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植物照明方式

日期:2019-06-28
1 引言

  近年来,国内城市的夜景照明市场如火如荼、风生水起。国际大型会议带来的旅游城市夜景全面建设有口皆碑,国内重要纪念活动带来的城市夜景提升也收效甚好,各大省会城市及知名城市对重点区域的景观照明提升也火了一处又一处。看这势头,2020年全面建成小康社会之前城市照明将有遍地开花的丰硕成果。随着对城市建筑、道路、广场等人类活动密集区的景观照明全面武装,城市的公园、堤岸、景观带乃至山体也都被满满的装上了景观照明灯具。

  因此,城市植物成功的被随意设计的景观照明波及和影响,无辜成为了夜间生态平衡的牺牲品。


  图一:山体照明

  02 城市植被的作用与植物睡眠

  城市植被是指覆盖在城市地表上的所有的植物种类,包括自然种类和人工栽培种类。是城市生态系统中唯一的初级生产者,形成食物链的基本,所行使的光合作用几乎是所有的生态系统中能源及有机物质的最初来源。具有重要的自净、美化城市景观、丰富城市建筑轮廓线、提供休闲娱乐和防灾避难场所等作用。[1]

  植物学家认为植物也需要睡眠。最初,解释植物睡眠运动的最广泛的理论是“月光理论”。提出这个论点的科学家认为,叶子的睡眠运动能使植物尽量少地遭受月光的侵害。因为过多的月光照射,可能干扰植物正常的光周期感官机制,损害植物对昼夜变化的适应。然而,使人们感到迷惑不解的是,为什么许多没有光周期现象的热带植物,同样也会出现睡眠运动,这一点用“月光理论”是无法解释的。[2]


  图二:植物睡眠

  既然“月光理论”无法解释,那么关于植物睡眠的问题也就悬而未决,但可以肯定的是,植物睡眠是真实存在的,但是睡眠的时间和周期是多久就有待于植物学家的进一步研究了。植物在进化过程中形成了对环境的适应能力,夜景照明每天延长的3小时左右光照量,打破了植物原本对所处光气候区光照的适应性,造成了园林植物生理生化指标紊乱,影响其正常生长,甚至可能使其枯萎死亡。

  光质是影响植物正常生长发育的重要因素。从光源角度来看,夜间人工照明的不同光源发出不同波长的光质对植物产生的生理作用不同;从植物的角度来说,植物的光形态建成和光合作用都依赖于某些特定的波长。也就是说,光质除了作为一种能源来控制光合作用,还作为一种触发信号影响植物的生长。不适宜的波长呈现出的灯光颜色会使植物的生命活动发生紊乱致使其患病甚至死亡。[3]

  03 植物照明的现状及照明方式

  照树灯,是一种专门针对城市的树木而研发的各种样式的照明灯具。有的是圆形,有的是方形,有的是带弧度的半圆形,还有的是定制的抱箍形。但无一例外,它们不是被安装在底部的树干旁边,就是被安装在树干的交叉处。安装在底部的灯具,避免了直接与树木接触,但是对行人会有比较大的炫光影响。安装在树干交叉处的灯具,无论是常规型灯具还是仿生形或鸟巢形灯具,都需要抱箍式安装结构进行固定,这种方式需要经常根据树木的生长周期进行放松调整,如果疏于维护和管理,对树木会形成灾难性的伤害。而现实中,由于责任划分不明确导致后期维护不善造成的这种悲剧也不在少数。除了照树灯之外,景观灯、路灯、埋地灯、高杆投光灯等也会对夜间植物睡眠产生直接或间接的影响。


  图三:照树灯

  04 过度植物照明对生态的影响及带来的危害

  不合理的照明方式,对城市植被带来的危害是显而易见的。首先,影响植物正常的生长周期。植物在白天利用阳光进行光合作用,但是在夜间也需要休息。光周期的变化在调节植物种子萌发幼苗生长、茎的伸长、子叶伸展,直至开花控制、休眠等都起着关键性的作用。植物叶片通过测量黑夜的长短,能够预测季节的变化,这也是触发植物进行落叶和冬眠的信号,树木在夜间受强光照射,使休眠受到干扰,引起落叶形态的失常和冬芽的形成。如在人工照射下,树木或灌木在秋天仍然会继续生长在进入霜冻时节,树叶里还会含有叶绿素,使其落叶期延迟;同时,过度照明植物将会干燥缺水过度生长,而且由于叶绿素的破坏,植物还将显示出颜色变淡等其他不良的症状。当然,树木的休眠和冬芽的形成,除了灯光的作用外,还与营养气候、大气污染及维护管理等方面都有关系。因此,光污染对不同种类植物的生长所造成的不同影响,还有待于进一步的深入研究。

  其次,影响鸟类及昆虫的夜间休息及活动。研究表明,除极少数在夜间活动的动物外,大多数动物在晚上安静不动,不喜欢强光照射。可是夜间室外照明特别是植物照明产生的天空光、溢散光、干扰光和反射光往往把动物生活和休息环境照得很亮,打乱了动物昼夜生活的生物钟的节律,使之不能人睡和休息。对野生动物和鱼类动物,除了可见光影响外,照明器具发射出辐射能量对动物生活和成长也有影响。 例如,动物吸收照明辐射能量后,不仅引起温度变化,而且动物细胞的电场和生理也会发生变化。当金鱼放入磁场中,磁场强度越强,鱼就越不想吃鱼饵。又如夜间照明对害虫的影响,由于昆虫的向光性,室外夜间灯光可吸引大量的昆虫,特别是产卵期,大量昆虫集中在照明区域,虫卵很快就会变成幼虫和成虫,进而引起虫害。对益虫和鸟类说,值得注意的是,夜间过亮的室外照明,是会使不少的益虫和益鸟直接扑向灯光而丧命,比如德国法兰克福游乐场的霓虹灯每晚要烤死数万只有益昆虫。如果一个城市,特别是不夜城,拥有数万甚至数十万只或组室外照明灯,长此下去,该地区生态平衡必将受到严重破坏。美国杜森市夏夜蚊虫多的原因之一是和该市上千组霓虹灯"杀害"了无数食蚊虫的益鸟和益虫有关。