Taking light pollution effects on biodiversity into account in conservation measures : challenges and prospects. Case study of European bat species - MNHN - Muséum national d'Histoire naturelle Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Taking light pollution effects on biodiversity into account in conservation measures : challenges and prospects. Case study of European bat species

Prise en compte des effets de la pollution lumineuse sur la biodiversité dans les mesures de conservation : défis et perspectives

Résumé

Electric lights have proliferated rapidly over the last century and have changed the night-time environment globally. Over the past decades, scientific studies have shown the effects of artificial light at night (ALAN) on biodiversity. Light pollution has been shown to disrupt a wide range of ecological processes and taxa. In this PhD, we aimed to fill some of the knowledge gaps that could prevent the effects of light pollution on biodiversity from being effectively addressed by mitigation measures. We used bats as model species because they are considered good indicators of the effect of anthropogenic pressures on biodiversity and because, being nocturnal, they are directly exposed to ALAN.We advocated considering the temporal distribution of species in conservation measures, a prerequisite being to have access to knowledge on their temporal ecology. We used data from a national bat monitoring program (Vigie-Chiro) based on acoustic monitoring to characterise bat diel activity patterns (9807 nights monitored, 20 species). We found that bat species could be separated into three functional groups characterised by a crepuscular activity, an activity that occurs when it is completely dark or an intermediate activity. We showed variations of diel activity patterns depending on the season. Accounting for these complex diel activity patterns would help to design efficient mitigation measures. For instance, it would allow the design of part-night lighting schemes covering the range of activity of the target species. Early emerging bats are mostly “light tolerant” species known to feed on insects attracted to lights. However, at the landscape scale, these species tend to be less abundant because of ALAN. This could be explained by disruptions in the diel activity patterns of bats due to ALAN, with potential consequences for population dynamics. Using the Vigie-Chiro dataset, we tested whether ALAN was responsible for such disruptions on a “light tolerant” species (Eptesicus serotinus). ALAN, and to a lesser extent moonlight, reduced its abundance. ALAN delayed activity, this delay was amplified during overcast nights, probably because cloud cover amplified skyglow. Further analyses suggested that two other “light tolerant” species might delay their activity because of ALAN. Thus, even “light tolerant” species should be protected from light pollution. Where it is not possible to switch off lights, other mitigation measures include changing the intensity, directionality and spectrum of light. Many countries are retrofitting lighting equipment with light emitting diodes (LEDs). Despite potential impacts on biodiversity, few studies have focused on this shift. By reanalysing the data from a previously published study, we found that changes in light spectrum and intensity during such a shift have additive and interactive effects on bats. Bat activity decreased with increasing LED intensity. Using the Vigie-Chiro dataset, we showed that the adoption of LEDs would decrease landscape connectivity for bats, with this impact possibly being mitigated by better orienting the light flux. We recommended using LEDs with warmer colours and reduced light intensity. Multiscale spatiotemporal approaches are needed to assess ALAN effect on biodiversity. Although some knowledge gaps remain, there is overwhelming evidence of the impact of light pollution on ecosystems. Mitigation measures are being developed, so there is a need to assess their effectiveness and possible improvements. Considering the reduction of ALAN at the landscape scale is a necessary next step, hence the emergence of the concept of dark ecological networks. A transdisciplinary project on lighting practices and their evolution in municipalities was initiated during this PhD. Indeed, as ALAN has not only ecological but also health and socio-cultural implications, a transdisciplinary perspective is needed to shift the paradigm from conventional lighting to new forms of lighting.
Ce dernier siècle, les lumières électriques ont proliféré, modifiant l’environnement nocturne. Des études scientifiques alertent sur les effets négatifs de la lumière artificielle nocturne (LAN) qui perturbe de nombreux processus écologiques et de taxons. Notre objectif a ainsi été de combler des manques de connaissances afin d’aider à une meilleure considération des effets de la pollution lumineuse sur la biodiversité dans les mesures de conservation. Nous avons utilisé les chiroptères comme modèles biologiques car ce sont de bons bioindicateurs de l’effet des pressions anthropiques sur la biodiversité et, étant nocturnes, ils sont directement exposés à la LAN. Nous avons préconisé de considérer la distribution temporelle des espèces dans les mesures de conservation, un prérequis étant de connaître leur écologie temporelle. Nous avons utilisé les données d’un programme national de suivis acoustiques des chiroptères (Vigie-Chiro) pour étudier leur rythme d’activité nocturne (9807 nuits, 20 espèces). Nous avons montré que les espèces pouvaient être séparées en trois groupes ayant une activité crépusculaire, en cœur de nuit ou intermédiaire, avec des variations des rythmes d’activité selon les saisons. La prise en compte de ces rythmes complexes aiderait à concevoir des mesures de conservation efficaces, par exemple, en définissant des extinctions partielles de la LAN adaptées à des espèces cibles. La plupart des chiroptères émergeant tôt sont des espèces « tolérantes à la lumière » pouvant se nourrir sous les lampadaires. Cependant, à l’échelle du paysage, ces espèces semblent moins abondantes à cause de la LAN. Cela pourrait s’expliquer par des perturbations de leur rythme d’activité influant possiblement les dynamiques de population. A l’aide des données Vigie-Chiro, nous avons testé si la LAN induisait de telles perturbations pour une de ces espèces (Eptesicus serotinus). La LAN, et dans une moindre mesure la lumière de la lune, réduisaient son abondance. La LAN retardait son activité, ce décalage était amplifié par la couverture nuageuse, possiblement à cause de son effet amplificateur du halo lumineux. Des analyses complémentaires ont suggéré que la LAN retardait l’activité de deux autres espèces « tolérantes à la lumière ». Ainsi, même ces espèces devraient être protégées de la LAN. Lorsqu’éclairer est nécessaire, changer l’intensité, la direction ou le spectre des éclairages sont des mesures de réduction possibles. Nous assistons à une modernisation des éclairages avec des diodes électroluminescentes (LEDs). Malgré des impacts potentiels sur la biodiversité, peu d’études se sont intéressées à cette évolution. En réanalysant les données d’une étude publiée, nous avons montré que les changements de spectre et d’intensité accompagnant cette évolution avaient des effets additifs et interactifs sur les chiroptères. Quand l’intensité des LEDs augmentait, leur activité décroissait. Avec les données Vigie-Chiro, nous avons montré que les LEDs pouvait réduire la connectivité du paysage pour les chiroptères, cet impact étant atténué en orientant mieux les lumières. Nous avons recommandé d’utiliser des LEDs avec des couleurs plus chaudes et de moindre intensité. Evaluer l’effet de la LAN sur la biodiversité implique des approches spatio-temporelles multi-échelles. Malgré les manques, il y a désormais suffisamment de preuves de l’impact de la LAN sur les écosystèmes. Les mesures de réduction étant en développement, évaluer leur efficacité et les améliorations possibles est indispensable. Penser la réduction de la LAN à l’échelle du paysage est une évolution impérative, d’où l’émergence du concept de trame noire. Un projet pluridisciplinaire sur les pratiques communales d’éclairage et leurs évolutions a été initié pendant cette thèse. En effet, puisque la LAN n’a pas que des implications écologiques, mais aussi sanitaires et socio-culturelles, une perspective transdisciplinaire est indispensable pour changer nos façons d’éclairer.
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MARITON_Lea_these_2023.pdf (18.35 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04042599 , version 1 (23-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04042599 , version 1

Citer

Léa Mariton. Taking light pollution effects on biodiversity into account in conservation measures : challenges and prospects. Case study of European bat species. Biodiversity and Ecology. Sorbonne Université, 2023. English. ⟨NNT : 2023SORUS011⟩. ⟨tel-04042599⟩
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