Vliv světelného znečištění na životní prostředí Bakalářská práce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Vliv světelného znečištění na životní prostředí Bakalářská práce

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Vítěz, Ph.D.

Vypracoval: Michal Petrucha

Brno 2011

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Vliv světelného znečištění na životní prostředí vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

dne ………………………………………. podpis studenta ……………………….

Poděkování Děkuji Ing. Tomáši Vítězovi, Ph.D. za odborné vedení a připomínky při vypracování mé bakalářské práce. Také děkuji všem, kteří mně při vypracování věnovali svůj čas a ústně poskytli velké množství informací. Také chci poděkovat rodičům za jejich podporu při studiu.

ABSTRAKT Tato bakalářská práce s názvem „Vliv světelného znečištění na životní prostředí“, má za cíl shromáždit poznatky týkající se negativních vlivů umělého osvětlování na člověka, faunu a floru a ze zjištěných skutečností vyvodit závěry a navrhnout možná východiska. První část práce seznamuje s problematikou, právními předpisy a popisuje současný stav. V další části jsou popsány vlivy umělého osvětlování na člověka. Mezi tyto vlivy je zahrnuto oslnění, které je následkem velkých jasů umělých zdrojů světla. Dále omezení syntézy melatoninu, hormonu, jehož produkce je omezována přítomností světla v nočních hodinách. Popsány jsou také následky desynchronizace biologických hodin. Část zaměřená na faunu popisuje změny chování některých druhů při rozmnožování a přijímání potravy. Podrobněji jsou popsány vlivy na hmyz, ptáky, netopýry a želvy. Dále je také popsán vliv uměle přidaného světla v nočním prostředí na fotoperiodizmus rostlin. Klíčová slova: světlo, umělé zdroje světla, zrak, oslnění, cirkadiánní rytmy, dezorientace

ABSTRACT The aim of this bachelor thesis, which name is „Environmental effect of light pollution“ is to collect knowledge relevant to negative effects of artificial lighting to human, fauna and flora and suggest possible solution based on the findings. The first part of this thesis acquaints with problems, legislation and describes actual situation. Next part describes effects of artificial lighting to human. These problems include glare, which is result from the large brightness of artificial light sources. Further effect is reduction of melatonin synthesis. Hormone whose productions is limited by the presence light at night. The consequences desynchronization of biological clock are also described. Next part is focused on fauna and describes changes of behavior at some species at breeding and feeding. Effects on insects, birds, bats and turtles are described in details. Effects of artificially added light in night environment on photoperiodism of plants are described further. Keywords: light, artificial light sources, sight, glare, circadian rhythms, predation, disorientation

OBSAH 1

ÚVOD....................................................................................................................... 8

2

CÍL PRÁCE ............................................................................................................ 10

3

POUŽITÉ VELIČINY A TERMINOLOGIE......................................................... 11

4

CHARAKTERISTIKA PROBLEMATIKY........................................................... 13 4.1 Světlo a jeho zdroje.............................................................................................. 13 4.2 Atmosféra............................................................................................................. 14 4.3 Nepříznivé projevy venkovního umělého osvětlování ........................................ 15 4.4 Nejvýznamnější zdroje světelného znečištění ..................................................... 16

5

SITUACE V PROBLEMATICE SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ......................... 17 5.1 Mezinárodní organizace zabývající se problematikou světelného znečištění...... 18 5.2 Osvěta veřejnosti.................................................................................................. 19

6

SOUVISEJÍCÍ PRÁVNÍ PŘEDPISY..................................................................... 20 6.1 Zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší ............................................................ 20 6.2 Zákon č. 40/1964 Sb., občanský zákoník ............................................................ 20 6.3 Vyhláška č. 501/2006 Sb., o obecných požadavcích na využívání území........... 21 6.4 Nařízení komise (ES) č. 245/2009 ....................................................................... 21 6.5 Právní úprava ve Slovinsku ................................................................................. 22

7

VLIV SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ NA ČLOVĚKA ......................................... 23 7.1 Zrak člověka ........................................................................................................ 23 7.2 Oslnění ................................................................................................................. 24 7.3 Cirkadiánní rytmy ................................................................................................ 26 7.3.1 Melatonin ....................................................................................................... 26 7.4 Následky desynchronizace cirkadiánního rytmu ................................................. 27 7.4.1 Poruchy spánku.............................................................................................. 27 7.4.2 Souvislost vzniku rakoviny a melatoninu ...................................................... 29 7.4.3 Ostatní vlivy................................................................................................... 30

8

VLIV SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ NA FAUNU .............................................. 31 8.1 Zrak a význam hmyzu.......................................................................................... 31 8.2 Vliv světelného znečištění na hmyz..................................................................... 33 8.3 Vliv světelného znečištění na ptactvo.................................................................. 34 8.4 Vliv světelného znečištění na ostatní druhy ........................................................ 36

9

VLIV SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ NA FLÓRU............................................... 38

10

MOŽNOSTI MĚŘENÍ SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ .................................... 39

11

MOŽNÁ VÝCHODISKA .................................................................................. 41

12

DISKUSE, ZÁVĚR ............................................................................................ 42

13

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ .................................................................... 45

14

SEZNAM OBRÁZKŮ........................................................................................ 50

15

SEZNAM PŘÍLOH............................................................................................. 52

1 ÚVOD Člověk svojí činností zasahuje do životního prostředí a s rozvojem techniky čím dál víc mění životní podmínky nejen svoje, ale také ostatních živočišných a rostlinných druhů. Mnoho z těchto změn je dobře prozkoumáno a jejich dopady a možnosti jejich předcházení jsou známy. Mezi málo prozkoumané dopady na životní prostředí patří narušení přirozených nočních světelných poměrů používáním umělého osvětlení. Práce pojednává o negativních vlivech světla vyzařovaného umělými zdroji světla v nočním venkovním prostředí na člověka, faunu a flóru. Pro tuto problematiku je používáno několik termínů a napříč různými obory není terminologie jednotná. Mezi nejčastěji používané termíny patří světelný smog, v oblasti světelné techniky rušivé světlo a v české právním prostředí světelné znečištění. Ve své práci vycházím z definice uvedené v zákoně č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší a používám termín světelné znečištění. V současnosti se umělého osvětlení používá mnohem víc a pro větší množství činností, než tomu bylo před několika desítkami let. Velké množství světelných zdrojů a jimi vyzařovaného světla způsobuje negativní vlivy, jak pro člověka, tak pro faunu a flóru. Nedostatečné clonění a velký jas svítidla způsobuje člověku oslnění, což činí problémy zejména v noční dopravě. Vlivem nedostatečného clonění svítidla je také rušen člověk, kterému do jeho obytné místnosti vniká z tohoto svítidla světlo, což je problém zejména nižších pater v panelových sídlištích. Velké množství světla v nočních hodinách také ovlivňuje tvorbu melatoninu, hormonu, který synchronizuje biologické hodiny. Tyto biologické hodiny řídí další funkce organizmu. U některých jedinců dochází až k poruchám spánku a dalším zdravotním problémům. V případě hmyzu mohou být následky umělého osvětlení fatální. Některé druhy hmyzu jsou umělými zdroji světla dezorientovány a dráha jejich letu směřuje přímo ke svítidlu, kde po vyčerpání umírají, nebo jsou loveny ptactvem či netopýry, pro které jsou snadnou kořistí. Často se jedná o vzácné a chráněné druhy. Negativní vlivy umělého osvětlení jsou také pozorovány u ptactva. Noční tah ptactva ovlivňují velká města, která mají hustou síť veřejného osvětlení, osvětlených reklam a budov. Toto světlo ptáky mate a následkem může být ztráta orientace nebo při klesání náraz do výškové budovy. Osvětlování památek, obchodních domů, budov nebo reklam je sice otázkou prestiže či obchodu, ale omezení nebo alespoň regulace světelných zdrojů v závislosti

8

na denní době sníží množství uměle přidaného světla do životního prostředí a úspory spotřeby energie na jejich provoz. Již existují a jsou provozovány systémy veřejného osvětlení, jejichž výkon je regulovatelný. Práce charakterizuje nepříznivé projevy venkovního umělého osvětlení, popisuje současný stav této problematiky, regulaci právními předpisy v České republice a negativní vlivy na životní prostředí.

9

2 CÍL PRÁCE Cílem této práce je seznámit s touto méně obvyklou problematikou, právními předpisy, dále shromáždit informace popisující negativní vlivy uměle přidaného světla do nočního prostředí. Z těchto informací vyvodit závěry a navrhnout možná řešení, která by předcházela negativním vlivům umělého osvětlení na životní prostředí.

10

3 POUŽITÉ VELIČINY A TERMINOLOGIE Adaptace je proces, který vede k přizpůsobení různým hladinám osvětlenosti, jenž je realizován několika způsoby. Viditelným je změna průměru zornice [1]. Akomodace je proces, při kterém oko zaostřuje pohled na blízko umístěné předměty. Dochází při něm ke stahu řasnatého tělíska a oční čočka se stává konvexnější [1]. Barevný počitek je buzen monofrekvenčním zářením viditelné části spektra, kterému přísluší určitá barva spektra [1]. Jas je veličina, jejíž jednotky cd  m 2 , vyjadřují světlo vystupující z plochy [2]. Místo zrakového úkolu je takové místo, na kterém se nacházejí předměty zrakové činnosti [1]. Osvětlenost (intenzita osvětlení) vyjadřuje plošnou hustotu světelného toku dΦ dopadlého na plochu dA. Jednotkou je lux (lx), značí se E. Veličinu určuje vztah [1]: E

d dA

[lx]

Světelný tok je fotometrická veličina, označována Φ a vyjadřující schopnost zářivého toku vyvolat zrakový vjem, jejíž jednotkou je lumen (lm). Tato veličina odráží citlivost lidského oka na různé vlnové délky. Světelný tok monochromatického záření je definován vztahem [1]:

 ()  K ()   e ()  K m  V ()   e ()  683  V ()   e () ,

[lm]

kde Φe(λ) značí zářivý tok a V(λ) poměrnou světelnou účinnost, která je definována vztahem [1]: V ( ) 

K ( ) K ( ) , V ( )  Km 683

[–]

11

Zářivý tok je energie, která je přenášena zářením za jednotku času. Je značen Φe a jednotkou je watt (W). Zářivý tok je definován [1]: e 

dW dQe  dt dt

[W]

Zorné pole je prostor, který je člověk schopen vidět bez pohybu oka a hlavy [1]. Zraková pohoda je psychofyziologický stav, který závisí na stavu zraku, barevných vlastnostech prostředí, intenzitě a kvalitě osvětlení. Při tomto stavu zrak plní optimálně své funkce a je na něm závislá výkonnost a psychický stav člověka. Při narušení zrakové pohody také dochází ke zhoršení zrakových funkcí [1]. Zrakový počitek je výsledný efekt činnosti receptorů (světločivné buňky – tyčinky a čípky) jehož podnětem jsou elektromagnetické vlny [1]. Zrakový vjem je podráždění vyvolané dopadem světla na sítnici oka [2].

12

4 CHARAKTERISTIKA PROBLEMATIKY Znečištění je vznik nebo zanášení patogenních činitelů do prostředí, ve kterém tyto činitelé nejsou typické. Světelné znečištění je fyzikální forma znečištění životního prostředí, respektive atmosféry působením umělých zdrojů světla. Jedná se o narušování přirozeného nočního světelného režimu světlem z těchto zdrojů, které může způsobovat anomálie v životě živočichů nebo rostlin [3]. První pojmy související s touto problematikou se začaly objevovat v padesátých letech minulého století. Jako první na tuhle problematiku začaly upozorňovat hvězdárny v USA, když světlo začalo stěžovat astronomická pozorování. V osmdesátých letech se nápravou nevhodného osvětlování začali zabývat hlavně astronomové USA a Itálie. Na tuto problematiku upozorňovali též čeští astronomové [4].

4.1 Světlo a jeho zdroje Světlo je elektromagnetické vlnění, které

je schopno vyvolat

pozorovateli

prostřednictvím zrakového orgánu zrakový vjem. Pro člověka tvoří viditelné světlo část spektra elektromagnetického vlnění mezi vlnovými délkami 380 nm–770 nm (obr. 1), u živočichů může být část vnímaného spektra posunuta směrem ke kratším i delším vlnovým délkám. Světlo je složeno ze složek se sinusovým průběhem, přičemž každé složce připadá jedna frekvence. Tato frekvence způsobuje specifický barevný počitek. Světlo pozorovateli zprostředkovává informaci o okolí, ve kterém se nachází [1].

Obr. 1 Spektrum vlnových délek, http://www.army.cz/images/id_8001_9000/8753/radar/k21.htm

Zdroj světla lze rozlišit na přírodní a umělý. Zdrojem přírodního světla je Slunce, jehož záření je základním zdrojem energie všech procesů, které na Zemi probíhají a závisí na něm život na Zemi. Světlo pocházející ze Slunce je možno rozdělit na přímé a rozptýlené. Přímé sluneční záření je charakterizováno vodorovnými paprsky 13

dopadajícími z disku Slunce přímo do očí pozorovatele. Rozptýlené sluneční záření vzniká rozptylem světla na částicích plynů, par a ostatních částicích v atmosféře [5]. Umělé zdroje světla jsou zařízení, která slouží k přeměně jiného druhu energie, nejčastěji elektrické, na světlo. Tyto zdroje světla lze rozdělit na primární a sekundární. V případě, že je záření vyzařováno předmětem přeměnou energie v něm samotném, jedná se o primární zdroj. Pokud je záření plochy či předmětu způsobeno odrazem od jeho povrchu jedná se o sekundární zdroj. Samotné umělé zdroje světla nemají většinou vhodné vlastnosti pro osvětlování a umístění do venkovního prostředí a proto se umisťují do svítidel. Konstrukční provedení svítidel upravuje vlastnosti vyzařovaného světla, zejména prostorové rozložení světelného toku a směr záření. Z hlediska vlivu na životní prostředí jsou také důležité parametry vlastního umělého zdroje světla, zejména složení vyzařovaného spektra [1].

4.2 Atmosféra Atmosféra je plynný obal Země, který obsahuje i další tuhé a kapalné látky a lze ji proto považovat za aerosol. Atmosféru lze rozdělit na několik složek [5]: – suchá a čistá atmosféra, která je tvořena směsí plynů – vodní páru, jejíž množství je proměnlivé a může přecházet v další skupenství (voda, led) – znečišťující příměsi, mohou tvořit např. prachové částice, soli, organické příměsi jako jsou bakterie, spory, semínka rostlin, apod. Mezi hlavní jevy, ke kterým z hlediska elektromagnetického záření v atmosféře dochází je rozptyl a absorpce. K rozptylu v atmosféře dochází vlivem její heterogenity a děje se tak na molekulové úrovni. Intenzita rozptylu je závislá na směru rozptylu a na tzv. funkci rozptylu. Dále je rozptyl také závislý na tvaru, množství a chemickém složení částic a na jejich prostorovém rozložení. Absorpce je závislá na vlnové délce elektromagnetického záření a na chemickém složení dané plynné složky atmosféry. Další jevy, ke kterým v atmosféře dochází například na vodních kapkách, je odraz a lom. Proto jsou tyto jevy zřetelnější při vyšší oblačnosti nebo mlze. Pro popis těchto jevů, je potřeba znát složení a vlastnosti atmosféry [5].

14

4.3 Nepříznivé projevy venkovního umělého osvětlování Budeme-li považovat za průvodní jev světelného znečištění vznik závojového jasu, jsou pro jeho vznik důležité dva činitele. Těmito jsou záření viditelného světla a prostředí, ve kterém bude docházet k lomu, rozptylu a odrazu. Toto prostředí na Zemi tvoří atmosféra, která obsahuje velké množství mikročástic, na kterých k těmto jevům dochází. Množství částic v atmosféře se liší v závislosti na počasí, ročním období, poloze na Zemi a stavu znečištění jinými formami znečištění, jejichž míru světlo indikuje. Čím větší množství částic se ve vzduchu nachází, tím více se světlo v atmosféře rozptyluje. Rozptylem světla v atmosféře dochází ke zvyšování jasu oblohy a tím ke vzniku závojového jasu [6]. Světlo, které způsobuje závojový jas je vyzařováno hlavně ze svítidel umístěných ve venkovním prostředí. Světlo z těchto svítidel se do horního poloprostoru šíří přímo ze svítidla (obr. 2)

nebo po odrazu od překážky (vozovka, fasáda domu, plocha

reklamního zařízení, apod.). Světlo, šířící se přímo ze zdroje do horního poloprostoru má významnější podíl na vzniku závojového jasu, ale tomuto jevu nelze zcela zabránit, protože vždy bude docházet k odrazu světla od osvětlované plochy [6]. Tento jev znesnadňuje pozorovaní objektů na obloze a bývá také označován jako astronomické světelné znečištění. Další nepříznivý jev umělého osvětlování je světelný přesah, který způsobuje osvětlování nerelevantních ploch a vnikání světla do obytných prostor a potenciální nepříznivé vlivy na jeho obyvatele. Jako ekologické světelné znečištění je označováno takové, které mění přírodní světelné poměry v ekosystémech. Posledním významným nepříznivým projevem je oslnění, které je popsáno v kapitole 7.2 [7].

Obr. 2 Šíření světla ve venkovním prostředí, http://www.mmr- vyzkum.cz/INFOBANKA /DownloadFile/11044.aspx

15

4.4 Nejvýznamnější zdroje světelného znečištění Veřejné osvětlení je důležitou a významnou součástí životního prostředí. Účelem je vytvoření obdobných bezpečnostních podmínek a podmínek pro pohyb a pohodu jeho uživatelů jako ve dne. Veřejné osvětlení je vzhledem k jeho rozšířenosti považováno za nejvýznamnější zdroj světelného znečištění [1]. Často jsou při osvětlování veřejných prostor jako jsou náměstí nebo parky, používány svítidla u nichž je světelný tok vyzařován převážně do horního poloprostoru. I když tato svítidla mají plnit i architektonickou funkci, vyzařují značné množství světla do prostor, kde není účelně využito k vidění [8]. Osvětlování budov Osvětlovány jsou především památky nebo fasády některých významných staveb ve městech. Nevhodně jsou tyto budovy osvětlovány výkonnými svítidly zdola tak, že je pozorovatelný přesah světla přes okraje stavby [8]. Osvětlování areálů a rozsáhlejších ploch Osvětlování rozsáhlých ploch se týká především areálu podniků, obchodních domů, stavenišť, sportovišť a parkovišť. Některé podniky k osvětlení svých prostor, jako jsou manipulačních a odstavné plochy, nebo sklady používají výkonné svítidla, která osvětlují i plochy přesahující pozemek podniku. Často nejsou dostatečně cloněná a oslňují z velké dálky [8]. Obchodní domy používají pro osvětlení svých prostor a parkovišť intenzivní osvětlení, kterým je v mnoha případech osvětlena i samotná budova a další reklamní zařízení. Do okolního prostoru tak uniká velké množství světelného toku. Ke vzniku světelného znečištění přispívají i dočasné zdroje, kterými jsou například osvětlené sportoviště či staveniště [8]. Osvětlování staveb pro reklamu a světlo jako reklama Osvětlené stavby pro reklamu a tzv. billboardy jsou častým zdrojem světelného znečištění. Tyto stavby jsou osvětlovány převážně zdola. Tak část světla září do horního poloprostoru přímo ze svítidla a část po odrazu od reklamní plochy [8].

16

5 SITUACE V PROBLEMATICE SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ Budu-li vycházet z atlasu světa umělého jasu noční oblohy, vydaného italským vědeckým a technologickým institutem (ISTIL), zobrazeného v příloze 1, je situace nejhorší v USA, Evropě a Japonsku. V Evropě pak zejména v Belgii, Holandsku a Spojeném království Velké Británie a Severního Irska. V České republice je umělý jas nejvyšší v Praze, Ostravě a Brně (příloha 2) [9]. V letech 1996–1997 přibližně 93 % populace USA, 90 % populace EU a 40 % světové populace žilo pod oblohou, která byla jasnější, než by měli na samém místě při svitu měsíce, který by se nacházel v 1/4 fáze při úhlu pozorování 15 ° a bez světelného znečištění. Přibližně 80 % populace USA a 2/3 populace EU a více než 1/4 světové populace v této době žilo v oblastech, kde byl jas oblohy vyšší než jas při úplňku na nejlepších astronomických stanovištích [9]. Do budoucna se vlivem používání umělého osvětlení na základě současného růstu, očekává zvyšování jasu noční oblohy. Zvyšování uměle vytvářeného jasu oblohy má exponenciální průběh a průměrné roční tempo růstu je v USA a Evropě mezi 5 %–10 % [9]. Na obrázku 3 je znázorněn růst umělého jasu oblohy v Itálii od roku 1971 a následná prognóza do roku 2025. Černá barva představuje nejnižší hodnoty jasu, červená, fialová a bílá postupně vyšší. [10]

Obr. 3 Růst umělého jasu oblohy nad Itálií, http://www.lightpollution.it/download/reportistil2001.pdf

17

5.1 Mezinárodní organizace zabývající se problematikou světelného znečištění Problematikou světelného znečištění se zabývá několik mezinárodních organizací. Jednou z nich je International Dark-Sky Association (IDA), která byla založena v USA v roce 1988 s cílem upozornit na nebezpečnost světelného znečištění. Tato organizace má členy ve více než 70 zemích a spolupracuje s výrobci, zákonodárci a veřejností. Svými aktivitami poskytuje podporu při tvorbě právních předpisů, osvětu ve společnosti a informace o vhodném osvětlování, omezující vznik světelného znečištění. Tato organizace je největší a hlavní světovou organizací boje proti světelnému znečištění [11]. Jasem oblohy se také zabývá ve své publikaci Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE). Pod tímto názvem funguje instituce od roku 1913. Tato instituce je zaměřená na problematiku světelné techniky a osvětlování. Na mezinárodních konferencích si jednotliví členové vyměňují poznatky a zkušenosti z této oblasti a závěry poté vydávají v publikacích. Organizace rozvíjí a připravuje normy, zajišťuje mezinárodní fórum pro výměnu informací z této problematiky a udržuje vztahy s jinými organizacemi ze stejného oboru [12]. Technická zpráva CIE 126-1997, pojednává o jasu oblohy a doporučuje maximální hodnoty osvětlovacích zařízení, ve vztahu k astronomickým pozorováním. Zpráva také doporučuje designérům, aby navrhovali osvětlovací zařízení s ohledem na snižování jasu oblohy [13]. Zpráva CIE 139-2001 je bibliografie obsahující 1100 položek a 120 klíčových slov na téma vliv denního a uměle přidaného světla na člověka, v závislosti na ročním období a střídání dne a noci [14]. Obsah zprávy CIE 150:2003 pomáhá formulovat pravidla pro posuzování negativních vlivů venkovního osvětlení na životní prostředí a poskytuje také podstatné parametry osvětlení a jejich hodnoty v přijatelné úrovni [15]. Další mezinárodní organizací je italský Vědecký a technologický institut pro světelné znečištění (ISTIL- Istituto di Scienza e Tecnologia dell'Inquinamento Luminoso). Tato organizace podporuje výzkum světelného znečištění a šíření metod ke snižování světelného znečištění a negativních vlivů na noční životní prostředí. Spolupracuje s vysokými školami, výzkumnými laboratořemi, observatořemi a dalšími institucemi či sdruženími jak na státní, tak mezinárodní úrovni [16]. Ve světovém měřítku také provádí sledování světelných emisí ze Země a jejich dopady na noční

18

životní prostředí. Sledování světelných emisí je realizováno měřením světelného toku, produkovaného zdroji světla na Zemi, prostřednictvím americké družice programu DMSP (Defense meteorological program). První snímky byly získány v sedmdesátých letech a první snímek světa byl pořízen v roce 1989. Instituce vydává mapy uměle zvýšeného jasu noční oblohy, mapy celkového jasu oblohy a další mapy související s problematikou světelného znečištění [17].

5.2 Osvěta veřejnosti Projekt Globe at night umožňuje zapojení laické veřejnosti po celém světě do mapování světelného znečištění. Jedná se o subjektivní metodu hodnocení jasu oblohy, založenou na tom, jak slabé hvězdy je člověk schopen pozorovat. K hodnocení se používá veličina hvězdná velikost, která se udává v magnitudách, přičemž čím nižší hodnota, tím je hvězda jasnější. Po nalezení souhvězdí Orion, přibližně hodinu po západu Slunce se porovná obloha s mapkou a poté se zjištěné informace odesílají prostřednictvím internetu ke zpracování [18]. Projekt se koná každý rok a v roce 2010 bylo vytvořeno 17 805 záznamů z 86 zemí [19]. V roce 2009 vznikla v hraniční oblasti Jizerských hor první mezinárodní chráněná oblast tmavé oblohy na světě. Projekt byl realizován v rámci Mezinárodního roku astronomie 2009. Jedná se o společný projekt Česka a Polska, ve kterém se ho za českou stranu účastní Astronomický ústav Akademie věd České republiky, Správa Chráněné krajinné oblasti Jizerské hory, Lesy České republiky, Krajské ředitelství Liberec a za polskou stranu Astronomický ústav Vratislavské univerzity, Nadlesnictví Świeradów, Nadlesnictví Szklarska Poreba [20]. Cílem projektu je informovat a vzdělávat laickou a odbornou veřejnost o problematice světelného znečištění a propagovat ochranu nočního životního prostředí. Tato oblast má rozlohu 75 km 2 v nadmořské výšce 800 m. Počet viditelných hvězd za příznivých podmínek je zde přibližně 900, oproti 200 ve městech [21].

19

6 SOUVISEJÍCÍ PRÁVNÍ PŘEDPISY 6.1 Zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší V České republice je světelné znečištění upraveno na úrovni zákona č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší. V původním znění zákona ze dne 14. února 2002 do novelizace v roce 2004 bylo v § 2, odstavci 1, písmenu r, rozuměno: „světelným znečištěním každá forma osvětlení umělým světlem, které je rozptýleno mimo oblasti, do kterých je určeno, zejména pak míří-li nad hladinu obzoru“ [22]. Je to poprvé, kdy byla tato problematika do českého práva zavedena. Když byl tento pojem zaveden do zákona, očekávalo se současně přijetí prováděcího předpisu, který by stanovoval limity zvolených indikátorů světelného znečištění, prostředí ve kterých by ke světelnému znečištění nesmělo docházet a další opatření, které by měly vést ke snižování úrovně světelného znečištění. Ministerstvem životního prostředí byla zřízena pracovní skupina, která prováděcí předpis sestavila. Tento prováděcí předpis ale nebyl přijat [23]. V současnosti (2011) je v platném znění zákona č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší definováno v § 2, písmenu r: „světelným znečištěním viditelné záření umělých zdrojů světla, které může obtěžovat osoby nebo zvířata, způsobovat jim zdravotní újmu nebo narušovat některé činnosti a vychází z umístění těchto zdrojů ve vnějším ovzduší nebo ze zdrojů světla, jejichž záření je do vnějšího ovzduší účelově směrováno“ [24]. Novelou zákona v minulosti došlo pouze ke změně definice světelného znečištění a jedná se o jediný zákon, ve kterém je světelné znečištění takto definováno. V § 50, odstavci 3, písmenu c, zákon ukládá právo obci: „v oblasti opatření proti světelnému znečištění regulovat promítání světelných reklam a efektů na oblohu“ [24].

6.2 Zákon č. 40/1964 Sb., občanský zákoník V zákoně č. 40/1964 Sb., občanský zákoník, ve znění pozdějších předpisů, v § 127, odstavci 1, je stanoveno: „Vlastník věci se musí zdržet všeho, čím by nad míru přiměřenou poměrům obtěžoval jiného nebo čím by vážně ohrožoval výkon jeho práv. Proto zejména nesmí ohrozit sousedovu stavbu nebo pozemek úpravami pozemku nebo úpravami stavby na něm zřízené bez toho, že by učinil dostatečné opatření na upevnění stavby nebo pozemku, nesmí nad míru přiměřenou poměrům obtěžovat sousedy

20

hlukem, prachem, popílkem, kouřem, plyny, parami, pachy, pevnými a tekutými odpady, světlem, stíněním a vibracemi, nesmí nechat chovaná zvířata vnikat na sousedící pozemek a nešetrně, popřípadě v nevhodné roční době odstraňovat ze své půdy kořeny stromu nebo odstraňovat větve stromu přesahující na jeho pozemek“ [25]. Tento zákon řeší problematiku sousedských vztahů a vztahuje se pouze na konkrétní případy, které jsou založeny na iniciativě jednotlivých osob.

6.3 Vyhláška č. 501/2006 Sb., o obecných požadavcích na využívání území Vyhláška č. 501/2006 Sb., o obecných požadavcích na využívání území v § 24d, odstavci 1 stanovuje: „Stavby pro reklamu a reklamní zařízení se nesmí umisťovat tak, aby narušovaly architektonický a urbanistický nebo pietní charakter prostředí, ohrožovaly bezpečnost provozu na pozemních komunikacích a dráhách, obtěžovaly okolí, zejména obytné prostředí, hlukem nebo světlem nad limitní hodnoty stanovené jinými právními předpisy [26].“ Ze zjištěných informací vyplývá, že není možné uplatnit vyhlášku z hlediska obtěžování světlem, protože se odvolává na limitní hodnoty neexistujících právních předpisů.

6.4 Nařízení komise (ES) č. 245/2009 Nařízení stanovuje požadavky na ekodesign u zářivek, výbojek a referenční hodnoty svítidel, určených pro všeobecné použití. Cílem nařízení je zejména snižování množství rtuti v zářivkách a výbojkách a zvyšování účinnosti svítidel. Pro jeho účely definuje odděleně pojmy světelné znečištění a rušivé světlo. V příloze II, odstavci 3, písmenu e, je stanoveno: „Světelným znečištěním se rozumí souhrn všech nepříznivých dopadů umělého světla na životní prostředí, včetně vlivu rušivého světla“ [27], v odstavci f: „Rušivým světlem se rozumí část světla pocházejícího z osvětlovacího zařízení, která neslouží účelu, pro nějž bylo toto zařízení určeno. Patří k němu: – světlo nesprávně dopadající mimo osvětlovanou plochu, – rozptýlené světlo v okolí osvětlovacího zařízení,

21

– záře, která rozjasňuje noční oblohu, k čemuž dochází vlivem přímého i nepřímého odrazu záření (viditelného i neviditelného) rozptylovaného složkami atmosféry (molekulami plynů, aerosoly a jemnými částicemi) ve směru pozorování [27]“ Nařízení také upravuje provoz veřejného osvětlení, které je jedním z největších zdrojů světelného znečištění [27].

6.5 Právní úprava ve Slovinsku Jako příklad, kde je světelné znečištění detailněji řešeno na úrovni zákona, lze uvést Slovinsko. Zákon vstoupil v platnost v roce 2007. Účelem zákona je ochrana před nepříznivými účinky světelného znečištění, závojovým jasem, rozptýleným světlem a oslněním lidí. Cílem je také snížit spotřebu elektrické energie, spotřebovávané svítidly, které světelné znečištění způsobují. Pro účel zákona je používání umělého zdroje světla rozděleno na jednotlivé oblasti, například osvětlení výrobních prostor, osvětlení komerčních budov, osvětlení fasád a kulturních památek. Zákon stanovuje v jednotlivých oblastech konkrétní požadavky pro provoz svítidel a stanovuje maximální spotřebu elektrické energie u veřejného osvětlení a u dopravních komunikací [28].

22

7 VLIV SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ NA ČLOVĚKA Člověk, ale i všechny ostatní živé organismy byli po miliardy let vystaveni střídání dne a noci, tedy cyklu světlo-tma. Těmto změnám se přizpůsobili a vytvořili si vlastní biologické rytmy, které jsou řízeny právě tímto střídáním [29]. Dříve, kdy používání umělých zdrojů světla nebylo tak rozšířené, byly biologické rytmy v souladu se střídáním dne a noci. Mezi nejvýraznější zdroje nočního přírodního světla tehdy patřili hlavně měsíc, hvězdy a sluneční světlo rozptýlené na prachu v meziplanetárním prostoru. Například měsíc, který je v úplňku poskytuje až 300 x více světla, než za bezměsíčné noci. Při tomto množství světla již lze číst [30]. S technickým rozvojem přibývá v životním prostředí množství umělých zdrojů světla, které člověku poskytuje mnoho možností, zejména možnost bdění, činnosti a bezpečnosti v nočních hodinách, ale přirozené tmy, která je pro život důležitá ubývá. Příkladem pak může být vnikání světla do obytných prostor z venkovního prostředí (příloha 3). Hygienou a ochranou veřejného zdraví bylo od počátku na světlo pohlíženo jako na faktor pracovního prostředí. Snahy byly soustředěny zejména k dosažení optimálního zrakového výkonu a na světlo jako škodlivé, bylo pohlíženo pouze v případě, že ho bylo nedostatek pro vidění [8]. Dříve se množstvím světla a jeho možnými negativními dopady na životní prostředí nikdo nezabýval. Dnes existují studie, které prokazují souvislost mezi nedostatkem tmy v nočních hodinách a vznikem některých zdravotních problémů.

7.1 Zrak člověka Zrak je smysl, umožňující člověku příjem a zpracování informace o vnějším prostředí. Nositelem této informace je světlo a na jeho zpracování se podílí hlavně oči a mozek. Oko (obr. 4) je tvořeno vnějším tuhým obalem, který se nazývá bělima. Pod tímto obalem se nachází cévnatka a sítnice. V přední části oka bělima přechází v rohovku a cévnatka z části v řasnaté tělísko a z části v duhovku. Řasnaté tělísko je spojeno s oční čočkou, před kterou se nachází duhovka. Ta má uprostřed kruhový otvor, který se nazývá zornice a tímto otvorem v závislosti na jeho průměru, se mění hodnota světelného toku, vstupujícího do oka. Dutina za čočkou je vyplněna tekutinou,

23

nazývanou sklivec. Další vnitrooční tekutina vyplňuje přední komoru, která se nachází mezi rohovkou a duhovkou. Výše uvedené součásti oka vytváří na sítnici neskutečný, převrácený a zmenšený obraz [1]. V sítnici se také nachází fotoreceptory, které se dělí na tyčinky (maximální citlivost na vlnovou délku 507 nm) a čípky (maximální citlivost na vlnovou délku 555 nm) [8]. Při denním vidění, nazývaném též fotopické vidění, se uplatňují hlavně čípky. Na tmu adaptované vidění, zvané též skotopické vidění, naopak tyčinky. Mezi vidění fotopické a skotopické je zařazeno vidění mezopické, při kterém se uplatňují oba druhy fotoreceptorů. Kromě těchto buněk jsou v sítnici také buňky nervové, např. gangliové či amakrynní [1]. Gangliové buňky (maximální citlivost na vlnovou délku 464 nm) jsou detektory světla, které se přímo nepodílejí na vidění [8]. Tyto buňky byly objeveny teprve nedávno a prostřednictvím přenosu, zpracovaného zrakového podnětu do jader hypotalamu se podílejí na hormonálním ovlivňování organizmu [31].

Obr. 4 Řez okem, http://www.zsskolnikaplice.cz/files/zaci/web9/web2010/machack/files/zrak.htm

7.2 Oslnění Oslnění je stav, kdy se v zorném poli oka nacházejí příliš vysoké jasy, jejich rozdíly nebo velké prostorové či časové kontrasty. Adaptabilita zraku zvládá poměr jasů přibližně do 1:10, poté již dochází ke zhoršení vidění [1]. Dle následků můžeme oslnění rozdělit na psychologické a fyziologické. Psychologické oslnění je pouze rušivé povahy a může odvádět pozornost, kdežto

24

fyziologické již vyvolává změny v kvalitě vidění a může působit i po ukončení působení zdroje oslnění [1]. Dle příčiny lze rozdělit na oslnění přímé, oslnění odrazem, závojové oslnění a oslnění kontrastem [1]. – oslnění přímé je způsobeno svítícími povrchy s vysokým jasem – oslnění odrazem je způsobeno odrazem od plochy, na kterou světlo dopadá a od které se do oka pozorovatele odráží – oslnění kontrastem je způsobeno výskytem velkých jasů v zorném poli, než na které je oko adaptováno – závojové oslnění vzniká v případě, že se před pozorovaným pozadím nachází prostředí s vyšším jasem Vliv oslnění na člověka se týká zejména noční dopravy, kde míra oslnění ovlivňuje kvalitu zrakového vnímání. Zdrojem oslnění pak mohou být výkonná, nevhodně směrovaná nebo nedostatečné cloněná svítidla umístěná v blízkosti komunikace. V tomto případě se jedná o přímé oslnění nebo oslnění odrazem, které způsobuje potíže při řízení uživatelům komunikace. Dále také působí únavu a snižuje zrakovou pohodu. U řidiče, u kterého vlivem fyziologického oslnění dojde ke snížení zrakových schopností nastává problém s rozpoznáním překážek, které se mohou na vozovce vyskytnout. Zvlášť nebezpečné je oslnění v blízkosti přechodu pro chodce, kde je chodec vystaven riziku opožděného zareagování ze strany řidiče. Svoji roli také hraje individuální kvalita a poruchy zraku, kterých si řidiči nemusí být vědomi [8]. S rostoucím věkem řidičů, také roste citlivost na oslnění [32]. Ta může být spojena s některými očními patologiemi, např. katarakta. Katarakta, nebo-li šedý zákal je degenerativní onemocnění, které postihuje oční čočky a projevuje se jejím zakalením. Téměř každý člověk, který dosáhl věku 65 let, je postižen určitým stupněm tohoto onemocnění, i když ještě nedochází k významnému narušení zrakových schopností. V 75 letech již ke zhoršení zrakových schopností dochází a právě katarakta může společně s působením oslnění způsobovat výraznější komplikace při nočním řízení automobilu u starších řidičů [33]. Oslnění se týká také chodců a sportovců. Používání dekorativního osvětlení, které je umístěno v pozemní komunikaci a světelný tok vyzařuje vzhůru, může působit rušivě a následkem může být zhoršená orientace. Při používání výkonných a nevhodně

25

směrovaných světlometů jsou oslnění vystaveni také sportovci. Příkladem jsou některé lyžařské areály, kde tyto světlomety mohou způsobovat dezorientaci [34].

7.3 Cirkadiánní rytmy Biologické rytmy jsou rytmicky se opakující fyziologické funkce organizmu, jejichž studiem se zabývá vědní disciplína zvaná chronobiologie. Tyto rytmy se dělí na endogenní a exogenní dle toho, zda jsou schopny zachovat si rytmus i v nerytmickém prostředí. U endogenních biologických rytmů se synchronizátor nachází uvnitř organizmu, u exogenních ve vnějším prostředí. Při odstranění všech vnějších synchronizátorů endogenní rytmy přetrvávají, kdežto exogenní se vytrácejí. Trvání rytmů může být v rozpětí několika milisekund až po několik let. Dle délky periody se biologické rytmy dělí na cirkadiánní (perioda přibližně 24 hodin), ultradiánní (perioda kratší než 24 hodin) a infradiánní (perioda delší než 24 hodin). Na těchto rytmech je závislá například tělesná teplota nebo vylučování některých hormonů [29]. Mezi rytmy, které mají vnější synchronizátor patří i cirkadiánní rytmy. U cirkadiánního rytmu slouží jako vnější synchronizátor rotace Země kolem vlastní osy, nebo-li střídání dne a noci. Cirkadiánní rytmy tedy mají u člověka v tomto případě periodu přibližně 24 hodin [29]. Důležitou roli při synchronizaci vnitřního mechanismu s vnějším rytmem (střídání dne a noci) zajišťuje světlo. Organizmus není citlivý na určitý stupeň osvětlení v průběhu celého dne, ale jen v určitém období během 24 hodin, tomuto období se říká fotoperioda organismu. Množství světla, respektive tma ovlivňují produkci hormonu melatoninu [35]. 7.3.1 Melatonin Chemicky se jedná o derivát serotoninu, je tvořen N – acetyl – 5 – methoxytryptaminem [35]. Anatomická dráha tvorby melatoninu začíná vstupem světla do oka a dopadem na sítnici, kde se nacházejí fotoreceptory a nervové buňky (kapitola 7.1 Zrak člověka), které zpracovávají světelný podnět. Ze sítnice je vedena informace o intenzitě světla do suprachiazmatických jader hypotalamu. Vlastní syntéza melatoninu probíhá v epifýze, do které se informace dostává ze suprachiazmatických jader přes míchu a horní krční

26

ganglia. V noci se aktivita suprachiazmatických jader zvyšuje a vlivem tohoto nárůstu aktivity dochází k produkci melatoninu [29]. Melatonin je v noci vznikající hormon, který nastavuje a synchronizuje biologické hodiny, připravuje člověka ke spánku a po snížení jeho hladiny k činnosti. Mimo to je také podáván např. při letech přes časová pásma a tak pomáhá rychlejší adaptaci na místní čas. U starších osob zlepšuje spánek. Jeho účinkem také dochází ke zpomalení procesu stárnutí a u savců bylo popsáno působení proti nádorům závislých na hormonech [29]. Mnoho zdravotních potíží souvisejících s přítomností světla v nočních hodinách bývá připisováno jeho účinku na omezení syntézy tohoto hormonu.

7.4 Následky desynchronizace cirkadiánního rytmu 7.4.1 Poruchy spánku Spánek je charakteristický změnou vědomí a snížením veškeré aktivity. Jedná se o přirozený fyziologický proces, jehož potřeba je rozdílná. Dospělý člověk potřebuje denně 6–8 hodin spánku, děti přibližně dvakrát více a u starších lidí se potřeba spánku snižuje. Spánek je cyklický proces, na kterém je závislá tvorba některých hormonů, například růstového hormonu a prolaktinu. Jako REM a non-REM spánek jsou označovány spánkové fáze, které tvoří spánkový cyklus, přičemž těchto cyklů se během noci vystřídá 4–6. V závislosti na těchto fázích spánku dochází ke změně některých tělesných funkcí. Klesání tělesné teploty, pokles systolického krevního tlaku a zpomalení srdeční frekvence je charakteristické pro spánkovou fázi non-REM, kdežto pro REM fázi je charakteristické zvýšení tepové frekvence a zvýšení krevního tlaku [29]. K poruchám spánku dochází při narušení tvorby melatoninu [8]. Nárůst syntézy melatoninu začíná přibližně okolo deváté hodiny večerní (obr. 5). Maximální hodnoty dosahuje kolem třetí hodiny ranní a poté se jeho hodnota postupně snižuje až na minimální hodnoty, které přetrvávají v průběhu celého dne. Produkci hormonu melatoninu lze v nočních hodinách potlačit světlem, ať již člověk spí či nespí. V přítomnosti světla v první polovině noci (před 3:00) dochází ke zpoždění syntézy melatoninu až o dvě hodiny. V přítomnosti světla uprostřed noci ke změně nedochází. Pokud je světlo přítomno v druhé polovině noci, syntéza nastává dříve až o 3 hodiny [29]. Následkem potlačení syntézy melatoninu v první polovině noci může být dřívější 27

probuzení, kdežto přítomnost světla v druhé polovině noci vyvolává při vstávání ospalost. Následky změn světelného prostředí si mozek pamatuje a přetrvávají i v následující dny. Nedostatek spánku může v bdělém stavu vyvolávat silný pocit únavy, deprese, poruchy soustředění a další projevy [8].

Obr. 5 Průběh syntézy melatoninu během dne, Rokyta R. a kolektiv 2008

Ze závěrů výzkumu provedeného agenturou Focus v roce 2003, kterého se účastnilo 1020 osob, vyplívá, že třetina české populace má potíže se spánkem. Obrázek 6 znázorňuje nejčastěji uváděné příčiny [8].

Obr. 6 Nejčastěji uváděné příčiny potíží se spánkem, http://amper.ped.muni.cz/noc/verejnost_noc.pdf

28

7.4.2 Souvislost vzniku rakoviny a melatoninu Rakovina je skupina onemocnění, která se projevují nekontrolovaným bujením nádorových buněk. Nádorové buňky vznikají transformací genů řídících růst a rozmnožování buněk na tzv. karcinogeny. Vlivem této změny se stává buňka nádorovou a tuto informaci přenáší dál. Tyto buňky se dělí rychleji, než buňky okolní tkáně a vytvářejí tak větší útvar, který může infiltrovat do okolních tkání a může tak poškodit například kosti či nervy. Rakovinné buňky se šíří krevním a lymfatickým oběhem do dalších částí těla, kde mohou vytvářet metastázy. Rakovina nejčastěji postihuje plíce, ženský prs, kůži, prostatu, tlusté střevo [33]. Pokusy na zvířatech prokazují inhibiční vliv melatoninu na růst nádoru prsu. Rakovina prsu má v industrializovaném světě stoupající trend a je nejčastější příčinou úmrtí a onemocnění rakovinou. Studií, které by prokazovali vyšší pravděpodobnost vzniku rakoviny vlivem vystavení světla v nočních hodinách a potlačení syntézy melatoninu, není mnoho. Přesto se po stanovení melatoninové hypotézy v roce 1987, která předpokládá vztah mezi uměle přidaným světlem do nočního prostředí a vznikem rakoviny, k této možnosti vědci přiklání [8]. Jedna ze studií, jejíž výsledky byly zveřejněny v roce 2005, byla provedena výzkumným střediskem (NIEHS) v USA. Výsledky této studie ukazují, že delší doba noční tmy zpomaluje růst nádoru prsu, naopak expozice světlu v nočních hodinách může hrát ve prospěch tohoto onemocnění. Výzkum byl prováděn na laboratorních myších, kterým byly vpraveny lidské nádorové buňky. Po jejich vyvinutí, byly tyto buňky implantovány samicím krys, kde dále probíhal vývoj a růst. Vědci poté odebrali krevní vzorky dobrovolníkům při různých podmínkách, a to během dne, v noci po dvou hodinách úplné tmy a poslední vzorek v nočních hodinách po 90 minutách expozice světlu. Tyto vzorky byly poté vystaveny kontaktu s rozvíjejícími se nádorovými buňkami. Krevní vzorky, které byly odebrány od dobrovolníků v nočních hodinách, bez expozice světlu, obsahovali nejvyšší množství melatoninu a zpomalily růst nádoru. Vzorky od dobrovolníků, kteří byli vystaveni světlu, obsahovaly malé množství melatoninu a růst nádoru stimulovaly. Tato studie nabízí vysvětlení nárůstu rakoviny prsu v industrializovaných zemích a může vysvětlovat proč jsou pracovnice nočních směn častěji postiženy tímto onemocněním. Výsledky studie také naznačují, že světlo může být, jak v domácím, tak v pracovním prostředí výrazným faktorem [36].

29

Studie, která byla provedena na univerzitě ve městě Haifa v Izraeli zkoumala vlivy různých faktorů, včetně světla na výskyt rakoviny plic, tlustého střeva a prostaty. Tato studie potvrzuje, že existuje vztah mezi výskytem rakoviny prostaty a úrovní umělého nočního osvětlení. Pro potřeby studie byla použita data ze 164 zemí z databáze Mezinárodní agentury pro výzkum rakoviny a družicových snímků DMSP (kapitola 5.1 Mezinárodní organizace zabývající se problematikou světelného znečištění). Jednotlivé země byly rozděleny dle velikosti expozice osvětlení v noci do tří skupin. V zemích s nízkou expozicí byly prokázány výsledky 66,77 pacientů s rakovinou prostaty na 100 000 obyvatel, v zemích se střední expozicí 87,11 pacientů na 100 000 obyvatel a v zemích s nejvyšší expozicí světla 157 pacientů na 100 000 obyvatel. Existuje řada teorií, vysvětlující zvýšený výskyt rakoviny prostaty, vlivem vystavení osvětlení v noci. Mezi tyto teorie patří i potlačení produkce melatoninu [37]. 7.4.3 Ostatní vlivy Mezi další vlivy lze uvést syndrom sezónní deprese, vznikající v zimním období v severních zeměpisných šířkách. Příčinou je méně přírodního světla přes den, nízké kontrasty mezi dnem a nocí a nadměrné používání umělého osvětlení. Následky mohou u některých osob omezovat jejich denní aktivity. Mezi příznaky syndromu sezónní deprese patří vysoká unavitelnost, snížení fyzické činnosti, ztráta zájmu o okolí, nespavost a zvýšená chuť k jídlu, zejména na sladké [8]. Vzhledem ke zvýšené chuti k jídlu a prodlužování dne používáním umělého osvětlení, může docházet k nárůstu obezity, kdy se organizmus z metabolického hlediska snaží vytvořit si zásoby na zimu [38]. Narušení vnitřní rytmicity může být příčinou dalších psychických onemocnění. Například maniodepresivní psychóza je porucha projevující se cyklickým kolísáním nálad od přehnaně optimistických až po negativní. U osob trpících epilepsií, zvyšuje světlo v nočních hodinách náchylnost k epileptickým záchvatům [8].

30

8 VLIV SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ NA FAUNU Stejně jako člověk i živočichové, rostliny a celé ekosystémy se přizpůsobili střídání dne a noci, světla a tmy. Antropogenní světlo v nočním životním prostředí začalo toto střídání narušovat a zapříčiňovat negativní vlivy také na živočichy a jejich chování. Na střídání světla a tmy je v přírodě závislých mnoho činností. Příkladem je rozmnožování, kdy uměle přidané světlo může zastavovat pářící činnost, zabraňovat přesunu určitých druhů na místa, kde páření probíhá nebo ovlivnit volbu partnera. Takto reagují někteří obojživelníci. Například samičky žáby Hvízdalky pěnodějné (Physalaemus pustulosus Cope, 1864) jsou při vyšších hladinách osvětlení méně vybíravé při volbě samečka. Uměle přidané světlo může také ovlivňovat vztah kořist-lovec. Toto světlo může být vyhledáváno z důvodu možnosti snížení predace ze strany jiného druhu, či naopak u některých druhů dochází vlivem umělého osvětlení ke zvýšení predace. Příkladem jsou tuleni obecní (Phoca vitulina Linnaeus, 1758), kteří loví migrující lososy pod umělým osvětlením. Po vypnutí osvětlení dojde ke snížení úrovně predace. Také u pouštních hlodavců dochází vlivem vystavení světlu ke snížení potravní aktivity. Patrný a běžně pozorovatelný negativní

vliv

používání

umělého

osvětlení

je

pozorovatelná

dezorientace hmyzu, ale i ptáků a dalších živočichů, které světlo mate v orientaci. Důsledky pro ně jsou často fatální. Umělé osvětlení také narušuje komunikaci mezi jednotlivými druhy. Příkladem jsou samičky světlušek, které vábí samečky záblesky bioluminiscence, jejichž dosah je tímto světlem snižován. Kulminací změn chování, vyvolaných umělým osvětlením může v některých případech vést až k negativním dopadům na ekosystémové funkce. Umělé osvětlení je jako environmentální faktor chápán krátce a jeho vlivům na jednotlivé druhy a ekosystémy je třeba věnovat pozornost [39].

8.1 Zrak a význam hmyzu Počet popsaných druhů hmyzu se odhaduje téměř na milion a každoročně jsou popsány desítky nových druhů. Hmyz tvoří z hlediska druhů nejbohatší třídu celé živočišné říše. Tělo hmyzu je tvořeno třemi částmi, kterými jsou hlava (caput), hruď (thorax) a zadeček (abdomen). Na hlavě jsou umístěny složené oči (obr. 7), které se skládají z velkého množství malých dílků, tzv. ommatidií, což způsobuje, že obraz je pro hmyz

31

mozaikovitý a vzhledem k tomu, že nemohou zaostřovat, také neostrý [40]. Počet ommatidií se u jednotlivých druhů liší. Ommatidium je zvenku kuželovitého tvaru a zvenčí je tvořeno průhlednou kutikulou, pod kterou se nachází kristalinní kužel, izolovaný pigmentovými buňkami. Kristalinní kužel soustřeďuje světlo na receptory s očním pigmentem. Na světlo citlivá část se nazývá rhabdom, což je útvar, který přímo nasedá na kristalinní kužel. Rhabdomy obsahují světločivé pigmenty, které pohlcují některé vlnové délky a vytvářejí nervové impulzy. Převážná většina druhů hmyzu je aktivní v noci. Za letu se orientují dle UV složky měsíčního světla a noční oblohy a vidí převážně v části spektra mezi 350 nm až 450 nm [41]. Ve srovnání s člověkem hmyz lépe vnímá pohyb, má větší zorný úhel a elektromagnetické záření vnímá v jiném oboru spektra. U některých druhů mohou být složené oči nahrazeny jen očky jednoduchými či mohou oči zcela chybět, což se týká pouze druhů žijících trvale například v půdě [40].

Obr.7 Složené oko hmyzu, http://www.hmyz.info/obrazky/znaky/oko1.jpg

Ve vztahu k člověku je hmyz žijící v přírodě pro člověka užitečný a to buď přímo nebo nepřímo. Mezi hmyzem je velké množství parazitů a predátorů škůdců. Parazité napadají škůdce a jejich vývojová stadia, kdežto predátoři škůdce loví. Tito predátoři a škůdci významnou mírou ovlivňují množství škůdců. Hubení těchto člověku užitečných druhů, může znamenat zbavení škůdce jeho přirozených nepřátel. Významnou skupinou jsou také opylovači, mezi které patří včely, čmeláci, pestřenky, ale také motýli, z nichž

32

je u nás přibližně 80 % nočních. Nepřímo užitečné druhy hmyzu jsou pro člověka škůdci plevelů a hmyz žijící v půdě. Hmyz v přírodě také hraje důležitou roli jako potrava jiných živočichů, například vodní hmyz

rybám,

suchozemský ptactvu

a

netopýrům

a

je

důležitou

součástí

ekosystémů [40].

8.2 Vliv světelného znečištění na hmyz Jak je výše uvedeno, v noci aktivní hmyz se orientuje dle UV záření měsíčního světla a oblohy [41]. Vzhledem k velké vzdálenosti měsíce, dopadá záření do obou očí hmyzu se stejnou intenzitou. Záření ze svítidla, ale dopadá do oka hmyzu s různou intenzitou a hmyz se tento rozdíl snaží kompenzovat, což v dráze jeho letu vede k vytvoření spirály, která končí až u umělého zdroje světla (svítidla). Následkem je poté usmrcení přímo zdrojem světla, vyčerpáním nebo se hmyz stává snadnou kořistí ptáků a netopýrů. Dezorientace hmyzu závisí na oblastech vyzařovaného spektra. Proto jsou v tomto případě pro hmyz zvlášť nebezpečné umělé zdroje světla, které vyzařují vysoký podíl UV složky [8]. Důkazem vlivu UV záření na dezorientaci hmyzu je používání UV záření záměrně k přilákání hmyzu a to k vědeckým účelům, či k usmrcení. Ve druhém případě se jedná o zařízení, které se používá v prostorách, ve kterých je to z hygienických důvodů vyžadováno, např. řeznictví, velkokuchyně. Toto zařízení využívá rtuťovou výbojku a elektrický proud k usmrcení [40]. Experimentálně bylo ověřeno, že v případě porovnání umělých zdrojů světla, kterými jsou rtuťová výbojka, sodíková výbojka a použití filtrační fólie, která odfiltruje krátkovlnnou složku záření, jsou největší nálety pozorovány u rtuťové výbojky. Poté u sodíkové výbojky a nejmenší nálety byly pozorovány u zdroje s filtrační fólií. Nejvyšších náletů bylo pozorováno za novu, kdežto za úplňku byly nálety výrazně nižší. Faktorem, který také ovlivňuje intenzitu náletu je teplota a vlhkost, kdy při teplé a vlhké noci je nálet intenzivnější. Ovlivňováni umělým osvětlením jsou zejména brouci, síťokřídlí, chrostíci, ploštice, tiplice, pakomáři a vosy, zvláště známí jsou také noční motýli [8]. U některých nočních motýlů je známo, že jsou schopni detekovat echolokaci netopýrů a provádět úhybné manévry, což ale neplatí v blízkosti světelných zdrojů a tak se noční motýli stávají snadnější kořistí. Stejně jako u člověka i u nočních motýlů může 33

dojít k narušení cirkadiánního rytmu. Umělé osvětlení napodobuje denní podmínky a noční motýly mate. Umělé osvětlení je tak přiměje místo přirozené noční aktivity k odpočinku. Světlo také upoutává oplodněné samičky nočních motýlů a může tímto ovlivnit kladení vajíček. K vyššímu záchytu samiček dochází, nachází-li se v okolí rostliny, na které samičky kladou vajíčka, v opačném případě je vyšší záchyt pozorován u samečků [42]. Při interakci světla s některými povrchy, jako jsou skleněné prvky budov mohou být ovlivněny druhy hmyzu, které využívají polarizované světlo k orientaci. Následkem jsou potom změny v chování [43]. Například vážka, která přirozeně klade vajíčka do vody nebo na vodní rostliny, poté klade vajíčka na budovy nebo karoserie aut [44]. Umělé osvětlení také narušuje další fyziologické funkce hmyzu, jako je příjem potravy, kopulace a migrace [8]. Další hromadně působící vliv se nazývá „crash barrier effect“. Ten způsobuje, že řetězově rozmístěná svítidla, například podél silnice, která kříží dráhu letu hmyzu, působí jako bariéra v překročení a zastavují pohyb hmyzu po této části území. Tento vliv se uplatňuje zejména, pokud je přírodního světla méně. Následkem je efekt „vacuum clener effect“, který způsobuje, že se množství hmyzu vlivem dezorientace a usmrcení v jeho přirozeném životním prostředí, kvůli tomuto nočnímu umělému osvětlení zmenšuje [42]. Vlivem používání umělých zdrojů světla dochází k vymírání druhů a řídnutí populací. Příkladem dlouhodobého pozorování úbytku hmyzu je počátek 20. století, kdy podél nábřeží evropských velkoměst upoutávaly pozornost jepice, hromadně nalétávající pod svítilny, pod kterými docházelo k úhynu. Populace jepic jsou dnes omezeny na méně osvětlené části vodních toků. Používání, pro hmyz nebezpečného umělého osvětlení také může vést k ohrožení druhové diverzity a potravního zřetězení [41].

8.3 Vliv světelného znečištění na ptactvo Ptáci mají ze všech obratlovců nejdokonalejší zrak a je pro ně nejdůležitějším smyslem. Tvar oka je zploštělý a připomíná tvar čočky. Akomodační schopnost je 12–20 dioptrií. Oproti člověku má sítnice ptáků 8krát víc fotoreceptorů, a jejich čípky jsou citlivé až na 5 základních barev. Sítnice také obsahuje kapénky olejů, které usnadňují vidění v mlze. 34

Ptáci mají v porovnání s člověkem dokonalejší barevné vidění a jsou schopni vnímat i barvy UV oboru. Význam ptáků spočívá především v opylování rostlin, také rozptylují semena a denně zkonzumují velké množství hmyzu, proto jsou nezbytní pro zdravé životní prostředí [45]. I když existuje několik teorií, které vysvětlují princip orientace ptáků, mezi které patří orientace podle čichu, magnetického pole Země a podle měsíce a hvězd, je známo, že umělé osvětlení na Zemi způsobuje problémy při jejich navigaci [46]. První poznatky o vlivu umělého osvětlení pochází z první poloviny 19. století. Tehdy byl zaznamenán vliv majáků na tah ptactva. Zaznamenány byly také poznatky, že následkem používání nepohyblivého bílého svítidla došlo k většímu počtu úmrtí, než při používání otočných nebo barevných svítidel. Další pozorování, ale přinášela protichůdná poznání. Například, že blikající a rotující svítidla způsobují větší úmrtnost, než pevná. Za těmito rozpory zřejmě stojí skutečnost, že nebyly popsány vlastnosti jednotlivých zdrojů světla, jako je intenzita světla a vlnová délka [7]. Dosud je nejvíce pozornosti věnováno právě vlivu umělého osvětlení na tah ptactva. Mnoho ptáků migruje v noci a za určitých meteorologických podmínek, jako je nízká oblačnost a mlha sestupují do menší výšky. Velké množství světelných bodů na Zemi způsobuje jejich dezorientaci. Následkem může být změna směru tahu, neschopnost nalézt dostatek potravy a v nejhorším případě usmrcení [8].

Tyto následky jsou

nejvýznamnější ve velkých městech, protínajících dráhy tahů, které se nacházejí nejčastěji při mořském pobřeží a velkých řekách. Ve vnitrozemí jsou tahy vedeny zejména údolím řek a vysokohorskými sedly. Pro ptactvo je v městském prostředí nejnebezpečnější kombinace umělého osvětlení a výškových budov se skleněnými tabulemi. Sklo je v tomto případě pro ptáky za určitých podmínek nebezpečné proto, že odráží okolní prostředí a pro ptáky představuje možnost bezpečného průletu. Právě kolize stěhovavých ptáků s výškovými budovami v kombinaci s umělým osvětlením patří mezi nejvýznamnější příčiny úmrtí. Z tohoto důvodu vznikla v Kanadě v roce 1993 organizace FLAP (Fatal light awareness program), která se prostřednictvím výzkumu a vzdělávání zaměřuje na ochranu ptáků v městském prostředí a propaguje snižování intenzity osvětlení ve venkovním prostředí. Každý rok dochází ke stěhování milionů ptáku přes Toronto, jejichž cesta je náročná a velké množství z nich nepřežije. Proto během migračního období v ranních hodinách dobrovolníci této organizace chytají zmatené ptáky pomocí nylonových sítí a po zjištění druhu a skutečnosti, zda je 35

pták zraněný, je po několika hodinách vypuštěn mimo město. Je-li pták lehce zraněn nebo je pouze v šoku, je mu věnována několika hodinová péče, v případě, že se jedná o těžké zranění, je umístěn do centra ochrany přírody. Uhynulé kusy jsou též dobrovolníky sbírány a poté využívány k vědeckým účelům. Svoji činností se organizace snaží přimět správu budov k vypnutí nebo alespoň ke snížení intenzity osvětlení. Práce organizace upoutává pozornost médií a svoji činnost se snaží rozšířit i do dalších měst [47]. U brodivých ptáků byl pozorován naopak pozitivní vliv umělého osvětlení v oblastech pobřežních mokřin a ústí řek. Byl hodnocen vliv tohoto osvětlení na výběr nočního stanoviště a potravní chování šesti druhů brodivých ptáků s odlišnou potravní strategií. Druhy, které využívají ve své potravní strategii zrak, preferovali v noci osvětlené oblasti a zvýšili také svoji aktivitu při hledání potravy. V menší míře preferovali osvětlené oblasti také druhy využívající ve své potravní strategii zrak i hmat. Tyto změny vedly v noci k vyššímu příjmu potravy a vyššímu využívání osvětlených oblastí. Tato skutečnost ale může představovat problém v podobě snížení hustoty bezobratlých v těchto oblastech v zimě, což může představovat nevýhodu pro pravidelné využívání těchto oblastí brodivými ptáky [48].

8.4 Vliv světelného znečištění na ostatní druhy Kromě zvýšené predace hmyzu ze strany netopýrů v prostoru osvětleného umělými zdroji světla, může být vliv na některé druhy netopýrů opačný. Rychleji létající druhy netopýrů využívají vyšší koncentrace hmyzu u umělého osvětlení, pomaleji létající druhy se umělému světlu vyhýbají [39]. Mezi tyto druhy patří například Vrápenec malý (Rhinolophus hipposideros Bechstein, 1800), ohrožený druh, jehož populace jsou celosvětově klesající. V České republice jde o kriticky ohrožený druh, lovící v polootevřených parkových krajinách a světlých listnatých lesích [49]. Při nočním letu se nevzdaluje od stanoviště více než 4,17 km a rychlost jeho letu je ve srovnání s ostatními druhy malá. Riziko pro netopýry představují draví ptáci, což také vysvětluje jejich noční aktivitu. Tento druh umělé osvětlení vnímá jako zvýšené riziko predace a proto snižuje jeho aktivitu a ovlivňuje trasu letu [50]. Vliv umělého osvětlení je také pozorován a studován u obojživelníků. Obojživelníci jsou velmi citliví na změny v životním prostředí a také jsou bioindikátorem jeho kvality. 36

Populace obojživelníků celosvětově klesají a jelikož řada z nich vykazuje noční aktivitu, lze na této skutečnosti předpokládat vliv umělého nočního osvětlení. Tyto vlivy jsou zkoumány laboratorně, polními pokusy a pozorováním. Například byl zkoumán vliv světla na melatonin u axolotla tygrovaného (Ambystoma tygrinum Green, 1805). Stejně jako u člověka, došlo pod stálým světlem ke snížení jeho produkce, což má vliv na hormony štítné žlázy, reprodukční chování, přizpůsobení se tmě, apod. Vliv různých úrovní osvětlení v noční době byl také zkoumán u drápatky vodní (Xenopus laevis Daudin, 1802) na růst pulců a přeměnu. Z tohoto laboratorního výzkumu se zjistilo, že menší úroveň osvětlení přispívá k většímu množství vyzrálých žab [51]. I když způsob, jakým se orientují mořské želvy není zcela objasněn, lze předpokládat, že jsou umělým osvětlením ovlivňovány při kladení vajec na písečných plážích a následně čerstvě vylíhlé želvy opouštějící hnízdo [39]. Při hledání cesty k moři se vylíhlé želvy patrně orientují dle přírodního světla. Voda odráží přírodní zdroje světla, jako jsou hvězdy a Měsíc víc, než pevnina, proto je horizont v přirozených podmínkách jasnější než nad zemským povrchem. Uměle přidané světlo na zemském povrchu želvy mate a dezorientuje [52].

37

9 VLIV SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ NA FLÓRU Rostliny mají pro člověka velký význam. Jsou na počátku potravního řetězce a tak nejen člověku, ale i dalším organismům poskytují zdroj potravy. Z oxidu uhličitého a za pomocí světla prostřednictvím procesu zvaného fotosyntéza vytváří cukry a kyslík, nezbytný pro dýchání [53]. Rostliny jsou v prostředí ovlivňovány biotickými a abiotickými faktory. Mezi abiotické faktory patří právě světlo, na které reagují fotosenzory rostlin. Fotosenzory umožňují rostlinám reagovat na vlastnosti světla, kterými jsou jeho spektrum, intenzita, směr a doba působení a tak řídit jejich fyziologické reakce. Jsou známy tyto druhy fotosenzorů: fytochromy, kryptochromy, fytotropiny [7]. Pro rostliny jsou důležité dva biologické pochody, kterými jsou fotosyntéza a fotoperiodismus. Pro fotosyntézu je důležité modré světlo ve viditelné části spektra mezi 400 nm–450 nm a červené světlo o vlnové délce 625 nm–700 nm. Fotoperiodismus, který je řízen fyotchromem, kontroluje vegetativní růst a reprodukční činnost. Fotoperiodismus vyžaduje viditelné záření od 625 nm–760 nm a záření v infračervené oblasti o vlnové délce 760 nm–850 nm. Většina nočního osvětlení pravděpodobně neovlivňuje fotosyntézu, ale významný vliv může mít na stromy, které jsou citlivé na délku dne, zejména vyzařuje-li zdroj světla část červené až infračervené oblasti spektra [54]. Toto záření v době, kdy by se měl strom připravovat na dobu vegetačního klidu, působí jako prodlužování dne a následkem je pokračování vegetačního období. V listech poté nadále přetrvávají chlorofylové pigmenty i v době, kdy mohou být poškozeny mrazem, místo toho aby strom začal ukládat některé živiny do kořenů, jako zásoby pro růst nových listů [55]. Tyto vlivy byly pozorovány na několika místech v Brně, kde listy platanu javorolistého (Platanus hybridia Brot.) byly na nejvíce osvětlených větvích až do poloviny prosince [8]. Kromě těchto přímých dopadů na rostliny, existují i nepřímé vlivy, způsobené ovlivněním životních cyklů jejich opylovačů. Některé kaktusy kvetou pouze v noci a jsou opylovány zejména nočními motýli, hmyzem a netopýry, na které má umělé osvětlení také vliv. Některé kaktusy kvetou v noci krátce, například Selenicereus grandiflorus Britt. & Rose, pouze dvě hodiny. Umělé osvětlení může tento okamžik významně ovlivnit [54].

38

10 MOŽNOSTI MĚŘENÍ SVĚTELNÉHO ZNEČIŠTĚNÍ Aby bylo možno posuzovat míru a hodnotit vlivy světelného znečištění, je třeba kvantifikovat a specifikovat světlo, které tyto vlivy způsobuje. Pro tuto specifikaci se používají především fotometrické veličiny a jednotky. Metodika měření je závislá na tom, jaké projevy světelného znečištění se zkoumají a zda se jedná o měření jednorázové či dlouhodobé. Pro měření parametrů oblohy se používají měřící přístroje, jejichž výstupem jsou nejčastěji hodnoty v cd  m 2 a v lx. Mezi tyto přístroje patří jasoměry, které měří v určitém jasoměrem vymezeném prostorovém úhlu jas světelných paprsků, vycházejících z plochy měřené oblohy. Pro měření jasů oblohy jsou vhodné jasoměry, které měří v oblasti velkých prostorových úhlů. V opačném případě jsou tyto přístroje vhodné pro měření bodových jasů, například svítidel veřejného osvětlení pod určitým úhlem měření. Příkladem takového zařízení je přístroj LMK mobile, založený na principu digitálního fotoaparátu. Princip vyhodnocení je založen na zaznamenání snímku v digitální podobě a následném vyhodnocení pomocí software. Měření jasu oblohy je také možné pomocí některých fotoaparátů, které umožňují pořízení snímku v nezpracovaném formátu RAW. Tento formát obsahuje fotoaparátem nezpracovaná data, ze kterých může být pomocí vhodného software získána informace o jasu. Přímo určeným přístrojem pro měření jasů oblohy je malý přenosný přístroj Sky Quality Meter, jehož výstupem je hodnota v magarcsec-2, kterou lze přepočtem vyjádřit v cd  m 2 [56].

Další možností je měření osvětlenosti. K tomuto účelu složí luxmetry, což jsou zařízení, která měří hustotu světelného toku, dopadajícího na měřenou plochu. Měření osvětlenosti, způsobené odraženým světlem od oblohy je v tomto případě možné pouze luxmetry, které jsou schopny zaznamenat setiny až tisíciny luxu. Měření osvětlenosti je možné také provádět dlouhodobě a získané informace uchovávat a zpracovávat [56]. Dlouhodobé měření osvětlenosti je možno provádět například pomocí luxmetru napojeného na PC, byla ale také ověřena možnost měření pomocí solárního článku a multimetru připojeného k PC. V tomto případě se využívá závislosti napětí, vznikajícím na solárním článku, na osvětlenosti. Tato metoda dosahuje vysoké citlivosti a je schopna zaznamenat nízké hodnoty, proto je vhodná k měření osvětlenosti v noci [8].

39

U těchto metod je třeba provést příslušnou kalibraci a brát v úvahu podmínky měření jako je zamezení ovlivnění měřící aparatury světlem z blízkých umělých zdrojů světla nebo naopak její zastínění. Při vyhodnocování je třeba zohlednit přírodní a umělé vlivy. Za přírodní vlivy se považuje měsíc a jeho fáze, za umělé pak například krátkodobé ovlivnění leteckým provozem [56]. K vyhodnocení oslnění dle příslušných metod se využívá měření výše popsaným jasoměrem a luxmetrem. Tyto metody jsou popsány v dokumentech CIE (kapitola 5.1 Mezinárodní organizace zabývající se problematikou světelného znečištění). Také pro měření světelného přesahu, ve smyslu osvětlenosti okolních fasád jsou používány tyto přístroje. Metody a maximální limity jsou uvedeny v dokumentech CIE.

40

11 MOŽNÁ VÝCHODISKA Nepříznivé účinky umělého nočního osvětlení souvisejí s množstvím světelného toku a spektrálním složením světla, vyzařovaného umělými zdroji světla. Proto je při snaze omezit tyto účinky důležité, aby do prostor, které není z hlediska potřeb člověka nutné osvětlovat, unikalo co nejméně světelného toku. Nevhodným příkladem jsou svítidla, která mimo komunikaci osvětlují také okna nemovitostí, sousedící pozemky a značnou část světelného toku vyzařují přímo do horního poloprostoru (příloha 4). Tyto skutečnosti lze omezit několika způsoby. Nejjednodušším způsobem je, nepoužívat nadbytečně výkonné zdroje světla a umělé osvětlení v místech, na kterých to není potřeba. Dalším způsobem je volit při osvětlování svítidla s vhodnou konstrukcí, která osvětlují pouze relevantní plochy. Taková svítidla mají vyšší míru clonění a z těchto svítidel není přímo do horního poloprostoru vyzařován žádný světelný tok. Příklad takového svítidla je uveden v příloze 5. Při osvětlování staveb pro reklamu, budov a památek je vhodné, pokud je to možné, volit osvětlení shora. Tím se zabrání emitaci světelného toku k obloze přímo ze svítidla. Možností, jak snížit množství světla, je také upřednostnit osvětlovací soustavy s možností regulace výkonu, které mohou snížit množství vyzařovaného světelného toku a tak úroveň osvětlení. Tyto soustavy také přinášejí finanční úspory. K zabránění oslnění je u svítidel možno používat clonu, která zabraňuje šíření světla v nežádoucím směru. Příloha 6 znázorňuje použití clony u svítidla, určeného pro osvětlení přechodu pro chodce, zabraňující oslnění řidičů. Možností, jak zabránit vnikání světla do nežádoucích prostor, je také použití stínící techniky. Z hlediska umělých zdrojů světla, je třeba znát oblast vyzařovaného spektra. Jak je uvedeno v předchozích kapitolách, např. v noci aktivní hmyz se orientuje převážně v UV části spektra. Proto je důležité vyhýbat se používání takových zdrojů světla, které tuto oblast spektra vyzařují. Pro srovnání příloha 7 znázorňuje spektrální složení, vyzařované vysokotlakou sodíkovou výbojkou a příloha 8 vysokotlakou rtuťovou výbojkou. V případě rtuťové výbojky je patrná přítomnost UV složky. Vodorovná osa v příloze 7 a 8 značí vlnovou délku. Pro člověka je v nočních hodinách nepříznivé světlo, obsahující modrou složku, odpovídající rozsahu 460 nm–470 nm, jelikož na tuto složku jsou nejcitlivější gangliové buňky, které se podílejí na procesu tvorby melatoninu.

41

12 DISKUSE, ZÁVĚR Práce uvádí do problematiky světelného znečištění. Uvádí právní předpisy, vztahující se k problematice rušení světlem a popisuje nejdiskutovanější nepříznivé účinky umělého osvětlování na člověka, rostliny, hmyz, ptactvo a další druhy. V České republice je tato problematika řešena na úrovni zákona č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, ve znění pozdějších předpisů. Tento zákon pouze definuje pojem světelné znečištění a opravňuje obec regulovat promítání světelných reklam na oblohu. Dále je světlo v souvislosti s obtěžováním obsaženo v zákoně č. 40/1964 Sb., občanský zákoník, ve znění pozdějších předpisů a vyhlášce č. 501/2006 Sb., o obecných požadavcích na využívání území. Je třeba si uvědomit, že se jedná o poměrně mladou a málo prozkoumanou oblast antropogenních vlivů na životní prostředí. Vzhledem k neustálému objevování nových poznatků ve všech oborech vědy, je možné, že některé zde uvedené poznatky budou postupem času vyvráceny, nebo začnou být považovány za zanedbatelné. Mnoho poznatků je získáno pouze laboratorně a na jejich ověření je třeba pracovat. I když je u člověka poměrně dobře prokázáno, že přítomnost světla v nočních hodinách ovlivňuje organismus tím, že omezuje produkci melatoninu, hormonu který plní několik funkcí, je pochopitelně nevhodné usuzovat, že v případě přítomnosti světla, vnikajícího z venkovního osvětlení do obytné místnosti, u člověka propuknou výše zmíněné zdravotní problémy. Přesto problémy se spaním, způsobené právě tímto světlem, nejsou považovány za výjimečné.

Ohledně míry, jakou se přítomnost

takového světla podílí na vzniku ostatních zdravotních problémů a jaké hodnoty osvětlenosti místnosti (očí člověka) jsou již příliš vysoké pro kvalitní spánek, mnoho poznatků není. Pro hledání této odpovědi je třeba učinit dostatečné množství výzkumných prací. Oproti některým diskutovatelným vlivům nočního umělého osvětlení na člověka, jsou tyto vlivy zřetelnější například na hmyz nebo ptactvo. Nálety hmyzu ke svítidlům veřejného osvětlení nebo zmatení ptáci při nočních tazích, jejichž dráhu tahu kříží velkoměsta, jsou pozorovány již poměrně dlouho. Také u želv při kladení vajec je předpokládáno, že jsou dezorientovány právě umělým osvětlením. Vlivy umělého osvětlení jsou pozorovány u stromů, citlivých na délku dne. Následkem permanentího osvětlení pak listí opadává později, než by opadalo bez osvětlení. Jelikož i v tomto

42

případě nejsou vždy mechanismy působení umělého osvětlení zcela objasněny, je třeba zabývat se těmito vlivy na faunu a flóru i nadále. Všem těmto nepříznivým účinkům lze předcházet nebo jejich míru alespoň snižovat. Použitím vhodné osvětlovací soustavy či svítidel s vyšší mírou clonění, lze snížit množství emitovaného světelného toku do nežádoucích prostor. Ovšem ne za všech okolností může být použito regulace osvětlovací soustavy. Také použití svítidel s vyšší mírou clonění, nemusí být za všech okolností vhodné. Důležité není jen maximální možné omezení vlivů světelného znečištění, ale také zachování hlavního účelu veřejného osvětlení, to je zejména vytvoření obdobných bezpečnostních podmínek pro jeho uživatele jako ve dne. Za některých situací může být svítidlo nebo osvětlovací soustava, vyhovující z hlediska světelného znečištění, naprosto nevyhovující z hlediska bezpečnostního. Toto posouzení přísluší odborníkům z oboru světelné techniky. Při rekonstrukci nebo výstavbě veřejného osvětlení, je tak na zákazníkovi, jakým parametrům dá přednost. V oblasti osvětlování

jsou dnes již nabízena svítidla

s parametry zajišťujícími omezení vlivů rušivého světla. V zájmu zákazníka, by pak měly být tato svítidla upřednostněna. Ovšem nezanedbatelné je také ekonomické hledisko pořízení těchto svítidel. Samostatnou kapitolu tvoří osvětlování budov, reklam, stromů, apod. Kromě hlavního účelu osvětlení, je osvětlení také používáno k účelům architektonickým. Důvodem může být zvýšení atraktivity či prestiže osvětlovaného objektu nebo scenérie. Složitá odpověď je na otázku, zda převažuje požitek a potenciální zvýšení prestiže nad nepříznivými vlivy tohoto osvětlení v podobě spotřeby energie a množství tohoto světla, způsobující světelné znečištění. Možným řešením nepříznivých vlivů je používat toto osvětlení jen při výjimečných událostech nebo ho používat jen několik hodin po setmění, což se v současnosti v některých případech děje. Obdobně to platí pro osvětlování staveb pro reklamu. V tomto případě je účelem reklamy zvýšení prodeje. Vypínání tohoto osvětlení je tak těžko představitelné. Vhodným řešením z hlediska světelného znečištění je pak osvětlování shora. Problematika nepříznivých vlivů nočního umělého osvětlení na životní prostředí, vyžaduje znalosti odborníků z mnoha oborů – technických, přírodovědeckých, lékařských. Důležitý je také objektivní a racionální přístup a čas potřebný k ověření současných předpokladů a zjištění nových znalostí. Z poznatků uvedených v práci a informací získaných ústně v průběhu vypracovávání práce mohu tyto poznatky shrnout takto: 43

1. I když je v České republice světelné znečištění definováno zákonem č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, ve znění pozdějších předpisů a světlo se v souvislosti s jeho rušivými vlivy objevuje i v dalších právních předpisech, nejsou tyto právní předpisy účinnými nástroji k omezení světelného znečištění. 2. Umělé osvětlení v nočním životním prostředí ovlivňuje chování řady živočišných druhů a mezidruhové vztahy. 3. Umělé osvětlení v nočním životním prostředí, může člověku způsobovat oslnění a v důsledku vnikání světla z venkovního prostředí do obytných prostor, problémy se spánkem. Další zdravotní problémy spojené s tímto důsledkem je třeba ověřovat. 4. Při snaze minimalizovat nepříznivé vlivy nočního venkovního umělého osvětlení je třeba k této činnosti přistupovat odborně a posoudit celkovou situaci, jak z hlediska nepříznivých vlivů na životní prostředí, tak zachování účelu osvětlování, tj. bezpečnosti. 5. V této problematice je třeba pokračovat ve výzkumné činnosti. Je vhodné sjednotit terminologii skrze různé obory a vytvořit vhodnou metodiku měření a posuzování nepříznivých projevů umělého osvětlování.

44

13 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1] HABEL J. A KOLEKTIV, 1995: Světelní technika a osvětlování. FCC Public, spol. s.r.o., Praha, 448 s. ISBN 80-901985-0-3 [2] KRTILOVÁ A., MATOUŠEK J., MONZER L., 1981: Světlo a osvětlování. Avicentrum, Praha, 272 s. [3] REJMERS N.F., 1985: Abeceda přírody. Biosféra. Horizont, Praha, 168 s. [4] SUCHAN P., 2006: Máme v noci dost tmy? EKO-ekologie a společnost., 17 (1): 26-28 [5] BEDNÁŘ J., 1989: Pozoruhodné jevy v atmosféře. Academia, Praha, 240 s., ISBN 80-200-0054-2 [6] SKOKANSKÝ K.(ed.), 2005: Periodická zpráva projektu – WB-23-05. Datbáze online [cit. 2011-02-26]. Dostupné na: http://www.mmrvyzkum.cz/INFOBANKA/DownloadFile/11044.aspx [7] TEIKARI P., 2007: Light pollution: Definition, legislation, measurement, modeling and environmental effects. Datbáze online [cit. 2011-02-26]. Dostupné na: http://users.tkk.fi/~jteikari/Teikari_LightPollution.pdf [8] HOLLAN J. (ed.), 2004: Mapování světelného znečištění a negativní vlivy osvětlování umělým světlem na živou přírodu na území České republiky. Databáze online [cit. 2011-01-26]. Dostupné na: http://amper.ped.muni.cz/noc/zprava_noc.pdf [9] CINZANO P., FALCHI F., ELVIDGE C. D., 2004: The first World Atlas of the artificial night sky brightness. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.lightpollution.it/cinzano/download/0108052.pdf [10] CINZANO P., FALCHI F., ELVIDGE C. D., 2001: Stato del cielo notturno e inquinamento luminoso in italia. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.lightpollution.it/download/reportistil2001.pdf [11] INTERNATIONAL DARK-SKY ASSOCIATION, 2011: About IDA. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.darksky.org/index.php?option=com_content&view=article&id=417 [12] INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION, 2011: General information. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.cie.co.at/index.php/LEFTMENUE/About+us/General+Information

45

[13] INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION, 2011: Guidelines for minimizing sky glow. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.cie.co.at/index.php/Publications/index.php?i_ca_id=401 [14] INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION, 2011: The Influence of Daylight and Artificial Light on Diurnal and Seasonal Variations in Humans – a Bibliography. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.cie.co.at/index.php/Publications/index.php?i_ca_id=415 [15] INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION, 2011: Guide on the Limitation of the Effects of Obtrusive Light from Outdoor Lighting Installations. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.cie.co.at/index.php/Publications/index.php?i_ca_id=425 [16] THE LIGHT POLLUTION SCIENCE AND TECHNOLOGY INSTITUTE, 2011: Light Pollution Science and Technology Institute. Databáze online [cit. 2011-0103]. Dostupné na: http://www.lightpollution.it/istil/index.html [17] THE LIGHT POLLUTION SCIENCE AND TECHNOLOGY INSTITUTE, 2011: The night sky in the world. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.lightpollution.it/dmsp/index.html [18] ČESKÁ ASTRONOMICKÁ SPOLEČNOST, 2011: Globe at night. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.astro.cz/_data/files/2011/03/21/Globe_at_Night_Brno_2011_jaro.pdf [19] GLOBE AT NIGHT, 2011: Map. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.globeatnight.org/analyze.html [20] JIZERSKÁ OBLAST TMAVÉ OBLOHY, 2011: Světlo a tma. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.astro.uni.wroc.pl/projekty_izerskie/izera-darksky/index-cs.html [21] SUCHAN P., 2009: Ochrana nočního životního prostředí. Světelné znečištění. EKO-ekologie a společnost.,20 (4): 33-34 [22] Zákon č.86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, ze dne 14. února 2002. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://aplikace.mvcr.cz/archiv2008/sbirka/2002/sb038-02.pdf [23] KOTEK J., 2002: Legislativní úprava světelného znečištění v ČR. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.dql.cz/texty/legislativa.htm

46

[24] Zákon č.86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, ze dne 14. února 2002, ve znění pozdějších předpisů. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na:http://portal.gov.cz/wps/WPS_PA_2001/jsp/download.jsp?s=1&l=86%2F2002 [25] Zákon č.40/1964 Sb., Občanský zákoník, ze dne 26. února 1964, ve znění pozdějších předpisů. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://portal.gov.cz/wps/WPS_PA_2001/jsp/download.jsp?s=1&l=40%2F1964 [26] Vyhláška č.501/2006 Sb., o obecných požadavcích na využívání území, ze dne 10. listopadu 2006, ve znění pozdějších předpisů. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://portal.gov.cz/wps/WPS_PA_2001/jsp/download.jsp?s=1&l=501%2F2006 [27] Nařízení komise (ES) č. 245/2009 ze dne 18. března 2009. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:076:0017:0044 :CS:PDF [28] KONDZIOLKA J., 2010: Slovinské právo o světelném znečištění. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.astronomie.cz/2010/01/slovinskepravo-o-svetelnem-znecisteni/ [29] ROKYTA R. A KOLEKTIV, 2008: Fyziologie. ISV nakladatelství, Praha, 426 s. ISBN 80-86642-47-X [30] HOLLAN J., 2010: Světelné znečištění. Veronica.,24 (2): 2-3 [31] MATOŠEK J., 2004: Vliv světla a osvětlení na člověka. Databáze online [cit. 2011-01-03]. Dostupné na: http://www.tzb-info.cz/1794-vliv-svetla-aosvetleni-na-cloveka [32] REHNOVÁ V., 2010: Pohled dopravního psyhologa. Vliv osvětlení na bezpečnost silničního provozu. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://artmetalcz.com/p%C5%99edn%C3%A1%C5%A1ky/osv%C4%9Btlov%C3%A1n%C3% AD%20p%C5%99echod%C5%AF%20pro%20chodce/Pohled%20dopravn%C3% ADho%20psycholga_RHENOVA.pdf [33] JAKOUBKOVÁ A. (ed.), 1998: Rodinná encyklopedie zdraví. Euromedia Group, Praha, 1184 s. ISBN 80-7176-872-3

47

[34] BRYCHTOVÁ J., HOLLAN J., KRAUSE J. 2005: Vyhodnocení vlivu umělého osvětlení vybraných lyžařských areálů na přírodu a krajinu území KRNAP a jeho ochranného pásma. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://amper.ped.muni.cz/noc/krnap/noc_krnap4.htm [35] TROJAN S. A KOLEKTIV, 1993: Nárys fyziologie člověka, Sešit IV. Univerzita Karlova, Praha, 101 s. [36] NIEHS, 2005: Artificial Light at Night Stimulates Breast Cancer Growth in Laboratory Mice. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.niehs.nih.gov/news/releases/news-archive/2005/cancerlight.cfm [37] SCIENCE DAILY, 2009: Artificial Light At Night: Higher Risk Of Prostate Cancer, Study Suggests. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090203135015.htm [38] HOLLAN J.: Ve zdravém domě zdravou noc! Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://amper.ped.muni.cz/jenik/domy/svetlo.pdf [39] LONGCORE T., RICH T., 2005: Ecological light pollution. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://urbanwildlands.org/Resources/LongcoreRich2004.pdf [40] HANZÁK J., MOUCHA J., ZAHRADNÍK J., 1979: Světem zvířat V. díl, Bezobratlí. Albatros., Praha, 451 s. ISBN 80-901985-0-3 [41] POVOLNÝ D., 2010: Vliv umělého světla na hmyz. Veronica.,24 (2): 5 [42] DEVRIES P., 2003: Light Pollution Decimates Insects in the Environment. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://physics.fau.edu/observatory/lightpol-Insects.html [43] HORVÁTH G., KRISKA G., MALIK P., ROBERTSON B., 2009: Polarized light pollution: a new kind of ecological photopollution. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.esajournals.org/doi/abs/10.1890/080129 [44] SMITH D., 2009: Polarized More Evidence of Light Pollution Harm to Animals. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.suite101.com/content/more-evidence-of-light-pollution-harm-toanimals-a89082 [45] NOVÁK J.: Ptáci. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.biolib.cz/cz/taxon/id8304/ 48

[46] PAZDERA J., 2008: Mají ptáci fotochemický kompas?. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.osel.cz/index.php?clanek=3528 [47] FLAP: Bird rescue. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.flap.org/flap_home.htm [48] SANTOS C., MIRANDA A., GRANADEIRO J., LOURENCO P., SARAIVA S., PALMEIRIM J., 2010: Effects of artificial illumination on the nocturnal foraging of waders. Acta Oecologica, 36, pp. 166-177 [49] PRIRODAINFO.CZ: Vrápenec malý. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://www.prirodainfo.cz/karta.php?cislo=3012.00 [50] STONE E., JONES G., HARRIS S., 2010: Street lighting Disturbs commuting bats. Current Biology, 19, pp. 1123-1127 [51] DEVRIES P.: Light Pollution Affects Amphibians in the Environment. Databáze online [cit. 2011-03-20]. Dostupné na: http://physics.fau.edu/observatory/lightpolAmphib.html [52] NICHOLAS M., 2001: Light pollution and Marine Turtle Hatchlings. Databáze online [cit. 2011-03-21]. Dostupné na: http://www.georgewright.org/184nicholas.pdf [53] PULKRÁBEK J., CAPOUCHOVÁ I.: 1.2 Význam rostlin pro člověka, spotřeba potravin. Databáze online [cit. 2011-03-21]. Dostupné na: http://www3.czu.cz/php/skripta/kapitola.php?titul_key=4&idkapitola=39 [54] CHANEY W., 2001: Light Pollution Harms Plants in the Environment. Databáze online [cit. 2011-03-21]. Dostupné na: http://physics.fau.edu/observatory/lightpolPlants.html [55] ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY OF CANADA: Lights and plants. Databáze online [cit. 2011-03-21]. Dostupné na: http://calgary.rasc.ca/lp/plants.html [56] SKOKANSKÝ K. (ed.), 2006: Zpráva o řešení projektu: „Výzkum emisí světelného rušení vyvolaného veřejným osvětlením za účelem jeho omezení v dopravě měst a obcí“. Databáze online [cit. 2011-03-21]. Dostupné na: http://www.mmr-vyzkum.cz/INFOBANKA/DownloadFile/5491.aspx

49

14 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Spektrum vlnových délek.....................................................................................13 http://www.army.cz/images/id_8001_9000/8753/radar/k21.htm [2011-03-29] Obr. 2 Šíření světla ve venkovním prostředí...................................................................15 http://www.mmr- vyzkum.cz/INFOBANKA /DownloadFile/11044.aspx Obr. 3 Růst umělého jasu oblohy nad Itálií.....................................................................17 http://www.lightpollution.it/download/reportistil2001.pdf Obr. 4 Řez okem..............................................................................................................24 http://www.zsskolnikaplice.cz/files/zaci/web9/web2010/machack/files/zrak.htm Obr. 5 Průběh syntézy melatoninu během dne................................................................28 Rokyta R. a kolektiv 2008 Obr. 6 Nejčastěji uváděné příčiny potíží se spánkem......................................................28 http://amper.ped.muni.cz/noc/verejnost_noc.pdf Obr. 7 Složené oko hmyzu..............................................................................................32 http://www.hmyz.info/obrazky/znaky/oko1.jpg

50

PŘÍLOHY

51

15 SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Atlas světa umělého jasu noční oblohy Příloha 2 Umělý jas oblohy v ČR Příloha 3 Světlo vnikající do obytných prostor Příloha 4 Svítidlo s kulovým difuzorem Příloha 5 Svítidlo s vyšší mírou clonění Příloha 6 Svítidlo určené k osvětlování přechodu pro chodce Příloha 7 Vyzařovaná oblast spektra vysokotlaké sodíkové výbojky Příloha 8 Vyzařovaná oblast spektra vysokotlaké rtuťové výbojky

52

Příloha 1 Atlas světa umělého jasu noční oblohy, http://www.lightpollution.it/download/mondo_ridotto0p25.gif

53

Příloha 2 Umělý jas oblohy v ČR, http://www.lightpollution.it/download/eurv2.zip, upraveno

Příloha 3 Světlo vnikající do obytných prostor

54

Příloha 4 Svítidlo s kulovým difuzorem

Příloha 5 Svítidlo s vyšší mírou clonění, http://www.schrack.cz/fileadmin/f/cz/INFONET/PM/Javurek/2010/13_verejne_osveteln i_web.pdf

55

Příloha 6 Svítidlo určené k osvětlování přechodu pro chodce

Příloha 7 Vyzařovaná oblast spektra vysokotlaké sodíkové výbojky, http://www.mpoefekt.cz/upload/7799f3fd595eeee1fa66875530f33e8a/Dominantn___vlivy_ovliv__uj__ c___spot__ebu_elektrick___energie_osv__tlovac__ch_soustav.pdf

56

Příloha 8 Vyzařovaná oblast spektra vysokotlaké rtuťové výbojky, http://www.mpoefekt.cz/upload/7799f3fd595eeee1fa66875530f33e8a/Dominantn___vlivy_ovliv__uj__ c___spot__ebu_elektrick___energie_osv__tlovac__ch_soustav.pdf

57