הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

גישה ניסיונית לחקר ההשפעות של אור מלאכותי בלילה על בעלי חיים חופשיים: יישום, תוצאות וכיוונים למחקר עתידי

2.1K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/63381

⸱

2 בפברואר 2022

 ,  ,  ,  , 
1Department of Biology, Behavioural Ecology and Ecophysiology Group, University of Antwerp, 2Faculty of Social Sciences, Antwerp School of Education, University of Antwerp

במאמר זה

סיכום

לאור מלאכותי בלילה (ALAN) יש השפעות ביולוגיות רחבות היקף. מאמר זה מתאר מערכת למניפולציה של ALAN בתוך תיבות קן תוך ניטור התנהגות, המורכבת מנורות LED המוצמדות לסוללה, טיימר ומצלמת וידאו אינפרא אדום התומכת בשמע. חוקרים יכולים להשתמש במערכת זו כדי לחקור שאלות בולטות רבות בנוגע להשפעות של ALAN על אורגניזמים.

תקציר

בעלי חיים התפתחו עם דפוסים טבעיים של אור וחושך. עם זאת, אור מלאכותי מוחדר יותר ויותר לסביבה מתשתיות אנושיות ומפעילות פנאי. לאור מלאכותי בלילה (ALAN) יש פוטנציאל להיות בעל פוטנציאל להשפעות נרחבות על התנהגות בעלי חיים, פיזיולוגיה וכושר, מה שיכול להיות מתורגם להשפעות בקנה מידה רחב יותר על אוכלוסיות וקהילות. הבנת ההשפעות של ALAN על בעלי חיים חופשיים אינה טריוויאלית בשל אתגרים כגון מדידת רמות האור שבהן נתקלים אורגניזמים ניידים והפרדת ההשפעות של ALAN מאלו של גורמי הפרעה אנתרופוגניים אחרים. כאן אנו מתארים גישה המאפשרת לנו לבודד את ההשפעות של חשיפה לאור מלאכותי על בעלי חיים בודדים על ידי מניפולציה ניסיונית של רמות האור בתוך תיבות הקן. לשם כך, ניתן להשתמש במערכת המורכבת מנורות דיודה פולטות אור (LED) המודבקות לצלחת ומחוברות לסוללה ולמערכת טיימר. ההתקנה מאפשרת חשיפה של פרטים בתוך תיבות קן לעוצמות ומשכי זמן שונים של ALAN ובמקביל להשיג הקלטות וידאו, הכוללות גם שמע. המערכת שימשה במחקרים על ציצים גדולים חופשיים (Parus major) וציצים כחולים (Cyanistes caeruleus) כדי לקבל תובנה כיצד ALAN משפיע על דפוסי שינה ופעילות במבוגרים ופיזיולוגיה ודינמיקה של טלומרים בפיתוח נסטלטורים. המערכת, או ההסתגלות שלה, יכולה לשמש כדי לענות על שאלות מחקר מסקרנות רבות אחרות, כגון כיצד ALAN מתקשר עם גורמי הפרעה אחרים ומשפיע על האיזון הביו-אנרגטי. יתר על כן, מערכות דומות יכולות להיות מותקנות בתיבות הקן, הקנים או המחילות של מגוון מינים או בקרבתן כדי לתפעל רמות של ALAN, להעריך תגובות ביולוגיות ולפעול לבניית נקודת מבט בין-ספציפית. במיוחד בשילוב עם גישות מתקדמות אחרות לניטור ההתנהגות והתנועה של בעלי חיים חופשיים, גישה זו מבטיחה להניב תרומות מתמשכות להבנתנו את ההשלכות הביולוגיות של ALAN.

מבוא

בעלי חיים התפתחו עם הדפוסים הטבעיים של אור וחושך המגדירים יום ולילה. לפיכך, מקצבים צירקדיים במערכות הורמונליות מתזמרים דפוסי מנוחה ופעילות ומאפשרים לבעלי חיים למקסם את הכושר 1,2,3. לדוגמה, השעון הביולוגי בהורמונים גלוקוקורטיקואידים, עם שיא עם תחילת הפעילות היומיומית, גורם לבעלי חוליות להתנהג כראוי לאורך התקופה של 24 שעות באמצעות השפעות על חילוף החומרים של הגלוקוז וההיענות לגורמי עקה סביבתיים4. באופן דומה, הורמון האצטרובל מלטונין, המשתחרר בתגובה לחושך, מעורב באופן אינטגרלי בדפוסים השולטים בתבניות של ריתמיות צירקדיאנית ויש לו גם תכונות נוגדות חמצון 5,6. הטמעה של היבטים רבים של השעון הביולוגי, כגון שחרור מלטונין, מושפעת מתפיסה פוטוטוגרפית של רמות האור בסביבה. לפיכך, להכנסת אור מלאכותי לסביבה כדי לתמוך בפעילות אנושית, בפנאי ובתשתיות יש פוטנציאל להיות בעל פוטנציאל להשפעות נרחבות על ההתנהגות, הפיזיולוגיה והכושר של בעלי חיים חופשיים 7,8. ואכן, השפעות מגוונות של חשיפה לאור מלאכותי בלילה (ALAN) תועדו 9,10, ו-ALAN הודגשה כעדיפות למחקר שינויגלובלי במאה ה-2110.

מדידת ההשפעות של ALAN על בעלי חיים חופשיים מציבה אתגרים לא טריוויאליים מכמה סיבות. ראשית, בעלי חיים ניידים הנעים בסביבה חווים כל הזמן רמות שונות של אור. אם כן, כיצד ניתן לכמת את רמת האור שבעלי חיים בודדים נחשפים אליה? גם אם ניתן לכמת את רמות האור בשטח החיה, בעל החיים עשוי להשתמש באסטרטגיות הימנעות המשפיעות על דפוסי החשיפה, ובכך לדרוש מעקב סימולטני אחר מיקום בעלי החיים ורמות האור. ואכן, ברוב מחקרי השדה, הממוצע והשונות ברמות החשיפה לאור אינן ידועות11. שנית, חשיפה ל-ALAN מתואמת לעתים קרובות עם חשיפה לגורמי הפרעה אנתרופוגניים אחרים, כגון זיהום רעש, חשיפה כימית ופגיעה בבתי גידול. לדוגמה, בעלי חיים התופסים בתי גידול בשולי הכבישים ייחשפו לאור מפנסי רחוב, לרעש מתנועת כלי רכב ולזיהום אוויר מפליטת כלי רכב. כיצד אם כן מבודדים ביעילות את ההשפעות של ALAN מההשפעות של משתנים מבלבלים? ניסויי שדה קפדניים המאפשרים מדידות טובות הן של רמות החשיפה לאור והן של משתני התגובה חיוניים להערכת חומרת ההשפעות הביולוגיות של ALAN, ולפיתוח אסטרטגיות הפחתה יעילות11.

מאמר זה מתאר גישה ניסיונית, שלמרות שאינה נטולת מגבלותיה (ראה סעיף דיון), מסייעת להרגיע, אם לא לבטל את הקשיים שצוינו לעיל. הגישה כוללת מניפולציה ניסיונית של רמות ALAN בתוך תיבות הקן של מין ציפורים יומיות שחי חופשיות, הציצי הגדול (Parus major), באמצעות מערכת של נורות דיודה פולטות אור (LED) ומצלמת אינפרא אדום (IR) המותקנת בתוך תיבות קן. ההתקנה מאפשרת רכישה סימולטנית של הקלטות וידאו, כולל אודיו, המאפשרת לחוקרים להעריך את ההשפעות על התנהגויות וקולות. ציצים גדולים משתמשים בתיבות קן לרבייה, וישנים בתיבות הקן בין נובמבר למרץ. הנקבות גם ישנות בתוך תיבות הקן בעונת הרבייהה-12. המערכת שימשה גם במידה פחותה כדי לחקור את ההשפעות של ALAN על ציצים כחולים (Cyanistes caeruleus). הקושי הראשון, הכרוך בידיעת רמות האור בהן נתקלת החיה, מתמתן בכך שבהינתן שאדם מוכן להיכנס לתיבת הקן (או שהוא כבר נמצא בתיבת הקן במקרה של תקיעות חסרות תנועה), רמות האור יכולות להיקבע במדויק על ידי החוקר. ניתן לשלוט בקושי השני, הכרוך בקורלציות למשתנים מבלבלים, על ידי שימוש בתיבות קן בסביבות דומות, ו/או מדידת רמות המשתנים המבלבלים ליד תיבות הקן. בנוסף, אצל ציפורים המקננות בחלל, אימוץ גישה ניסיונית הוא רב עוצמה מכיוון שתיבות קינון או חללים טבעיים יכולים להגן על יצורים ובוגרים מפני ALAN13, מה שעשוי להסביר מדוע מחקרים מתאמים מסוימים מוצאים השפעה מועטה של ALAN (או רעש אנתרופוגני)14, בעוד שמחקרים ניסיוניים מוצאים לעתים קרובות יותר השפעות ברורות (ראו להלן). יתר על כן, ניתן לאמץ תכנון ניסויי חוזר ונשנה שבו אנשים משמשים כשליטה משלהם, מה שמגדיל עוד יותר את העוצמה הסטטיסטית, ואת ההסתברות לגילוי השפעות ביולוגיות משמעותיות. הסעיפים שלהלן: (1) מסבירים את פרטי התכנון והיישום של המערכת, (2) מסכמים את התוצאות החשובות שנגזרו עד כה באמצעות המערכת, ו-(3) מציעים כיווני מחקר עתידיים שניתן יהיה להמשיך בהם, הן בציצים והן בבעלי חיים אחרים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל הבקשות של מערכת זו לניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת אנטוורפן ונעשו בהתאם לחוקים הבלגיים והפלמיים. המתודולוגיה דבקה בהנחיות ASAB/ABS לשימוש בבעלי חיים במחקר התנהגותי. המכון המלכותי הבלגי למדעי הטבע (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen; KBIN) סיפק רישיונות לכל החוקרים ואנשי הצוות.

1. יצירת מערכת הניסוי

  1. השג נורית LED רחבת טווח לשימוש ביצירת ALAN. קח את נורות ה-LED מפנס/ים קדמיים של LED. השתמשו בנורת LED בודדת או בנורות LED מרובות (למשל, 4) רחבות טווח לתאורה מפוזרת יותר (איור 1).
    הערה: כשינוי, ניתן להשתמש בנורות LED עם תכונות ספקטרליות שונות (למשל, אדום לעומת כחול) אך יהיה צורך לקבל אותן ממקור אחר (ראה את החומר המשלים של Grunst et al. 201915 עבור התכונות הספקטרליות של נוריות ה- LED ששימשו במחקרים קודמים באמצעות מערכת זו).
  2. תכנן מערכת להתקנת נוריות ה- LED יחד עם מצלמת IR כדי לאפשר ניטור התנהגותי. חוקרים יכולים להשיג מטרה זו במספר דרכים.
    1. אפשרות 1. הכנס נורית LED אחת רחבת טווח לתוך תיבת הקן בנפרד בצינור פלסטיק הסמוך למצלמת IR המותקנת עם דבק על לוח פלסטיק או מתכת שמתאים לתיבת הקן (איור 1A, B).
    2. אפשרות 2. הרכיבו מצלמת IR במיקום מרכזי על לוחית פלסטיק או מתכת ולאחר מכן התקינו נורות LED במיקומים קבועים על הלוחית המקיפה את מצלמת ה-IR (איור 1C).
  3. תכנן אמצעי לחיבור המערכת למקור חשמל (סוללה) וטיימר.
    1. השתמש בסכין או במקדחה כדי ליצור חורשות בצד תיבת הקן שדרכן מחברי חוטים יכולים להתרחב כדי לחבר את המערכת לסוללת Fe (12 V; 120 Wh) וטיימר תוצרת בית (12 V).
    2. תכנן מתחם עץ ירוק כהה התואם את תיבת הקן בצבע, באורך וברוחב (לדוגמה, תיבות הקן ששימשו במחקרים קודמים היו בעלות מידות: 120 מ"מ x 155 מ"מ x 250 מ"מ ), ועם פתח צדי אחד דרך ציר כדי לאחסן את הסוללה, מקליט הווידאו ומערכת הטיימר עבור נוריות ה- LED (איור 2; איור משלים 1 ואיור משלים 2).
  4. תכננו אמצעי שדרכו ניתן להתאים את עוצמת ה-ALAN.
    1. קבל נגד (ערך מותנה במתח הסוללה ובתאורה) וחבר אותו בסדרה עם הנורית(ות).
  5. תכנן קופסאות "דמה" באותם ממדים כמו המארזים המאכלסים את הטיימר והסוללה לשימוש בהרגלת ציפורים למערכת (כלומר, כמו באיור 2A, אך ללא האלקטרוניקה הפנימית).
    הערה: סעיף 2 וסעיף 3 דנים בשיטות שלב אחר שלב המשמשות לחקר ההשפעות של ALAN על האורגניזם המוקדי.

figure-protocol-1
איור 1: שתי מערכות המורכבות ממצלמות IR ותאורות LED המשמשות למניפולציה של ALAN בתוך תיבות קן. (A) מבט עליון על תיבת הקן עם לוחית המחזיקה את המערכת הישנה יותר במקומה. (B) מערכת ישנה יותר עם 1 נורית LED רחבת טווח למניפולציה של ALAN ומצלמה מרכזית עם 10 נורות LED IR (c) מערכת חדשה יותר עם 4 נוריות LED רחבות טווח ומצלמת IR מרכזית עם 4 נוריות IR. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

figure-protocol-2
איור 2: הסוללה הביתית ויחידת הטיימר המשמשות למניפולציה של התנהגות ALAN והקלטת וידאו. (A) היחידה סגורה בתוך תיבת עץ המותקנת על גבי תיבת הקן. (ב) תצוגה של האלקטרוניקה בתוך היחידה. המחברים משתרעים מתוך תיבת הקן אל תוך מארז העץ כדי לחבר את האלקטרוניקה למצלמת IR ולנוריות LED רחבות טווח. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

2. תכנון הניסוי והתאמת עוצמת ה-ALAN ותזמון

  1. קבעו את עוצמת האור הרצויה שאליה ניתן לחשוף בעלי חיים.
    1. שקול היטב באיזו עוצמת אור ניסיונית להשתמש כדי להניב תוצאות משמעותיות העונות על שאלת המחקר. באופן כללי, משמעות הדבר תהיה בחירת עוצמת אור רלוונטית מבחינה אקולוגית, שבעלי חיים חופשיים צפויים להיתקל בה (ראו טבלה 1 להנחיה).
  2. התאם את נורות ה-LED לעוצמת האור הרצויה (לדוגמה, 1-3 lux, כפי שנעשה במחקרים קודמים; טבלה 1 וטבלה 2).
    1. לפני המיקום בשדה, הניחו את המערכת על תיבת קן שנלקחה למעבדה כדי לכייל את עוצמת האור. חבר את נוריות ה- LED למקור החשמל, כמתואר בהמשך (פרוטוקול סעיף 3).
    2. התאימו את האור הנפלט על ידי נוריות ה-LED לעוצמה הרצויה (lux) על ידי הצבת מד אור בגובה הציפור בתוך תיבת הקן (כ-8 ס"מ מלמטה) ובמקביל התאמת הנגד בסדרה עם נוריות ה-LED.
      הערה: ניתן להשיג עוצמות אור נמוכות מאוד (למשל, רמות זוהר שמיים כפריות; 0.01 לוקס).
  3. קבעו את מסגרת הזמן שבה ניתן לחשוף בעלי חיים ל-ALAN.
    1. קבעו את משך ועיתוי החשיפה לאורך הלילה. לדוגמה, ניתן לחשוף בעלי חיים ל-ALAN לאורך כל הלילה, רק בחלק מהלילה, או להשאיר תקופה של חושך באמצע הלילה כדי להפחית את מידת ההפרעה.
    2. במקרים שבעל חיים חייב להיכנס לתיבת הקן (או לאזור מסוים) כדי להיחשף ל-ALAN, שקול גם אם יש להדליק את האור לפני או אחרי אירוע הכניסה.
  4. הגדר את הטיימר לשליטה על תקופת החשיפה לאור במהלך הלילה.
    1. הגדר את הטיימר המחובר לנורות ה- LED בספקטרום הרחב כך שהאור יידלק ויכבה בתקופות מוגדרות (לדוגמה, מופעל לפחות 2 שעות לפני השקיעה; כבוי 2 שעות לאחר הזריחה).
      הערה: מצלמת ה-IR מאפשרת להקליט את התנהגות החיה בו-זמנית למשך החשיפה לאור והיא תהיה דולקת כל עוד היא מחוברת לסוללה טעונה.
  5. קבע את התכנון הניסויי המתאים לשימוש עבור שאלות מחקר המטרה.
    הערה: עבור שאלות מסוימות, תכנון ניסויי חוזר של מדידות יהיה האפשרות החזקה ביותר (למשל, כיצד חשיפה ל-ALAN משפיעה על התנהגות השינה?). עבור אחרים, יהיה צורך בקבוצות בקרה וניסויים מזווגות (למשל, כיצד חשיפה ל-ALAN משפיעה על אובדן הטלומרים בפיתוח נטישים?).
רמת מקור/חשיפהעוצמה (לוקס)
אור שמש מלא103000
אור ירח מלא0.05–1
זוהר שמיים אורבניים0.2–0.5
חשיפה של ציפורים שחורות אירופאיות בעלות חיים חופשיים0.2 (0.07–2.2)
מחקרים ניסיוניים קודמים באמצעות המערכת1–3
פנסי רחוב LED~10
פנסי רחוב נתרן בלחץ נמוך~10
נתרן בלחץ גבוה~10
תאורת פלורסנט300
מתכת הליד400–2000

טבלה 1: עוצמות אור אופייניות בסביבה 3,9, רמות חשיפה של ציפורים חופשיות41, ועוצמות ששימשו במחקרים קודמים באמצעות מערכת זו (הפניות בטבלה 2).

3. יישום החשיפה ל-ALAN

  1. הרגילו את החיות למערך הניסוי.
    1. במידת האפשר בהקשר של הניסוי, התרגלו בעלי חיים להגדרה על ידי הצבת תיבות דמה על גבי תיבות הקן לפחות יום אחד לפני הניסוי כדי למזער את ההשפעות של שנאת החידוש.
  2. סקר את האנשים המוקדים.
    1. התאימו לבעלי חיים באוכלוסיית המחקר תגי משדר אינטגרטיביים פסיביים (PIT) כדי לאפשר זיהוי בתוך תיבות הקן מבלי להפריע לציפורים.
    2. בניסויים הכוללים את ההשפעה של ALAN על התנהגות השינה, בקרו בתיבות הקן בלילה שלפני הניסוי וסרקו את התיבות עם קורא זיהוי תדר רדיו (RFID) כדי לקבוע אילו ציפורים מתרוצצות בפנים.
    3. בניסויים במהלך עונת הרבייה שכללו חשיפה של נקבות מתפתחות ל-ALAN, נטר בעקביות (למשל, כל יומיים) תיבות קינון, ובדוק אם יש את תכולת הקן ואת זהותם של הבוגרים. בחר בקפידה תיבות קן המכילות גזעים בעלי מאפיינים מסוימים (כלומר, גודל גזע מודאלי, הן ההורים נוכחים והן האכלה) לשימוש בניסוי.
  3. בחר ויישם את הניסוי.
    1. לניסויים המערבים התנהגות שינה, יישם תכנון אמצעים חוזר על ידי תיעוד ראשוני של אנשים שישנים בתנאי חושך במשך לילה אחד לפחות כדי לתעד שינה ללא הפרעה בהיעדר ALAN (טיפול בקרה) בעקבות שלבים 3.3.2-3.3.21.
    2. לשם כך, הקפידו לסנכרן את הזמן במצלמות ה-IR עם הזמן המקומי לפני שאתם לוקחים אותן לשטח.
    3. הכנס כרטיס SD לחריץ ה-SD במקליט ה-DVR הקטן הצמוד לסוללה (איור 2B; איור משלים 2). בדוק כדי לוודא שכרטיס ה- SD ריק, ואם לא, מחק את הנתונים שהוא מכיל.
    4. לפחות שעתיים לפני תחילת החושך, הסר את תיבת הדמה מעל תיבת הקן.
    5. פתח את מכסה תיבת הקן.
    6. מקם את הלוח המכיל את מצלמת ה- IR בתוך תיבת הקן כאשר מטרת המצלמה מכוונת כלפי מטה.
    7. הרחיבו את המחברים האלקטרוניים אל מחוץ לחורשה בתיבת הקן.
    8. סגור את מכסה תיבת הקן.
    9. הניחו את המארז המכיל את הסוללה, המקליט והטיימר על גבי תיבת הקן.
    10. חבר את מחברי החשמל של הסוללה. חבר את המחבר האדום מהמקליט למחבר הלבן מהמצלמה (שמע), את המחבר הצהוב מהמקליט למחבר הצהוב מהמצלמה (וידאו), ואת המחבר השחור מהסוללה למחבר האדום מהמצלמה (כוח) (איור משלים 1 ואיור משלים 2).
    11. לחץ על לחצן ההקלטה כדי להפעיל את הקלטת המצלמה.
      הערה: הטיימר לא יוגדר ו/או שהחשמל לא יחובר לטיימר השולט בנורות ה-LED כך שלא יופק ALAN בלילות בקרה.
    12. בדוק עם מסך tft קטן כדי לוודא שההקלטה החלה ושהתמונה נכונה. יציאה לחיבור מסך ה-tft ממוקמת מתחת למקליט (איור משלים 2).
    13. כשעה אחת לאחר רדת החשיכה, חזור לתיבת הקן ובדוק את זהות הציפור שישנה בתוכה על ידי הזזת קורא משדר RFID סביב החלק התחתון והצדדים של תיבת הקן ורישום מספר הזיהוי הייחודי המועבר מתג PIT.
    14. בבוקר שלאחר הקלטת הבקרה, לפחות שעתיים לאחר הזריחה, חזרו לתיבת הקן ואספו את מערכת הסוללות ואת מצלמת ה-IR.
    15. שוב, הניחו תיבת דמה על גבי תיבת הקן.
    16. במעבדה או במשרד, טען את הסוללה והסר והורד את כרטיס ה- SD מהמקליט כדי לאסוף את הנתונים ההתנהגותיים.
      הערה: לסוללות יש אורך חיים של כ-30 שעות בתנאי קור כדי לאפשר הקלטה למשך כל הלילה, אך יש לטעון אותן במלואן בין לילות רצופים של הקלטה.
    17. לאחר הורדה מוצלחת של הנתונים, מחק את הנתונים מכרטיס ה- SD ולאחר מכן הכנס אותם מחדש למקליט ה- DVR המיני.
    18. בלילה שלאחר מכן, ליישם את הטיפול בחשיפה לאור (למשל, 1-3 lux, כפי שנעשה בו שימוש בניסויים קודמים במערכת; טבלה 1 וטבלה 2).
    19. הגדר את מערכת הטיימר לפרק הזמן הרצוי של חשיפה לאור.
    20. בצע את אותם שלבים (3.3.2-3.3.17) שתוארו לעיל עבור הקלטת הבקרה, אך גם חבר את הטיימר לחשמל ואת נוריות ה- LED לטיימר (איור משלים 1 ואיור משלים 2).
    21. אם תרצה, חזור על הקלטת הבקרה (של התנהגות שינה בתנאי חושך, כלומר היעדר ALAN) בלילה השלישי.
    22. לניסויים הכוללים חשיפה של תנינים ל-ALAN, השתמשו ב-broods בקרה וניסויים כמתואר בשלבים 3.3.23-3.3.25.
    23. הניחו תיבות דמה (חסרות אלקטרוניקה) על גבי תיבות הקן של תניני הביקורת וטפלו הן בבקרה והן בניסויים בדרכים מקבילות.
    24. יישם את החשיפה הניסיונית של ALAN לתיבות ניסוי. במהלך תקופת הניסוי, הרכיבו את מערכת ה-LED ומצלמת ה-IR בתוך תיבת הקן, כמתואר לעיל, והגדירו את הטיימר לשליטה על התקופה הרצויה של חשיפת האור.
    25. טען מחדש את הסוללות. לניסויים הכוללים מספר לילות של חשיפה לאור והקלטת וידאו, אספו את המערכות בכל בוקר כדי לטעון את הסוללות במהלך היום ולאחר מכן החליפו את המערכת בערב.
  4. אסוף נתונים על משתני התגובה המעניינים.
    1. אם ההתנהגות בתוך תיבת הקן היא המשתנה המעניין, מצלמת ה-IR תאפשר תיעוד בו-זמני של התנהגות (לדוגמה, התנהגות שינה; איור 3).
    2. אסוף נתונים מעניינים אחרים באמצעות שיטות ניטור נוספות, כאשר הדגימה מתרחשת בנקודות זמן משתנות (למשל, דגימות דם שנלקחו לפני ואחרי חשיפה לאור15).

figure-protocol-3
איור 3: תמונה אינפרה-אדומה של ציצי גדול בתוך תיבת קן החשופה ל-ALAN. (A) שינה ו-(B) התראה על ציצי נהדר אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

מאמרי המחקר שעברו ביקורת עמיתים שפורסמו באמצעות מערכת זו מסוכמים בטבלה 2. מספר כתבי יד נוספים נמצאים בתהליך. מחקרים אלה עוסקים בשלוש חבילות עיקריות של שאלות מחקר. ראשית, המערכת שימשה לחקר ההשפעות של חשיפה לאור על התנהגות השינה ורמות הפעילות במבוגרים. לשם כך נעשה שימוש בתכנון ניסיוני של מדידות חוזרות ונשנות, שבהן אותו אדם תועד לראשונה ישן בתנאים טבעיים ולאחר מכן תועד ישן בתיבת קן מוארת. כל הפרטים ששימשו במחקרים אלה הותקנו בתגי PIT, מה שאפשר לחוקרים לוודא שאותו אדם ישן בתיבת הקן בין הלילות הבאים באמצעות קו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

מערכת מבוססת תיבת קן זו של נורות LED ומצלמת IR זוגית אפשרה לחוקרים להעריך מגוון שאלות מסקרנות בנוגע להשפעות הביולוגיות של ALAN. יתר על כן, ישנם כיווני מחקר רבים נוספים שניתן להמשיך בהם עם המערכת. בנוסף, הרחבת השימוש במערכת למינים אחרים עשויה לסייע בטיפוח הבנה של הבדלים בין-ספציפיים ברגישות ל-ALAN. להלן מוצגות כמה אפשרויות לא ממצות למחקר עתידי בתקווה שמאמר זה יסייע להניע מחקר בתחום חשוב זה. המסקנה חוזרת בקצרה על נקודות החוזק של גישה ניסיונית זו ומתייחסת למגבלות המערכת.

ניתן להשתמש במערכת זו כדי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים.

תודות

תוכנית המחקר שלנו הכוללת את ההשפעות הביולוגיות של ALAN על ציפורים קיבלה מימון מ- FWO פלנדריה (ל- M.E. ו- R.P., מזהה פרויקט: G.0A36.15N), אוניברסיטת אנטוורפן והנציבות האירופית (ל- M.L.G, מארי סקלודובסקה-קירי מזהה מלגת מזהה: 799667). אנו מכירים בתמיכה האינטלקטואלית והטכנית של חברי קבוצת המחקר לאקולוגיה התנהגותית ואקופיזיולוגיה באוניברסיטת אנטוורפן, במיוחד פיטר שייס ותומס ראפ.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
ספקטרום רחב; 15 מ"מ x 5 מ"מ; פנס LEDRANEX; גילז; הולנד6000.217ניתן להשתמש בדגם דומה גם
סוללהBYDR1210A-Cסוללת Fe 12 V 120 Wh (סוללת ליתיום ברזל פוספט)
צבעכהה אופציונלי. כדי לצבוע קופסאות קן / מארזים אלקטרוניים
סרטלאלקטרוניקה
מערכת טיימר תוצרת ביתאמזוןYP109A 12Vדגם דומה יכול לשמש גם
מצלמת אינפרא אדוםKoberts-Goods, Melsungen, DE205-IR-Lמצלמת מיני; דגם דומה יכול לשמש גם
מד רמת אורISO-Tech ILM; קורבי; בריטניה1335לכיול עוצמת האור
מקליט וידאו מיני DVRPakatak, אסקס, בריטניהMD-101מקליט DVR מעקב מיני SD DVR לרכב עם 32 GB
משדר משולב פסיבי (PIT) תגיותEccel Technology Ltd, Aylesbury, UKEM4102125 Kh; מספק מזהה אלקטרוני ייחודי
זיהוי תדר רדיו (RFID) קוראTrovan, Aalten, הולנדGR-250לסריקת תגי PIT וקביעת זהות ציפור
נגדRS רכיביבהתאם למתח סוללה ותאורה
כרטיס SDSanDisk64 GB ומעלה
SongMeterWildlife Acoustics; מיינארד, MAאופציונלי. מספק אמצעי לניטור קולות מחוץ לקופסאות קן
TFT Color LED צג בדיקה ניידWalmartמאפשר אימות שהמצלמה פועלת והקלטת התמונה בצורה נכונה
עץלבניית תיבות קן / מכלולים אלקטרוניים
ירוק חשמלי ערך

מקורות

  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. , Oxford University Press, Oxford Scholarship Online. (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).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

PIT
גישה ניסיונית לחקר ההשפעות של אור מלאכותי בלילה על בעלי חיים חופשיים: יישום, תוצאות וכיוונים למחקר עתידי
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.