$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Gli animali si sono evoluti con i modelli naturali di luce e oscurità che definiscono il giorno e la notte. Pertanto, i ritmi circadiani nei sistemi ormonali orchestrano i modelli di riposo e attività e consentono agli animali di massimizzare la forma fisica 1,2,3. Ad esempio, il ritmo circadiano negli ormoni glucocorticoidi, con un picco all'inizio dell'attività quotidiana, innesca i vertebrati a comportarsi in modo appropriato durante il periodo di 24 ore attraverso effetti sul metabolismo del glucosio e sulla reattività ai fattori di stress ambientali4. Allo stesso modo, l'ormone pineale melatonina, che viene rilasciato in risposta all'oscurità, è integralmente coinvolto nel governo dei modelli di ritmicità circadiana e ha anche proprietà antiossidanti 5,6. Il trascinamento di molti aspetti della ritmicità circadiana, come il rilascio di melatonina, è influenzato dalla fotoricezione dei livelli di luce nell'ambiente. Pertanto, l'introduzione di luce artificiale nell'ambiente per supportare l'attività umana, la ricreazione e le infrastrutture ha il potenziale per avere effetti di vasta portata sul comportamento, la fisiologia e l'idoneità degli animali liberi 7,8. In effetti, diversi effetti dell'esposizione alla luce artificiale di notte (ALAN) sono stati documentati 9,10 e ALAN è stato evidenziato come una priorità per la ricerca sul cambiamento globale nel 21° secolo10.
Misurare gli effetti di ALAN sugli animali liberi pone sfide non banali per una serie di motivi. In primo luogo, gli animali mobili che si muovono attraverso l'ambiente sperimentano costantemente diversi livelli di luce. Quindi, come si quantifica il livello di luce a cui sono esposti i singoli animali? Anche se i livelli di luce sul territorio dell'animale possono essere quantificati, l'animale può impiegare strategie di evitamento che influenzano i modelli di esposizione, richiedendo così il monitoraggio simultaneo della posizione dell'animale e dei livelli di luce. Infatti, nella maggior parte degli studi sul campo, la media e la variazione dei livelli di esposizione alla luce sono sconosciute11. In secondo luogo, l'esposizione ad ALAN è spesso correlata con l'esposizione ad altri fattori di disturbo antropogenico, come l'inquinamento acustico, l'esposizione chimica e il degrado dell'habitat. Ad esempio, gli animali che occupano habitat lungo i margini delle strade saranno esposti alla luce dei lampioni, al rumore del traffico veicolare e all'inquinamento atmosferico causato dalle emissioni veicolari. Come si possono quindi isolare efficacemente gli effetti di ALAN dagli effetti delle variabili confondenti? Rigorosi esperimenti sul campo che consentano buone misurazioni sia dei livelli di esposizione alla luce che delle variabili di risposta sono essenziali per valutare la gravità degli effetti biologici di ALAN e per sviluppare efficaci strategie di mitigazione11.
Questo articolo descrive un approccio sperimentale che, sebbene non privo di limiti (vedi sezione di discussione), aiuta a placare, se non eliminare, le difficoltà sopra identificate. L'approccio prevede la manipolazione sperimentale dei livelli di ALAN all'interno delle cassette nido di una specie di uccelli diurni a vita libera, la cinciallegra (Parus major), utilizzando un sistema di luci a diodi emettitori di luce (LED) e una telecamera a infrarossi (IR) installata all'interno di nidi. La configurazione consente l'acquisizione simultanea di registrazioni video, incluso l'audio, che consente ai ricercatori di valutare gli effetti su comportamenti e vocalizzazioni. Le grandi tette utilizzano le cassette nido per l'allevamento e dormono nelle cassette nido tra novembre e marzo. Le femmine dormono anche all'interno delle cassette nido durante la stagione riproduttiva12. Il sistema è stato anche utilizzato in misura minore per studiare gli effetti di ALAN sulle tette blu (Cyanistes caeruleus). La prima difficoltà, che consiste nel conoscere i livelli di luce incontrati dall'animale, è mitigata in quanto, dato che un individuo è disposto ad entrare nella cassetta nido (o è già nella scatola del nido nel caso di nidiacei immobili), i livelli di luce possono essere determinati con precisione dal ricercatore. La seconda difficoltà, che coinvolge correlazioni con variabili confondenti, può essere controllata utilizzando cassette nido in ambienti simili e / o misurando i livelli di variabili confondenti vicino alle cassette nido. Inoltre, negli uccelli che nidificano in cavità, l'adozione di un approccio sperimentale è potente perché le cassette nido o le cavità naturali possono proteggere i nidiacei e gli adulti da ALAN13, il che potrebbe spiegare perché alcuni studi correlativi trovano scarso effetto di ALAN (o rumore antropogenico)14, mentre gli studi sperimentali trovano più spesso effetti chiari (vedi sotto). Inoltre, è possibile adottare un disegno sperimentale di misure ripetute in cui gli individui fungono da proprio controllo, il che aumenta ulteriormente il potere statistico e la probabilità di rilevare effetti biologici significativi. Le sezioni seguenti: (1) spiegano i dettagli della progettazione e dell'implementazione del sistema, (2) riassumono gli importanti risultati che sono stati finora derivati utilizzando il sistema e (3) propongono direzioni di ricerca future che potrebbero essere perseguite, sia nelle tette che in altri animali.