La atracción de los insectos por la luz artificial es un problema ambiental global con implicaciones a largo alcance en los ecosistemas. Esto es especialmente relevante para los insectos nocturnos, que representan aproximadamente la mitad de todas las especies de insectos. 

En un reciente estudio publicado en la revista científica Communications Biology (Nature), un equipo liderado por el Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB)  ha desarrollado un sistema de alumbrado público amigable con los insectos, probado tanto en la Reserva Cielo Oscuro de Westhavelland como en tres municipios alemanes. 

El problema del alumbrado para los insectos

Tradicionalmente, las luces de carretera han actuado como una trampa mortal para los insectos nocturnos. Especies como las polillas son atraídas por estas luces, lo que las saca de sus hábitats naturales. Estos insectos desorientados suelen girar alrededor de las fuentes de luz hasta morir de agotamiento o ser presa de depredadores.

Para abordar este problema, el equipo del IGB implementó un experimento en campo en la Reserva Cielo Oscuro de Westhavelland y en carreteras de municipios cercanos a reservas naturales en Baden-Württemberg. En total, cuatro ubicaciones fueron seleccionadas para representar una amplia gama de condiciones ambientales (urbanas, periurbanas y rurales) y de  contaminación lumínica.  

El objetivo del estudio era, por tanto, investigar el impacto del confinamiento espacial de las luminarias y  así como el de la reducción del nivel de iluminación (atenuación) en la atracción de los insectos voladores. Para el experimento se instalaron nuevas luminarias LED diseñadas específicamente para minimizar la contaminación lumínica y la atracción de insectos. Estas luminarias están blindadas en la parte superior y los costados, reduciendo significativamente la luz dispersa. Además, se instalaron en las luminarias trampas de intercepción de vuelo.

Luminaria diseñadas para el estudio 

“En la mayoría de las instalaciones de alumbrado convencional, no solo se ilumina el área objetivo, sino que también se introduce mucha luz de derrame en las áreas adyacentes. En las luminarias convencionales el punto de salida de la radiación en la luminaria produce alta luminancia y emisiones en ángulos altos (es decir, casi horizontalmente) que corresponden a la luz de derrame no deseada. Es por eso que las luminarias convencionales a menudo son visibles desde grandes distancias”, detallan los investigadores. 

Para evitar esto, los investigadores diseñaron una luminaria LED con el objetivo de reducir ambos tipos de luz derramada mediante la utilización de ópticas y diferentes tipos de ‘blindaje’ para adaptar el patrón de emisión de luz espacial de un nuevo prototipo de LED (desarrollado por Selux Gmbh, Berlín). Además, la geometría del área objetivo y la instalación de iluminación convencional se determinaron para cada sitio. Esto incluía el ancho y la longitud de las superficies iluminadas (objetivo), como las carreteras y los caminos peatonales, así como la altura y la distancia de las luminarias.

El diseño de la luminaria siguió un proceso de varios pasos. En primer lugar, se eligió y probó una óptica correspondiente con un software de diseño de iluminación estándar (DIALUX evo 11). Luego, se añadió un blindaje adicional al prototipo de luminaria y se probó en el laboratorio. Posteriormente, el blindaje se ajustó para cumplir completamente con todos los criterios antes de que se fabricará una versión personalizada individualmente de las luminarias para cada sitio.  Después de la instalación, se llevaron a cabo mediciones de validación y la iluminancia se ajustó  para que fuera idéntica a las luminarias convencionales existentes.

En el primer experimento, realizado durante varios años (2019-2022) en el campo experimental controlado de la reserva de ‘Westhavelland’, se monitorizaron las luces de la carretera individuales en tres configuraciones de luz diferentes (= tratamientos) con la misma temperatura de color correlacionada (CCT 3000 K).

En el segundo experimento, el enfoque de iluminación a medida y blindado se transfirió a las calles cercanas a las reservas naturales en tres sitios municipales en el sur de Alemania. En estos emplazamientos, se instalaron las nuevas luminarias y se compararon con la iluminación convencional existente en términos de atracción de insectos utilizando la misma técnica de captura. Las luminarias se adaptaron a las condiciones del sitio local (ancho de la calle, altura y espaciado de las luminarias), al tiempo que mantienen la iluminancia en el tráfico vial y casi idéntica a las luces de la carretera instaladas anteriormente.

En uno de los emplazamientos “Alter Flugplatz”, los LED convencionales se compararon con LED personalizados mientras se mantenía la CCT constante en 4000 K en línea con el primer experimento en el sitio de campo experimental controlado. 

En los otros dos sitios, «Heimbachaue» y «Backofen Riedwiesen», las luminarias convencionales de sodio de alta presión (HPS) (CCT 2000K) se compararon con luminarias LED a medida a un CCT más alto (2700 K). 

Estas configuraciones experimentales, permitieron a los investigadores probar tres hipótesis:

• Si la reducción de la iluminación (atenuación) disminuye la atracción a a una amplia gama de taxones de insectos en el sitio de campo experimental primero
• que una solución de iluminación a medida y con un blindaje personalizado permite  reducir la atracción de insectos al mantener constante la iluminancia en el área objetivo (en todas las ubicaciones)
• que la presencia de la luz artificial en la noche y las modificaciones aplicadas dan como resultado una composición comunitaria alterada de insectos atraídos en los sitios experimentales y municipales al afectar de manera diferente a los insectos taxones. 

Resultados obtenidos

Los resultados fueron reveladores. A diferencia de las luces convencionales, que incluso atenuadas cinco veces no mostraron una reducción significativa en la atracción de insectos, las nuevas luminarias LED demostraron una eficacia notable. Las trampas para insectos instaladas en estas luminarias registraron un número significativamente menor de insectos atraídos. Esto subraya que la reducción de las emisiones de luz no deseadas mediante el confinamiento espacial y el blindaje es más efectiva que simplemente reducir la luminosidad.

“En realidad habíamos asumido una relación general dosis-respuesta para el comportamiento de vuelo de los insectos en relación con la luz artificial. Sin embargo, resulta que reducir las emisiones de luz no deseadas por medio del confinamiento espacial y el blindaje es mucho más efectiva que reducir la iluminancia”, explica el investigador de IGB Manuel Dietenberger, primer autor del estudio.

Aunque aún no se comprende completamente el mecanismo exacto por el cual los insectos reaccionan al alumbrado público, se sospecha que algunas especies de insectos no vuelan directamente hacia la luz a corta alcance, sino que inclinan su espalda hacia el hemisferio más brillante para mantener el control del vuelo.

En cuanto a la afinación espectral, los investigadores observaron que la reducción permaneció presente cuando se mantuvo el espectro constante a 4000 K entre las luminarias convencionales y a medida en “Alter Flugplatz”. Así, un aumento de la CCT de las luminarias convencionales a las luminarias a media y blindadas (de HPS con 2000 K a LED de 2700 en Heimbachaue y Backofen Riedwiesen) no cambió el impacto positivo en la atracción de insectos. 

Para asegurarse de que el efecto observado con respecto a la conversión de las luminarias HPS no fue impulsado por el cambio en CCT, realizaron experimentos de control adicionales en Heimbachaue con CCT ajustado de las nuevas luminarias (LED cambió de 2700 K a 2000 K), mostrando de manera similar una atracción reducida de insectos. 

Sin embargo, comparando el número total de insectos atraídos, se observó que la reducción de la atracción de las nuevas luminarias era más pronunciada en la configuración de 2000 K (reducción al 50% (2700 K) y al 33 % (2000 K). Esto apunta al hecho de que los LED en un espectro blanco cálido de 2000 K podrían constituir una optimización adicional para las luminarias a medida y blindadas.

Conclusión

“Nuestro estudio ha demostrado, cumpliendo con las normas de iluminación para carretera (EN 13201), que la adaptación espacial del campo de luz puede reducir eficazmente el efecto de atracción de los insectos por la iluminación vial sin comprometer las normas de seguridad humana”, detallan los autores en el paper. 

Por tanto, basándose en estos hallazgos, los investigadores recomiendan el uso de luminarias diseñadas a medida y blindadas, especialmente en áreas sensibles como reservas naturales, ecosistemas de agua dulce y otras áreas con alta biodiversidad.

Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:

 https://www.nature.com/articles/s42003-024-06304-4

Imágenes: Unsplash-Freepik