Waiting
Login processing...

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

Biology

Ett experimentellt tillvägagångssätt för att undersöka effekter av artificiellt ljus på natten på frigående djur: implementering, resultat och riktningar för framtida 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

Artificiellt ljus på natten (ALAN) har omfattande biologiska effekter. I den här artikeln beskrivs ett system för att manipulera ALAN inuti bolådor under övervakning av beteende, bestående av LED-lampor kopplade till ett batteri, timer och ljudkapslad infraröd videokamera. Forskare kan använda detta system för att utforska många utestående frågor om effekterna av ALAN på organismer.

Abstract

Djur har utvecklats med naturliga mönster av ljus och mörker. Artificiellt ljus introduceras dock alltmer i miljön från mänsklig infrastruktur och fritidsaktiviteter. Artificiellt ljus på natten (ALAN) har potential att ha omfattande effekter på djurbeteende, fysiologi och fitness, vilket kan översättas till bredare effekter på populationer och samhällen. Att förstå effekterna av ALAN på frigående djur är inte trivialt på grund av utmaningar som att mäta ljusnivåer som möter mobila organismer och separera effekterna av ALAN från andra antropogena störningsfaktorer. Här beskriver vi ett tillvägagångssätt som gör att vi kan isolera effekterna av artificiell ljusexponering på enskilda djur genom att experimentellt manipulera ljusnivåer inuti bolådor. För detta ändamål kan ett system användas bestående av lysdiod (LED) -lampor som fästs vid en platta och ansluts till ett batteri- och timersystem. Installationen möjliggör exponering av individer inuti bolådor för varierande intensiteter och varaktigheter av ALAN samtidigt som man får videoinspelningar, som också inkluderar ljud. Systemet har använts i studier på frigående talgoxar (Parus major) och blåmesar (Cyanistes caeruleus) för att få insikt i hur ALAN påverkar sömn och aktivitetsmönster hos vuxna och fysiologi och telomerdynamik vid utveckling av ungar. Systemet, eller en anpassning därav, skulle kunna användas för att besvara många andra spännande forskningsfrågor, till exempel hur ALAN interagerar med andra störningsfaktorer och påverkar bioenergetisk balans. Dessutom kan liknande system installeras i eller nära bolådor, bon eller hålor av en mängd olika arter för att manipulera nivåer av ALAN, utvärdera biologiska svar och arbeta för att bygga ett interspecifikt perspektiv. Speciellt i kombination med andra avancerade metoder för övervakning av beteende och rörelse hos fritt levande djur, lovar detta tillvägagångssätt att ge pågående bidrag till vår förståelse av de biologiska konsekvenserna av ALAN.

Introduction

Djur har utvecklats med de naturliga mönster av ljus och mörker som definierar dag och natt. Således orkestrerar cirkadiska rytmer i hormonella system vilo- och aktivitetsmönster och tillåter djur att maximerakonditionen 1,2,3. Till exempel, dygnsrytmen i glukokortikoidhormoner, med en topp vid början av den dagliga aktiviteten, primar ryggradsdjur att bete sig lämpligt under 24-timmarsperioden via effekter på glukosmetabolism och lyhördhet för miljöstressorer4. På samma sätt är pinealhormonet melatonin, som frigörs som svar på mörker, integrerat involverat i styrande mönster av dygnsrytm och har också antioxidantegenskaper 5,6. Entrainment av många aspekter av dygnsrytmen, såsom melatoninfrisättning, påverkas av fotomottagningen av ljusnivåer i miljön. Således har införandet av artificiellt ljus i miljön för att stödja mänsklig aktivitet, rekreation och infrastruktur potential att ha omfattande effekter på beteendet, fysiologin och konditionen hos frigående djur 7,8. Faktum är att olika effekter av exponering för artificiellt ljus på natten (ALAN) har dokumenterats 9,10, och ALAN har lyfts fram som en prioritet för global förändringsforskning under 2000-talet 10.

Att mäta effekterna av ALAN på frigående djur utgör icke-triviala utmaningar av flera skäl. För det första upplever mobila djur som rör sig genom miljön ständigt olika ljusnivåer. Således, hur kvantifierar man ljusnivån som enskilda djur utsätts för? Även om ljusnivåer på djurets territorium kan kvantifieras kan djuret använda undvikande strategier som påverkar exponeringsmönster, vilket kräver samtidig spårning av djurens plats och ljusnivåer. I de flesta fältstudier är medelvärdet och variationen i ljusexponeringsnivåer okända11. För det andra är exponering för ALAN ofta korrelerad med exponering för andra antropogena störningsfaktorer, såsom bullerföroreningar, kemisk exponering och nedbrytning av livsmiljöer. Till exempel kommer djur som upptar livsmiljöer längs vägarnas marginaler att utsättas för ljus från gatlyktor, buller från fordonstrafik och luftföroreningar från fordonsutsläpp. Hur isolerar man då effektivt effekterna av ALAN från effekterna av förvirrande variabler? Rigorösa fältförsök som möjliggör bra mätningar av både ljusexponeringsnivåer och svarsvariabler är avgörande för att utvärdera svårighetsgraden av de biologiska effekterna av ALAN och för att utveckla effektiva begränsningsstrategier11.

Denna artikel beskriver ett experimentellt tillvägagångssätt som, även om det inte är utan begränsningar (se diskussionsavsnittet), hjälper till att dämpa, om inte eliminera de svårigheter som identifierats ovan. Tillvägagångssättet innebär att experimentellt manipulera ALAN-nivåer inuti bolådorna hos en fritt levande, daglig fågelart, talgoxen (Parus major), med hjälp av ett system av ljusdiod (LED) -lampor och en infraröd (IR) kamera installerad i bolådor. Installationen möjliggör samtidig förvärv av videoinspelningar, inklusive ljud, vilket gör det möjligt för forskare att bedöma effekter på beteenden och vokaliseringar. Talgoxar använder holkar för avel och sover i bolådorna mellan november och mars. Kvinnor sover också inuti bolådorna under häckningssäsongen12. Systemet har också använts i mindre utsträckning för att studera effekter av ALAN på blåmesar (Cyanistes caeruleus). Den första svårigheten, som involverar att känna till ljusnivåer som djuret stöter på, mildras genom att, med tanke på att en individ är villig att komma in i bolådan (eller redan finns i bolådan när det gäller orörliga nestlings), kan ljusnivåerna bestämmas exakt av forskaren. Den andra svårigheten, som involverar korrelationer till förvirrande variabler, kan styras genom att använda bolådor i liknande miljöer och / eller mäta nivåerna av förvirrande variabler nära bolådor. Dessutom är det kraftfullt att anta ett experimentellt tillvägagångssätt hos kavitetshäckande fåglar eftersom bolådor eller naturliga håligheter kan skydda ungar och vuxna från ALAN13, vilket kan förklara varför vissa korrelativa studier finner liten effekt av ALAN (eller antropogent brus)14, medan experimentella studier oftare finner tydliga effekter (se nedan). Dessutom kan en upprepad experimentell design antas där individer tjänar som sin egen kontroll, vilket ytterligare ökar statistisk kraft och sannolikheten för att upptäcka meningsfulla biologiska effekter. Avsnitten nedan: (1) förklara detaljerna i systemets utformning och implementering, (2) sammanfatta de viktiga resultat som hittills har härletts med hjälp av systemet och (3) föreslå framtida forskningsriktningar som kan följas, både hos bröst och andra djur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla tillämpningar av detta system på djurförsök godkändes av Antwerpens universitets etiska kommitté och genomfördes i enlighet med belgiska och flamländska lagar. Metodiken följde ASAB/ABS-riktlinjerna för användning av djur i beteendeforskning. Belgiens kungliga naturvetenskapliga institut (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen; KBIN) tillhandahöll licenser för alla forskare och personal.

1. Skapa det experimentella systemet

  1. Skaffa bredspektrum-lysdiod(er) att använda för att skapa ALAN. Ta LED-lampor från en LED-strålkastare. Använd antingen en enda LED-lampa eller flera (t.ex. 4) bredspektrum LED-lampor för mer diffus belysning (figur 1).
    OBS: Som en modifiering kan lysdioder med olika spektrala egenskaper (t.ex. rött mot blått) användas men måste erhållas från en annan källa (se tilläggsmaterialet i Grunst et al. 201915 för spektralegenskaperna hos de lysdioder som använts i tidigare studier med detta system).
  2. Designa ett system för att montera lysdioderna tillsammans med en IR-kamera för att möjliggöra beteendeövervakning. Forskare kan uppnå detta mål på ett antal sätt.
    1. Alternativet 1. Sätt in en enda bredspektrumslampa i bolådan separat i ett plaströr intill en IR-kamera monterad med lim på en plast- eller metallplatta som passar in i bolådan (figur 1A, B).
    2. Alternativ 2. Montera en IR-kamera i ett centralt läge på en plast- eller metallplatta och montera sedan LED-lampor i fasta positioner på plattan som omger IR-kameran (fig. 1C).
  3. Designa ett sätt att ansluta systemet till en strömkälla (batteri) och timer.
    1. Använd en kniv eller borr för att göra lundar i sidan av boet genom vilken trådkontakter kan sträcka sig för att ansluta systemet till ett Fe-batteri (12 V; 120 Wh) och hemlagad timer (12 V).
    2. Designa ett mörkgrönt trähölje som matchar bolådan i färg, längd och bredd (t.ex. bolådor som använts i tidigare studier hade måtten: 120 mm x 155 mm x 250 mm ), och med en sidoöppning via ett gångjärn för att hysa batteriet, inspelare för videon och timersystem för lysdioderna (Figur 2; Kompletterande figur 1 och kompletterande figur 2).
  4. Designa ett sätt att justera ALAN-intensiteten.
    1. Skaffa ett motstånd (värde beroende på batterispänning och belysning) och anslut det i serie med lysdioderna.
  5. Designa "dummy" -lådor med samma dimensioner som de höljen som rymmer timern och batteriet för användning vid vana fåglar till systemet (dvs som i figur 2A, men utan den interna elektroniken).
    OBS: Avsnitt 2 och avsnitt 3 diskuterar de steg-för-steg-metoder som används för att studera effekterna av ALAN på fokalorganismen.

Figure 1
Figur 1: Två system bestående av IR-kameror och LED-lampor som används för att manipulera ALAN inuti bolådor. (A) Översta vyn av bolådan med platta som håller det äldre systemet på plats. (B) Äldre system med 1 bredspektrum-LED för att manipulera ALAN och centralkamera med 10 IR-lysdioder (c) Nyare system med 4 bredspektrum-lysdioder och central IR-kamera med 4 IR-lysdioder. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 2
Figur 2: Den hemmagjorda batteri- och timerenheten som används för att manipulera ALAN och videoinspelningsbeteende. (A) Enheten är innesluten i en trälåda som är monterad ovanpå bolådan. (B) Vy över elektroniken inuti enheten. Kontaktdonen sträcker sig inifrån bolådan upp i trähöljet för att ansluta elektroniken till IR-kameran och bredspektrum-lysdioderna. Klicka här för att se en större version av denna figur.

2. Planera experimentet och justera ALAN-intensitet och timing

  1. Bestäm önskad ljusintensitet för att utsätta djur.
    1. Överväg noga vilken experimentell ljusintensitet som ska användas för att producera meningsfulla resultat som svarar på forskningsfrågan. I allmänhet kommer detta att innebära att man väljer en ekologiskt relevant ljusintensitet, som frigående djur sannolikt kommer att stöta på (se tabell 1 för vägledning).
  2. Justera LED-lamporna till önskad ljusintensitet (t.ex. 1-3 lux, som använts i tidigare studier; Tabell 1 och tabell 2).
    1. Innan du placerar i fältet, placera systemet på en bolåda som tas in i laboratoriet för att kalibrera ljusintensiteten. Anslut lysdioderna till strömkällan, enligt beskrivningen nedan (Protokollavsnitt 3).
    2. Justera ljuset från lysdioderna till önskad intensitet (lux) genom att placera en ljusmätare på fågelns nivå i bolådan (~ 8 cm från botten) och samtidigt justera motståndet i serie med lysdioderna.
      OBS: Det är möjligt att uppnå mycket låga ljusintensiteter (t.ex. landsbygdens himmels glödnivåer; 0,01 lux).
  3. Bestäm tidsramen för att utsätta djur för ALAN.
    1. Bestäm längden och tidpunkten för exponeringen över natten. Till exempel kan man utsätta djur för ALAN över hela natten, bara en del av natten, eller lämna en period av mörker mitt på natten för att minska graden av störning.
    2. Om ett djur måste komma in i bolådan (eller ett visst område) för att exponeras för ALAN, överväga också om ljuset ska tändas före eller efter att inträdeshändelsen sannolikt kommer att inträffa.
  4. Ställ in timern för att styra perioden för ljusexponering under natten.
    1. Ställ in timern ansluten till bredspektrumlysdioderna så att ljuset tänds och släcks vid angivna perioder (t.ex. på minst 2 timmar före solnedgången, av 2 timmar efter soluppgången).
      OBS: IR-kameran gör att djurets beteende kan spelas in samtidigt under ljusexponeringens varaktighet och kommer att vara på så länge det är anslutet till ett laddat batteri.
  5. Bestäm lämplig experimentell design att använda för målforskningsfrågan (erna).
    OBS: För vissa frågor kommer en experimentell design med upprepade åtgärder att vara det mest kraftfulla alternativet (t.ex. Hur påverkar exponering för ALAN sömnbeteendet?). För andra kommer parade kontroll- och experimentgrupper att behövas (t.ex. Hur påverkar exponering för ALAN telomerförlust vid utveckling av nestlings?).
Källa/exponeringsnivå Intensitet (lux)
Fullt solljus 103000
Fullmåneljus 0.05–1
Urban Sky lyser 0.2–0.5
Exponering av fritt levande europeiska koltrastar 0.2 (0.07–2.2)
Tidigare experimentella studier med hjälp av systemet 1–3
LED-gatubelysning ~ 10
Gatubelysning med natrium med lågt tryck ~ 10
Högtrycksnatrium ~ 10
Florescent belysning 300
Metallhalogenid 400–2000

Tabell 1: Karakteristiska ljusintensiteter i miljön 3,9, exponeringsnivåer för frigående fåglar41 och intensiteter som använts i tidigare studier med hjälp av detta system (referenser i tabell 2).

3. Genomförande av exponeringen för ALAN

  1. Vana djuren till experimentupplägget.
    1. Om möjligt inom ramen för experimentet, vana djur till installationen genom att placera dummylådor på toppen av bolådorna minst 1 dag före experimentet för att minimera effekterna av nyhetsaversion.
  2. Undersök de fokala individerna.
    1. Passa djur i studiepopulationen med passiva integrativa transpondertaggar (PIT) för att möjliggöra identifiering i bolådor utan att störa fåglarna.
    2. I experiment som involverar effekten av ALAN på sömnbeteende, besök bolådorna natten före experimentet och skanna lådorna med en RFID-läsare (radiofrekvensidentifiering) för att avgöra vilka fåglar som rostar inuti.
    3. I experiment under häckningssäsongen som innebär exponering av utvecklande nestlingar för ALAN, övervaka konsekvent (t.ex. varannan dag) bolådor och kontrollera boinnehåll och vuxen identitet. Välj noggrant bolådor som innehåller kullar med vissa egenskaper (dvs. modal kullstorlek, både föräldrar närvarande och utfodring) för användning i experimentet.
  3. Välj och implementera experimentet.
    1. För experiment som involverar sömnbeteende, implementera en upprepad åtgärdsdesign genom att först registrera individer som sover under mörkerförhållanden i minst en natt för att registrera ostörd sömn i frånvaro av ALAN (kontrollbehandling) enligt steg 3.3.2-3.3.21.
    2. För detta ändamål, se till att synkronisera tiden på IR-kamerorna med den lokala tiden innan du tar dem in i fältet.
    3. Sätt i ett SD-kort i SD-kortplatsen i mini DVR-inspelaren intill batteriet (Figur 2B; Kompletterande figur 2). Kontrollera att SD-kortet är tomt och om inte, radera de data som det innehåller.
    4. Minst 2 timmar före mörkrets början, ta bort dummylådan ovanpå bolådan.
    5. Öppna locket till boet.
    6. Placera plattan som innehåller IR-kameran inuti bolådan med kameramålet orienterat nedåt.
    7. Förläng de elektroniska kontakterna ut ur lunden i bolådan.
    8. Stäng locket till bolådan.
    9. Placera höljet som innehåller batteriet, inspelaren och timern ovanpå bolådan.
    10. Anslut batterikontakterna. Anslut den röda kontakten från inspelaren till den vita kontakten från kameran (ljud), den gula kontakten från inspelaren till den gula kontakten från kameran (video) och den svarta kontakten från batteriet till den röda kontakten från kameran (ström) (kompletterande figur 1 och kompletterande figur 2).
    11. Tryck på inspelningsknappen för att starta kamerainspelningen.
      OBS: Timern kommer inte att ställas in och / eller strömmen kommer inte att anslutas till timern som styr lysdioderna så att ingen ALAN kommer att produceras på kontrollnätter.
    12. Kontrollera med en liten tft-skärm för att säkerställa att inspelningen har startat och att bilden är korrekt. En port för att ansluta tft-skärmen finns under inspelaren (kompletterande figur 2).
    13. Cirka 1 timme efter mörkrets inbrott, gå tillbaka till bolådan och kontrollera identiteten på fågeln som sover inuti genom att flytta en RFID-transponderläsare runt botten och sidorna av bolådan och registrera det unika identifikationsnumret som kommuniceras från PIT-taggen.
    14. På morgonen efter kontrollinspelningen, minst 2 timmar efter soluppgången, återgå till bolådan och samla batterisystemet och IR-kameran.
    15. Återigen, placera en dummylåda ovanpå boet.
    16. Ladda batteriet i laboratoriet eller på kontoret och ta bort och ladda ner SD-kortet från inspelaren för att samla in beteendedata.
      OBS: Batterier har en livslängd på ~ 30 h under kalla förhållanden för att möjliggöra inspelning för hela natten, men måste laddas helt mellan på varandra följande inspelningsnätter.
    17. När du har laddat ner data raderar du data från SD-kortet och sätter sedan in dem i mini DVR-inspelaren igen.
    18. På den följande natten, implementera ljusexponeringsbehandlingen (t.ex. 1-3 lux, som används i tidigare experiment med systemet; Tabell 1 och tabell 2).
    19. Ställ in timersystemet för önskad tidsperiod för ljusexponering.
    20. Följ samma steg (3.3.2-3.3.17) som beskrivs ovan för styrinspelningen, men anslut också timern till strömmen och lysdioderna till timern (kompletterande figur 1 och kompletterande figur 2).
    21. Om så önskas, upprepa kontrollregistreringen (av sömnbeteende under mörkerförhållanden, dvs frånvaro av ALAN) på natt tre.
    22. För experiment som innebär exponering av ungar för ALAN, använd kontroll- och försökskullar enligt beskrivningen i steg 3.3.23–3.3.25.
    23. Placera dummylådor (saknar elektronik) ovanpå bolådorna med kontrollyngel och hantera både kontroll- och experimentella nestlings på likvärdiga sätt.
    24. Implementera den experimentella ALAN-exponeringen för experimentella lådor. Under försöksperioden monterar du LED-systemet och IR-kameran i bolådan, som beskrivits ovan, och ställer in timern för att styra önskad period av ljusexponering.
    25. Ladda batterierna. För experiment som involverar flera nätter med ljusexponering och videoinspelning, samla in systemen varje morgon för att ladda batterierna under dagen och byt sedan ut systemet på kvällen.
  4. Samla in data om svarsvariablerna av intresse.
    1. Om beteendet i bolådan är variabeln av intresse tillåter IR-kameran samtidigt att dokumentera beteende (t.ex. sömnbeteende; Figur 3).
    2. Samla in andra data av intresse via ytterligare övervakningsmetoder, med provtagning som sker vid varierande tidpunkter (t.ex. blodprover som tagits före och efter ljusexponering15).

Figure 3
Figur 3: Infraröd bild av en talgoxe inuti en bolåda utsatt för ALAN. (A) Sovande och (B) Alert talgoxe Klicka här för att se en större version av denna figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De referentgranskade forskningsartiklar som publicerats med hjälp av detta system sammanfattas i tabell 2. Flera andra manuskript är på gång. Dessa studier behandlar tre stora sviter av forskningsfrågor. För det första har systemet använts för att studera effekterna av ljusexponering på sömnbeteende och aktivitetsnivåer hos vuxna. För detta ändamål användes en experimentell design med upprepade åtgärder, där samma individ först registrerades sova under naturliga förhållanden och därefter registrerades sova i en upplyst bolåda. Alla individer som användes i dessa studier var utrustade med PIT-taggar, vilket gjorde det möjligt för forskare att verifiera att samma individ sover i bolådan mellan efterföljande nätter med hjälp av en handhållen transponderläsare utan att störa fåglarna.

Dramatiska effekter av ALAN-exponering på sömnbeteende har dokumenterats. Till exempel vaknade talgoxar utsatta för ALAN med en intensitet på 1,6 lux, en relativt låg intensitet som sannolikt kommer att upplevas av frigående djur, en halvtimme tidigare, lämnade bolådan 20 minuter tidigare och sov 40 minuter mindre än kontrollfåglarna (figur 4)16. Intressant nog kan effekterna av ALAN på sömn vara beroende av andra variabler, såsom ljusintensitet och säsong. I linje med denna hypotes var effekterna av ALAN på sömnbeteendet hos kvinnliga talgoxar mycket större under nestlingperioden än under vintern, med effekten på sömnförlusten mer än två gånger så stor och effekten på uppvaknandetiden var mer än fyra gånger så stor17. Å andra sidan var det liten skillnad i effekten av ljusexponering vid en intensitet av 1,6 mot 3 lux, vilket tyder på att även lågintensiv ALAN kan ha skadliga effekter12. Systemet har också använts för att dokumentera en sömnåterhämtning efter sömnstörningar av ALAN, där individer svarade på ALAN-inducerad sömnbrist genom att sova mer följande natt17. Vidare har signifikant individuell variation i i vilken utsträckning sömnen störs av ALAN observerats, vilket kan vara viktigt för att förutsäga populationssvar och utrymmet för urval17, även om effekten av ALAN på sömnen inte modifierades av undersökande personlighetstyp18. Betydande effekter av ALAN på sömn kommer sannolikt att ha kaskadeffekter på vaket beteende, fysiologi och kondition. Studierna hittills har dock varit relativt kortvariga. Att undersöka bredare konsekvenser och långsiktiga effekter är avgörande för att belysa konsekvenserna av ALAN för frigående djur och är ett viktigt område för vidare forskning (se nedan).

Figure 4
Figur 4: Effektstorlekar och 95% konfidensintervall som jämför sömnbeteenden hos talgoxar på en första ostörd natt och på en andra natt. Den andra natten lämnades fåglar antingen ostörda (kontroll; topppanel) eller utsattes för 1,6 lux ALAN (ljus; bottenpanel). Effektstorlekar anges i minuter, med undantag för "tid vid ingången", som anges i sekunder. Se närmare uppgifter i Raap et al. Denna siffra har anpassats med tillstånd från Raap et al.16. Klicka här för att se en större version av denna figur.

För det andra har systemet använts för att undersöka hur exponering för ALAN påverkar utvecklingen av nestlings, med hjälp av en rad fysiologiska svarsvariabler (tabell 2). Dessa experiment har exponerat nestlings för ALAN under en del av nestlingstadiet, som sträcker sig från 2-7 dagar, beroende på studiens mål. Dokumenterade effekter av ljusexponering på nestlings inkluderar effekter på kroppsmassa eller tillstånd19, fjäderkortikosteronnivåer20, haptoglobinkoncentrationer21 och oxalatnivåer22. Denna forskning tyder emellertid också på att vissa parametrar, såsom telomernedbrytningshastighet och oxidativ stress15,19, kan vara opåverkade av exponering för ALAN (tabell 2). Sammanfattningsvis tyder dessa studier på att exponering för ALAN tidigt i livet kan förändra utvecklingsförloppet och potentiellt ha varaktiga effekter i vuxen ålder, men mer forskning behövs för att bestämma i vilken utsträckning egenskaperna hos utvecklande organismer är känsliga eller motståndskraftiga mot ljusexponering.

För det tredje har systemet använts för att bedöma effekter på kondition, inklusive reproduktiv framgång och överlevnadsgrad. Hittills har inga starka bevis för sådana effekter framkommit. Men, och viktigare, detta arbete pågår fortfarande mycket eftersom effektiv bedömning av fitnesseffekter kräver långsiktig övervakning av ljusexponerade individer.

Slutligen har arbete gjorts för att jämföra effekterna av exponering för ALAN på sömnbeteendet hos talgoxar och blåmesar. ALAN hade mycket mindre effekter på blåmes sömnbeteende jämfört med talgoxar, vilket uppmärksammar potentialen för interspecifika skillnader i ljuskänslighet, även mellan närbesläktade arter (tabell 2)23 . I synnerhet har andra forskargrupper också nyligen börjat anta detta tillvägagångssätt för att manipulera ljusnivåer inom bolådor, vilket illustrerar styrkan i metoden och potentialen för dess bredare tillämpning24,25.

Art Livsstadium ALAN-intensitet som används (lux) Svarsvariabler Effekt av ALAN Hänvisning
Talgoxe (Parus major) Inbäddat 1 Fjäderkortikosteron (fCORT), kroppstillstånd, telomerlängd, spirande framgång, rekrytering (+) fCORT 19 Grunst et al. Miljö förorenar. 259:113895. doi: 10.1016/j.envpol.2019.113895
(-) Kroppens tillstånd
(0) Andra svarsvariabler
Talgoxe Inbäddat 1 Telomerlängd, kroppstillstånd, spirande framgång, kväveoxid (-) Kroppens tillstånd 14 Grunst et al. Sci Tot Miljö. 662:266-275. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.469
(0) Telomerlängd, andra svarsvariabler
Talgoxe Vuxen 1.6, 3 Sömnpersonlighet (utforskande beteende)-beroende svar? (-) Sömn beteende 17 Raap et al. Miljö förorenar. 243:1317-1324. doi: 10.1016/j.envpol.2018.09.037
Inte modifierad av personlighet
Talgoxe Inbäddat 3 Oxalat och om svaret modifierat efter kön (+) Oxalat, män 21 Raap et al. Bevara Physiol. doi: 10.1093/conphys/coy005
(0) Oxalat, honor
Talgoxe Inbäddat 1.6, 3 Sömnbeteende och om svaret ändras efter säsong eller ljusintensitet (-) Sömn beteende 11 Raap et al. Uppför dig Proc. doi: 10.1016/j.beproc.2017.08.011
Liten effekt av säsongen Sömnstart fördröjd endast av högintensiv ALAN
Talgoxe/blåmes (Cyanistes caeruleus) Vuxen 3 Sömn beteende Mindre (-) effekt på sömn i blå bröst 22 Sön et al. Miljö förorenar. 231:882-889. doi: 10.1016/j.envpol.2017.08.098
Talgoxe Vuxen 1.6 Sömnbeteende hos kvinnor (-) Sömnbeteende Sömn rebound efter ALAN-exponering 16 Raap et al. Miljö förorenar. 215:125-134. doi: 10.1016/j.envpol.2016.04.100
Mer (-) effekt under nestlingsperioden
Talgoxe Inbäddat 3 Förändring i kroppsmassa, blodoxidativ status, ny framgång (-) Kroppsmassa 18 Raap et al. Sci Rep. doi: 10.1038/srep35626
(0) Oxidativ status, ny framgång
Talgoxe Inbäddat 3 Haptoglobin (Hp), kväveoxid (NO) (+) Hk 20 Raap et al. Miljö förorenar. 218:909-914. doi: 10.1016/j.envpol.2016.08.024
(-) NEJ
Talgoxe Vuxen 1.6 Sömn beteende (-) Sömn beteende 15 Raap et al. Sci Rep. doi: 10.1038/srep13557
Anmärkning: 0 = ingen effekt av ALAN på svarsvariabeln. Nummer som fortsätter referensposterna hänvisar till ordningen i referenslistan.

Tabell 2: Sammanfattning av studier som publicerats baserat på exponering för ALAN med hjälp av det experimentella systemet. Anmärkning: 0 = ingen effekt av ALAN på svarsvariabeln.

Kompletterande figur 1: Plattan som innehåller den infraröda (IR) kameran och lysdiodlampor (LED), som dessutom visar kablarna som ansluter systemet till strömkällan. Klicka här för att ladda ner den här filen.

Kompletterande figur 2: En intern vy av kammaren som innehåller batteriet, inspelaren och det hemlagade tidssystemet, som dessutom visar kablar som förbinder olika delar av systemet. Klicka här för att ladda ner den här filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Detta boboxbaserade system av LED-lampor och en parad IR-kamera har gjort det möjligt för forskare att bedöma en rad spännande frågor om de biologiska effekterna av ALAN. Dessutom finns det många fler forskningsriktningar som kan följas med systemet. Dessutom kan en utvidgning av användningen av systemet till andra arter bidra till att främja en förståelse för interspecifika skillnader i känslighet för ALAN. Nedan presenteras några icke-uttömmande möjligheter för framtida forskning i hopp om att detta dokument kommer att bidra till att motivera forskning inom detta viktiga område. Slutsatsen upprepar kortfattat styrkorna i detta experimentella tillvägagångssätt och tar upp systemets begränsningar.

Detta system skulle kunna användas för att svara på många utestående frågor om hur ALAN påverkar frigående djur eller djur i halvfångenskap. För det första har studier hittills inneburit relativt korta perioder av ALAN-exponering och kortvarig övervakning av biologiska effekter. Följaktligen är lite känt om långsiktiga effekter av kortvarig ALAN-exponering, eller vad som skulle hända om fåglar utsattes för ALAN i många dagar, många veckor eller under hela sin livslängd (se26 för ett nyligen publicerat papper som visar vikten av långvarig exponering för ALAN hos syrsor, Gryllus bimaculatus). Till exempel, har kortvarig ALAN-exponering långsiktiga effekter på hälsotillstånd och biologisk åldrande? Resulterar långvarig ALAN-exponering i fysiologisk stress och accelererad åldrande, och är effekterna liknande eller skiljer sig från effekterna av kortvarig ALAN-exponering? Detta system skulle kunna användas för att ta itu med dessa frågor. Faktum är att många talgoxar och blåmesar (och även andra arter) använder samma bolåda under hela sin livslängd.

För det andra finns det ett behov av att undersöka interaktiva effekter av ALAN med andra antropogena störningsfaktorer (t.ex. anta ett multistressorperspektiv som i27) och differentiella effekter av ALAN med olika egenskaper. Detta system kan användas i kombination med andra experimentella manipulationer eller i kombination med naturlig variation i antropogena störningsnivåer för att undersöka hur olika antropogena störningsfaktorer (t.ex. ljus, buller, kemisk förorening) kan interagera för att påverka en rad svarsvariabler. Till exempel kan nestlings samtidigt utsättas för ALAN och antropogent brus för att testa om dessa två störningsfaktorer har additiva eller synergistiska effekter på kortikosteronnivåer eller telomerförkortning. Systemet kan också modifieras för att undersöka effekterna av ALAN med olika egenskaper genom att justera egenskaperna hos de lysdioder som används. Det skulle till exempel vara intressant att använda systemet för att undersöka hur ALAN med olika våglängder (t.ex. röda kontra blå våglängder) påverkar sömnbeteende eller nestlingutveckling. Det har antagits och experimentellt stötts att olika våglängder av ljus kan inducera biologiska svar som skiljer sig åt i intensitet28,29. Till exempel, i en nyligen genomförd studie, påverkade vitt kontra grönt ljus differentiellt inkubationsbeteendet hos talgoxar29.

För det tredje kan detta system användas för att utforska effekterna av ALAN på svarsvariabler som hittills har underutforskats, inklusive bioenergetik, kognitiva processer, social dynamik och föräldravård (men se30 för effekter på bioenergetik). För att studera effekter på bioenergetik kan ALAN-exponering kombineras med respirometri för att mäta vilo- eller basal metabolisk hastighet (RMR, BMR)31, den dubbelt märkta vattenmetoden för att mäta fältmetabolism (FMR; även känd som daglig energiförbrukning)30,32 eller accelerometri för att mäta aktivitetsmönster och energiförbrukning33 . Effekter av ALAN på bioenergetik kan ha icke-triviala effekter på kondition, med tanke på att ämnesomsättning och energiförbrukning har föreslagits ligga till grund för livshistoriernas variation och livstakt34. För att utforska effekterna av ALAN på kognitiva egenskaper kan forskare antingen använda fältbaserade kognitiva tester efter ALAN-exponering eller fånga vuxna efter exponering och genomföra kognitiva tester i laboratoriet. Systemet är utformat för att möjliggöra forskning om frigående fåglar, och att ta bort fåglar till fångenskap introducerar sina egna komplikationer. Således är kognitiv testning på vilda fåglar särskilt tilltalande, men också utmanande. Till exempel undersökte det senaste arbetet problemlösningsförmågan vid bolådor med hjälp av en modifierad bolådefälla35. Brooding kvinnor utsatta för ALAN kan presenteras med detta kognitiva test. En annan möjlighet skulle vara att använda "smarta matare" utformade för att bedöma rumsligt minne eller associativt lärande för att undersöka om exponering av sovande vuxna för ALAN påverkar dessa kognitiva egenskaper36. Slutligen, för att undersöka effekterna av ALAN på sociala interaktioner och föräldravård, kan forskare para ihop LED-systemet med annan teknik, varav några redan har använts ofta i studier som använder installationen. Till exempel tillåter PIT-taggsystem vid bolådor att in- och utgångar av vuxna fåglar utrustade med PIT-taggar registreras37. Därför kan forskare under häckningsperioden undersöka om exponering av avelshonor och ungar för ALAN modifierar häckningsgraden eller påverkar balansen i föräldrarnas ansträngningar mellan könen. Dessutom har olika radiotelemetriplattformar miniatyriserats, vilket underlättar användning hos små djur och kan användas för att bedöma om exponering av sovande vuxna för ALAN modifierar interaktioner med specifika38.

Ett system som liknar det som beskrivs här kan användas för att studera effekterna av ALAN på alla fågelarter som använder bolådor för avel. Detta inkluderar flera välstuderade tättingar, såsom trädsvalor (Tachycineta bicolor), västra och östra blåfåglar (Sialia mexicana och Sialia sialis), chickadees (Poecile sp.), husgärdsmygar (Troglodytes aedon), europeisk pied (Ficedula hypoleuca) och krage (Ficedula albicollis) flycatchers och hussparvar (Passer domesticus). Europeiska starar (Sturnus vulgaris) är också en särskilt lämplig art eftersom de kan studeras i fångenskap och i naturen och är tillräckligt stora för att studera sömnbeteende med hjälp av elektroencefalografiska tekniker39. Raptorer, som ladugårdsugglor (Tyto alba) och amerikanska kestrels (Falco sparverius), använder också bolådor och kan fungera som studieämnen. Effekter av ALAN på nestlingens utveckling kan lätt bedömas hos dessa arter. I vilken utsträckning effekterna av ALAN på sömnbeteende kan undersökas beror på om vuxna sover i bolådor under häcknings- eller icke-häckningssäsongen, men det finns sannolikt betydande utrymme för att investera effekter av ALAN på sömn hos kvinnor under inkubationsstadiet.

Systemet skulle också kunna anpassas för användning i andra arter än häckande fåglar. Förutom fåglar häckar eller sover ett antal däggdjursarter också i bolådor. Således kan systemet antas för att studera effekterna av ALAN på dessa arter. Till exempel kommer flera lemurarter att ockupera lådor, och konstgjorda bolådor används redan för att studera deras avelsbeteende40. Dessutom, även om det är utmanande, har systemet potential att antas av innovativa forskare för att studera effekterna av ALAN på öppna kopphäckande fåglar och fågel- eller däggdjursarter som häckar eller sover i sprickor eller hålor. För öppna kopphäckande fåglar skulle detta innebära att man skapar ett sätt via vilket LED-lampor och IR-kameror kan monteras ovanför boet. Med tanke på behovet av att säkra LED-systemet och kameran ovanför bon, skulle ett sådant system förmodligen lättast implementeras för arter som häckar på eller nära marken. För hål- eller sprickhäckningsarter skulle forskaren behöva passa LED-systemet och kameran inuti hålrummen. Till exempel, för vissa arter som häckar i steniga sprickor, kan det vara möjligt att ta bort sten för att skapa utrymme för att säkra ljussystemet och kameran.

Som diskuterats ovan är den primära styrkan i denna metod för att manipulera ALAN-nivåer inuti bolådor förmågan att utsätta studieämnen för förutbestämda ljusnivåer under specifika tidsramar under natten. Möjligheten att noggrant kontrollera ljusexponeringsnivåer och varaktigheter gör det möjligt för forskaren att övervinna många av de begränsningar som är inneboende i icke-experimentella studier angående de biologiska effekterna av ALAN. Metoden har emellertid också begränsningar, särskilt genom att djur endast kan utsättas för ljus när de vilar, sover eller tar hand om unga inuti bolådan. Direkta effekter av ALAN på beteenden som uppstår utanför boet, såsom sång och födosök, kan inte utforskas (även om indirekta effekter av exponering för ALAN inuti bolådan på dessa beteenden kan undersökas). För att utforska sådana direkta effekter av ALAN utanför bolådan måste forskare använda storskaliga experimentella nätverk av artificiell belysning eller icke-experimentella metoder.

Dessutom är en stor kritik mot tillvägagångssättet att manipulera ljusnivåer inuti bolådor att bolådor eller naturliga håligheter normalt skulle skydda individer från externa källor till antropogen ALAN. Det är dock viktigt att notera att inte alla talgoxar kommer att ha bolådor eller håligheter tillgängliga att sova i, eftersom de är en begränsad resurs. Således är det möjligt, om inte troligt, att vuxna fåglar i stadsområden utsätts för de låga nivåerna (1-3 lux) av ALAN som har använts i tidigare studier med hjälp av detta system (tabell 2). Bolådor i vår population utsätts för mellan 0,01-6,4 lux vid bolådans öppning13, vilket tyder på att fåglar som sover utanför bolådorna kan utsättas för ljusnivåer som är jämförbara med de som används vid manipulationerna. Även om Dominoni et al. 201341 använde ljusloggare för att mäta nivåerna av ALAN som upplevdes av frigående europeiska koltrastar (Turdus merula) och fann att stadsfåglar upplevde betydligt högre nivåer av ALAN än landsbygdsfåglar, även om exponeringsnivåerna var mycket varierande (0,7-2,2 lux)41 . Dessutom visade de i ett experiment med dessa låga nivåer av ALAN (0,3 lux) en signifikant effekt av dessa mycket låga nivåer av ALAN på tidpunkten för reproduktion och molt41. Å andra sidan fann de Jong et al. 201642 att manliga talgoxar som häckar på artificiella upplysta transekter inom ett skogsområde inte upplevde högre nivåer av ALAN än kontrollfåglar, vilket tyder på undvikande beteende. De noterar dock att sådan undanflykt kan vara svårare att åstadkomma i stadsområden med genomgripande ljusexponering42. Således, om experimenten är korrekt utformade med ekologiskt relevanta nivåer av ALAN, har tillvägagångssättet att manipulera ljusnivåer inuti bolådor potential att ge ekologiskt relevanta resultat. Företrädesvis kommer detta att innebära att man först mäter ALAN-exponering av frigående fåglar i målstudiepopulationen eller en stadspopulation av samma art.

När det gäller relevansen av att utsätta nestlings för ALAN inuti bolådor är det sant att nivåerna av ALAN som används är mycket högre än de som normalt skulle upplevas inuti håligheter (i den studerade befolkningen är ljusnivåerna ~ 0,08 lux längst ner i bolådan under dagen och mellan 0 och 0,01 lux på natten). Snarare fungerar kavitetshäckande arter som talgoxar och blåmesar som lämpliga modellarter för effekter som kan uppstå för öppna häckande arter, vars nestlings kommer att vara mer utsatta 14,18,20,24. Mer forskning är nu brådskande för att dokumentera nivåerna av ALAN som upplevs av nestlings av öppna kopp häckande arter. Baserat på sådan forskning har detta system potential att anpassas för att manipulera ALAN-nivåer vid öppna koppbon, som föreslagits ovan.

Avslutningsvis har tillvägagångssättet att manipulera ljusnivåer inuti bolådor både sina styrkor och svagheter. Men när det tillämpas korrekt ger tillvägagångssättet ett solidt bidrag till den olika kroppen av experimentella och korrelationella metoder som behövs för att bygga en sammanhängande förståelse för de biologiska effekterna av ALAN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar att de inte har några intressekonflikter.

Acknowledgments

Vårt forskningsprogram som involverar de biologiska effekterna av ALAN på fåglar har fått finansiering från FWO Flandern (till M.E. och R.P., projekt-ID: G.0A36.15N), Antwerpens universitet och Europeiska kommissionen (till M.L.G, Marie Skłodowska-Curie Fellowship ID: 799667). Vi erkänner det intellektuella och tekniska stödet från medlemmar i forskargruppen Behavioral Ecology and Ecophysiology vid Universitetet i Antwerpen, särskilt Peter Scheys och 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 utgåva 180
Ett experimentellt tillvägagångssätt för att undersöka effekter av artificiellt ljus på natten på frigående djur: implementering, resultat och riktningar för framtida 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