸟类能量输入减少，这可能会引发连锁反应，进而影响该地区的生物多样性。此外，长时间光照使树叶变得更坚韧，可能会减缓叶子的分解过程，从而改变树木下方和周围土壤的化学成分。

2021年，英国生态与水文中心、纽卡斯尔大学等机构合作的一项研究显示，新型LED路灯对昆虫的影响更为严重。与未照明区域相比，钠路灯使树篱中的飞蛾幼虫数量减少了41%，而LED路灯使飞蛾幼虫数量减少了52%。研究人员推测，路灯可能干扰夜间飞蛾的产卵行为，并增加它们被蝙蝠等捕猎者发现和捕食的风险。英国鸟类信托组织也发现，生活在人造光源附近的知更鸟和乌鸦等鸟类会在夜间鸣叫和觅食，而生活在路灯附近的蓝山雀则会提前几天产卵。

在古代，由于缺少人工照明，人们的生活遵循着自然的节律，日出而作，日落而息。然而，随着人造光源的普及，人类的活动不再受限于日光，在夜间工作成为可能，极大地提升了生产力和产出。同时，这也意味着人们越来越多地暴露在人造光源之下，即使不在夜间工作，现代网络和信息技术的普及也让人们在人造光源中度过更多的时间。这种光照时间的增加，无疑会对人类的生理和健康产生影响。

以往的研究已经表明，长时间暴露在人造光源下与肥胖风险的增加有关，增幅为13%～22%。基于这些发现，研究人员开始怀疑这种暴露是否同样会增加人们患糖尿病的风险。最近，澳大利亚莫纳什大学和美国得克萨斯大学的研究团队发表了一项研究，为这一疑问提供了肯定的答案。研究人员利用1300万小时的光传感器数据，深入分析了个体光照暴露的具体模式与2型糖尿病发病风险之间的潜在联系。

研究结果发现，夜晚（00：00—06：00）暴露在人造光源下且光照亮度更高的参与者，患2型糖尿病的风险更高，二者呈正相关关系。与夜间光照暴露为0～50%的参与者相比，夜间光照暴露为90%～100%、70%～90%和50%～70%的参与者患2型糖尿病的风险更高。与夜间光照暴露水平最低的参与者相比，夜间光照暴露水平更高的参与者患2型糖尿病的风险增加了67%。

这项研究还发现，白天（07：30—20：30）暴露在自然光的强光之下，患2型糖尿病的风险更低，二者呈反向相关关系。相比于白天光照暴露为0～50%的参与者，白天光照暴露为90%～100%、70%～90%和50%～70%的参与者患2型糖尿病的风险更低，这表明，自然光可能对人更有益。

糖尿病的成因复杂多样，要准确评估光照对该病的影响，必须先排除其他潜在的风险因素，如心血管代谢风险因素、睡眠质量和时长、昼夜节律模式、光照周期、心理健康状态以及夜班工作的影响。在这些因素得到控制之后，研究显示，较长的夜间光照时间与2型糖尿病的发病风险增加呈现正相关。此外，该研究还证实，夜间光照时间的延长导致糖尿病风险上升，与昼夜节律的紊乱密切相关。

关于糖尿病和肥胖，科学家提出过“节俭基因”假说。根据这一假说，在人类早期的演化过程中，由于生产力有限，人们往往会在食物充足时储存更多的脂肪，以便抗过饥荒时期。然而，在现代社会，这种基因倾向可能导致人们更容易积累脂肪，从而增加了罹患糖尿病的风险。与之类似，古代人类每天仅受到大约12小时的自然光照，而现代的人造光源却使得人体受到光照的时间可延长至全天24小时，这扰乱了人体的正常生理节律。因此，光照变化可能成为诱发肥胖和2型糖尿病的重要因素。

此外，科学家还发现，与人造光源相比，暴露于自然光照下不仅有助于降低肥胖和糖尿病的风险，还能预防近视。科学研究表明，青少年每天在户外自然光照下活动至少1小时，可以显著降低近视发生的风险。可见，平衡自然光和人造光源的暴露时间，维护健康的昼夜节律，对促进现代人类健康具有重要意义。

【责任编辑】张小萌