Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

En eksperimentel tilgang til undersøgelse af virkningerne af kunstigt lys om natten på fritgående dyr: implementering, resultater og retninger for fremtidig forskning

Published: February 2, 2022 doi: 10.3791/63381
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1, 1
1Department of Biology, Behavioural Ecology and Ecophysiology Group, University of Antwerp, 2Faculty of Social Sciences, Antwerp School of Education, University of Antwerp

Summary

Kunstigt lys om natten (ALAN) har vidtrækkende biologiske virkninger. Denne artikel beskriver et system til manipulation af ALAN inde i redekasser under overvågning af adfærd, der består af LED-lys koblet til et batteri, timer og lydkompatible infrarødt videokamera. Forskere kunne anvende dette system til at udforske mange udestående spørgsmål vedrørende virkningerne af ALAN på organismer.

Abstract

Dyr har udviklet sig med naturlige mønstre af lys og mørke. Imidlertid introduceres kunstigt lys i stigende grad i miljøet fra menneskelig infrastruktur og rekreativ aktivitet. Kunstigt lys om natten (ALAN) har potentialet til at have udbredte virkninger på dyreadfærd, fysiologi og fitness, hvilket kan oversættes til bredere virkninger på befolkninger og samfund. At forstå virkningerne af ALAN på fritgående dyr er ikke trivielt på grund af udfordringer såsom måling af lysniveauer, som mobile organismer støder på, og adskillelse af virkningerne af ALAN fra virkningerne af andre menneskeskabte forstyrrelsesfaktorer. Her beskriver vi en tilgang, der giver os mulighed for at isolere virkningerne af kunstig lyseksponering på individuelle dyr ved eksperimentelt at manipulere lysniveauer inde i redekasser. Til dette formål kan et system bruges bestående af lysdiode (LED) lys (er), der klæbes til en plade og tilsluttes et batteri- og timersystem. Opsætningen gør det muligt at eksponere individer inde i redekasser for varierende intensiteter og varigheder af ALAN, samtidig med at der opnås videooptagelser, som også inkluderer lyd. Systemet er blevet brugt i studier af fritgående stormejser (Parus major) og blåmejser (Cyanistes caeruleus) for at få indsigt i, hvordan ALAN påvirker søvn- og aktivitetsmønstre hos voksne og fysiologi og telomerdynamik i udviklingen af nestlings. Systemet, eller en tilpasning heraf, kan bruges til at besvare mange andre spændende forskningsspørgsmål, såsom hvordan ALAN interagerer med andre forstyrrelsesfaktorer og påvirker bioenergetisk balance. Desuden kan lignende systemer installeres i eller i nærheden af redekasser, reder eller huler af en række arter for at manipulere niveauer af ALAN, evaluere biologiske reaktioner og arbejde hen imod at opbygge et interspecifikt perspektiv. Især når den kombineres med andre avancerede tilgange til overvågning af adfærd og bevægelse af fritlevende dyr, lover denne tilgang at give løbende bidrag til vores forståelse af de biologiske konsekvenser af ALAN.

Introduction

Dyr har udviklet sig med de naturlige mønstre af lys og mørke, der definerer dag og nat. Således orkestrerer døgnrytmer i hormonelle systemer hvile- og aktivitetsmønstre og giver dyrene mulighed for at maksimerekonditionen 1,2,3. For eksempel primer døgnrytmen i glukokortikoidhormoner, med et højdepunkt ved begyndelsen af den daglige aktivitet, hvirveldyr til at opføre sig hensigtsmæssigt i løbet af 24-timers perioden via virkninger på glukosemetabolisme og lydhørhed over for miljømæssige stressfaktorer4. Tilsvarende er pinealhormonet melatonin, som frigives som reaktion på mørke, integreret involveret i styrende mønstre af døgnrytme og har også antioxidantegenskaber 5,6. Indlejring af mange aspekter af døgnrytme, såsom melatoninfrigivelse, påvirkes af fotoreceptionen af lysniveauer i miljøet. Således har indførelsen af kunstigt lys i miljøet for at understøtte menneskelig aktivitet, rekreation og infrastruktur potentialet til at have vidtrækkende virkninger på adfærd, fysiologi og egnethed hos fritgående dyr 7,8. Faktisk er forskellige virkninger af eksponering for kunstigt lys om natten (ALAN) blevet dokumenteret 9,10, og ALAN er blevet fremhævet som en prioritet for forskning i globale forandringeri det 21. århundrede10.

Måling af virkningerne af ALAN på fritgående dyr udgør ikke-trivielle udfordringer af en række årsager. For det første oplever mobile dyr, der bevæger sig gennem miljøet, konstant forskellige niveauer af lys. Hvordan kvantificerer man således det lysniveau, som de enkelte dyr udsættes for? Selv om lysniveauet på dyrets område kan kvantificeres, kan dyret anvende undgåelsesstrategier, der påvirker eksponeringsmønstre, hvilket kræver samtidig sporing af dyrets placering og lysniveauer. I de fleste feltundersøgelser er gennemsnittet og variationen i lyseksponeringsniveauer faktisk ukendt11. For det andet er eksponering for ALAN ofte korreleret med eksponering for andre menneskeskabte forstyrrelsesfaktorer, såsom støjforurening, kemisk eksponering og nedbrydning af levesteder. For eksempel vil dyr, der har levesteder langs vejkanten, blive udsat for lys fra gadelamper, støj fra biltrafik og luftforurening fra køretøjsemissioner. Hvordan isolerer man så effektivt virkningerne af ALAN fra virkningerne af forvirrende variabler? Strenge felteksperimenter, der muliggør gode målinger af både lyseksponeringsniveauer og responsvariabler, er afgørende for at evaluere sværhedsgraden af de biologiske virkninger af ALAN og for at udvikle effektive afbødningsstrategier11.

Denne artikel beskriver en eksperimentel tilgang, der, selvom den ikke er uden sine begrænsninger (se diskussionsafsnittet), hjælper med at dæmpe, hvis ikke eliminere de vanskeligheder, der er identificeret ovenfor. Fremgangsmåden indebærer eksperimentelt manipulation af ALAN-niveauer inde i redekasserne hos en fritlevende, daglig fugleart, musvitten (Parus major), ved hjælp af et system af lysdiode (LED) lys og et infrarødt (IR) kamera installeret i redekasser. Opsætningen muliggør samtidig erhvervelse af videooptagelser, herunder lyd, som gør det muligt for forskere at vurdere effekter på adfærd og vokaliseringer. Stormejser bruger redekasser til avl, og sover i redekasserne mellem november og marts. Hunnerne sover også inde i redekasserne i ynglesæsonen12. Systemet er også blevet brugt i mindre grad til at studere effekter af ALAN på blåmejser (Cyanistes caeruleus). Den første vanskelighed, der involverer at kende lysniveauer, som dyret støder på, mindskes ved, at lysniveauet kan bestemmes præcist af forskeren, da en person er villig til at komme ind i redekassen (eller allerede er i redekassen i tilfælde af immobile nestlings). Den anden vanskelighed, der involverer korrelationer til forvirrende variabler, kan styres ved at bruge redekasser i lignende miljøer og / eller måle niveauerne af forvirrende variabler nær redekasser. Derudover er det i hulrumsrugende fugle stærkt at vedtage en eksperimentel tilgang, fordi redekasser eller naturlige hulrum kan beskytte nestlings og voksne mod ALAN13, hvilket kan forklare, hvorfor nogle korrelative undersøgelser finder ringe effekt af ALAN (eller menneskeskabt støj)14, mens eksperimentelle undersøgelser oftere finder klare effekter (se nedenfor). Desuden kan der vedtages et eksperimentelt design med gentagne foranstaltninger, hvor enkeltpersoner tjener som deres egen kontrol, hvilket yderligere øger statistisk magt og sandsynligheden for at detektere meningsfulde biologiske virkninger. Afsnittene nedenfor: (1) forklare detaljerne i systemets design og implementering, (2) opsummere de vigtige resultater, der hidtil er blevet afledt ved hjælp af systemet, og (3) foreslå fremtidige forskningsretninger, der kan forfølges, både i bryster og andre dyr.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle anvendelser af dette system til dyreforsøg blev godkendt af Antwerpen Universitets etiske udvalg og udført i overensstemmelse med belgiske og flamske love. Metodologi overholdt ASAB / ABS-retningslinjerne for brug af dyr i adfærdsforskning. Det belgiske kongelige institut for naturvidenskab (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen; KBIN) leverede licenser til alle forskere og personale.

1. Oprettelse af det eksperimentelle system

  1. Få bredspektret LED(er), der skal bruges til at skabe ALAN. Tag LED-lys(e) fra en LED-forlygte. Brug enten et enkelt LED-lys eller flere (f.eks. 4) bredspektrede LED-lys til mere diffus belysning (figur 1).
    BEMÆRK: Som en modifikation kunne lysdioder med forskellige spektrale egenskaber (f.eks. Rød versus blå) anvendes, men skulle opnås fra en anden kilde (se det supplerende materiale i Grunst et al. 201915 for spektralegenskaberne for de lysdioder, der blev brugt i tidligere undersøgelser ved hjælp af dette system).
  2. Design et system til montering af lysdioderne sammen med et IR-kamera for at muliggøre adfærdsovervågning. Forskere kan opnå dette mål på en række måder.
    1. Mulighed 1. Indsæt en enkelt bredspektret LED i redekassen separat i et plastrør ved siden af et IR-kamera monteret med klæbemiddel på en plast- eller metalplade, der passer ind i redekassen (figur 1A, B).
    2. Mulighed 2. Monter et IR-kamera i en central position på en plast- eller metalplade, og monter derefter LED-lys i faste positioner på pladen omkring IR-kameraet (fig. 1C).
  3. Design et middel til at forbinde systemet til en strømkilde (batteri) og timer.
    1. Brug en kniv eller boremaskine til at lave lunde i siden af redekassen, hvorigennem ledningsstik kan strække sig for at forbinde systemet til et Fe-batteri (12 V; 120 Wh) og hjemmelavet timer (12 V).
    2. Design et mørkegrønt trækabinet, der matcher redekassen i farve, længde og bredde (f.eks. Redekasser, der blev brugt i tidligere undersøgelser, havde dimensionerne: 120 mm x 155 mm x 250 mm ), og med den ene sideåbning via et hængsel til at huse batteriet, optager til videoen og timersystem til lysdioderne (figur 2; Supplerende figur 1 og supplerende figur 2).
  4. Design et middel til at justere ALAN-intensiteten.
    1. Få en modstand (værdi betinget af batterispænding og belysning), og tilslut den i serie med LED'en /LED'erne.
  5. Design "dummy" -kasser med samme dimensioner som de kabinetter, der huser timeren og batteriet til brug i tilvænnende fugle til systemet (dvs. som i figur 2A, men uden den interne elektronik).
    BEMÆRK: Afsnit 2 og afsnit 3 diskuterer de trinvise metoder, der anvendes til at studere virkningerne af ALAN på den fokuserede organisme.

Figure 1
Figur 1: To systemer bestående af IR-kameraer og LED-lys, der bruges til at manipulere ALAN inde i redekasser. (A) Topbillede af redekassen med plade, der holder det ældre system på plads. (B) Ældre system med 1 bredspektret LED til at manipulere ALAN og centralt kamera med 10 IR-lysdioder (c) Nyere system med 4 bredspektrede lysdioder og centralt IR-kamera med 4 IR-lysdioder. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Det hjemmelavede batteri og timerenheden, der bruges til at manipulere ALAN og videooptagelsesadfærd. (A) Enheden er lukket inde i en trækasse, der er monteret oven på redekassen. (B) Udsigt over elektronikken inde i enheden. Stik strækker sig fra indersiden af redekassen op i trækabinettet for at forbinde elektronikken til IR-kameraet og bredspektrede lysdioder. Klik her for at se en større version af denne figur.

2. Planlægning af eksperimentet og justering af ALAN intensitet og timing

  1. Bestem den ønskede lysintensitet, som dyrene skal udsættes for.
    1. Overvej nøje, hvilken eksperimentel lysintensitet der skal bruges for at producere meningsfulde resultater, der besvarer forskningsspørgsmålet. Generelt vil dette betyde, at der skal vælges en økologisk relevant lysintensitet, som fritgående dyr sandsynligvis vil støde på (se tabel 1 for vejledning).
  2. Juster LED-lysene til den ønskede lysintensitet (f.eks. 1-3 lux, som brugt i tidligere undersøgelser; Tabel 1 og tabel 2).
    1. Før placering i marken skal du placere systemet på en redekasse, der tages ind i laboratoriet for at kalibrere lysintensiteten. Tilslut lysdioderne til strømkilden som beskrevet nærmere nedenfor (protokolafsnit 3).
    2. Juster det lys, der udsendes af lysdioderne, til den ønskede intensitet (lux) ved at placere en lysmåler på fuglens niveau i redekassen (~ 8 cm fra bunden) og samtidig justere modstanden i serie med lysdioderne.
      BEMÆRK: Det er muligt at opnå meget lave lysintensiteter (f.eks. Landlige himmelglødniveauer; 0,01 lux).
  3. Bestem den tidsramme, over hvilken dyr skal udsættes for ALAN.
    1. Bestem længden og tidspunktet for eksponering i løbet af natten. For eksempel kan man udsætte dyr for ALAN over hele natten, kun en del af natten, eller efterlade en periode med mørke midt om natten for at reducere graden af forstyrrelse.
    2. I tilfælde, hvor et dyr skal ind i redekassen (eller et bestemt område) for at blive udsat for ALAN, skal du også overveje, om lyset skal tændes før eller efter, at indgangshændelsen sandsynligvis vil forekomme.
  4. Indstil timeren til at styre perioden med lyseksponering i løbet af natten.
    1. Indstil timeren, der er tilsluttet bredspektret LED'er, så lyset tændes og slukkes i bestemte perioder (f.eks. mindst 2 timer før solnedgang; slukket 2 timer efter solopgang).
      BEMÆRK: IR-kameraet gør det muligt at optage dyrets adfærd samtidigt i løbet af lyseksponeringen og vil være tændt, så længe det er tilsluttet et opladet batteri.
  5. Bestem det passende eksperimentelle design, der skal bruges til målforskningsspørgsmålene.
    BEMÆRK: For nogle spørgsmål vil et eksperimentelt design med gentagne målinger være den mest kraftfulde mulighed (f.eks. Hvordan påvirker eksponering for ALAN søvnadfærd?). For andre vil der være behov for parret kontrol og eksperimentelle grupper (f.eks. Hvordan påvirker eksponering for ALAN telomertab i udviklingen af nestlings?).
Kilde/eksponeringsniveau Intensitet (lux)
Fuldt sollys 103000
Fuld måneskin 0.05–1
Urban Sky glød 0.2–0.5
Eksponering af fritlevende europæiske solsorte 0.2 (0.07–2.2)
Tidligere eksperimentelle undersøgelser ved hjælp af systemet 1–3
LED gadebelysning ~10
Lavtryks natrium gadebelysning ~10
Højtryksnatrium ~10
Florescerende belysning 300
Metalhalogenid 400–2000

Tabel 1: Karakteristiske lysintensiteter i miljøet 3,9, eksponeringsniveauer for fritgående fugle41 og intensiteter anvendt i tidligere undersøgelser ved hjælp af dette system (referencer i tabel 2).

3. Gennemførelse af eksponeringen for ALAN

  1. Habituate dyrene til forsøgsopstillingen.
    1. Hvis det er muligt inden for rammerne af forsøget, skal dyrene vænnes til opsætningen ved at placere dummybokse øverst på redekasserne mindst 1 dag før forsøget for at minimere virkningerne af nyhedsaversion.
  2. Undersøg de centrale individer.
    1. Tilpas dyr i undersøgelsespopulationen med passive integrative transpondermærker (PIT) for at muliggøre identifikation i redekasser uden at forstyrre fuglene.
    2. I eksperimenter, der involverer effekten af ALAN på søvnadfærd, skal du besøge redekasserne natten før eksperimentet og scanne kasserne med en RFID-læser (radiofrekvensidentifikation) for at bestemme, hvilke fugle der raser inde.
    3. I forsøg i ynglesæsonen, der involverer eksponering af udviklende nestlings for ALAN, skal du konsekvent overvåge (f.eks. Hver anden dag) redekasser og kontrollere for redeindhold og voksenidentitet. Vælg omhyggeligt redekasser med yngel med visse egenskaber (dvs. modal ynglestørrelse, begge forældre til stede og fodring) til brug i forsøget.
  3. Vælg og implementer eksperimentet.
    1. For eksperimenter, der involverer søvnadfærd, skal du implementere et design med gentagne foranstaltninger ved først at registrere personer, der sover under mørke forhold i mindst en nat for at registrere uforstyrret søvn i fravær af ALAN (kontrolbehandling) efter trin 3.3.2-3.3.21.
    2. Til dette formål skal du sørge for at synkronisere tiden på IR-kameraerne med den lokale tid, inden du tager dem med i marken.
    3. Indsæt et SD-kort i SD-stikket i mini DVR-optageren ved siden af batteriet (figur 2B; Supplerende figur 2). Kontroller, at SD-kortet er tomt, og hvis ikke, skal du slette de data, det indeholder.
    4. Mindst 2 timer før mørkets begyndelse skal du fjerne dummyboksen oven på redekassen.
    5. Åbn låget til redekassen.
    6. Placer pladen, der indeholder IR-kameraet, inde i redekassen med kameraets målretning nedad.
    7. Forlæng de elektroniske stik ud af lunden i redekassen.
    8. Luk låget til redekassen.
    9. Placer kabinettet, der indeholder batteriet, optageren og timeren, oven på redekassen.
    10. Tilslut batteristikkene. Tilslut det røde stik fra optageren til det hvide stik fra kameraet (lyd), det gule stik fra optageren til det gule stik fra kameraet (video) og det sorte stik fra batteriet til det røde stik fra kameraet (strøm) (supplerende figur 1 og supplerende figur 2).
    11. Tryk på optageknappen for at starte kameraoptagelsen.
      BEMÆRK: Timeren indstilles ikke, og/eller strømmen tilsluttes ikke til timeren, der styrer lysdioderne, så der ikke produceres ALAN på kontrolnætter.
    12. Kontroller med en lille tft-skærm for at sikre, at optagelsen er startet, og at billedet er korrekt. En port til tilslutning af tft-skærmen er placeret under optageren (supplerende figur 2).
    13. Ca. 1 time efter mørkets frembrud skal du vende tilbage til redekassen og kontrollere identiteten af fuglen, der sover indeni, ved at flytte en RFID-transponderlæser rundt i bunden og siderne af redekassen og registrere det unikke identifikationsnummer, der er meddelt fra PIT-mærket.
    14. Om morgenen efter kontroloptagelsen, mindst 2 timer efter solopgang, skal du vende tilbage til redekassen og hente batterisystemet og IR-kameraet.
    15. Placer igen en dummyboks oven på redekassen.
    16. I laboratoriet eller på kontoret skal du oplade batteriet og fjerne og downloade SD-kortet fra optageren for at indsamle adfærdsdataene.
      BEMÆRK: Batterier har en levetid på ~ 30 timer under kolde forhold for at muliggøre optagelse hele natten, men skal genoplades fuldt ud mellem på hinanden følgende nætter med optagelse.
    17. Når du har downloadet dataene, skal du slette dataene fra SD-kortet og derefter indsætte dem igen i mini DVR-optageren.
    18. Den efterfølgende nat skal du implementere lyseksponeringsbehandlingen (f.eks. 1-3 lux, som anvendt i tidligere eksperimenter med systemet; Tabel 1 og tabel 2).
    19. Indstil timersystemet til den ønskede tidsperiode for lyseksponering.
    20. Følg de samme trin (3.3.2-3.3.17), der er beskrevet ovenfor for kontroloptagelsen, men tilslut også timeren til strømmen og lysdioderne til timeren (supplerende figur 1 og supplerende figur 2).
    21. Gentag om ønsket kontrolregistreringen (af søvnadfærd under mørke forhold, dvs. fravær af ALAN) på nat tre.
    22. Ved forsøg, hvor nestlings eksponering for ALAN udsættes for ALAN, anvendes kontrol- og forsøgsyngel som beskrevet i trin 3.3.23-3.3.25.
    23. Placer dummybokse (mangler elektronik) oven på redekasserne med kontrolyngel og håndter både kontrol- og forsøgspladser på tilsvarende måder.
    24. Implementer den eksperimentelle ALAN-eksponering for eksperimentelle kasser. I forsøgsperioden skal du montere LED-systemet og IR-kameraet i redekassen som beskrevet ovenfor og indstille timeren til at styre den ønskede lyseksponeringsperiode.
    25. Genoplad batterierne. Til eksperimenter, der involverer flere nætter med lyseksponering og videooptagelse, skal du indsamle systemerne hver morgen for at genoplade batterierne i løbet af dagen og derefter udskifte systemet om aftenen.
  4. Indsaml data om den eller de svarvariabler, der er af interesse.
    1. Hvis adfærd i redekassen er den variabel, der er af interesse, tillader IR-kameraet samtidig dokumentation af adfærd (f.eks. Søvnadfærd; Figur 3).
    2. Indsamle andre data af interesse via yderligere overvågningsmetoder, hvor prøveudtagningen finder sted på forskellige tidspunkter (f.eks. blodprøver taget før og efter lyseksponering15).

Figure 3
Figur 3: Infrarødt billede af en musvit inde i en redekasse udsat for ALAN. (A) Sovende og (B) Advarsel musvit Klik her for at se en større version af denne figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De peer-reviewed forskningsartikler, der offentliggøres ved hjælp af dette system, er opsummeret i tabel 2. Flere andre manuskripter er i gang. Disse undersøgelser omhandler tre store suiter af forskningsspørgsmål. For det første er systemet blevet brugt til at studere virkningerne af lyseksponering på søvnadfærd og aktivitetsniveauer hos voksne. Til dette formål blev der anvendt et eksperimentelt design med gentagne foranstaltninger, hvor det samme individ først blev registreret sovende under naturlige forhold og efterfølgende registreret sovende i en oplyst redekasse. Alle individer, der blev brugt i disse undersøgelser, blev udstyret med PIT-tags, så forskerne kunne verificere, at den samme person sover i redekassen mellem efterfølgende nætter ved hjælp af en håndholdt transponderlæser uden at forstyrre fuglene.

Dramatiske virkninger af ALAN eksponering på søvnadfærd er blevet dokumenteret. For eksempel vågnede store bryster udsat for ALAN med en intensitet på 1,6 lux, en relativt lav intensitet, der sandsynligvis vil blive oplevet af fritgående dyr, en halv time tidligere, forlod redekassen 20 minutter tidligere og sov 40 minutter mindre end kontrolfuglene (figur 4)16. Interessant nok kan virkningerne af ALAN på søvn være betinget af andre variabler, såsom lysintensitet og sæson. I tråd med denne hypotese var virkningerne af ALAN på søvnadfærden hos kvindelige store bryster meget større i nestlingperioden end om vinteren, hvor effekten på søvntab var mere end to gange så stor, og effekten på vågnetiden var mere end fire gange så stor17. På den anden side var der ringe forskel i effekten af lyseksponering ved en intensitet på 1,6 versus 3 lux, hvilket tyder på, at selv lavintensitets ALAN kan have skadelige virkninger12. Systemet er også blevet brugt til at dokumentere en søvn rebound efter søvnforstyrrelser af ALAN, hvor enkeltpersoner reagerede på ALAN-induceret søvnmangel ved at sove mere den følgende nat17. Desuden er der observeret signifikant individuel variation i, i hvilket omfang søvn forstyrres af ALAN, hvilket kan være vigtigt for at forudsige populationsresponser og mulighederne for udvælgelse17, selvom alans effekt på søvn ikke blev ændret af sonderende personlighed type18. Væsentlige virkninger af ALAN på søvn vil sandsynligvis have kaskadevirkninger på vågen adfærd, fysiologi og fitness. Undersøgelser til dato har dog været relativt korte i varighed. Undersøgelse af bredere forgreninger og langsigtede virkninger er afgørende for at belyse konsekvenserne af ALAN for fritgående dyr og er et vigtigt område for yderligere forskning (se nedenfor).

Figure 4
Figur 4: Effektstørrelser og 95% konfidensintervaller, der sammenligner søvnadfærd hos store bryster på en første uforstyrret nat og på en anden nat. Den anden nat blev fuglene enten igen efterladt uforstyrret (kontrol; toppanel) eller udsat for 1,6 lux ALAN (lys; bundpanel). Effektstørrelser angives i minutter, med undtagelse af 'tid ved indgangen', som er angivet i sekunder. Se detaljer i Raap et al. (2015)16. Denne figur er blevet tilpasset med tilladelse fra Raap et al.16. Klik her for at se en større version af denne figur.

For det andet er systemet blevet brugt til at undersøge, hvordan eksponering for ALAN påvirker udviklingen af nestlings ved hjælp af en række fysiologiske responsvariabler (tabel 2). Disse eksperimenter har udsat nestlings for ALAN i en del af nestlingfasen, der spænder fra 2-7 dage, betinget af undersøgelsens mål. Dokumenterede virkninger af lyseksponering på nestlings omfatter virkninger på kropsmasse eller tilstand19, fjerkortikosteronniveauer20, haptoglobinkoncentrationer21 og oxalatniveauer22. Denne forskning tyder imidlertid også på, at nogle parametre, såsom telomernedbrydningshastighed og oxidativ stress15,19, kan være upåvirket af eksponering for ALAN (tabel 2). Sammenfattende tyder disse undersøgelser på, at eksponering for ALAN tidligt i livet kan ændre udviklingsforløbet og potentielt have varige virkninger i voksenalderen, men der er behov for mere forskning for at bestemme, i hvilket omfang egenskaberne ved udviklende organismer er følsomme eller modstandsdygtige over for lyseksponering.

For det tredje er systemet blevet brugt til at vurdere virkningerne på egnetheden, herunder reproduktiv succes og overlevelsesrater. Endnu er der ikke fremkomet stærke beviser for sådanne virkninger. Men, og vigtigst af alt, dette arbejde er stadig meget i gang, da effektiv vurdering af fitnesseffekter kræver langsigtet overvågning af lyseksponerede personer.

Endelig er der blevet arbejdet med at sammenligne virkningerne af eksponering for ALAN på søvnadfærden hos store bryster og blå bryster. ALAN havde meget mindre virkninger på blå brysters søvnadfærd sammenlignet med store bryster, hvilket henleder opmærksomheden på potentialet for interspecifikke forskelle i lysfølsomhed, selv mellem nært beslægtede arter (tabel 2)23 . Især er andre forskergrupper også for nylig begyndt at vedtage denne tilgang til at manipulere lysniveauer i redekasser, hvilket illustrerer styrken af metoden og potentialet for dens bredere anvendelse24,25.

Art Livsfase Anvendt ALAN-intensitet (lux) Svarvariabler Effekt af ALAN Henvisning
Musvit (Parus major) Beliggende 1 Fjerkortikosteron (fCORT), kropstilstand, telomerlængde, spirende succes, rekruttering (+) fCORT 19 Grunst et al. 2020. Miljø forurener. 259:113895. doi: 10.1016/j.envpol.2019.113895
(-) Kropstilstand
(0) Andre responsvariabler
Musvit Beliggende 1 Telomerlængde, kropstilstand, spirende succes, nitrogenoxid (-) Kropstilstand 14 Grunst et al. 2019. Sci Tot Environ. 662:266-275. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.469
(0) Telomerlængde, andre responsvariabler
Musvit Voksen 1.6, 3 Søvn personlighed (udforskende adfærd)-afhængig respons? (-) Søvnadfærd 17 Raap et al. 2018. Miljø forurener. 243:1317-1324. doi: 10.1016/j.envpol.2018.09.037
Ikke modificeret af personlighed
Musvit Beliggende 3 Oxalat & om respons modificeret af køn (+) Oxalat, mænd 21 Raap et al. 2018. Bevar Physiol. 6: coy005. doi: 10.1093/conphys/coy005
(0) Oxalat, hunner
Musvit Beliggende 1.6, 3 Søvnadfærd & om respons ændret efter sæson eller lysintensitet (-) Søvnadfærd 11 Raap et al. 2017. Opfør dig proc. 144:13-19. doi: 10.1016/j.beproc.2017.08.011
Lille effekt af sæsonen Søvnstart kun forsinket af høj intensitet ALAN
Musvit/blåmejse (Cyanistes caeruleus) Voksen 3 Søvnadfærd Mindre (-) effekt på søvn i blå bryster 22 Søn et al. 2017. Miljø forurener. 231:882-889. doi: 10.1016/j.envpol.2017.08.098
Musvit Voksen 1.6 Søvnadfærd hos kvinder (-) Søvnadfærd Søvn rebound efter ALAN eksponering 16 Raap et al. 2016. Miljø forurener. 215:125-134. doi: 10.1016/j.envpol.2016.04.100
Mere (-) effekt i yngleperioden
Musvit Beliggende 3 Ændring i kropsmasse, blodoxidativ status, spirende succes (-) Kropsmasse 18 Raap et al. 2016. Sci Rep. doi: 10.1038/srep35626
(0) Oxidativ status, spirende succes
Musvit Beliggende 3 Haptoglobin (Hp), nitrogenoxid (NO) (+) Hk 20 Raap et al. 2016. Miljø forurener. 218:909-914. doi: 10.1016/j.envpol.2016.08.024
(-) NEJ
Musvit Voksen 1.6 Søvnadfærd (-) Søvnadfærd 15 Raap et al. 2015. Sci Rep. doi: 10.1038/srep13557
Bemærk: 0 = ingen effekt af ALAN på responsvariablen. Tal, der fortsætter referenceposterne, henviser til rækkefølgen på referencelisten.

Tabel 2: Sammenfatning af offentliggjorte undersøgelser baseret på eksponering for ALAN ved hjælp af forsøgssystemet. Bemærk: 0 = ingen effekt af ALAN på responsvariablen.

Supplerende figur 1: Pladen, der indeholder det infrarøde (IR) kamera og lysdiode (LED) lys, der desuden viser kablerne, der forbinder systemet med strømkilden. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende figur 2: En intern visning af kammeret, der indeholder batteriet, optageren og det hjemmelavede tidssystem, der desuden viser kabler, der forbinder forskellige dele af systemet. Klik her for at downloade denne fil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dette redekassebaserede system af LED-lys og et parret IR-kamera har gjort det muligt for forskere at vurdere en række spændende spørgsmål vedrørende de biologiske virkninger af ALAN. Desuden er der mange flere forskningsretninger, der kan forfølges med systemet. Desuden kan en udvidelse af brugen af systemet til andre arter bidrage til at fremme forståelsen af interspecifikke forskelle i følsomhed over for ALAN. Nedenfor præsenteres nogle ikke-udtømmende muligheder for fremtidig forskning i håb om, at dette papir vil bidrage til at motivere forskning på dette vigtige område. Konklusionen gentager kort styrkerne ved denne eksperimentelle tilgang og behandler systemets begrænsninger.

Dette system kunne anvendes til at besvare mange udestående spørgsmål om, hvordan ALAN påvirker fritgående dyr eller dyr i semi-fangenskab. For det første har undersøgelser til dato involveret relativt korte perioder med ALAN-eksponering og kortsigtet overvågning af biologiske virkninger. Derfor er der lidt kendt om langsigtede virkninger af kortvarig ALAN-eksponering, eller hvad der ville ske, hvis fugle blev udsat for ALAN i mange dage, mange uger eller i hele deres levetid (se26 for et nyligt papir, der viser vigtigheden af langvarig eksponering for ALAN i crickets, Gryllus bimaculatus). Har kortvarig ALAN-eksponering for eksempel langsigtede virkninger på sundhedsstatus og biologiske aldringsrater? Resulterer langvarig ALAN-eksponering i fysiologisk stress og accelereret ældning, og er virkningerne ens eller forskellige fra virkningerne af kortvarig ALAN-eksponering? Dette system kan bruges til at tackle disse spørgsmål. Faktisk bruger mange musvæer og blåmejser (og også andre arter) den samme redekasse i hele deres levetid.

For det andet er der behov for at undersøge interaktive virkninger af ALAN med andre menneskeskabte forstyrrelsesfaktorer (f.eks. Vedtagelse af et multistressorperspektiv som i27) og differentielle virkninger af ALAN med forskellige egenskaber. Dette system kan anvendes i kombination med andre eksperimentelle manipulationer eller i kombination med naturlig variation i menneskeskabte forstyrrelsesniveauer til at undersøge, hvordan forskellige menneskeskabte forstyrrelsesfaktorer (f.eks. lys, støj, kemisk forurening) kan interagere for at påvirke en række responsvariabler. For eksempel kan nestlings samtidig udsættes for ALAN og menneskeskabt støj for at teste, om disse to forstyrrelsesfaktorer har additive eller synergistiske virkninger på kortikosteronniveauer eller telomerforkortelse. Systemet kan også ændres for at undersøge virkningerne af ALAN med forskellige egenskaber ved at justere egenskaberne ved de anvendte lysdioder. For eksempel ville det være interessant at anvende systemet til at undersøge, hvordan ALAN med forskellige bølgelængder (f.eks. Røde versus blå bølgelængder) påvirker søvnadfærd eller nestling udvikling. Det er blevet antaget og eksperimentelt understøttet, at forskellige bølgelængder af lys kan fremkalde biologiske reaktioner, der adskiller sig i intensitet28,29. For eksempel påvirkede hvidt versus grønt lys i en nylig undersøgelse forskelligt inkubationsadfærden hos store bryster29.

For det tredje kan dette system bruges til at undersøge virkningerne af ALAN på responsvariabler, der hidtil har været underudforsket, herunder bioenergetik, kognitive processer, social dynamik og forældrepleje (men se30 for virkninger på bioenergetik). For at undersøge virkningerne på bioenergetik kan ALAN-eksponering kombineres med respirometri for at måle hvile- eller basal metabolisk hastighed (RMR, BMR)31, den dobbelt mærkede vandtilgang til måling af feltmetabolisk hastighed (FMR; også kendt som daglig energiforbrug)30,32 eller accelerometri til måling af aktivitetsmønstre og energiforbrug33 . Virkninger af ALAN på bioenergetik kan have ikke-trivielle virkninger på fitness, da metabolisk hastighed og energiforbrug er blevet foreslået at ligge til grund for livshistorier variation og tempo i livet34. For at undersøge virkningerne af ALAN på kognitive træk kunne forskere enten bruge feltbaserede kognitive tests efter ALAN-eksponering eller fange voksne efter eksponering og udføre kognitive tests i laboratoriet. Systemet er designet til at tillade forskning i fritgående fugle, og fjernelse af fugle til fangenskab introducerer sine egne komplikationer. Således er kognitiv test på vilde fugle særligt tiltalende, men også udfordrende. For eksempel undersøgte det seneste arbejde problemløsningsevnen ved redekasser ved hjælp af en modificeret redekassefælde35. Brooding kvinder udsat for ALAN kunne præsenteres for denne kognitive test. En anden mulighed ville være at bruge "smarte feeders" designet til at vurdere rumlig hukommelse eller associativ læring for at undersøge, om eksponering af sovende voksne til ALAN påvirker disse kognitive træk36. Endelig, for at undersøge virkningerne af ALAN på sociale interaktioner og forældrepleje, forskere kunne parre LED-systemet med andre teknologier, hvoraf nogle allerede har været almindeligt anvendt i undersøgelser, der bruger opsætningen. For eksempel tillader PIT-mærkesystemer ved redekasser, at voksne fugle med PIT-mærker registreres37. Derfor kunne forskerne i yngleperioden undersøge, om eksponering af ynglende hunner og nestlings for ALAN ændrer nestling provisioning satser eller påvirker balancen i forældrenes indsats mellem kønnene. Derudover er forskellige radiotelemetriplatforme blevet miniaturiseret, hvilket letter brugen i små dyr og kan bruges til at vurdere, om eksponering af sovende voksne for ALAN ændrer interaktioner med artsfæller38.

Et system svarende til det, der er beskrevet her, kan bruges til at studere virkningerne af ALAN på enhver fugleart, der bruger redekasser til avl. Dette omfatter flere velstuderede småfugle, såsom træsvaler (Tachycineta bicolor), vestlige og østlige blåfugle (Sialia mexicana og Sialia sialis), chickadees (Poecile sp.), husgærdesmutter (Troglodytes aedon), europæisk pied (Ficedula hypoleuca) og collared (Ficedula albicollis) fluefangere og husspurve (Passer domesticus). Europæiske stære (Sturnus vulgaris) er også en særlig velegnet art, da de kan studeres i fangenskab og naturen og er store nok til at studere søvnadfærd ved hjælp af elektroencefalografiske teknikker39. Rovfugle, såsom slørugler (Tyto alba) og amerikanske tårnfalke (Falco sparverius), bruger også redekasser og kan tjene som forsøgspersoner. Alans indvirkning på udviklingen af ynglefugle kan let vurderes hos disse arter. I hvilket omfang virkningerne af ALAN på søvnadfærd kan undersøges, afhænger af, om voksne sover inde i redekasser i yngle- eller ikke-ynglesæsonen, men der er sandsynligvis betydelige muligheder for at investere effekter af ALAN på søvn hos kvinder i inkubationsfasen.

Systemet kan også tilpasses til brug i andre arter end redekassefugle. Udover fugle yngler eller sover en række pattedyrarter også i redekasser. Således kunne systemet vedtages for at studere virkningerne af ALAN på disse arter. For eksempel vil flere lemurarter besætte kasser, og kunstige redekasser er allerede ved at blive ansat til at studere deres avlsadfærd40. Derudover, selvom det er udfordrende, har systemet potentialet til at blive vedtaget af innovative forskere til at studere virkningerne af ALAN på åbne kop nestende fugle og fugle- eller pattedyrarter, der reder eller sover i sprækker eller huler. For fugle med åben kop, dette ville indebære at skabe et middel, hvorigennem LED-lys, og IR-kameraer kunne monteres over reden. I betragtning af behovet for at sikre LED-systemet og kameraet over reden, ville et sådant system sandsynligvis lettest blive implementeret for arter, der reder på eller tæt på jorden. For grav- eller sprækkefuglefuglearter, forskeren skal passe LED-systemet og kameraet inde i hulrummene. For eksempel kan det for nogle arter, der yngler i klippesprækker, være muligt at fjerne sten for at skabe plads til at sikre lyssystemet og kameraet.

Som diskuteret ovenfor er den primære styrke ved denne metode til manipulation af ALAN-niveauer inde i redekasser evnen til at udsætte forsøgspersoner for forudbestemte lysniveauer over bestemte tidsrammer i løbet af natten. Evnen til nøjagtigt at kontrollere lyseksponeringsniveauer og varigheder gør det muligt for forskeren at overvinde mange af de begrænsninger, der er forbundet med ikke-eksperimentelle undersøgelser vedrørende de biologiske virkninger af ALAN. Metoden har dog også begrænsninger, især ved at dyr kun kan udsættes for lys, når de hviler, sover eller plejer unger inde i redekassen. Direkte virkninger af ALAN på adfærd, der forekommer uden for redekassen, såsom sang og fouragering, kan ikke udforskes (selvom indirekte virkninger af eksponering for ALAN inde i redekassen på denne adfærd kunne undersøges). For at undersøge sådanne direkte virkninger af ALAN uden for redekassen skal forskere anvende større eksperimentelle netværk af kunstig belysning eller ikke-eksperimentelle tilgange.

Derudover er en stor kritik af tilgangen til at manipulere lysniveauer inde i redekasser, at redekasser eller naturlige hulrum normalt ville beskytte individer mod eksterne kilder til menneskeskabt ALAN. Det er dog vigtigt at bemærke, at ikke alle store bryster vil have redekasser eller hulrum til rådighed til at sove i, da de er en begrænset ressource. Det er således muligt, hvis ikke sandsynligt, at voksne fugle i byområder udsættes for de lave niveauer (1-3 lux) af ALAN, der er blevet anvendt i tidligere undersøgelser ved hjælp af dette system (tabel 2). Redekasser i vores befolkning udsættes for mellem 0,01-6,4 lux ved redekassens åbning13, hvilket tyder på, at fugle, der sover uden for redekasserne, kan blive udsat for lysniveauer, der kan sammenlignes med dem, der anvendes i manipulationerne. Faktisk, selvom Dominoni et al. 201341 i en anden art brugte lysloggere til at måle niveauerne af ALAN, der blev oplevet af fritgående europæiske solsorte (Turdus merula), og fandt ud af, at byfugle oplevede signifikant højere niveauer af ALAN end landlige fugle, selvom eksponeringsniveauerne var meget varierende (0,7-2,2 lux)41 . Desuden viste de i et eksperiment med disse lave niveauer af ALAN (0,3 lux) en signifikant effekt af disse meget lave niveauer af ALAN på tidspunktet for reproduktion og smeltning41. På den anden side fandt de Jong et al. 201642 , at mandlige stormejser, der ynglede på kunstigt oplyste transekter inden for et skovområde, ikke oplevede højere niveauer af ALAN end kontrolfugle, hvilket tyder på undgåelsesadfærd. Ikke desto mindre bemærker de, at en sådan unddragelse kan være vanskeligere at opnå i byområder med gennemgribende lyseksponering42. Således, hvis eksperimenter er korrekt designet ved hjælp af økologisk relevante niveauer af ALAN, har tilgangen til at manipulere lysniveauer inde i redekasser potentialet til at give økologisk relevante resultater. Dette vil fortrinsvis indebære første måling af ALAN-eksponeringen af fritgående fugle i målundersøgelsespopulationen/-populationerne eller en bypopulation af samme art.

Med hensyn til relevansen af at udsætte nestlings for ALAN inde i redekasser er det rigtigt, at de anvendte niveauer af ALAN er meget højere end dem, der normalt ville blive oplevet inde i hulrum (i den undersøgte befolkning er lysniveauet ~ 0,08 lux i bunden af redekassen om dagen og mellem 0 og 0,01 lux om natten). Snarere tjener hulrumsrugende arter som store bryster og blåmejser som bekvemme modelarter for effekter, der kan forekomme for åbne nestearter, hvis nestlings vil være mere udsatte 14,18,20,24. Mere forskning er nu presserende nødvendig for at dokumentere niveauerne af ALAN, der opleves af nestlings af åbne kop nestende arter. Baseret på sådan forskning har dette system potentialet til at blive tilpasset til at manipulere ALAN-niveauer ved åbne kopreder, som foreslået ovenfor.

Afslutningsvis har tilgangen med at manipulere lysniveauer inde i redekasser både sine styrker og svagheder. Men når den anvendes korrekt, yder tilgangen et solidt bidrag til den mangfoldige vifte af eksperimentelle og korrelationsmæssige tilgange, der er nødvendige for at opbygge en sammenhængende forståelse af de biologiske virkninger af ALAN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen interessekonflikter.

Acknowledgments

Vores forskningsprogram, der involverer de biologiske virkninger af ALAN på fugle, har modtaget finansiering fra FWO Flandern (til M.E. og R.P., projekt ID: G.0A36.15N), Antwerpen Universitet og Europa-Kommissionen (til M.L.G. Marie Skłodowska-Curie fellowship ID: 799667). Vi anerkender den intellektuelle og tekniske støtte fra medlemmer af Behavioral Ecology and Ecophysiology Research Group ved Universitetet i Antwerpen, især Peter Scheys og Thomas Raap.

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Biologi udgave 180
En eksperimentel tilgang til undersøgelse af virkningerne af kunstigt lys om natten på fritgående dyr: implementering, resultater og retninger for fremtidig forskning
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Grunst, M. L., Grunst, A. S.,… More

Grunst, M. L., Grunst, A. S., Pinxten, R., Eens, G., Eens, M. An Experimental Approach to Investigating Effects of Artificial Light at Night on Free-Ranging Animals: Implementation, Results, and Directions for Future Research. J. Vis. Exp. (180), e63381, doi:10.3791/63381 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter