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 eksperimentell tilnærming til å undersøke effekter av kunstig lys om natten på frittgående 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

Kunstig lys om natten (ALAN) har vidtrekkende biologiske effekter. Denne artikkelen beskriver et system for manipulering av ALAN inne i nestbokser mens du overvåker atferd, bestående av LED-lys koblet til et batteri, timer og lydkompatibelt infrarødt videokamera. Forskere kan bruke dette systemet til å utforske mange fremragende spørsmål om effekten av ALAN på organismer.

Abstract

Dyr har utviklet seg med naturlige mønstre av lys og mørke. Kunstig lys blir imidlertid i økende grad introdusert i miljøet fra menneskelig infrastruktur og fritidsaktivitet. Kunstig lys om natten (ALAN) har potensial til å ha utbredte effekter på dyreatferd, fysiologi og kondisjon, noe som kan oversettes til bredere effekter på populasjoner og samfunn. Å forstå effekten av ALAN på frittgående dyr er ikke-trivielt på grunn av utfordringer som målenivåer av lys som mobile organismer møter og skiller effekten av ALAN fra andre menneskeskapte forstyrrelsesfaktorer. Her beskriver vi en tilnærming som gjør at vi kan isolere effekten av kunstig lyseksponering på enkelte dyr ved å eksperimentelt manipulere lysnivåer inne i reirbokser. For dette formål kan et system brukes som består av lysdiode (LED) lys (er) festet til en plate og koblet til et batteri og timersystem. Oppsettet tillater eksponering av individer inne i reirbokser til varierende intensiteter og varigheter av ALAN samtidig som videoopptak, som også inkluderer lyd. Systemet har blitt brukt i studier på frittgående flotte pupper (Parus major) og blå pupper (Cyanistes caeruleus) for å få innsikt i hvordan ALAN påvirker søvn- og aktivitetsmønstre hos voksne og fysiologi og telomerdynamikk i å utvikle nestlings. Systemet, eller en tilpasning derav, kan brukes til å svare på mange andre spennende forskningsspørsmål, for eksempel hvordan ALAN samhandler med andre forstyrrelsesfaktorer og påvirker bioenergetisk balanse. Videre kan lignende systemer installeres i eller i nærheten av reirkasser, reir eller burrows av en rekke arter for å manipulere nivåer av ALAN, evaluere biologiske responser og arbeide for å bygge et interspesifikk perspektiv. Spesielt når den kombineres med andre avanserte tilnærminger for å overvåke oppførselen og bevegelsen til frittlevende dyr, lover denne tilnærmingen å gi løpende bidrag til vår forståelse av de biologiske implikasjonene av ALAN.

Introduction

Dyr har utviklet seg med de naturlige mønstrene av lys og mørke som definerer dag og natt. Dermed orkestrerer døgnrytmer i hormonelle systemer hvile- og aktivitetsmønstre og lar dyr maksimere kondisjon 1,2,3. For eksempel, døgnrytmen i glukokortikoidhormoner, med en topp ved starten av daglig aktivitet, primer vertebrater for å oppføre seg riktig over 24-timers perioden via effekter på glukosemetabolisme og respons på miljøstressorer4. På samme måte er pinealhormonet melatonin, som frigjøres som svar på mørket, integrert involvert i styrende mønstre av døgnrytmhet og har også antioksidantegenskaper 5,6. Entrainment av mange aspekter av døgnrytme, som melatonin utgivelse, påvirkes av fotoreception av nivåer av lys i miljøet. Dermed har innføringen av kunstig lys i miljøet for å støtte menneskelig aktivitet, rekreasjon og infrastruktur potensial til å ha vidtrekkende effekter på oppførselen, fysiologien og kondisjonen til frittgående dyr 7,8. Faktisk har ulike effekter av eksponering for kunstig lys om natten (ALAN) blitt dokumentert 9,10, og ALAN har blitt fremhevet som en prioritet for global endringsforskning i det21.

Måling av effekten av ALAN på frittgående dyr byr på ikke-trivielle utfordringer av flere grunner. For det første opplever mobile dyr som beveger seg gjennom miljøet stadig forskjellige lysnivåer. Dermed, hvordan kvantifiserer man lysnivået som individuelle dyr blir utsatt for? Selv om lysnivåer på dyrets territorium kan kvantifiseres, kan dyret bruke unngåelsesstrategier som påvirker eksponeringsmønstre, og krever dermed samtidig sporing av dyreplassering og lysnivåer. Faktisk, i de fleste feltstudier, er gjennomsnittet og variasjonen i lyseksponeringsnivåer ukjent11. For det andre er eksponering for ALAN ofte korrelert med eksponering for andre menneskeskapte forstyrrelsesfaktorer, for eksempel støyforurensning, kjemisk eksponering og habitatforringelse. For eksempel vil dyr som opptar habitater langs veimarginene bli utsatt for lys fra gatelamper, støy fra biltrafikk og luftforurensning fra bilutslipp. Hvordan isolerer man effekten av ALAN effektivt fra effektene av forvirrende variabler? Strenge felteksperimenter som muliggjør gode målinger av både lyseksponeringsnivåer og responsvariabler, er avgjørende for å evaluere alvorlighetsgraden av de biologiske effektene av ALAN, og for å utvikle effektive reduksjonsstrategier11.

Denne artikkelen beskriver en eksperimentell tilnærming som, selv om den ikke er uten begrensningene (se diskusjonsdelen), hjelper til med å overtale, om ikke eliminere vanskelighetene som er identifisert ovenfor. Tilnærmingen innebærer eksperimentelt manipulering av ALAN-nivåer inne i reirboksene til en frittlevende, diurnal fugleart, den store tit (Parus major), ved hjelp av et system med lysdiode (LED) lys og et infrarødt (IR) kamera installert i reirbokser. Oppsettet muliggjør samtidig oppkjøp av videoopptak, inkludert lyd, som gjør det mulig for forskere å vurdere effekter på atferd og vokaliseringer. Store pupper bruker reirkasser for avl, og sover i reirboksene mellom november og mars. Hunnene sover også inne i reirboksene i avlssesongen12. Systemet har også i mindre grad blitt brukt til å studere effekter av ALAN på blå pupper (Cyanistes caeruleus). Den første vanskeligheten, som involverer å kjenne lysnivåer som dyret møter, reduseres ved at en person er villig til å gå inn i reirboksen (eller allerede er i reirboksen når det gjelder immobile nestlings), kan lysnivåer bestemmes nøyaktig av forskeren. Den andre vanskeligheten, som involverer korrelasjoner til forvirrende variabler, kan kontrolleres ved å bruke reirbokser i lignende miljøer, og/eller måle nivåene av forvirrende variabler i nærheten av reirbokser. I tillegg, i kavitet-nesting fugler, vedta en eksperimentell tilnærming er kraftig fordi reir bokser eller naturlige hulrom kan skjerme nestlings og voksne fra ALAN13, noe som kan forklare hvorfor noen korrelative studier finner liten effekt av ALAN (eller menneskeskapt støy)14, mens eksperimentelle studier oftere finner klare effekter (se nedenfor). Videre kan det vedtas et gjentatt tiltak eksperimentell design der enkeltpersoner tjener som sin egen kontroll, noe som ytterligere øker statistisk kraft, og sannsynligheten for å oppdage meningsfulle biologiske effekter. Avsnittene nedenfor: (1) forklarer detaljene i utformingen og implementeringen av systemet, (2) oppsummerer de viktige resultatene som hittil er avledet ved hjelp av systemet, og (3) foreslår fremtidige forskningsretninger som kan forfølges, både i pupper og andre dyr.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle anvendelser av dette systemet til dyreforsøk ble godkjent av Universitetet i Antwerpens etiske komité og utført i samsvar med belgiske og flamske lover. Metodikken fulgte ASAB/ABS retningslinjer for bruk av dyr i atferdsforskning. Det belgiske kongelige institutt for naturvitenskap (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen; KBIN) ga lisenser for alle forskere og personell.

1. Opprette det eksperimentelle systemet

  1. Få bredspektret LED(er) som skal brukes til å lage ALAN. Ta LED-lys fra en LED-frontlykt. Bruk enten ett enkelt LED-lys eller flere (f.eks. 4) bredspektret LED-lys for mer diffus belysning (figur 1).
    MERK: Som en modifikasjon kan lysdioder med forskjellige spektralegenskaper (f.eks. rød kontra blå) brukes, men må fås fra en annen kilde (se tilleggsmaterialet til Grunst et al.2019 15 for spektralegenskapene til lysdiodene som ble brukt i tidligere studier ved hjelp av dette systemet).
  2. Design et system for å montere lysdiodene sammen med et IR-kamera for å muliggjøre atferdsovervåking. Forskere kan oppnå dette på en rekke måter.
    1. Alternativ 1. Sett inn en enkelt bredspektret LED i nestboksen separat i et plastrør ved siden av et IR-kamera montert med lim på en plast- eller metallplate som passer i nestboksen (figur 1A, B).
    2. Alternativ 2. Monter et IR-kamera i en sentral posisjon på en plast- eller metallplate, og monter deretter LED-lys i faste posisjoner på platen rundt IR-kameraet (fig. 1C).
  3. Utform et middel for å koble systemet til en strømkilde (batteri) og timer.
    1. Bruk en kniv eller bor til å lage lunder på siden av nestboksen gjennom hvilke ledningskontakter kan strekke seg for å koble systemet til et Fe-batteri (12 V; 120 Wh) og hjemmelaget timer (12 V).
    2. Design et mørkegrønt trekabinett som samsvarer med nestboksen i farge, lengde og bredde (f.eks. nestbokser som brukes i tidligere studier hadde dimensjonene: 120 mm x 155 mm x 250 mm ), og med en sideåpning via et hengsel for å huse batteriet, opptakeren for videoen og timersystemet for lysdiodene (figur 2; Tilleggstall 1 og tilleggstall 2).
  4. Design et middel for å justere ALAN-intensiteten.
    1. Få en motstand (verdi betinget av batterispenning og belysning) og koble den i serie med LED(er).
  5. Design "dummy" bokser med samme dimensjoner som kapslingene som huser timeren og batteriet for bruk i vanlige fugler til systemet (dvs. som i figur 2A, men uten intern elektronikk).
    MERK: Avsnitt 2 og avsnitt 3 drøfter de trinnvise metodene som brukes til å studere effekten av ALAN på fokalorganismen.

Figure 1
Figur 1: To systemer som består av IR-kameraer og LED-lys som brukes til å manipulere ALAN inne i reirbokser. (A) Toppvisning av nestboksen med plate som holder det eldre systemet på plass. (B) Eldre system med 1 bredspektret LED for å manipulere ALAN og sentralkamera med 10 IR-lysdioder (c) Nyere system med 4 bredspektret lysdioder og sentralt IR-kamera med 4 IR-lysdioder. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Hjemmelaget batteri og timerenhet som brukes til å manipulere ALAN og videoopptaksatferd. (A) Enheten er omsluttet av en treboks som er montert på toppen av nestboksen. (B) Visning av elektronikken inne i enheten. Kontaktene strekker seg fra innsiden av nestboksen og opp i trekabinettet for å koble elektronikken til IR-kameraet og bredspektret lysdioder. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

2. Planlegging av eksperimentet og justering av ALAN intensitet og timing

  1. Bestem ønsket lysintensitet som dyr skal eksponeres for.
    1. Vurder nøye hvilken eksperimentell lysintensitet som skal brukes for å gi meningsfulle resultater som svarer på forskningsspørsmålet. Generelt vil dette bety å velge en økologisk relevant lysintensitet, som frittgående dyr sannsynligvis vil støte på (se tabell 1 for veiledning).
  2. Juster LED-lysene til ønsket lysintensitet (f.eks. 1-3 lux, som brukt i tidligere studier; Tabell 1 og tabell 2).
    1. Før plassering i feltet, plasser systemet på en reirboks tatt inn i laboratoriet for å kalibrere lysintensiteten. Koble lysdiodene til strømkilden, som beskrevet nedenfor (protokolldel 3).
    2. Juster lyset fra lysdiodene til ønsket intensitet (lux) ved å plassere en lysmåler på fuglens nivå i nestboksen (~ 8 cm fra bunnen) og samtidig justere motstanden i serie med lysdiodene.
      MERK: Det er mulig å oppnå svært lave lysintensiteter (f.eks. landlige himmellysnivåer; 0,01 lux).
  3. Bestem tidsrammen for å eksponere dyr for ALAN.
    1. Bestem lengden og tidspunktet for eksponeringen gjennom natten. For eksempel kan man utsette dyr for ALAN over hele natten, for bare en del av natten, eller forlate en periode med mørke midt på natten for å redusere graden av perturbasjon.
    2. I tilfeller der et dyr må gå inn i nesteboksen (eller et bestemt område) for å bli utsatt for ALAN, bør du også vurdere om lyset skal slås på før eller etter inngangshendelsen sannsynligvis vil oppstå.
  4. Still inn timeren til å kontrollere perioden med lyseksponering om natten.
    1. Still inn timeren som er koblet til lysdiodene i bredspektret, slik at lyset slås av og på i bestemte perioder (f.eks. minst 2 timer før solnedgang; av 2 timer etter soloppgang).
      MERK: IR-kameraet gjør at dyrets oppførsel kan registreres samtidig så lenge lyseksponeringen varer, og vil være på så lenge det er koblet til et ladet batteri.
  5. Bestem riktig eksperimentell utforming som skal brukes for målforskningsspørsmålene.
    MERK: For noen spørsmål vil et gjentatt tiltak eksperimentell design være det kraftigste alternativet (f.eks. Hvordan påvirker eksponering for ALAN søvnatferd?). For andre vil det være behov for sammenkoblede kontroll- og eksperimentelle grupper (f.eks. hvordan påvirker eksponering for ALAN telomertap i å utvikle nestlings?).
Kilde-/eksponeringsnivå Intensitet (lux)
Fullt sollys 103000
Fullt måneskinn 0.05–1
Urban himmel glød 0.2–0.5
Eksponering av frittlevende europeiske svartfugler 0.2 (0.07–2.2)
Tidligere eksperimentelle studier ved hjelp av systemet 1–3
LED gatelys ~10
Lavtrykk natrium gatelys ~10
Natrium med høyt trykk ~10
Florescerende belysning 300
Metallhalogenid 400–2000

Tabell 1: Karakteristiske lysintensiteter i miljøet 3,9, eksponeringsnivåer for frittgående fugler41 og intensiteter brukt i tidligere studier ved hjelp av dette systemet (referanser i tabell 2).

3. Implementering av eksponeringen for ALAN

  1. Habituate dyrene til det eksperimentelle oppsettet.
    1. Hvis det er mulig i sammenheng med eksperimentet, kan du habituate dyr til oppsettet ved å plassere dummy bokser på toppen av reirboksene minst 1 dag før eksperimentet for å minimere effekten av nyhet aversjon.
  2. Undermåling av fokalpersonene.
    1. Monter dyr i studiepopulasjonen med passive integrative transponderkoder (PIT) for å tillate identifisering i reirbokser uten å forstyrre fuglene.
    2. I eksperimenter som involverer effekten av ALAN på søvnatferd, kan du besøke reirboksene natten før eksperimentet og skanne boksene med en RFID-leser (radiofrekvensidentifikasjon) for å finne ut hvilke fugler som roosting inne.
    3. I eksperimenter i hekkesesongen som involverer eksponering for å utvikle nestlings til ALAN, overvåker du konsekvent (f.eks. annenhver dag) reirbokser, og ser etter nestinnhold og voksenidentitet. Velg forsiktig reirkasser som inneholder brød med visse egenskaper (dvs. modal brødstørrelse, både foreldre til stede og fôring) for bruk i forsøket.
  3. Velg og implementer eksperimentet.
    1. For eksperimenter som involverer søvnatferd, implementere en gjentatt tiltak design ved først å registrere personer som sover under mørkets forhold i minst en natt for å registrere uforstyrret søvn i fravær av ALAN (kontrollbehandling) etter trinn 3.3.2-3.3.21.
    2. For dette formål må du sørge for å synkronisere tiden på IR-kameraene med lokal tid før du tar dem inn i feltet.
    3. Sett inn et SD-kort i SD-sporet i mini-DVR-opptakeren ved siden av batteriet (figur 2B; Tilleggstall 2). Kontroller at SD-kortet er tomt, og hvis ikke, slett dataene det inneholder.
    4. Minst 2 timer før mørkets begynnelse, fjern dummyboksen fra toppen av reirboksen.
    5. Åpne lokket på nesteboksen.
    6. Plasser platen som inneholder IR-kameraet, inne i nestboksen med kameraets objektiv orientert nedover.
    7. Trekk de elektroniske kontaktene ut av lunden i nestboksen.
    8. Lukk lokket på nesteboksen.
    9. Plasser kabinettet som inneholder batteriet, opptakeren og timeren på toppen av nesteboksen.
    10. Koble til batteristrømkontaktene. Koble den røde kontakten fra opptakeren til den hvite kontakten fra kameraet (lyd), den gule kontakten fra opptakeren til den gule kontakten fra kameraet (video) og den svarte kontakten fra batteriet til den røde kontakten fra kameraet (strøm) (tilleggsfigur 1 og tilleggsfigur 2).
    11. Trykk på opptaksknappen for å starte kameraopptaket.
      MERK: Timeren vil ikke bli stilt inn og/eller strømmen vil ikke bli koblet til timeren som styrer lysdiodene, slik at ingen ALAN vil bli produsert på kontrollnetter.
    12. Sjekk med en liten tftskjerm for å sikre at innspillingen har startet og at bildet er riktig. En port for å koble til tftskjermen er plassert under opptakeren (tilleggsfigur 2).
    13. Omtrent 1 time etter mørkets frembrudd, gå tilbake til reirboksen og kontroller identiteten til fuglen som sover inne ved å flytte en RFID-transponderleser rundt bunnen og sidene av nestboksen og registrere det unike identifikasjonsnummeret som kommuniseres fra PIT-taggen.
    14. Morgenen etter kontrollopptaket, minst 2 timer etter soloppgang, går du tilbake til nestboksen og samler batterisystemet og IR-kameraet.
    15. Igjen, plasser en dummy boks på toppen av nesteboksen.
    16. På laboratoriet eller kontoret lader du batteriet og fjerner og laster ned SD-kortet fra opptakeren for å samle inn atferdsdataene.
      MERK: Batteriene har en levetid på ~ 30 timer under kalde forhold for å muliggjøre opptak for hele natten, men må lades helt opp mellom påfølgende netter med opptak.
    17. Etter å ha lastet ned dataene, slett dataene fra SD-kortet og sett dem deretter inn i mini DVR-opptakeren.
    18. På den påfølgende natten implementerer du lyseksponeringsbehandlingen (f.eks. 1-3 lux, som brukt i tidligere eksperimenter ved hjelp av systemet; Tabell 1 og tabell 2).
    19. Still inn timersystemet for ønsket tidsperiode for lyseksponering.
    20. Følg de samme trinnene (3.3.2-3.3.17) som er beskrevet ovenfor for kontrollopptaket, men koble også timeren til strøm- og lysdiodene til timeren (Tilleggs figur 1 og Tilleggs figur 2).
    21. Gjenta om ønskelig kontrollopptaket (av søvnatferd under mørkets forhold, det vil si fravær av ALAN) om natten tre.
    22. For eksperimenter som involverer eksponering av nestlings til ALAN, bruk kontroll og eksperimentelle brød som beskrevet i trinn 3.3.23-3.3.25.
    23. Plasser dummy bokser (mangler elektronikk) på toppen av reirboksene med kontrollbrød og håndter både kontroll og eksperimentelle nestlings på tilsvarende måter.
    24. Implementer den eksperimentelle ALAN-eksponeringen for eksperimentelle bokser. I løpet av den eksperimentelle perioden monterer du LED-systemet og IR-kameraet i nestboksen, som beskrevet ovenfor, og stiller inn timeren til å kontrollere ønsket eksponeringsperiode for lys.
    25. Lad opp batteriene. For eksperimenter som involverer flere netter med lyseksponering og videoopptak, samle systemene hver morgen for å lade batteriene i løpet av dagen og deretter erstatte systemet om kvelden.
  4. Samle inn data om svarvariabelen(e) av interesse.
    1. Hvis virkemåten i nestboksen er variabelen av interesse, vil IR-kameraet tillate samtidig dokumentasjon av atferd (f.eks. søvnatferd; Figur 3).
    2. Samle inn andre data av interesse via ytterligere overvåkingsmetoder, med prøvetaking som forekommer på variable tidspunkter (f.eks. blodprøver tatt før og etter lyseksponering15).

Figure 3
Figur 3: Infrarødt bilde av en flott tit inne i en reirboks utsatt for ALAN. (A) Sovende og (B) Varsle flott tit Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De fagfellevurderte forskningsartiklene som publiseres ved hjelp av dette systemet, er oppsummert i tabell 2. Flere andre manuskripter pågår. Disse studiene tar for seg tre store forskningsspørsmål. For det første har systemet blitt brukt til å studere effekten av lyseksponering på søvnatferd og aktivitetsnivå hos voksne. Til dette formål ble det brukt et gjentatt tiltak eksperimentell design, der samme person først ble registrert sovende under naturlige forhold og deretter registrert sovende i en opplyst redeboks. Alle individer som ble brukt i disse studiene var utstyrt med PIT-tagger, slik at forskerne kunne bekrefte at den samme personen sover i reirboksen mellom påfølgende netter ved hjelp av en håndholdt transponderleser uten å forstyrre fuglene.

Dramatiske effekter av ALAN-eksponering på søvnatferd er dokumentert. For eksempel, store pupper utsatt for ALAN med en intensitet på 1,6 lux, en relativt lav intensitet som sannsynligvis vil bli opplevd av frittgående dyr, våknet en halv time tidligere, forlot reirboksen 20 minutter tidligere, og sov 40 minutter mindre enn kontrollfuglene (figur 4)16. Interessant nok kan effekten av ALAN på søvn være avhengig av andre variabler, for eksempel lysintensitet og sesong. I tråd med denne hypotesen var effekten av ALAN på søvnatferden til kvinnelige store pupper mye større i hekkeperioden enn om vinteren, med effekten på søvntap som mer enn to ganger så stor og effekten på awaking-tiden var mer enn fire ganger så stor17. På den annen side var det liten forskjell i effekten av lyseksponering med en intensitet på 1,6 versus 3 lux, noe som tyder på at selv lavintensitets ALAN kan ha skadelige effekter12. Systemet har også blitt brukt til å dokumentere en søvn rebound etter søvnforstyrrelser av ALAN, hvor enkeltpersoner reagerte på ALAN-indusert søvnmangel ved å sove mer den påfølgende natten17. Videre er det observert betydelige individuelle variasjoner i i hvilken grad søvnen forstyrres av ALAN, noe som kan være viktig for å forutsi befolkningsresponser og muligheten for utvelgelse17, selv om effekten av ALAN på søvn ikke ble endret av utforskende personlighet type18. Betydelige effekter av ALAN på søvn vil sannsynligvis ha kaskadeeffekter på våken oppførsel, fysiologi og kondisjon. Studier hittil har imidlertid vært relativt korte. Å undersøke bredere konsekvenser og langsiktige effekter er avgjørende for å belyse konsekvensene av ALAN for frittgående dyr og er et viktig område for videre forskning (se nedenfor).

Figure 4
Figur 4: Effektstørrelser og 95 % konfidensintervall som sammenligner søvnatferd for flotte pupper på en første uforstyrret natt og en annen natt. Den andre natten ble fugler enten igjen uforstyrret (kontroll; topppanel) eller ble utsatt for 1,6 lux ALAN (lys; bunnpanel). Effektstørrelser er gitt i minutter, med unntak av "tid på inngangen", som er gitt i sekunder. Se detaljer i Raap et al. (2015)16. Dette tallet er tilpasset med tillatelse fra Raap et al.16. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

For det andre har systemet blitt brukt til å undersøke hvordan eksponering for ALAN påvirker utviklingen av nestlings, ved hjelp av en rekke fysiologiske responsvariabler (tabell 2). Disse eksperimentene har eksponert nestlings til ALAN i løpet av en del av nestlingstadiet, alt fra 2-7 dager, avhengig av studiens mål. Dokumenterte effekter av lyseksponering på nestlings inkluderer effekter på kroppsmasse eller tilstand19, fjærkortikosteronnivåer20, haptoglobinkonsentrasjoner21 og oksalatnivåer22. Denne forskningen antyder imidlertid også at noen parametere, som telomerforringelsesrate og oksidativt stresspå 15,19, kan være upåvirket av eksponering for ALAN (tabell 2). I sum tyder disse studiene på at eksponering for ALAN tidlig i livet kan endre utviklingsforløpet og potensielt ha varige effekter i voksen alder, men mer forskning er nødvendig for å bestemme i hvilken grad egenskapene til utviklende organismer er følsomme eller motstandsdyktige mot lyseksponering.

For det tredje har systemet blitt brukt til å vurdere effekter på kondisjon, inkludert reproduktiv suksess og overlevelsesrater. Per nå har det ikke kommet sterke bevis for slike effekter. Men, og viktigst av alt, dette arbeidet pågår fortsatt veldig mye siden effektivt vurdering av kondisjonseffekter krever langsiktig overvåking av lysutsatte individer.

Til slutt er det gjort arbeid som sammenligner effekten av eksponering for ALAN på søvnatferden til store pupper og blå pupper. ALAN hadde mye mindre effekter på søvnatferden til blå pupper sammenlignet med store pupper, noe som trekker oppmerksomheten mot potensialet for interspesifikke forskjeller i lysfølsomhet, selv mellom nært beslektede arter (tabell 2)23 . Spesielt har andre forskningsgrupper også nylig begynt å vedta denne tilnærmingen til å manipulere lysnivåer i reirbokser, illustrere styrken av metodikken og potensialet for den bredere applikasjonen24,25.

Art Livsstadium ALAN intensitet brukt (lux) Response-variabler Effekten av ALAN Referanse
Flott tit (Parus major) Nestling 1 Feather corticosteron (fCORT), kroppstilstand, telomerlengde, fledging suksess, rekruttering (+) fCORT 19 Grunst et al. 2020. Miljøgift. 259:113895. doi: 10.1016/j.envpol.2019.113895
(-) Kroppstilstand
(0) Andre responsvariabler
Flott tit Nestling 1 Telomerlengde, kroppstilstand, fledging suksess, nitrogenoksid (-) Kroppstilstand 14 Grunst et al. 2019. Sci Tot Environ. 662:266-275. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.469
(0) Telomerlengde, andre responsvariabler
Flott tit Voksen 1.6, 3 Søvnpersonlighet (utforskende oppførsel)-avhengig respons? (-) Søvnatferd 17 Raap et al. 2018. Miljøgift. 243:1317-1324. doi: 10.1016/j.envpol.2018.09.037
Ikke endret av personlighet
Flott tit Nestling 3 Oksalat - om responsen endret av sex (+) Oksalat, menn 21 Raap et al. 2018. Konserver Physiol. 6: coy005. Doi: 10.1093/conphys/coy005
(0) Oksalat, kvinner
Flott tit Nestling 1.6, 3 Søvnatferd – enten responsen er endret etter sesong eller lysintensitet (-) Søvnatferd 11 Raap et al. 2017. Behav Proc. 144:13-19. Doi: 10.1016/j.beproc.2017.08.011
Liten effekt av sesongen Søvn utbruddet forsinket bare av høy intensitet ALAN
Flott tit / blå tit (Cyanistes caeruleus) Voksen 3 Søvnatferd Mindre (-) effekt på søvn i blå pupper 22 Sol et al. 2017. Miljøgift. 231:882-889. doi: 10.1016/j.envpol.2017.08.098
Flott tit Voksen 1.6 Søvn oppførsel av kvinner (-) Søvnatferd Søvn rebound etter ALAN eksponering 16 Raap et al. 2016. Miljøgift. 215:125-134. doi: 10.1016/j.envpol.2016.04.100
Mer (-) effekt i nestlingsperioden
Flott tit Nestling 3 Endring i kroppsmasse, blodoksidativ status, fledging suksess (-) Kroppsmasse 18 Raap et al. 2016. Sci Rep. 6:35626. Doi: 10.1038/srep35626
(0) Oksidativ status, fledging suksess
Flott tit Nestling 3 Haptoglobin (hp), nitrogenoksid (NO) (+) Hk 20 Raap et al. 2016. Miljøgift. 218:909-914. doi: 10.1016/j.envpol.2016.08.024
(-) NEI
Flott tit Voksen 1.6 Søvnatferd (-) Søvnatferd 15 Raap et al. 2015. Sci Rep. 5:13557. Doi: 10.1038/srep13557
Merk: 0 = ingen effekt av ALAN på responsvariabelen. Tall som fortsetter referanseoppføringene, refererer til rekkefølgen i referanselisten.

Tabell 2: Oppsummering av studier publisert basert på eksponering for ALAN ved hjelp av det eksperimentelle systemet. Merk: 0 = ingen effekt av ALAN på responsvariabelen.

Supplerende figur 1: Platen som inneholder det infrarøde kameraet (IR) og lysdiodelysene (LED), viser i tillegg kablene som kobler systemet til strømkilden. Klikk her for å laste ned denne filen.

Supplerende figur 2: En intern visning av kammeret som inneholder batteriet, opptakeren og hjemmelaget tidssystem, som i tillegg viser kabler som forbinder ulike deler av systemet. Klikk her for å laste ned denne filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dette nestboksbaserte systemet med LED-lys og et paret IR-kamera har gjort det mulig for forskere å vurdere en rekke spennende spørsmål angående de biologiske effektene av ALAN. Videre er det mange flere forskningsretninger som kan forfølges med systemet. I tillegg kan utvidelse av bruken av systemet til andre arter bidra til å fremme forståelse av interspesifikke forskjeller i følsomhet overfor ALAN. Under noen ikke-uttømmende muligheter for fremtidig forskning presenteres i håp om at denne artikkelen vil bidra til å motivere forskning på dette viktige feltet. Konklusjonen gjentar kort styrkene til denne eksperimentelle tilnærmingen og adresserer begrensningene i systemet.

Dette systemet kan brukes til å svare på mange fremragende spørsmål om hvordan ALAN påvirker frittgående dyr eller dyr i semi-fangenskap. For det første har studier hittil involvert relativt korte perioder med ALAN-eksponering og kortsiktig overvåking av biologiske effekter. Følgelig er lite kjent om langsiktige effekter av kortsiktig ALAN-eksponering, eller hva som ville skje hvis fugler ble utsatt for ALAN i mange dager, mange uker eller i hele levetiden (se26 for en nylig artikkel som viser viktigheten av langsiktig eksponering for ALAN i crickets, Gryllus bimaculatus). Har for eksempel kortsiktig ALAN-eksponering langsiktige effekter på helsestatus og biologisk aldring? Resulterer langvarig ALAN-eksponering i fysiologisk stress og akselerert senescence, og er effekter som ligner eller skiller seg fra de med kortsiktig ALAN-eksponering? Dette systemet kan brukes til å takle disse spørsmålene. Faktisk bruker mange flotte pupper og blå pupper (og også andre arter) den samme redeboksen gjennom hele levetiden.

For det andre er det behov for å undersøke interaktive effekter av ALAN med andre menneskeskapte forstyrrelsesfaktorer (f.eks. vedta et multistressorperspektiv som i27), og differensialeffekter av ALAN med forskjellige egenskaper. Dette systemet kan brukes i kombinasjon med andre eksperimentelle manipulasjoner eller i kombinasjon med naturlig variasjon i menneskeskapte forstyrrelsesnivåer for å undersøke hvordan ulike menneskeskapte forstyrrelsesfaktorer (f.eks. lys, støy, kjemisk forurensning) kan påvirke en rekke responsvariabler. For eksempel kan nestlings samtidig bli utsatt for ALAN og menneskeskapt støy for å teste om disse to forstyrrelsesfaktorene har additiv eller synergistiske effekter på kortikosteronnivåer eller telomerforkortelse. Systemet kan også modifiseres for å undersøke effekten av ALAN med forskjellige egenskaper ved å justere egenskapene til lysdiodene som brukes. For eksempel vil det være interessant å bruke systemet for å undersøke hvordan ALAN av forskjellige bølgelengder (f.eks. røde kontra blå bølgelengder) påvirker søvnatferd eller nestlingutvikling. Det har blitt hypoteset og eksperimentelt støttet at forskjellige bølgelengder av lys kan indusere biologiske responser som varierer i intensitet28,29. For eksempel, i en nylig studie, påvirket hvitt kontra grønt lys differensialt inkubasjonsatferden til store pupper29.

For det tredje kan dette systemet brukes til å utforske effekten av ALAN på responsvariabler som hittil har vært underutforsket, inkludert bioenergi, kognitive prosesser, sosial dynamikk og foreldreomsorg (men se30 for effekter på bioenergi). For å studere effekter på bioenergetikk kan ALAN-eksponering kombineres med respirometri for å måle hvile- eller basalmetabolismen (RMR, BMR)31, den dobbeltmerkede vanntilnærmingen for å måle feltmetabolismen (FMR, også kjent som daglige energiforbruk) 30,32, eller akselerasjon for å måle aktivitetsmønstre og energiforbruk33 . Effekter av ALAN på bioenergetikk kan ha ikke-trivielle effekter på kondisjon, gitt at metabolske rater og energiforbruk er foreslått for å ligge til grunn for livshistorier variasjon og tempo i livet34. For å utforske effekten av ALAN på kognitive egenskaper, kan forskere enten bruke feltbaserte kognitive tester etter ALAN-eksponering eller fange voksne etter eksponering og gjennomføre kognitive tester i laboratoriet. Systemet er designet for å tillate forskning på frittgående fugler, og fjerning av fugler til fangenskap introduserer sine egne komplikasjoner. Dermed er kognitiv testing på ville fugler spesielt tiltalende, men også utfordrende. For eksempel undersøkte nylig arbeid problemløsningsevne ved nestbokser ved hjelp av en modifisert nestboksfelle35. Brooding kvinner utsatt for ALAN kan bli presentert for denne kognitive testen. En annen mulighet ville være å bruke "smarte matere" designet for å vurdere romlig minne eller assosiativ læring for å undersøke om eksponering av sovende voksne til ALAN påvirker disse kognitive egenskapene36. Til slutt, for å undersøke effekten av ALAN på sosiale interaksjoner og foreldreomsorg, kunne forskere koble LED-systemet med andre teknologier, hvorav noen allerede har vært ofte ansatt i studier ved hjelp av oppsettet. For eksempel tillater PIT-tagsystemer på reirbokser oppføringer og utganger av voksne fugler utstyrt med PIT-koder som skal registreres37. Derfor kan forskere i avlsperioden undersøke om eksponering av brooding kvinner og nestlings til ALAN endrer nestling klargjøringsrater eller påvirker balansen i foreldreinnsatsen mellom kjønnene. I tillegg har ulike radiotelemetriplattformer blitt miniatyrisert, noe som letter bruken hos små dyr, og kan brukes til å vurdere om eksponering av sovende voksne til ALAN endrer interaksjoner med konsifikt38.

Et system som ligner det som er beskrevet her, kan brukes til å studere effekten av ALAN på alle fuglearter som bruker reirbokser til avl. Dette inkluderer flere godt studerte passerines, som tre svaler (Tachycineta bicolor), vestlige og østlige blåfugler (Sialia mexicana og Sialia sialis), chickadees (Poecile sp.), house wrens (Troglodytes aedon), Europeisk pied (Ficedula hypoleuca) og krage (Ficedula albicollis) flycatchers, og hus spurver (domesticus). Europeiske starlings (Sturnus vulgaris) er også en spesielt egnet art siden de kan studeres i fangenskap og naturen og er store nok til å studere søvnatferd ved hjelp av elektroencefalografiske teknikker39. Raptors, som låveugler (Tyto alba) og amerikanske kestrels (Falco sparverius), bruker også reirkasser og kan tjene som studieemner. Effekter av ALAN på hekkeutvikling kan lett vurderes i disse artene. I hvilken grad effekter av ALAN på søvnatferd kan undersøkes, avhenger av om voksne sover inne i reirbokser i avls- eller ikke-avlssesongen, men det er sannsynligvis betydelig rom for å investere effekter av ALAN på søvn hos kvinner i inkubasjonsfasen.

Systemet kan også tilpasses for bruk i andre arter enn hekkefugler. Foruten fugler hekker en rekke pattedyrarter også eller sover i reirkasser. Dermed kan systemet vedtas for å studere effekten av ALAN på disse artene. For eksempel vil flere lemurarter okkupere bokser, og kunstige reirbokser er allerede ansatt for å studere deres avlsadferd40. I tillegg, selv om det er utfordrende, har systemet potensial til å bli vedtatt av innovative forskere for å studere effekten av ALAN på åpen kopp hekkende fugler og fugle- eller pattedyrarter som hekker eller sover i sprekker eller burrows. For hekkerfugler med åpen kopp ville dette innebære å skape et middel som LED-lys, og IR-kameraer kunne monteres over reiret. Gitt behovet for å sikre LED-systemet og kameraet over reir, vil et slikt system sannsynligvis lettest bli implementert for arter som hekker på eller i nærheten av bakken. For grav- eller bresprekkhekkearter må forskeren passe til LED-systemet og kameraet inne i hulrommene. For eksempel, for noen arter som hekker i steinete sprekker, kan det være mulig å fjerne stein for å skape plass til å sikre lyssystemet og kameraet.

Som diskutert ovenfor, er den primære styrken til denne metoden for manipulering av ALAN-nivåer inne i reirbokser evnen til å utsette studiepersoner for forhåndsbestemte lysnivåer over bestemte tidsrammer i løpet av natten. Evnen til å kontrollere lyseksponeringsnivåer og varigheter nøyaktig gjør det mulig for forskeren å overvinne mange av begrensningene som er knyttet til ikke-eksperimentelle studier angående de biologiske virkningene av ALAN. Imidlertid har metodikken også begrensninger, spesielt ved at dyr bare kan bli utsatt for lys når de hviler, sover eller tar vare på unge inne i reirboksen. Direkte effekter av ALAN på atferd som oppstår utenfor nesteboksen, for eksempel sang og foraging, kan ikke utforskes (selv om indirekte effekter av eksponering for ALAN inne i nesteboksen på disse atferdene kan undersøkes). For å utforske slike direkte effekter av ALAN utenfor reirboksen, må forskerne bruke større eksperimentelle nettverk av kunstig belysning eller ikke-eksperimentelle tilnærminger.

I tillegg er en stor kritikk av tilnærmingen til manipulering av lysnivåer inne i reirbokser at reirbokser, eller naturlige hulrom, normalt vil skjerme individer fra eksterne kilder til menneskeskapt ALAN. Det er imidlertid viktig å merke seg at ikke alle store pupper vil ha reirkasser, eller hulrom, tilgjengelig for å sove i, da de er en begrenset ressurs. Dermed er det mulig, om ikke sannsynlig, at voksne fugler i urbane områder blir utsatt for de lave nivåene (1-3 lux) av ALAN som har blitt brukt i tidligere studier ved hjelp av dette systemet (tabell 2). Nestbokser i vår befolkning er utsatt for mellom 0,01-6,4 lux ved reirboksen åpning13, noe som tyder på at fugler som sover utenfor reirboksene kan bli utsatt for lysnivåer som kan sammenlignes med de som brukes i manipulasjonene. Faktisk, selv om Dominoni et al. 201341 i en annen art brukte lysloggere for å måle nivåene av ALAN opplevd av frittgående europeiske svartfugler (Turdus merula), og fant at urbane fugler opplevde betydelig høyere nivåer av ALAN enn landlige fugler, selv om eksponeringsnivåene var svært variable (0,7-2,2 lux)41 . Videre, i et eksperiment ved hjelp av disse lave nivåene av ALAN (0,3 lux), viste de en betydelig effekt av disse svært lave nivåene av ALAN på tidspunktet for reproduksjon og smeltet41. På den annen side fant de Jong et al. 201642 at mannlige store pupper avl på kunstige opplyste transekter i et skogsområde ikke opplevde høyere nivåer av ALAN enn kontrollfugler, noe som tyder på unngåelsesadferd. Likevel bemerker de at slik unndragelse kan være vanskeligere å oppnå i urbane områder med gjennomgripende lyseksponering42. Dermed, hvis eksperimenter er riktig utformet ved hjelp av økologisk relevante nivåer av ALAN, har tilnærmingen til å manipulere lysnivåer inne i reirbokser potensial til å gi økologisk relevante resultater. Fortrinnsvis vil dette innebære først å måle ALAN-eksponering av frittgående fugler i målstudiepopulasjonen(e) eller en urban befolkning av samme art.

Med hensyn til relevansen av å utsette nestlings for ALAN inne i reirbokser, er det sant at nivåene av ALAN som brukes er mye høyere enn de som normalt ville oppleves inne i hulrom (i den studerte befolkningen er lysnivåene ~ 0,08 lux på bunnen av reirboksen om dagen, og mellom 0 og 0,01 lux om natten). Snarere tjener hulromhekkende arter som flotte pupper og blå pupper som praktiske modellarter for effekter som kan oppstå for åpne hekkearter, hvis nestlings vil bli mer utsatt 14,18,20,24. Mer forskning er nå nødvendig for å dokumentere nivåene av ALAN opplevd av nestlings av åpen kopp hekkearter. Basert på slik forskning har dette systemet potensial til å tilpasses for å manipulere ALAN-nivåer på åpne koppreir, som foreslått ovenfor.

For å konkludere har tilnærmingen til å manipulere lysnivåer inne i reirbokser både sine styrker og svakhet. Men når den brukes riktig, gir tilnærmingen et solid bidrag til den mangfoldige kroppen av eksperimentelle og korrelasjonelle tilnærminger som trengs for å bygge en sammenhengende forståelse av de biologiske effektene av ALAN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer at de ikke har noen interessekonflikter.

Acknowledgments

Vårt forskningsprogram som involverer de biologiske effektene av ALAN på fugler har fått støtte fra FWO Flandern (til M.E. og R.P., prosjekt-ID: G.0A36.15N), Universitetet i Antwerpen og Europakommisjonen (til M.L.G, Marie Skłodowska-Curie fellowship ID: 799667). Vi anerkjenner den intellektuelle og tekniske støtten til medlemmer av Behavioral Ecology and Ecophysiology Research-gruppen ved Universitetet i Antwerpen, spesielt 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 utgave 180
En eksperimentell tilnærming til å undersøke effekter av kunstig lys om natten på frittgående 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