Экспериментальный подход к исследованию влияния искусственного света ночью на животных свободного выгула: реализация, результаты и направления будущих исследований

Резюме

Искусственное освещение в ночное время (ALAN) имеет широкие биологические эффекты. В этой статье описывается система для манипулирования ALAN внутри гнездовых ящиков при мониторинге поведения, состоящая из светодиодных индикаторов, соединенных с батареей, таймером и инфракрасной видеокамерой с поддержкой звука. Исследователи могли бы использовать эту систему для изучения многих нерешенных вопросов, касающихся влияния ALAN на организмы.

Аннотация

Животные эволюционировали с естественными узорами света и тьмы. Тем не менее, искусственный свет все чаще внедряется в окружающую среду из человеческой инфраструктуры и рекреационной деятельности. Искусственное освещение ночью (ALAN) может оказать широкое влияние на поведение животных, физиологию и приспособленность, что может привести к более широкомасштабному воздействию на популяции и сообщества. Понимание влияния ALAN на животных, находящихся на свободном выгуле, нетривиально из-за таких проблем, как измерение уровней света, с которыми сталкиваются мобильные организмы, и отделение эффектов ALAN от эффектов других факторов антропогенного нарушения. Здесь мы описываем подход, который позволяет нам изолировать эффекты искусственного воздействия света на отдельных животных путем экспериментального манипулирования уровнями освещенности внутри гнездовых ящиков. С этой целью может быть использована система, состоящая из светодиодного (светодиодного) света (светодиодов), прикрепленного к пластине и подключенного к системе батареи и таймера. Установка позволяет подвергать особей внутри гнездовых ящиков различной интенсивности и продолжительности ALAN при одновременном получении видеозаписей, которые также включают аудио. Система была использована в исследованиях свободных синиц (Parus major) и синих синиц (Cyanistes caeruleus), чтобы получить представление о том, как ALAN влияет на сон и паттерны активности у взрослых, а также на физиологию и динамику теломер у развивающихся птенцов. Система или ее адаптация могут быть использованы для ответа на многие другие интригующие исследовательские вопросы, такие как то, как ALAN взаимодействует с другими факторами возмущения и влияет на биоэнергетический баланс. Кроме того, подобные системы могут быть установлены в гнездовых ящиках, гнездах или норах различных видов или рядом с ними для манипулирования уровнями ALAN, оценки биологических реакций и работы над созданием межвидовой перспективы. Особенно в сочетании с другими передовыми подходами к мониторингу поведения и передвижения свободно живущих животных, этот подход обещает внести постоянный вклад в наше понимание биологических последствий ALAN.

Введение

Животные эволюционировали с естественными паттернами света и тьмы, которые определяют день и ночь. Таким образом, циркадные ритмы в гормональных системах организуют режимы отдыха и активности и позволяют животным максимизировать физическую форму ^1,2,3. Например, циркадный ритм в глюкокортикоидных гормонах с пиком в начале повседневной активности заставляет позвоночных вести себя надлежащим образом в течение 24-часового периода через влияние на метаболизм глюкозы и реакцию на стрессоры окружающей среды⁴. Аналогичным образом, шишковидный гормон мелатонин....

протокол

Все приложения этой системы к экспериментам на животных были одобрены этическим комитетом Университета Антверпена и проводились в соответствии с бельгийскими и фламандскими законами. Методология придерживалась руководящих принципов ASAB/ABS по использованию животных в поведенческих исследованиях. Бельгийский королевский институт естественных наук (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen; KBIN) предоставил лицензии всем исследователям и персоналу.

1. Создание экспериментальной системы

1. Получите светодиоды широкого спектра действия для использования при создании ALAN. Возьмите светодиодный свет (ы) от ....

Результаты

Рецензируемые научные статьи, опубликованные с использованием этой системы, обобщены в таблице 2. Несколько других рукописей находятся в стадии разработки. В этих исследованиях рассматриваются три основных набора исследовательских вопросов. Во-первых, система была использов.......

Обсуждение

Эта система светодиодных фонарей и парная ИК-камера позволили исследователям оценить ряд интригующих вопросов, касающихся биологических эффектов ALAN. Кроме того, существует гораздо больше направлений исследований, которые могут быть продолжены с системой. Кроме того, расширение испол.......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Broad spectrum; 15 mm x 5 mm; LED headlight	RANEX; Gilze; Nederlands	6000.217	A similar model could also be used
Battery	BYD	R1210A-C	Fe-battery 12 V 120 Wh ( lithium iron phosphate battery)
Dark green paint			Optional. To color nest boxes/electronic enclosures
Electrical tape			For electronics
Homemade timer system	Amazon	YP109A 12V	A similar model could also be used
Infrared camera	Koberts-Goods, Melsungen, DE	205-IR-L	Mini camera; a similar model could also be used
Light level meter	ISO-Tech ILM; Corby; UK	1335	To calibrate light intensity
Mini DVR video recorder	Pakatak, Essex, UK	MD-101	Surveillance DVR Recorder Mini SD Car DVR with 32 GB
Passive integrated transponder (PIT) tags	Eccel Technology Ltd, Aylesbury, UK	EM4102	125 Kh; Provides unique electronic ID
Radio frequency identification (RFID) Reader	Trovan, Aalten, Netherlands	GR-250	To scan PIT tags and determine bird identity
Resistor	RS Components		Value depending on voltage battery and illumination
SD card	SanDisk		64 GB or larger
SongMeter	Wildlife Acoustics; Maynard, MA		Optional. Provides a means of monitoring vocalizations outside of nest boxes
TFT Color LED Portable Test Monitor	Walmart		Allows verification that the camera is on and recording the image correctly
Wood			To construct nest boxes/electronic encolsures