Eilat : Bar-Ilan U. (Israël) montre que la pollution lumineuse côtière perturbe l'horloge biologique des coraux
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Zavit. Des recherches menées à Eilat par l’université Bar-Ilan en Israël montrent que la lumière artificielle nocturne des attractions touristiques du littoral a des effets négatifs sur les coraux. Peu de recherches ont été menées sur l’impact de l’éclairage artificiel sur les récifs coralliens peu profonds le long des villes en plein essor, comme la destination touristique d’Eilat.
Esther Amar fondatrice d’Israël Science Info, rappelle que « la SPNI, Société protectrice de la nature en Israël avait souligné l’importance de maintenir les côtes le long des plages à un niveau de lumière raisonnable pour ne pas déranger la ponte des tortues ».
Alors que la population mondiale continue de croître de façon exponentielle, les villes côtières sont également envahies par les êtres humains et supportent la pression de l’augmentation des déchets, des émissions de carbone et d’autres facteurs de stress environnementaux. À l’ère du changement climatique, de nombreuses études montrent comme notre empreinte carbone et nos déchets affectent la vie sur terre.
La lumière artificielle la nuit (ALAN, artificial light at night) est un sujet encore peu traité mais qui joue un rôle clé dans les processus biologiques de la majorité des espèces de la planète et caractérise nos sociétés modernes. Les cycles de lumière et d’obscurité sur une période de 24 heures déterminent de nombreux processus allant du changement de couleur des feuilles au rythme circadien ou à l’horloge interne qui détermine les habitudes de sommeil.
Les écosystèmes, des eaux glaciales de l’Antarctique aux récifs coralliens tropicaux, subissent les répercussions d’un changement climatique et les chercheurs étudient la façon dont l’acidification des océans, l’hypoxie (manque d’oxygène), le réchauffement et la pollution par les métaux lourds affecteront ces communautés.
La ville touristique populaire d’Eilat, à la pointe sud d’Israël et au point le plus septentrional de la mer Rouge, rassemble de nombreux hôtels de prestige, des halos des néons et un bruit de fond constant des visiteurs le long des promenades. Eilat offre une occasion unique d’étudier les effets d’une pollution lumineuse intense sur les processus biologiques des récifs coralliens peu profonds.
Qu’est-ce que le ALAN et pourquoi est-ce important ?
National Geographic explique les inconvénients du ALAN dans sa vidéo « Light Pollution 101 ». La pollution lumineuse affecte une grande partie du globe et peut être vue sur une carte interactive. Les effets du ALAN s’étendent bien au-delà des nuits mouvementées, et des études émergent qui montrent un lien entre le ALAN et l’obésité, une réparation moindre de l’ADN et des troubles de la mémoire. Il est donc essentiel de commencer à étudier l’étendue du ALAN non seulement chez l’homme, mais aussi chez les animaux.
Ce que nous savons à ce jour
Un laboratoire dirigé par le Dr Oren Levy à l’Université Bar-Ilan dirige cette étude, et plusieurs articles sur la physiologie et les dommages cellulaires ont récemment été publiés. Cette recherche vise à examiner comment les coraux d’Eilat réagissent à la pollution lumineuse pour finalement comprendre et déduire la stabilité et la santé actuelles et futures des récifs.
Une étude révolutionnaire menée à Eilat et publiée dans Science montre des preuves de la rupture de l’événement de frai diffusé synchronisé massif que tous les coraux doivent subir pour se reproduire. Ce phénomène incroyablement temporisé est déterminé par les cycles de lumière et de nuit tout au long de l’année et se produit chaque année autour des pleines lunes. En fait, les chercheurs peuvent prévoir quand les coraux vont frayer. Cependant, la lente décomposition de cet événement synchronisé a amené des experts à rechercher des facteurs qui menacent la reproduction réussie du corail.
Il s’agit d’une découverte cruciale car les coraux qui diffusent le frai ou expulsent leurs gamètes (cellules germinales) dans l’eau environnante doivent le faire en même temps que les autres coraux de la même espèce, ou sinon, ces espèces sont menacées d’extinction en raison de l’échec de la reproduction .
Un avenir incertain plane sur les récifs peu profonds d’Eilat, comme le Dr Yossi Loya et son équipe l’ont découvert. Maintenant, les chercheurs recherchent le facteur qui influence la détérioration de cet événement reproducteur délicat.
Recherche de solutions
Yaeli Rosenberg a récemment publié ses recherches avec le Dr Levy sur les processus biologiques des coraux et la pollution lumineuse (nature.com). Leur étude établit que le ALAN est un facteur critique de la santé des coraux en mer Rouge en analysant l’expression des gènes. Cette discipline complexe est un outil puissant qui peut éclairer de nombreuses choses qui se produisent dans les coraux. Yaeli utilisait l’expression des gènes pour identifier les processus dans les cellules qui étaient influencés par ALAN pour déterminer si la pollution lumineuse dérange les coraux.
Cette recherche montre que les cellules des coraux prolifèrent, se développent, synthétisent des protéines et changent leurs récepteurs pour la lumière 25 fois plus que ces cellules coralliennes dans le traitement témoin. La prolifération et la croissance exacerbées des cellules sont à la base du cancer qui menace la santé des coraux tout comme le cancer menace l’humanité. La lumière est une perturbation chronique qui menace la santé des récifs coralliens à l’avenir.
Yaeli étudie avec enthousiasme les récifs coralliens peu profonds. Sa passion pour les coraux l’a amenée à terminer une maîtrise et un doctorat avec le Dr Oren Levy, étudiant un sujet qu’elle n’avait jamais pensé étudier mais qu’elle trouve infiniment fascinant, les horloges biologiques. Ce mécanisme de synchronisation interne inné contrôle le rythme circadien ou le cycle de 24 heures qui dicte le comportement (par exemple, manger et dormir). Le travail de Yaeli l’a amenée à étudier l’influence de la lumière car «les horloges biologiques sont encadrées par la lumière».
Cette recherche était menée à l’Institut interuniversitaire (IUI) des sciences marines d’Eilat où Yaeli Rosenberg et d’autres membres du laboratoire Levy continuent d’étudier l’influence de l’ALAN sur les processus biologiques des animaux dans les écosystèmes des récifs coralliens.
La lumière au bout du tunnel
Bien que les menaces du ALAN sont préoccupantes, nous pouvons modifier nos habitudes pour protéger la santé des humains et des animaux dans le monde. L’IUI et son utilisation de la lumière rouge la nuit plutôt que des méthodes d’éclairage fluorescentes ou LED courantes sont un exemple réussi de changement de nos actions au profit de ceux qui nous entourent. Ce changement a été adopté par l’IUI dans ses efforts pour protéger les coraux en utilisant un type de lumière qui n’interfère pas avec les coraux et diminue leur impact sur les récifs.
Auteur Madison Heard pour Zavit – Traduction/adaptation Esther Amar pour Israël Science Info
Publications dans Nature, 5 août 2019 et Science 6 sept. 2019
https://www.youtube.com/watch?time_continue=24&v=Niq-jVVjz6Y&feature=emb_logo[:en]
New research in Eilat shows that artificial light at night from surrounding tourist attractions has negative effects on corals
As the global population continues to grow exponentially, coastal cities are also becoming inundated by humans and bear the strain of increasing waste, carbon emissions, and other environmental stressors. In the age of climate change, many studies have been done on how our carbon footprint and waste affect life on earth, but artificial light at night (ALAN) is a topic that has been absent from this conversation, yet plays a large role on the biological processes of the majority of species on our planet and is foundational for the function of modern societies. The cycles of light and dark during a 24 hour period determine many processes ranging from the change in color of leaves to the circadian rhythm, or the internal clock that determines one’s sleeping patterns.
Ecosystems ranging from the frigid Antarctic waters to tropical coral reefs are experiencing the repercussions of a changing climate, and researchers have been busy studying how ocean acidification, hypoxia (a lack of oxygen), warming, and even heavy metal pollution will affect these communities. Still, not much research has been done to study the impacts of artificial lighting on shallow coral reefs along booming cities, like the oasis destination of Eilat.
The popular tourist city of Eilat at the southern tip of Israel and the Northernmost point of the Red Sea resembles the grandiose hotels, neon haze, and constant hum that visitors find along The Strip of Las Vegas in Nevada, USA. Eilat offers a unique opportunity to study the effects of intense light pollution on the biological processes of shallow coral reefs.
Not much research has been done yet to study the impacts of artificial lighting on shallow coral reefs. Photo by Nariman Mesharrafa on Unsplash
What is ALAN and why is it important?
National Geographic explains the details and harms of artificial light pollution at night (ALAN) in their video titled “Light Pollution 101.” Light pollution affects much of the globe and can be seen on an interactive map.
The effects of ALAN extend far beyond a restless night of sleep, and studies are now emerging that show a link between ALAN and obesity, reduced DNA repair, and memory impairment. Thus, it’s critical to begin studying the extent of ALAN not only in humans, but for animals as well.
What We Know So Far
A lab led by Dr. Oren Levy at Bar-Ilan University is leading this charge, and multiple papers on physiology and cellular damage have recently been published – most notably in the highly-respected journal, Nature. This research aims to examine how corals in Eilat are responding to light pollution to ultimately understand and infer current and future reef stability and health.
A groundbreaking study conducted in Eilat and published in Science in September 2019 shows evidence of the breakdown of the massive synchronized broadcast spawning event that all corals must undergo to reproduce. This impossibly timed phenomenon is determined by light and night cycles throughout the year and occurs annually around full moons. In fact, the spawning is so well coordinated that researchers can predict when corals will spawn. However, the slow breakdown of this synchronized event has experts searching for factors that are threatening the successful reproduction of coral.
This is a critical finding because corals that broadcast spawn or expel their gametes (germ cells) into the surrounding water must do so at the same time as other corals of the same species, or otherwise, these species are threatened with extinction due to reproductive failure.
A difficult future looms large over the shallow reefs of Eilat as Dr. Yossi Loya and his team have found. Now researchers are looking for the factor that influences the deterioration of this delicate reproductive event.
A study conducted in Eilat shows evidence of the breakdown of the massive synchronized broadcast spawning event that all corals must undergo to reproduce. Photo by et yan on Unsplash
Searching for Solutions
Yaeli Rosenberg recently published her research with Dr. Levy on coral biological processes and light pollution, which can be found on nature.com. Their study establishes ALAN as a critical factor of coral health in the Red Sea by analyzing gene expression. While gene expression is a more complex science to describe, it is a powerful tool that can shed light on many things that are happening within corals. Yaeli was using gene expression to identify processes within cells that were influenced by ALAN to determine if light pollution disturbs corals.
Results from this research show that the cells of corals are proliferating, growing, synthesizing protein, and changing their receptors for light 25 times more than those coral cells in the control treatment. Exacerbated cell proliferation and growth are the foundation of cancer which threatens the health of corals just as cancer threatens humankind. Thus, the finding supports the claim that light is a chronic disturbance and threatens the health of coral reefs in the future.
Yaeli’s motivation for this work comes from her enthusiasm for studying the deeper levels of organisms. In her words: “It’s mind-blowing to not see something on the outside but to know it’s there.”Yaeli’s passion for corals has led her to complete a master’s degree and a PhD with Dr. Oren Levy, studying a topic that she never thought she’d study but now finds endlessly fascinating – biological clocks. This innate internal timing mechanism controls circadian rhythm, or the 24-hour cycle that dictates behavior (e.g. eating and sleeping). Yaeli’s work has led her to study the influence of light because “biological clocks are framed by light.”
This research was based at the Inter-University Institute (IUI) of Marine Sciences in Eilat, where Yaeli Rosenberg and other members of the Levy lab are continuing to study the influence of ALAN on the biological processes of critters in coral reef ecosystems.
Light at the end of the tunnel
While the threats of ALAN are concerning, there is hope to shift our actions to protect the health of humans and animals around the world. One successful example of changing our actions to benefit those around us is the IUI and their use of red light at night rather than common fluorescent or LED lighting methods. This change was adopted by IUI in their endeavor to protect corals by using a type of light that does not interfere with corals and decreases their impact on the reefs.
Ultimately, marine science is shifting to understand how shallow coral reefs – like those in Eilat – will fare in a future influenced by light pollution.
Madison Heard for Zavit May 10th, 2020
Publication in Nature, August 5th 2019
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