《Communications Biology》：Citizen science reveals temporally structured insect attraction and mitigation efficacy under artificial light at night
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夜间人造光（ALAN）是一种人为干扰因素，对夜间飞行的昆虫产生负面影响，然而大多数研究将“夜间”视为一个统一的暴露时段。然而，夜行性昆虫表现出显著的时间生态位分化，这表明其对人工光的吸引以及缓解措施的有效性可能在整夜中有所变化。通过利用公民科学框架，研究人员揭
夜间人造光（ALAN）是一种人为干扰因素，对夜间飞行的昆虫产生负面影响，然而大多数研究将“夜间”视为一个统一的暴露时段。然而，夜行性昆虫表现出显著的时间生态位分化，这表明其对人工光的吸引以及缓解措施的有效性可能在整夜中有所变化。通过利用公民科学框架，研究人员揭示了沿湖滨道路的昆虫吸引如何随五个夜间时段变化，并比较了传统高压钠灯（HPS）与定制化屏蔽LED路灯的效果。互补性的地面紫外（UV）诱捕器显示出当地昆虫丰度和分类组成的显著变化，吸引高峰出现在晚间和午夜时段（晚上9:30至凌晨12:30）。道路灯光紧密遵循了这一时间趋势。定制化屏蔽LED灯具减少了总昆虫吸引量，在活动高峰期效果最为显著，但在黄昏和深夜时段效果有限。总丰度和分类组成均显示出显著的时间与处理交互作用，表明纳入时间动态可以极大改进针对性的缓解策略。
一、研究背景与目的
全球昆虫数量下降已成为重大环境问题，而夜间人造光（ALAN）作为一种日益严重的光污染源，对陆地和水生生态系统中的夜行性昆虫产生了广泛影响。现有研究多将“夜间”视为一个均匀的暴露时段，忽略了夜行性昆虫在时间维度上的生态位分化。不同昆虫类群（如鞘翅目 Coleoptera、蜉蝣目 Ephemeroptera、毛翅目 Trichoptera 等）在夜间不同时段展现出差异化的活动高峰，这意味着它们对人造光的趋光性强度以及相应缓解措施（如屏蔽、调光、光谱调控）的有效性可能随时间发生系统性变化。然而，目前缺乏结合时间分辨率与实地照明条件，综合评估昆虫吸引模式及缓解措施效果的实证研究。为此，本研究旨在通过公民科学框架，在真实道路照明条件下，比较传统高压钠灯（HPS）与定制化屏蔽LED路灯在不同夜间时段对昆虫的吸引差异，并验证引入时间动态能否提升缓解策略的针对性。
二、研究方法
本研究在德国勃兰登堡州诺伊格洛布索村进行，采用公民科学模式，由高中学生参与数据采集。研究设置了三种光源处理：（a）传统圆柱形高压钠灯（HPS，色温约2000K，照度4.0 lx）；（b）定制化屏蔽LED路灯（型号“Selux BETA shield”，色温约2200K，照度4.1 lx）；（c）地面紫外（UV）诱捕器作为强吸引对照。夜间被划分为五个时段：傍晚（时段1，19:30–21:30）、晚夜（时段2，21:30–23:30）、午夜（时段3，23:30–01:30）、黎明前（时段4，01:30–03:30）和黎明（时段5，03:30–06:00）。UV诱捕器和道路灯光诱捕器独立运行，分别用于表征局部昆虫吸引的基准时间模式和评估两种道路照明处理的差异。数据分析采用广义线性混合模型（负二项分布）检验丰度变化，并运用主成分分析（PCA）和置换多元方差分析（PERMANOVA，基于Bray-Curtis相异度）评估群落组成的时间与处理效应。
三、研究结果
1. 时间吸引模式（H1）
UV诱捕器共捕获12,828只昆虫（2022–2024年，337次采样），其中34.5%和28.5%分别出现在时段2（晚夜）和时段3（午夜），证实昆虫吸引在日落后的晚夜至午夜达到高峰。蜉蝣目（Ephemeroptera）和鞘翅目（Coleoptera）在时段2占比最高（均为48%），鳞翅目（Lepidoptera）在时段2和3各占34%，而长角亚目（Nematocera）则在时段4（黎明前）达到峰值（31%）。道路灯光诱捕器同样显示时段2和3为吸引高峰，共捕获1,709只昆虫（2023–2024年，293次采样）。
2. 缓解措施的时间依赖性有效性（H2）
定制化屏蔽LED路灯共吸引511只昆虫，较传统HPS路灯（1,198只）减少57%。负二项回归模型显示，处理与时段的交互作用显著（p < 0.001）：在时段2和3（高峰吸引期），LED路灯的昆虫计数较HPS降低约70%（交互项估计值分别为-1.33和-1.28），而在时段1和5效果不显著或较弱。各主要类群中，长角亚目（Nematocera）减少72%，蜉蝣目（Ephemeroptera）减少53%，鞘翅目（Coleoptera）减少21%，鳞翅目（Lepidoptera）减少73%。
3. 群落组成的时间与处理效应（H3）
PCA分析显示，道路灯光下前四个主成分解释了72.1%的方差。PERMANOVA结果表明，时段（R2 = 0.38, p = 0.001）和处理（R2 = 0.13, p = 0.001）均显著影响群落组成，且二者交互作用显著（R2 = 0.13, p = 0.023），说明不同照明技术对昆虫群落的影响随时间变化。例如，鞘翅目（Coleoptera）在时段1相对丰度较高，而蜉蝣目（Ephemeroptera）和长角亚目（Nematocera）分别在时段2和时段3–5占据主导。UV诱捕器也显示出显著的时段效应（R2 = 0.76, p = 0.001）。
四、讨论与结论
研究表明，ALAN对昆虫的影响并非静态，而是与昆虫的昼夜活动节律紧密耦合，呈现显著的时间结构化特征。定制化屏蔽LED路灯通过优化光发射几何结构并减少眩光和上射光，可将总昆虫吸引量降低超过一半，且在高峰吸引时段（晚夜至午夜）效果最为突出。这种缓解效应在多个昆虫类群中一致显现，且未改变昆虫原有的夜间活动节律，说明其主要通过减少光源可见性和空间影响范围发挥作用，而非依赖光谱调整。研究同时强调，时间因素在评估缓解措施时应被纳入考量：例如，在水体附近区域，针对蜉蝣目（Ephemeroptera）的高峰活动时段（时段2）实施调光或屏蔽，可显著降低其吸引死亡率；而在保护区内，针对鞘翅目（Coleoptera）的黄昏活跃期（时段1）进行管理则更为有效。此外，本研究的公民科学实践表明，高中生参与长期数据采集不仅提供了高质量的时间分辨数据，还有效促进了公众科学素养的提升。结论指出，未来的照明设计应整合时间动态策略（如时段依赖性调光或光谱调节），以在不牺牲人类照明需求的前提下最大化生物多样性保护效益。
