城市灯光下，总有趋光的小虫飞来飞去。像这样昆虫聚集的地方，一般都会有更多树叶被它们啃食，也就是虫食率更高。但在北京，情况却反了过来。中国科学院生态环境研究中心副研究员张霜说：“在比较正常的生态系统里，自然情况下的叶片虫食率一般在4%到8%之间。但我们发现，北京的虫食率平均只有2%左右。并且路灯下的虫食率比黑暗处的还低。”张霜主要研究的是自然情况下的叶片虫食率，但北京这个反直觉的情况将他的注意力拉回到了城市里。
当叶片虫食率降低时，昆虫从植物中获得的能量就会降低。“我们在野外经常能看到蝴蝶飞来飞去，但城市里很难看到这种景象，这说明城市昆虫多样性不高。”张霜介绍。昆虫的数量减少后，以它为食的鸟类也会受到影响。能量会通过食物链在生态系统中流转，实际上，作为食物链最初的一级，昆虫遭遇到的负面影响，可能会通过营养级联效应，扩散到整个城市生态系统中。张霜说：“相当于整个城市生态系统的基础受到了严重打击。”
为了找出虫食率降低的原因，张霜团队在北京收集了约5500片树叶，并按照收集地点是否有路灯照射分成了两组。这些树叶来自两种北京最常见的行道树：国槐和白蜡。研究团队分析它们的各种性状，包括叶片大小、含水量、叶片硬度、元素组成还有单宁含量。植物分泌的单宁会让树叶变得更难吃，是植物的一种化学防御手段。张霜说：“我们并没有什么预设的答案。最终统计结果显示，叶片虫食率的降低和叶片硬度的升高保持着非常高的相关性。”他们将这一结论整理成论文，发表在《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）上。
路灯下的叶片会变硬，更不容易被虫子吃掉，背后的机制目前还不清楚。或许是因为光照时间更长，植物能在叶片中制造更多纤维素；或许是因为灯光下昆虫聚集，让叶片不得不长得更硬一些。但不管怎样，这都是夜间人造光影响的一个侧面，它不仅让城市的居民看不见星空，还会对我们身边的城市生态系统造成未知的影响。在地表以下，叶子变硬的影响仍会继续。张霜说：“叶片变硬之后，即使落到地上，微生物分解它的难度也会增加，这可能会影响地下生态系统的能量输入。”
张霜说：“此前对夜间人造光的研究，主要集中在对单一物种的影响上，比如昆虫的行为。但种群之间的互动，同样是生态系统关键的一环。”如今，夜间人造光的影响还在快速扩大，就像本次研究的结论一样，它可能已经在我们身边造成了更多影响。张霜说：“除了树叶，夜间人造光还会影响地面的昆虫分布，我们下一步会研究这会对树木产生哪些影响。”
不过，夜间人造光究竟会如何影响植物虫食率，先前的研究给出的结果并不一致，有的认为会升高，有的认为会降低。“这只是一个初步的研究，结论只局限于北京的国槐和白蜡，仅限于北京的生物群落，并且也仅限于高压钠灯的光照，这是北京最常见的路灯，”张霜提到。不同种类的路灯光谱不同，可能对植物造成不同的影响。“不同城市，比如南北方城市的对比，我觉得这些都是值得进一步深入研究的课题。”
本文选自《环球科学》12月刊“前沿”栏目。
论文链接：
https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2024.1392262/full
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