Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Iowa muestra cómo la luz artificial ha afectado a los procesos estacionales naturales de las plantas en las regiones urbanas de los Estados Unidos. 

El estudio, publicado en la revista académica PNAS Nexus, demuestra cómo la urbanización afecta al mundo natural, lo que se traduce en cambios notables para los seres humanos. Por ejemplo, los niveles de luz artificial durante las horas nocturnas en los entornos urbanos alteran los ritmos circadianos naturales de las plantas, alargando la temporada de polen para muchas plantas en esas regiones. Esto implicaría que los habitantes de las ciudades que padecen alergias tengan que lidiar con molestias durante más tiempo al año. 

“A partir de este estudio, descubrimos que la luz nocturna urbana tiene un impacto significativo en la fenología de las plantas urbanas. Nos encontramos con que la luz artificial adelantó significativamente la fenología de primavera y retrasó la de otoño en EE.UU”, explica Yuyu Zhou, profesor asociado de ciencias geológicas y atmosféricas en el Estado de Iowa y autor correspondiente del estudio.

Estudios anteriores de Zhou han analizado cómo los entornos urbanos afectan a las plantas de diversas maneras. Así se examinó cómo el calor atrapado en las ciudades, conocido como efecto isla de calor, modifica los ciclos estacionales de las plantas; y se investigó cómo los cambios en las concentraciones de dióxido de carbono y la disponibilidad de agua y nutrientes alteran los procesos de las plantas en entornos urbanos. 

Para su último estudio, Zhou y sus colegas evaluaron los datos procedentes de los satélites de la NASA sobre la luz artificial nocturna en las ciudades de Estados Unidos entre 2012 y 2016. A continuación, compararon estos datos con los cambios estacionales de las plantas observados en unos 3.000 emplazamientos urbanos. El estudio, examinó la fenología de las plantas en sitios donde la luz artificial en la noche y la temperatura no están altamente correlacionadas, y utilizó un modelo mixto lineal para desentrañar la luz artificial y los efectos de la temperatura en la fenología. 

Concluyeron que la luz artificial en la noche adelantó la fecha de apertura de brotes de las hojas en primavera en casi nueve días y retrasó la coloración de las mismas en unos seis días en otoño. El efecto general es una temporada activa más larga para muchas plantas. 

Además, los hallazgos sugieren que el efecto de isla de calor urbano en la fenología probablemente se sobreestimó en estudios anteriores, desempeñando la luz artificial en la noche un papel cada vez más importante, sobre todo teniendo en cuenta el fenómeno actual de urbanización global. 

Efectos en los ritmos circadianos de las plantas

Un posible proceso fisiológico a través del cual la luz artificial en la noche afecta a la fenología es influyendo en los ritmos circadianos de las plantas. La dirección, la duración y las características espectrales de la luz (incluída la procedente de la contaminación lumínica) son utilizadas por las plantas como fuentes de información sobre su ubicación y el día del año, regulando la fase y la frecuencia de su reloj endógeno. 

La luz artificial después del anochecer o antes del amanecer puede causar cambios de fase en el ritmo circadiano, retrasando o avanzando en este ciclo. Por lo tanto, la exposición a la contaminación lumínica puede proporcionar señales engañosas y causar una aparición falsa del día alargado  cambiando así el inicio y la duración de las fases de fenología de las plantas.

En comparación con la salida de la hoja de primavera, se ha informado que la senescencia de la hoja de otoño es más sensible al fotoperíodo. Esta sensibilidad fotoperiódica también cambia a través de la latitud; es probable que las especies de latitudes más bajas dependan menos de la longitud del día que las especies de latitudes más altas debido a la pequeña variación estacional de la luz. 

Esta diferencia latitudinal en la sensibilidad a la luz podría explicar en parte la interacción entre el la luz artificial en la noche y la temperatura en las hojas de color que se han evalaudo en el estudio, donde las hojas de color muestran una respuesta débil al luz artificial en clima cálido, pero una fuerte respuesta en clima frío.

Posibles efectos medioambientales 

El aumento de luz artificial en la noche puede convertirse, por tanto, en un factor impulsor junto con el aumento de la temperatura para la extensión de la temporada de crecimiento en todo el mundo, causando impactos y consecuencias complejas, tanto de inconvenientes como de beneficios, para el ecosistema y los humanos. Los investigadores señalan en el estudio algunas de las posibles consecuencias de estas alteraciones. 

Por ejemplo, la prolongación de la estación de crecimiento puede aumentar el riesgo de heladas para las plantas y provocar un desajuste con el calendario de otros organismos (por ejemplo, polinizadores o fuentes de alimento) y las funciones del ecosistema.

Los cambios en la estación de crecimiento también podrían afectar al calendario y a la gravedad de la estación del polen, es decir, un inicio más temprano de la primavera alarga la estación del polen mientras que un inicio más tardío aumenta las concentraciones de polen debido a la floración simultánea. Estos cambios probablemente aumentarán el riesgo de alergias al polen para los humanos (por ejemplo, mayores hospitalizaciones por asma) 

Sin embargo, un cambio en la fenología de las plantas, especialmente cerca o en las zonas urbanas, también podría proporcionar nuevos servicios ecosistémicos. Una estación de crecimiento más larga puede contribuir a una mayor eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera, a la creación sostenida de microclimas más frescos que pueden ayudar a mitigar el efecto de isla de calor urbano, a dar sombra a los edificios y a disminuir su carga de consumo de energía para refrigeración, a frenar la escorrentía de agua de lluvia y a mejorar la calidad del aire

Además, si las plantas agrícolas se ven afectadas por el luz artificial  de forma similar a los bosques caducifolios, los cultivos pueden tener una mayor productividad, especialmente en las ciudades en las que la agricultura está situada con el entorno construido (por ejemplo, la agricultura periurbana), pero también amenazada por la urbanización y las actividades humanas (por ejemplo, las ciudades de Egipto, China y la India). Si el cambio de fenología de las plantas en las zonas urbanas, como resultado de la contaminación lumínica, es una ganancia o una pérdida neta para los servicios de los ecosistemas y la salud humana es una cuestión que queda por estudiar.

Lo que sí parece claro, es que este tipo de estudios permite conocer mejor los posibles efectos del cambio climático, ya que el conocimiento de las interacciones entre la luz artificial en la noche y la temperatura prepara mejor a los científicos para predecir y responder a los cambios en los procesos de las plantas en los próximos años.

“Los entornos urbanos pueden servir de laboratorios naturales para estudiar las respuestas de las plantas al cambio climático. La investigación urbana puede utilizarse como lente para darnos pistas sobre cómo evolucionarán los ciclos del carbono y del agua del sistema terrestre en un clima cambiante”, concluye Zhou.

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