Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Geceleri yapay ışık (ALAN) geniş kapsamlı biyolojik etkilere sahiptir. Bu makalede, bir pile, zamanlayıcıya ve ses özellikli kızılötesi video kameraya bağlı LED ışıklarından oluşan davranışı izlerken yuva kutularının içindeki ALAN'ı manipüle etmek için bir sistem açıklanmaktadır. Araştırmacılar bu sistemi, ALAN'ın organizmalar üzerindeki etkileriyle ilgili birçok olağanüstü soruyu araştırmak için kullanabilirler.

Özet

Hayvanlar, doğal ışık ve karanlık kalıplarıyla evrimleşmiştir. Bununla birlikte, yapay ışık, insan altyapısından ve rekreasyonel faaliyetlerden çevreye giderek daha fazla tanıtılmaktadır. Geceleri yapay ışık (ALAN), hayvan davranışı, fizyolojisi ve zindeliği üzerinde yaygın etkilere sahip olma potansiyeline sahiptir ve bu da popülasyonlar ve topluluklar üzerinde daha geniş çaplı etkilere dönüşebilir. ALAN'ın serbest dolaşan hayvanlar üzerindeki etkilerini anlamak, hareketli organizmaların karşılaştığı ışık seviyelerini ölçmek ve ALAN'ın etkilerini diğer antropojenik rahatsızlık faktörlerinden ayırmak gibi zorluklar nedeniyle önemsiz değildir. Burada, yuva kutularının içindeki ışık seviyelerini deneysel olarak manipüle ederek yapay ışığa maruz kalmanın bireysel hayvanlar üzerindeki etkilerini izole etmemizi sağlayan bir yaklaşımı açıklıyoruz. Bu amaçla, bir plakaya yapıştırılmış ve bir batarya ve zamanlayıcı sistemine bağlanmış ışık yayan diyot (LED) ışıklarından oluşan bir sistem kullanılabilir. Kurulum, yuva kutularının içindeki bireylerin ALAN'ın değişen yoğunluklarına ve sürelerine maruz kalmasına izin verirken, aynı zamanda ses de içeren video kayıtları elde edilmesini sağlar. Sistem, ALAN'ın yetişkinlerde uyku ve aktivite düzenlerini ve gelişmekte olan yavrularda fizyoloji ve telomer dinamiklerini nasıl etkilediği hakkında fikir edinmek için serbest aralıklı büyük memeler (Parus major) ve mavi memeler (Cyanistes caeruleus) üzerine yapılan çalışmalarda kullanılmıştır. Sistem veya bunun bir uyarlaması, ALAN'ın diğer rahatsızlık faktörleriyle nasıl etkileşime girdiği ve biyoenerjetik dengeyi nasıl etkilediği gibi diğer birçok ilginç araştırma sorusunu cevaplamak için kullanılabilir. Ayrıca, benzer sistemler, ALAN seviyelerini manipüle etmek, biyolojik tepkileri değerlendirmek ve interspesifik bir bakış açısı oluşturmaya yönelik çalışmak için çeşitli türlerin yuva kutularına, yuvalarına veya yuvalarına veya yakınlarına kurulabilir. Özellikle serbest yaşayan hayvanların davranışlarını ve hareketlerini izlemek için diğer gelişmiş yaklaşımlarla birleştirildiğinde, bu yaklaşım ALAN'ın biyolojik etkilerini anlamamıza sürekli katkılar sağlamayı vaat etmektedir.

Giriş

Hayvanlar, geceyi ve gündüzü tanımlayan doğal ışık ve karanlık kalıplarıyla evrimleşmiştir. Böylece, hormonal sistemlerdeki sirkadiyen ritimler dinlenme ve aktivite kalıplarını düzenler ve hayvanların zindeliği en üst düzeye çıkarmasına izin verir 1,2,3. Örneğin, glukokortikoid hormonlardaki sirkadiyen ritim, günlük aktivitenin başlangıcında bir zirve ile, omurgalıları glikoz metabolizması üzerindeki etkiler ve çevresel stresörlere yanıt verme yoluyla 24 saatlik süre boyunca uygun şekilde davranmaya hazırlar4. Benzer şekilde, karanlığa yanıt olarak salınan epifiz hormonu melatonin, sirkadiyen ritmisitenin yönetim modellerinde ayrılmaz bir şekilde rol oynar ve ayrıca antioksidan özelliklere sahiptir 5,6. Melatonin salınımı gibi sirkadiyen ritmisitenin birçok yönünün sürüklenmesi, ortamdaki ışık seviyelerinin foto-alımından etkilenir. Bu nedenle, insan aktivitesini, rekreasyonunu ve altyapısını desteklemek için çevreye yapay ışığın sokulması, serbest dolaşan hayvanların davranışı, fizyolojisi ve uygunluğu üzerinde geniş kapsamlı etkilere sahip olma potansiyeline sahiptir 7,8. Gerçekten de, geceleri yapay ışığa maruz kalmanın çeşitli etkileri (ALAN) 9,10 olarak belgelenmiştir ve ALAN, 21. yüzyılda küresel değişim araştırması için bir öncelik olarak vurgulanmıştır10.

ALAN'ın serbest dolaşan hayvanlar üzerindeki etkilerini ölçmek, çeşitli nedenlerden dolayı önemsiz olmayan zorluklar ortaya çıkarmaktadır. İlk olarak, çevrede hareket eden hareketli hayvanlar sürekli olarak farklı ışık seviyeleri yaşarlar. Bu nedenle, bireysel hayvanların maruz kaldığı ışık seviyesi nasıl ölçülür? Hayvanın topraklarındaki ışık seviyeleri ölçülebilse bile, hayvan, maruz kalma kalıplarını etkileyen kaçınma stratejileri kullanabilir, böylece hayvan konumunun ve ışık seviyelerinin eşzamanlı olarak izlenmesini talep edebilir. Gerçekten de, çoğu saha çalışmasında, ışığa maruz kalma seviyelerindeki ortalama ve varyasyon bilinmemektedir11. İkincisi, ALAN'a maruz kalma genellikle gürültü kirliliği, kimyasal maruziyet ve habitat bozulması gibi diğer antropojenik rahatsızlık faktörlerine maruz kalma ile ilişkilidir. Örneğin, karayollarının kenarları boyunca habitatları işgal eden hayvanlar, sokak lambalarından gelen ışığa, araç trafiğinden gelen gürültüye ve araç emisyonlarından kaynaklanan hava kirliliğine maruz kalacaktır. Öyleyse, ALAN'ın etkilerini kafa karıştırıcı değişkenlerin etkilerinden nasıl etkili bir şekilde izole edebiliriz? Hem ışığa maruz kalma seviyelerinin hem de yanıt değişkenlerinin iyi ölçülmesini sağlayan titiz saha deneyleri, ALAN'ın biyolojik etkilerinin ciddiyetini değerlendirmek ve etkili azaltma stratejileri geliştirmek için gereklidir11.

Bu makalede, sınırlamaları olmasa da (tartışma bölümüne bakınız), yukarıda belirtilen zorlukları ortadan kaldırmasa da yatıştırıcıya yardımcı olan deneysel bir yaklaşım açıklanmaktadır. Yaklaşım, serbest yaşayan, günlük bir kuş türünün, büyük baştankara (Parus major) yuva kutularının içindeki ALAN seviyelerini, ışık yayan diyot (LED) ışıklarından oluşan bir sistem ve yuva kutularına yerleştirilmiş bir kızılötesi (IR) kamera kullanarak deneysel olarak manipüle etmeyi gerektirir. Kurulum, araştırmacıların davranışlar ve seslendirmeler üzerindeki etkilerini değerlendirmelerine olanak tanıyan ses de dahil olmak üzere video kayıtlarının eşzamanlı olarak alınmasını sağlar. Büyük memeler üreme için yuva kutularını kullanır ve Kasım ve Mart ayları arasında yuva kutularında uyur. Dişiler ayrıca üreme mevsimi 12 boyunca yuva kutularının içindeuyurlar. Sistem ayrıca ALAN'ın mavi memeler (Cyanistes caeruleus) üzerindeki etkilerini incelemek için daha az ölçüde kullanılmıştır. Hayvanın karşılaştığı ışık seviyelerini bilmeyi içeren ilk zorluk, bir bireyin yuva kutusuna girmeye istekli olduğu (veya hareketsiz yavrular durumunda yuva kutusunda zaten bulunduğu) göz önüne alındığında, ışık seviyelerinin araştırmacı tarafından kesin olarak belirlenebileceği göz önüne alındığında hafifletilir. Kafa karıştırıcı değişkenlerle korelasyonları içeren ikinci zorluk, benzer ortamlarda yuva kutuları kullanılarak ve / veya yuva kutularının yakınındaki karıştırıcı değişkenlerin seviyelerini ölçerek kontrol edilebilir. Ek olarak, boşluk yuvalayan kuşlarda, deneysel bir yaklaşım benimsemek güçlüdür, çünkü yuva kutuları veya doğal boşluklar yavruları ve yetişkinleri ALAN13'ten koruyabilir, bu da bazı korelasyon çalışmalarının neden ALAN'ın (veya antropojenik gürültünün) çok az etkisini bulduğunu açıklayabilir14, oysa deneysel çalışmalar daha sık net etkiler bulmaktadır (aşağıya bakınız). Dahası, bireylerin kendi kontrolleri olarak hizmet ettiği, istatistiksel gücü ve anlamlı biyolojik etkileri tespit etme olasılığını daha da artıran tekrarlanan bir ölçü deneysel tasarımı benimsenebilir. Aşağıdaki bölümler: (1) sistemin tasarım ve uygulamasının ayrıntılarını açıklar, (2) sistem kullanılarak şimdiye kadar elde edilen önemli sonuçları özetler ve (3) hem göğüslerde hem de diğer hayvanlarda izlenebilecek gelecekteki araştırma yönlerini önerir.

Protokol

Bu sistemin hayvan deneylerine tüm uygulamaları Anvers Üniversitesi etik komitesi tarafından onaylanmış ve Belçika ve Flaman yasalarına uygun olarak yürütülmüştür. Metodoloji, davranışsal araştırmalarda hayvanların kullanımı için ASAB / ABS kılavuzlarına bağlı kalmıştır. Belçika Kraliyet Doğa Bilimleri Enstitüsü (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen; KBIN) tüm araştırmacılar ve personel için lisans sağladı.

1. Deney sisteminin oluşturulması

  1. ALAN oluşturmada kullanmak üzere geniş spektrumlu LED'ler edinin. LED fardan LED ışık(lar)ı alın. Daha dağınık aydınlatma için tek bir LED ışığı veya birden fazla (örneğin, 4) geniş spektrumlu LED ışığı kullanın (Şekil 1).
    NOT: Bir modifikasyon olarak, farklı spektral özelliklere sahip LED'ler (örneğin, kırmızıya karşı mavi) kullanılabilir, ancak farklı bir kaynaktan elde edilmesi gerekir (bu sistemi kullanan geçmiş çalışmalarda kullanılan LED'lerin spektral özellikleri için Grunst et al.2019 15'in Ek materyaline bakınız).
  2. Davranışsal izlemeye izin vermek için LED'leri bir IR kamera ile birlikte monte etmek için bir sistem tasarlayın. Araştırmacılar bu sonu çeşitli şekillerde başarabilirler.
    1. Seçenek 1. Tek bir geniş spektrumlu LED'i, yuva kutusuna sığan plastik veya metal bir plaka üzerine yapıştırıcı ile monte edilmiş bir IR kameraya bitişik plastik bir tüpe ayrı ayrı yuva kutusuna yerleştirin (Şekil 1A, B).
    2. Seçenek 2. Bir kızılötesi kamerayı plastik veya metal bir plaka üzerinde merkezi bir konuma monte edin ve ardından LED ışıklarını IR kamerayı çevreleyen plaka üzerinde sabit konumlara monte edin (Şekil 1C).
  3. Sistemi bir güç kaynağına (pil) ve zamanlayıcıya bağlamak için bir araç tasarlayın.
    1. Yuva kutusunun yan tarafında, sistemi bir Fe-bataryaya (12 V; 120 Wh) ve ev yapımı zamanlayıcıya (12 V) bağlamak için tel konektörlerin uzanabileceği koruluklar yapmak için bir bıçak veya matkap kullanın.
    2. Yuva kutusuyla renklenme, uzunluk ve genişlik bakımından eşleşen koyu yeşil ahşap bir muhafaza tasarlayın (örneğin, geçmiş çalışmalarda kullanılan yuva kutuları boyutlara sahipti: 120 mm x 155 mm x 250 mm ) ve pili barındırmak için bir menteşe aracılığıyla bir taraf açık, video için kaydedici ve LED'ler için zamanlayıcı sistemi (Şekil 2; Ek Şekil 1 ve Ek Şekil 2).
  4. ALAN yoğunluğunu ayarlamak için bir araç tasarlayın.
    1. Bir direnç (akü voltajına ve aydınlatmaya bağlı değer) elde edin ve LED'lere seri olarak bağlayın.
  5. Kuşları sisteme alıştırmak için zamanlayıcıyı ve pili barındıran muhafazalarla aynı boyutlarda "kukla" kutular tasarlayın (yani, Şekil 2A'da olduğu gibi, ancak dahili elektronikler olmadan).
    NOT: Bölüm 2 ve bölüm 3, ALAN'ın fokal organizma üzerindeki etkilerini incelemek için kullanılan adım adım yöntemleri tartışmaktadır.

figure-protocol-3199
Şekil 1: Yuva kutularının içindeki ALAN'ı manipüle etmek için kullanılan IR kameralar ve LED ışık(lar)dan oluşan iki sistem . (A) Eski sistemi yerinde tutan plaka ile yuva kutusunun üstten görünümü. (B) ALAN'ı manipüle etmek için 1 geniş spektrumlu LED'li eski sistem ve 10 IR LED'li merkezi kamera (c) 4 geniş spektrumlu LED'li yeni sistem ve 4 IR LED'li merkezi IR kamera. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-protocol-3974
Şekil 2: ALAN ve video kayıt davranışını manipüle etmek için kullanılan ev yapımı pil ve zamanlayıcı ünitesi . (A) Ünite, yuva kutusunun üzerine monte edilmiş ahşap bir kutunun içine yerleştirilmiştir. (B) Ünite içindeki elektroniklerin görünümü. Konektörler, elektronikleri IR kameraya ve geniş spektrumlu LED'lere bağlamak için yuva kutusunun içinden ahşap muhafazaya kadar uzanır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Deneyin planlanması ve ALAN yoğunluğunun ve zamanlamasının ayarlanması

  1. Hayvanların maruz bırakılacağı istenen ışık yoğunluğunu belirleyin.
    1. Araştırma sorusuna cevap veren anlamlı sonuçlar üretmek için hangi deneysel ışık yoğunluğunun kullanılacağını dikkatlice düşünün. Genel olarak, bu, serbest dolaşan hayvanların karşılaşması muhtemel ekolojik olarak ilgili bir ışık yoğunluğunun seçilmesi anlamına gelecektir (rehberlik için Tablo 1'e bakınız).
  2. LED ışıklarını istenen ışık yoğunluğuna ayarlayın (örneğin, geçmiş çalışmalarda kullanıldığı gibi 1-3 lüks; Tablo 1 ve Tablo 2).
    1. Sahaya yerleştirmeden önce, ışık yoğunluğunu kalibre etmek için sistemi laboratuvara alınan bir yuva kutusuna yerleştirin. LED'leri aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklandığı gibi güç kaynağına bağlayın (Protokol bölüm 3).
    2. LED'ler tarafından yayılan ışığı, yuva kutusunun içindeki kuş seviyesine (alttan ~ 8 cm) bir ışık ölçer yerleştirerek ve aynı anda direnci LED'lerle seri olarak ayarlayarak istenen yoğunluğa (lüks) ayarlayın.
      NOT: Çok düşük ışık yoğunluklarına ulaşmak mümkündür (örneğin, kırsal gökyüzü parıltısı seviyeleri; 0,01 lüks).
  3. Hayvanların ALAN'a maruz bırakılacağı zaman dilimini belirleyin.
    1. Gece boyunca maruz kalmanın uzunluğunu ve zamanlamasını belirleyin. Örneğin, kişi hayvanları bütün gece boyunca, gecenin sadece bir kısmı için ALAN'a maruz bırakabilir veya tedirginlik derecesini azaltmak için gecenin ortasında karanlık bir dönem bırakabilir.
    2. Bir hayvanın ALAN'a maruz kalması için yuva kutusuna (veya belirli bir alana) girmesi gerektiğinde, giriş olayından önce veya sonra ışığın açılması gerekip gerekmediğini de göz önünde bulundurun.
  4. Gece boyunca ışığa maruz kalma süresini kontrol etmek için zamanlayıcıyı ayarlayın.
    1. Geniş spektrumlu LED'lere bağlı zamanlayıcıyı, ışığın belirli periyotlarda açılıp kapanması için ayarlayın (örneğin, gün batımından en az 2 saat önce; gün doğumundan 2 saat sonra kapalı).
      NOT: IR kamera, hayvanın davranışının ışığa maruz kalma süresi boyunca aynı anda kaydedilmesine izin verir ve şarj edilmiş bir bataryaya bağlı olduğu sürece açık kalır.
  5. Hedef araştırma soru(lar)ı için kullanılacak uygun deneysel tasarımı belirler.
    NOT: Bazı sorular için, tekrarlanan bir ölçü deney tasarımı en güçlü seçenek olacaktır (örneğin, ALAN'a maruz kalmak uyku davranışını nasıl etkiler?). Diğerleri için, eşleştirilmiş kontrol ve deney gruplarına ihtiyaç duyulacaktır (örneğin, ALAN'a maruz kalmak, gelişmekte olan yavrularda telomer kaybını nasıl etkiler?).
Kaynak/maruz kalma düzeyiYoğunluk (lüks)
Tam güneş ışığı103000
Dolunay ışığı0.05–1
Kentsel Gökyüzü parıltısı0.2–0.5
Serbest yaşayan Avrupa kara kuşlarının maruz kalması0.2 (0.07–2.2)
Sistemi kullanan geçmiş deneysel çalışmalar1–3
LED sokak lambaları~10
Düşük basınçlı sodyum sokak lambaları~10
Yüksek basınçlı sodyum~10
Floresan aydınlatma300
Metal halojenür400–2000

Tablo 1: Ortamdaki karakteristik ışık yoğunlukları3,9, serbest dolaşan kuşların maruz kalma düzeyleri41 ve bu sistemi kullanan geçmiş çalışmalarda kullanılan yoğunluklar (Tablo 2'deki referanslar).

3. ALAN'a maruz kalmanın uygulanması

  1. Hayvanları deney düzeneğine alıştırın.
    1. Deney bağlamında mümkünse, yenilikten kaçınmanın etkilerini en aza indirmek için deneyden en az 1 gün önce yuva kutularının üstüne kukla kutular yerleştirerek hayvanları kuruluma alıştırmak.
  2. Odak bireyleri araştırın.
    1. Kuşları rahatsız etmeden yuva kutularında tanımlamaya izin vermek için pasif bütünleştirici transponder (PIT) etiketleriyle çalışma popülasyonundaki hayvanları yerleştirin.
    2. ALAN'ın uyku davranışı üzerindeki etkisini içeren deneylerde, deneyden önceki gece yuva kutularını ziyaret edin ve hangi kuşların içinde tünediğini belirlemek için kutuları bir radyo frekansı tanımlama (RFID) okuyucusu ile tarayın.
    3. Üreme mevsimi boyunca, gelişmekte olan yavruların ALAN'a maruz kalmasını içeren deneylerde, yuva kutularını sürekli olarak izleyin (örneğin, her gün) ve yuva içeriğini ve yetişkin kimliğini kontrol edin. Deneyde kullanılmak üzere belirli özelliklere sahip yavrular içeren yuva kutularını dikkatlice seçin (yani, modal yavru boyutu, hem ebeveynler mevcut hem de beslenme).
  3. Denemeyi seçin ve uygulayın.
    1. Uyku davranışını içeren deneyler için, 3.3.2-3.3.21 adımlarını izleyerek ALAN (kontrol tedavisi) yokluğunda rahatsız edilmemiş uykuyu kaydetmek için en az bir gece boyunca karanlık koşullar altında uyuyan bireyleri ilk önce kaydederek tekrarlanan bir önlem tasarımı uygulayın.
    2. Bu amaçla, IR kameralardaki zamanı, sahaya götürmeden önce yerel saatle senkronize ettiğinizden emin olun.
    3. Pilin bitişiğindeki mini DVR kaydedicideki SD yuvasına bir SD kart takın (Şekil 2B; Ek Şekil 2). SD kartın boş olduğundan emin olun ve boş değilse, içerdiği verileri silin.
    4. Karanlığın başlamasından en az 2 saat önce, kukla kutuyu yuva kutusunun üstünden çıkarın.
    5. Yuva kutusu kapağını açın.
    6. IR kamerayı içeren plakayı, kamera hedefi aşağı doğru yönlendirilmiş şekilde yuva kutusunun içine yerleştirin.
    7. Elektronik konektörleri yuva kutusundaki korudan uzatın.
    8. Yuva kutusu kapağını kapatın.
    9. Pili, kaydediciyi ve zamanlayıcıyı içeren muhafazayı yuva kutusunun üzerine yerleştirin.
    10. Pil gücü konektörlerini bağlayın. Kayıt cihazındaki kırmızı konektörü fotoğraf makinesinden gelen beyaz konektöre (ses), kayıt cihazındaki sarı konektörü fotoğraf makinesinden (video) sarı konektöre ve pildeki siyah konektörü fotoğraf makinesinden (güç) kırmızı konektöre bağlayın (Ek Şekil 1 ve Ek Şekil 2).
    11. Kamera kaydını başlatmak için kayıt düğmesine basın.
      NOT: Zamanlayıcı ayarlanmayacak ve/veya güç, LED'leri kontrol eden zamanlayıcıya bağlanmayacaktır, böylece kontrol gecelerinde ALAN üretilmeyecektir.
    12. Kaydın başladığından ve görüntünün doğru olduğundan emin olmak için küçük bir tft ekranla kontrol edin. Tft ekranını bağlamak için bir bağlantı noktası kaydedicinin altında bulunur (Ek Şekil 2).
    13. Hava karardıktan yaklaşık 1 saat sonra, yuva kutusuna geri dönün ve bir RFID transponder okuyucuyu yuva kutusunun alt ve yanlarına hareket ettirerek ve PIT etiketinden iletilen benzersiz kimlik numarasını kaydederek içeride uyuyan kuşun kimliğini kontrol edin.
    14. Kontrol kaydını takip eden sabah, güneş doğduktan en az 2 saat sonra, yuva kutusuna dönün ve pil sistemini ve IR kamerayı toplayın.
    15. Yine, yuva kutusunun üstüne sahte bir kutu yerleştirin.
    16. Laboratuvarda veya ofiste, pili şarj edin ve davranışsal verileri toplamak için SD kartı kayıt cihazından çıkarın ve indirin.
      NOT: Piller, tüm gece boyunca kayıt yapabilmek için soğuk koşullarda ~30 saatlik bir ömre sahiptir, ancak art arda kayıt yapılan geceler arasında tamamen şarj edilmeleri gerekir.
    17. Verileri başarıyla indirdikten sonra, verileri SD karttan silin ve ardından mini DVR kaydediciye yeniden takın.
    18. Sonraki gece, ışığa maruz kalma işlemini uygulayın (örneğin, sistemi kullanan geçmiş deneylerde kullanıldığı gibi 1-3 lüks; Tablo 1 ve Tablo 2).
    19. Zamanlayıcı sistemini istenen ışığa maruz kalma süresi için ayarlayın.
    20. Kontrol kaydı için yukarıda açıklanan adımları (3.3.2-3.3.17) izleyin, ancak zamanlayıcıyı güce ve LED'leri zamanlayıcıya bağlayın (Ek Şekil 1 ve Ek Şekil 2).
    21. İstenirse, kontrol kaydını (karanlık koşullar altında uyku davranışının, yani ALAN'ın yokluğunun) üçüncü gecede tekrarlayın.
    22. Yavruların ALAN'a maruz kalmasını içeren deneyler için, 3.3.23-3.3.25 numaralı adımlarda açıklandığı gibi kontrol ve deneysel yavrular kullanın.
    23. Kontrol yavrularının yuva kutularının üzerine kukla kutular (elektronik eksik) yerleştirin ve hem kontrol hem de deneysel yavruları eşdeğer şekillerde kullanın.
    24. Deneysel kutular için deneysel ALAN maruziyetini uygulayın. Deney süresi boyunca, LED sistemini ve IR kamerayı yukarıda açıklandığı gibi yuva kutusunun içine monte edin ve zamanlayıcıyı istenen ışığa maruz kalma süresini kontrol edecek şekilde ayarlayın.
    25. Pilleri şarj edin. Birden fazla gece ışığa maruz kalma ve video kaydı içeren deneyler için, gün boyunca pilleri şarj etmek için her sabah sistemleri toplayın ve ardından akşamları sistemi değiştirin.
  4. İlgilenilen yanıt değişken(ler)i hakkında veri toplayın.
    1. Yuva kutusundaki davranış ilgi değişkeniyse, IR kamera aynı anda davranışı belgelemeye izin verecektir (örneğin, uyku davranışı; Şekil 3).
    2. Ek izleme yöntemleriyle, zaman içinde değişken noktalarda gerçekleşen örneklemeyle (örneğin, ışığa maruz kalmadan önce ve sonra alınan kan örnekleri15) ilgilendiğiniz diğer verileri toplayın.

figure-protocol-14795
Şekil 3: ALAN'a maruz kalan bir yuva kutusunun içindeki büyük bir baştankara kızılötesi görüntüsü . (A) Uyku ve (B) Büyük baştankara uyarısı Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Sonuçlar

Bu sistem kullanılarak yayınlanan hakemli araştırma makaleleri Tablo 2'de özetlenmiştir. Diğer bazı makaleler devam etmektedir. Bu çalışmalar üç ana araştırma sorusu paketini ele almaktadır. İlk olarak, sistem ışığa maruz kalmanın yetişkinlerde uyku davranışı ve aktivite seviyeleri üzerindeki etkilerini incelemek için kullanılmıştır. Bu amaçla, aynı bireyin ilk önce doğal koşullar altında uyuduğu ve daha sonra ışıklı bir yuva kutusunda uyuduğu kaydedilen tekrar...

Tartışmalar

LED ışıkların ve eşleştirilmiş bir IR kameranın bu yuva kutusu tabanlı sistemi, araştırmacıların ALAN'ın biyolojik etkileri ile ilgili bir dizi ilginç soruyu değerlendirmelerine izin verdi. Dahası, sistemle takip edilebilecek daha birçok araştırma yönü vardır. Ek olarak, sistemin kullanımını diğer türlere genişletmek, ALAN'a duyarlılıktaki spesifik farklılıkların anlaşılmasını teşvik etmeye yardımcı olabilir. Aşağıda, gelecekteki araştırmalar için kapsamlı olmayan bazı ola...

Açıklamalar

Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.

Teşekkürler

ALAN'ın kuşlar üzerindeki biyolojik etkilerini içeren araştırma programımız FWO Flanders (M.E. ve R.P., proje kimliği: G.0A36.15N), Anvers Üniversitesi ve Avrupa Komisyonu'ndan (M.L.G, Marie Skłodowska-Curie burs kimliği: 799667) fon almıştır. Anvers Üniversitesi'ndeki Davranışsal Ekoloji ve Ekofizyoloji Araştırma grubu üyelerinin, özellikle Peter Scheys ve Thomas Raap'ın entelektüel ve teknik desteğini kabul ediyoruz.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Broad spectrum; 15 mm x 5 mm; LED headlightRANEX; Gilze; Nederlands6000.217A similar model could also be used
BatteryBYDR1210A-CFe-battery 12 V 120 Wh ( lithium iron phosphate battery)
Dark green paintOptional. To color nest boxes/electronic enclosures
Electrical tapeFor electronics
Homemade timer systemAmazonYP109A 12VA similar model could also be used
Infrared cameraKoberts-Goods, Melsungen, DE205-IR-LMini camera; a similar model could also be used
Light level meterISO-Tech ILM; Corby; UK1335To calibrate light intensity
Mini DVR video recorderPakatak, Essex, UKMD-101Surveillance DVR Recorder Mini SD Car DVR with 32 GB
Passive integrated transponder (PIT) tagsEccel Technology Ltd, Aylesbury, UKEM4102125 Kh; Provides unique electronic ID
Radio frequency identification (RFID) ReaderTrovan, Aalten, NetherlandsGR-250To scan PIT tags and determine bird identity
ResistorRS ComponentsValue depending on voltage battery and illumination
SD cardSanDisk64 GB or larger
SongMeterWildlife Acoustics; Maynard, MAOptional. Provides a means of monitoring vocalizations outside of nest boxes
TFT Color LED Portable Test MonitorWalmartAllows verification that the camera is on and recording the image correctly
WoodTo construct nest boxes/electronic encolsures

Referanslar

  1. Gwinner, E., Brandstätter, R. Complex bird clocks. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 356 (1415), 1801-1810 (2001).
  2. Dominoni, D., Helm, B., Lehmann, M., Dowse, H. B., Partecke, J. Clocks for the city: circadian differences between forest and city songbirds. Proceedings of the Royal Society of London B. 280 (1763), 20130593 (2013).
  3. Ouyang, J. Q., Davies, S., Dominoni, D. Hormonally mediated effects of artificial light at night on behavior and fitness: linking endocrine mechanisms with function. Journal of Experimental Biology. 221, (2018).
  4. Mohawk, J., Pargament, J., Lee, T. Circadian dependence of corticosterone release to light exposure. in the rat. Physiology and Behavior. 92 (5), 800-806 (2007).
  5. Reiter, R., Tan, D., Osuna, C., Gitto, E. Actions of melatonin in the reduction of oxidative stress: a review. Journal of Biomedical Science. 7 (6), 444-458 (2000).
  6. Jones, T., Durrant, J., Michaelides, E., Green, M. P. Melatonin: a possible link between the presence of artificial light at night and reductions in biological fitness. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 370 (1667), 20140122 (2020).
  7. Fonken, L. K., Nelson, R. J. The effects of light at night on circadian clocks and metabolism. Endocrine Reviews. 35 (4), 648-670 (2014).
  8. Falcón, J., et al. Exposure to artificial light at night and the consequences for flora, fauna, and ecosystems. Frontiers in Neuroscience. 14, 602796 (2020).
  9. Gaston, K. J., Bennie, J., Davies, T. W., Hopkins, J. The ecological impacts of nighttime light pollution: a mechanistic approach. Biological Reviews. 88 (4), 912-927 (2013).
  10. Davies, T. W., Smyth, T. Why artificial light at night should be a focus for global change research in the 21st century. Global Change Biology. 24 (3), 872-882 (2017).
  11. Raap, T., Pinxten, R., Eens, M. Rigorous field experiments are essential to understand the genuine severity of light pollution and to identify possible solutions. Global Change Biology. 23 (12), 5024-5026 (2017).
  12. Raap, T., Sun, J. C., Pinxten, R., Eens, M. Disruptive effects of light pollution on sleep in free-living birds: season and/or light intensity-dependent effects. Behavioral Processes. 144, 13-19 (2017).
  13. Raap, T., Pinxten, R., Eens, M. Cavities shield birds from effects of artificial light at night on sleep. Journal of Experimental Zoology A. 329 (8-9), 449-456 (2018).
  14. Casasole, G., et al. Neither artificial light at night, anthropogenic noise nor distance from roads are associated with oxidative status of nestlings in an urban population of songbirds. Comparative Biochemistry and Physiology A. 210, 14-21 (2017).
  15. Grunst, M. L., Raap, T., Grunst, A. S., Pinxten, R., Eens, M. Artificial light at night does not affect not telomere shortening in a developing free-living songbird: a field experiment. Science of the Total Environment. 662, 266-275 (2019).
  16. Raap, T., Pinxten, R., Eens, M. Light pollution disrupts sleep in free-living animals. Scientific Reports. 5, 13557 (2015).
  17. Raap, T., Pinxten, R., Eens, M. Artificial light at night disrupts sleep in female great tits (Parus major) during the nestling period, and is followed by a sleep rebound. Environmental Pollution. 215, 125-134 (2016).
  18. Raap, T., Thys, B., Grunst, A. S., Grunst, M. L., Pinxten, R., Eens, M. Personality and artificial light at night in a semi-urban songbird population: no evidence for personality-dependent sampling bias, avoidance or disruptive effects on sleep behaviour. Environmental Pollution. 243 (2), 1317-1324 (2018).
  19. Raap, T., et al. Artificial light at night affects body mass but not oxidative status in free-living nestling songbirds: an experimental study. Scientific Reports. 6, 35626 (2016).
  20. Grunst, M. L., et al. Early-life exposure to artificial light at night elevates physiological stress in free-living songbirds. Environmental Pollution. 259, 113895 (2020).
  21. Raap, T., Casasole, G., Pinxten, R., Eens, M. Early life exposure to artificial light at night affect the physiological condition: an experimental study on the ecophysiology of free-living nestling songbirds. Environmental Pollution. 218, 909-914 (2016).
  22. Raap, T., Pinxten, R., Eens, M. Artificial light at night causes an unexpected increase in oxalate in developing male songbirds. Conservation Physiology. 6 (1), 005 (2018).
  23. Sun, J., Raap, T., Pinxten, R., Eens, M. Artificial light at night affects sleep behaviour differently in two closely related songbird species. Environmental Pollution. 231 (1), 882-889 (2017).
  24. Ziegler, A. -. K., et al. Exposure to artificial light at night alters innate immune response in wild great tit nestlings. Journal of Expimental Biology. 224 (10), (2021).
  25. Dominoni, D. M., Teo, D., Branston, C. J., Jakhar, A., Albalawi, B. F. A., Feather Evans, N. P. but not plasma, glucocorticoid response to artificial light at night differs between urban and forest blue tit nestlings. Integrative and Comparative Biology. 16 (3), 1111-1121 (2021).
  26. Levy, K., Wegrzyn, Y., Efronny, R., Barnea, A., Ayali, A. Lifelong exposure to artificial light at night impats stridulation and locomotion activity patterns in the cricket Gryllus bimaculatus. Proceedings of the Royal Society of London B. 288 (1959), 20211626 (2021).
  27. Dominoni, D., Smit, J. A. H., Visser, M. E., Halfwerk, W. Multisensory pollution: artificial light at night and anthropogenic noise have interactive effects on activity patterns of great tits (Parus major). Environmental Pollution. 256, 113314 (2020).
  28. Ouyang, J. Q., de Jong, M., Hau, M., Visser, M. E., van Grunsven, R. H. A., Spoelstra, K. Stressful colours: Corticosterone concentrations in a free-living songbird vary with the spectral composition of experimental illumination. Biology Letters. 11 (8), 20150517 (2015).
  29. Van Dis, N. E., Spoelstra, K., Visser, M. E., Dominoni, D. M. Colour of artificial light at night affects incubation behaviour in the great tit, Parus major. Frontiers in Ecology and Evolution. 9, 697 (2021).
  30. Welbers, A. A. M. H., et al. Artificial light at night reduces daily energy expenditure in breeding great tits (Parus major). Frontiers in Ecology and Evolution. 5, 55 (2017).
  31. Lighton, J. R. B. . Measuring metabolic rates: A manual for scientists. , (2008).
  32. Butler, P. J., Green, J. A., Boyd, I. L., Speakman, J. R. Measuring metabolic rate in the field: The pros and cons of the doubly labeled water and heart rate methods. Functional Ecology. 18 (2), 168-183 (2004).
  33. Elliott, H., Le Vaillant, M., Kato, A., Speakman, J. R., Ropert-Coudert, Y. Accelerometry predicts daily energy expenditure in a bird with high activity levels. Biology Letters. 9, 20120919 (2013).
  34. Pettersen, A. K., White, C. R., Marshall, D. J. Metabolic rate covaries with fitness and pace of the life history in the field. Proceedings of the Royal Society of London B. 283 (1831), 20160323 (2016).
  35. Grunst, A. S., Grunst, M. L., Pinxten, R., Bervoets, L., Eens, M. Sources of individual variation in problem-solving performance in urban great tits (Parus major): Exploring effects of metal pollution, urban disturbance and personality. Science of the Total Environment. 749, 141436 (2020).
  36. Croston, R., Kozlovsky, D. Y., Branch, C. L., Parchman, T. L., Bridge, E. S., Pravosudoy, V. V. Individual variation in spatial memory performance in wild mountain chickadees from different elevations. Animal Behaviour. 111, 225-234 (2016).
  37. Iserbyt, A., Griffioen, M., Borremans, B., Eens, M., Müller, W. How to quantify animal activity from radio-frequency identification (RFID) recordings. Ecology and Evolution. 8 (20), 10166-10174 (2018).
  38. Naef-Daenzer, B., Fruh, D., Stalder, M., Wetli, P., Weise, E. Miniaturization (0.2 g) and evaluation of attachment techniques of telemetry transmitters. Journal of Experimental Biology. 208 (21), 4063-4068 (2005).
  39. Van Hasselt, S. J., Rusche, M., Vyssotski, A. L., Verhulst, S., Rattenborg, N. C., Meerlo, P. Sleep time in European starlings is strongly affected by night length and moon phase. Current Biology. 30 (9), 1664-1671 (2020).
  40. Eberle, M., Kappeler, P. M. Family insurance: kin selection and cooperative breeding in a solitary primate (Microcebus murinus). Behavioral Ecology Sociobiology. 60 (4), 582-588 (2006).
  41. Dominoni, D. M., Quetting, M., Partecke, J. Artificial light at night advances avian reproductive physiology. Proceedings of the Royal Society of London B. 280, 20123017 (2013).
  42. De Jong, M., Ouyang, J. Q., van Grunsven, R. H. A., Visser, M. E., Spoelstra, K. Do wild great tits avoid exposure to light at night. Plos ONE. 11 (6), 0157357 (2016).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

BiyolojiSay 180

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır