A kérészvédő fénysorompó megvalósítása

2023. február 13. - Kriska György

Terepkísérlet a letkési Ipoly hídon (Fotó: Potyó Imre)

Mindannyiunk számára ismerős a lámpák körül rajzó rovarok képe. Hazánkban a leglátványosabb példával talán a védett dunavirág tömeges rajzása szolgál évről évre. Ám a kérészek lámpák körüli haláltusájának egyik lehetséges ellenszere furcsamód maga a fény, amivel a folyó vize felett lehet tartani a rajzó kérészeket, megakadályozva ezzel a peték szárazon történő pusztulását és az utódgeneráció sérülését. Kutatásunkban arra kerestük a választ, hogy milyen spektrumú fénnyel lehet ezt a leghatékonyabban elérni.

Magyarországon mintegy 98 kérészfaj él, ezekből 11 védett, jelentőségük pedig többek között abban áll, hogy kiváló bioindikátorai a jó vízminőségnek. Az este rajzó fajok közül a dunavirág (Ephoron virgo) produkálja a leglátványosabb rajzásokat. Az utóbbi években nagy örömmel tapasztalhattuk a faj újbóli térhódítását a Dunán, ami azonban a látványos megjelenés mellett korábban nem létező természetvédelmi és közlekedésbiztonsági problémákat is generált.

A hófehér megjelenése miatt fehér kérésznek is nevezett dunavirág életciklusa 1 év. A lárvák április környékén kelnek ki a petékből, majd az aljzatban szerves törmelékkel, élőbevonattal táplálkozva fejlődnek egészen a nyár végén, ősz elején bekövetkező rajzásukig. A Duna mellett néhány kisebb folyó, mint például az Ipoly, vagy a Rába is otthont ad a fajnak, ám ezekben a folyókban a Dunához képest általában néhány héttel korábban kezdődik a rajzási időszak.

Dunavirág rajzás

A rajzás jellemzően az alkonyat sötétjében kezdődik. Ekkor a lárvák a felszínre úsznak, majd szárnyas rovarrá vedlenek. A hímek egy újabb vedlését követően megtörténik a párzás, amit a nőstények a folyó folyásirányával ellentétes irányú, néhány kilométeres repülése követ. Ezt kompenzációs repülésnek szokás nevezni, mert a populáció lesodródását hivatott megakadályozni. Így a peték nagyjából ugyanoda kerülnek, ahol az őket lerakó nőstények korábban kifejlődtek. A kompenzációs repülés idején már az emberi szem számára mondhatni teljesen sötétbe burkolózik a táj, azonban a dunavirág számára a természetes alkonyati vizuális környezet még elegendő fénnyel szolgál a tájékozódáshoz. Természetes körülmények között végül a nőstények a vízbe rakják petéiket és elpusztulnak.

Amikor kompenzációs repülésük során a nőstények egy kivilágított hídhoz érnek, a híd világító lámpái magukhoz vonzzák őket. Ekkor kérészek százezrei kerülnek a hídlámpák bűvkörébe, akik egy idő után kimerülve az aszfaltra hullnak és petéikkel együtt kiszáradva elpusztulnak. Mivel a faj természetvédelmi értéke egyedenként 10.000 Ft, ilyenkor nem ritkán több milliárd forintos természetvédelmi kár keletkezik, továbbá sérül az utódgeneráció, ami károsan hathat a folyó élővilágára és anyagforgalmára. A hatás következtében több centiméteres kérésztetem takaró is kialakulhat az úton vagy a járdán, ami balesetveszélyes körülményeket teremthet. A dunavirág a budapesti Duna-szakaszon is nagy számban fordul elő így könnyedén kialakulhatnak rajok az ottani hidaknál is.

Korábbi eredményeink már rávilágítottak arra, hogy a kérészek tömeges pusztulását meg lehet akadályozni a hidak pilléreire szerelt, a víz folyásirányába világító védő fénysorompókkal. Ezekben a vizsgálatainkban fehér fényű LED-es fényforrásokat alkalmaztunk, így csupán azt tudtuk demonstrálni hogy fénnyel ténylegesen a folyó felett tartható a rajzó kérésztömeg jelentős része. Az azonban nem derült ki ezekből a kísérletekből, hogy vajon milyen spektrumú fénnyel lehet a leghatékonyabban elterelni a dunavirágok figyelmét a közvilágítási lámpákról. Habár kissé felületes a megfogalmazás, de úgy is feltehetnénk a kérdést, hogy vajon milyen színű fény a legvonzóbb a dunavirág számára. A fény színe a hullámhosszal függ össze, ezért a kérdés megválaszolásához célszerű olyan fényforrások dunavirágvonzó képességét vizsgálni, amik jó közelítéssel egy adott hullámhosszú fényt bocsátanak ki magukból.

Száz Dénes és Egri Ádám különböző spektrális sajátságú fényforrások alkalmazása közben a letkési Ipoly hídon (fotó: Kriska György)

A kérészvédő fénysorompó optimális spektrumának kiderítése céljából terepkísérleteket végeztünk. Kísérletünkben 7 db, különböző LED-ekkel ellátott, kifejezetten a kutatásunkhoz épített fényforrást lógattunk le a Letkés és Ipolyszalka közötti határhídról a dunavirág néhány rajzási estéjén. A lámpák közül 6 db jó közelítéssel monokromatikus fényt bocsátott ki, melyeknek a jellemző hullámhossza és színe a következő volt: 378 nm (ultraibolya), 432 nm (kék), 513 nm (zöld), 599 nm (sárga), 659 nm (piros) és 744 nm (infravörös) (a "nm" nanométert, azaz a méter ezermilliomod részét jelenti). A 7. lámpa fehér fényű volt, azaz nem kifejezetten egy adott hullámhosszú fényt sugárzott. Az összes lámpa fényintenzitását azonos mértékűre állítottuk, hogy biztosak lehessünk abban, hogy az egyik, illetve másik lámpához nem azért repült több vagy kevesebb kérész, mert különbözött a fényerejük. Ez alól egyetlen kivételt az ultraibolya fényforrás jelentett, mivel annak fényereje kb. 10% volt a többihez képest. Minden kísérleti napon véletlenszerű sorrendben helyeztük ki a lámpákat a hídra.

Különböző spektrumú fények dunavirág (Ephoron virgo) vonzásának vizsgálata Letkésnél az Ipoly hídon

A kísérletünk során miután besötétedett, a hídról lelógatott lámpákat bekapcsoltuk és vártunk a kompenzációs repülésüket végző dunavirágok megérkezésére. A kérészek megjelenése után a lámpákhoz érkező egyedek mennyiségét a lámpák körül kialakuló rajok fotózásával, és a fotók későbbi képfeldolgozásával számszerűsítettük. Az adatok kiértékelése után arra az eredményre jutottunk, hogy a dunavirág fényhez való vonzódása a hullámhossz csökkenésével nő. Esetünkben ez konkrétan azt jelenti, hogy az infravörös, illetve piros lámpákhoz elhanyagolható mennyiségű kérész repült, a sárgához valamivel több, a zöldhöz már egészen jelentős mennyiségű vonzódott, a legtöbb egyedet tartalmazó rajok pedig a kék fényű lámpa előtt torlódtak fel. A többinél kb. 10-szer gyengébb ultraibolya fényű lámpánál is jelentős mennyiségű kérész gyűlt össze, ami arra utal, hogy az ultraibolya fény még a kéknél is vonzóbb lehet a dunavirág számára.

A dunavirág fényhez való vonzódása a fény hullámhosszának függvényében

Eredményeink tehát arra utalnak, hogy kék-ultraibolya fénnyel lehet a rajzó kérészeket a legnagyobb hatékonysággal a híd alatt tartani és a kivilágított hídon történő tömeges pusztulásukat megakadályozni. A tahitótfalui Tildy Zoltán hídon 2019 tavaszán e megfontolások eredményeként született meg a világviszonylatban első kérészvédő fénysorompó-rendszer az ELKH Ökológiai Kutatóközpont, a Tahitótfalui Önkormányzat, a MES-TECH Kft., a Magyar Közút Nonprofit Zrt. és az ELMŰ közreműködésével, valamint a Nemzet Fiatal Tehetségeiért Ösztöndíj támogatásával. A kérészvédő fények fényintenzitását, így hatékonyságát is, jelentősen lecsökkentené a polárszűrők alkalmazása, ezért ezek használatától eltekintettünk annak ellenére, hogy korábban kimutattuk, hogy a kérészeket azonos fényintenzitás esetén leginkább a vízszintesen poláros fény vonzza.

A kérészvédő fénysorompó felszerelése Tahitótfalunál

A fénysorompó a híd pilléreire folyásirányban felszerelt két nagy fényerejű kék színű LED-es fényforrásból áll, amik alkonyatkor automatikusan kapcsolnak be négyórás üzemidőre a rajzási időszak 3-4 hetében minden este. A hatás fokozása céljából a hídon lévő meleg fehér közvilágítási lámpák fényereje a fénysorompó üzemelése alatt automatikusan a hatóságok által még engedélyezett minimális szintre csökken. Így a védő fénysorompók még feltűnőbbé válnak a rajban érkező dunavirágok számára, ezért a kérészeknek a lehető legnagyobb hányada a fénysorompókhoz vonzódik és nem repül fel a hídra. Ennek eredményeképp egyrészt a dunavirág utódgenerációja nem szenved akkora kárt, másrészt pedig a hídon kisebb valószínűséggel alakul ki balesetveszélyes kérésztetem takaró. Habár a fényszennyezés káros ökológiai hatásairól számtalan tanulmány készült már, igen ritkán születik olyan, amiben a megoldási javaslat egyszerre szolgálja az érintett állatfajok és az ember javát.

A kérészvédő fénysorompó extra terhelésnél is kiválóan működik

Megismerve a dunavirág fényhez való vonzódásának hullámhossz-függését, további következtetésekre juthatunk. Könnyen megbecsülhetjük ugyanis, hogy a különféle típusú fényforrások mennyire lennének vonzóak a rajzó dunavirágok számára. Ennek jelentősége abban áll, hogy minimalizálni lehetne a dunavirág folyótól elrepülő, mesterséges fényekhez vonzódó egyedeinek számát, ha a lehető legkisebb vonzalmat kiváltó lámpákat telepítenénk a hidakra és a partra. Ha megvizsgáljuk, hogy a dunavirág fényhez való vonzalmának hullámhossz-függése és az adott fényforrás emissziós spektruma mennyire hasonló alakú, vagy másképpen fogalmazva mekkora az átfedés a kettő között, akkor egy mérőszámot rendelhetünk a fényforráshoz, ami a vonzódást számszerűsíti. Ha például ezt a számszerűsítést elvégezzük azonos fényintenzitású hideg fehér, meleg fehér, és borostyán-sárga LED-ek esetében, akkor azt tapasztaljuk, hogy ugyanebben a sorrendben csökken a dunavirág fényhez való vonzalma, azaz a hideg fehér LED a legvonzóbb, a meleg fehér közepesen vonzó, a borostyán-sárga pedig a legkevésbé vonzó. Általánosságban véve, amit mi emberek kékes színűnek látunk, az rövidebb hullámhosszakban gazdag fény, így vonzó a dunavirág számára. Az általunk sárgának látott fények pedig gyengébb vonzalmat váltanak ki e kérészekből a hosszabb hullámhosszak dominanciája miatt.

A dunavirág különböző típusú LED fényforrásokhoz való becsült vonzódása

Ezt a tendenciát más, sötétben aktív rovaroknál is kimutatták már, így a dunavirág példája is erősíteni látszik azt az egyre inkább kialakuló képet, miszerint ökológiai szempontból a hosszabb hullámhosszú mesterséges fények okozzák a legkevesebb kárt az élővilágban, így célszerű ilyeneket alkalmazni. Kiváló példával szolgál Bárdudvarnok esete, ahol a teljes település közvilágítását borostyán-sárga LED fényforrásokra cserélték, ami nem csupán a környező élővilág számára kedvező, de az ott lakóknak is élhetőbb környezetet biztosít, továbbá energetikailag is kifizetődőbb. Reméljük, egyre gyakoribbá válnak az ilyen esetek a Duna mentén is.

A tudományos kutatást a Science tematikus összefoglalója is idézte mint jó gyakorlatot a rovarok közvilágítás okozta pusztulásának megakadályozására.

A kérészvédő fényforrások felszerelése a tahitótfalui Tildy Zoltán hídra 2019. április 25-én