Geceleri yapay ışık (ALAN) geniş kapsamlı biyolojik etkilere sahiptir. Bu makalede, bir pile, zamanlayıcıya ve ses özellikli kızılötesi video kameraya bağlı LED ışıklarından oluşan davranışı izlerken yuva kutularının içindeki ALAN’ı manipüle etmek için bir sistem açıklanmaktadır. Araştırmacılar bu sistemi, ALAN’ın organizmalar üzerindeki etkileriyle ilgili birçok olağanüstü soruyu araştırmak için kullanabilirler.
Hayvanlar, doğal ışık ve karanlık kalıplarıyla evrimleşmiştir. Bununla birlikte, yapay ışık, insan altyapısından ve rekreasyonel faaliyetlerden çevreye giderek daha fazla tanıtılmaktadır. Geceleri yapay ışık (ALAN), hayvan davranışı, fizyolojisi ve zindeliği üzerinde yaygın etkilere sahip olma potansiyeline sahiptir ve bu da popülasyonlar ve topluluklar üzerinde daha geniş çaplı etkilere dönüşebilir. ALAN’ın serbest dolaşan hayvanlar üzerindeki etkilerini anlamak, hareketli organizmaların karşılaştığı ışık seviyelerini ölçmek ve ALAN’ın etkilerini diğer antropojenik rahatsızlık faktörlerinden ayırmak gibi zorluklar nedeniyle önemsiz değildir. Burada, yuva kutularının içindeki ışık seviyelerini deneysel olarak manipüle ederek yapay ışığa maruz kalmanın bireysel hayvanlar üzerindeki etkilerini izole etmemizi sağlayan bir yaklaşımı açıklıyoruz. Bu amaçla, bir plakaya yapıştırılmış ve bir batarya ve zamanlayıcı sistemine bağlanmış ışık yayan diyot (LED) ışıklarından oluşan bir sistem kullanılabilir. Kurulum, yuva kutularının içindeki bireylerin ALAN’ın değişen yoğunluklarına ve sürelerine maruz kalmasına izin verirken, aynı zamanda ses de içeren video kayıtları elde edilmesini sağlar. Sistem, ALAN’ın yetişkinlerde uyku ve aktivite düzenlerini ve gelişmekte olan yavrularda fizyoloji ve telomer dinamiklerini nasıl etkilediği hakkında fikir edinmek için serbest aralıklı büyük memeler (Parus major) ve mavi memeler (Cyanistes caeruleus) üzerine yapılan çalışmalarda kullanılmıştır. Sistem veya bunun bir uyarlaması, ALAN’ın diğer rahatsızlık faktörleriyle nasıl etkileşime girdiği ve biyoenerjetik dengeyi nasıl etkilediği gibi diğer birçok ilginç araştırma sorusunu cevaplamak için kullanılabilir. Ayrıca, benzer sistemler, ALAN seviyelerini manipüle etmek, biyolojik tepkileri değerlendirmek ve interspesifik bir bakış açısı oluşturmaya yönelik çalışmak için çeşitli türlerin yuva kutularına, yuvalarına veya yuvalarına veya yakınlarına kurulabilir. Özellikle serbest yaşayan hayvanların davranışlarını ve hareketlerini izlemek için diğer gelişmiş yaklaşımlarla birleştirildiğinde, bu yaklaşım ALAN’ın biyolojik etkilerini anlamamıza sürekli katkılar sağlamayı vaat etmektedir.
Hayvanlar, geceyi ve gündüzü tanımlayan doğal ışık ve karanlık kalıplarıyla evrimleşmiştir. Böylece, hormonal sistemlerdeki sirkadiyen ritimler dinlenme ve aktivite kalıplarını düzenler ve hayvanların zindeliği en üst düzeye çıkarmasına izin verir 1,2,3. Örneğin, glukokortikoid hormonlardaki sirkadiyen ritim, günlük aktivitenin başlangıcında bir zirve ile, omurgalıları glikoz metabolizması üzerindeki etkiler ve çevresel stresörlere yanıt verme yoluyla 24 saatlik süre boyunca uygun şekilde davranmaya hazırlar4. Benzer şekilde, karanlığa yanıt olarak salınan epifiz hormonu melatonin, sirkadiyen ritmisitenin yönetim modellerinde ayrılmaz bir şekilde rol oynar ve ayrıca antioksidan özelliklere sahiptir 5,6. Melatonin salınımı gibi sirkadiyen ritmisitenin birçok yönünün sürüklenmesi, ortamdaki ışık seviyelerinin foto-alımından etkilenir. Bu nedenle, insan aktivitesini, rekreasyonunu ve altyapısını desteklemek için çevreye yapay ışığın sokulması, serbest dolaşan hayvanların davranışı, fizyolojisi ve uygunluğu üzerinde geniş kapsamlı etkilere sahip olma potansiyeline sahiptir 7,8. Gerçekten de, geceleri yapay ışığa maruz kalmanın çeşitli etkileri (ALAN) 9,10 olarak belgelenmiştir ve ALAN, 21. yüzyılda küresel değişim araştırması için bir öncelik olarak vurgulanmıştır10.
ALAN’ın serbest dolaşan hayvanlar üzerindeki etkilerini ölçmek, çeşitli nedenlerden dolayı önemsiz olmayan zorluklar ortaya çıkarmaktadır. İlk olarak, çevrede hareket eden hareketli hayvanlar sürekli olarak farklı ışık seviyeleri yaşarlar. Bu nedenle, bireysel hayvanların maruz kaldığı ışık seviyesi nasıl ölçülür? Hayvanın topraklarındaki ışık seviyeleri ölçülebilse bile, hayvan, maruz kalma kalıplarını etkileyen kaçınma stratejileri kullanabilir, böylece hayvan konumunun ve ışık seviyelerinin eşzamanlı olarak izlenmesini talep edebilir. Gerçekten de, çoğu saha çalışmasında, ışığa maruz kalma seviyelerindeki ortalama ve varyasyon bilinmemektedir11. İkincisi, ALAN’a maruz kalma genellikle gürültü kirliliği, kimyasal maruziyet ve habitat bozulması gibi diğer antropojenik rahatsızlık faktörlerine maruz kalma ile ilişkilidir. Örneğin, karayollarının kenarları boyunca habitatları işgal eden hayvanlar, sokak lambalarından gelen ışığa, araç trafiğinden gelen gürültüye ve araç emisyonlarından kaynaklanan hava kirliliğine maruz kalacaktır. Öyleyse, ALAN’ın etkilerini kafa karıştırıcı değişkenlerin etkilerinden nasıl etkili bir şekilde izole edebiliriz? Hem ışığa maruz kalma seviyelerinin hem de yanıt değişkenlerinin iyi ölçülmesini sağlayan titiz saha deneyleri, ALAN’ın biyolojik etkilerinin ciddiyetini değerlendirmek ve etkili azaltma stratejileri geliştirmek için gereklidir11.
Bu makalede, sınırlamaları olmasa da (tartışma bölümüne bakınız), yukarıda belirtilen zorlukları ortadan kaldırmasa da yatıştırıcıya yardımcı olan deneysel bir yaklaşım açıklanmaktadır. Yaklaşım, serbest yaşayan, günlük bir kuş türünün, büyük baştankara (Parus major) yuva kutularının içindeki ALAN seviyelerini, ışık yayan diyot (LED) ışıklarından oluşan bir sistem ve yuva kutularına yerleştirilmiş bir kızılötesi (IR) kamera kullanarak deneysel olarak manipüle etmeyi gerektirir. Kurulum, araştırmacıların davranışlar ve seslendirmeler üzerindeki etkilerini değerlendirmelerine olanak tanıyan ses de dahil olmak üzere video kayıtlarının eşzamanlı olarak alınmasını sağlar. Büyük memeler üreme için yuva kutularını kullanır ve Kasım ve Mart ayları arasında yuva kutularında uyur. Dişiler ayrıca üreme mevsimi 12 boyunca yuva kutularının içindeuyurlar. Sistem ayrıca ALAN’ın mavi memeler (Cyanistes caeruleus) üzerindeki etkilerini incelemek için daha az ölçüde kullanılmıştır. Hayvanın karşılaştığı ışık seviyelerini bilmeyi içeren ilk zorluk, bir bireyin yuva kutusuna girmeye istekli olduğu (veya hareketsiz yavrular durumunda yuva kutusunda zaten bulunduğu) göz önüne alındığında, ışık seviyelerinin araştırmacı tarafından kesin olarak belirlenebileceği göz önüne alındığında hafifletilir. Kafa karıştırıcı değişkenlerle korelasyonları içeren ikinci zorluk, benzer ortamlarda yuva kutuları kullanılarak ve / veya yuva kutularının yakınındaki karıştırıcı değişkenlerin seviyelerini ölçerek kontrol edilebilir. Ek olarak, boşluk yuvalayan kuşlarda, deneysel bir yaklaşım benimsemek güçlüdür, çünkü yuva kutuları veya doğal boşluklar yavruları ve yetişkinleri ALAN13’ten koruyabilir, bu da bazı korelasyon çalışmalarının neden ALAN’ın (veya antropojenik gürültünün) çok az etkisini bulduğunu açıklayabilir14, oysa deneysel çalışmalar daha sık net etkiler bulmaktadır (aşağıya bakınız). Dahası, bireylerin kendi kontrolleri olarak hizmet ettiği, istatistiksel gücü ve anlamlı biyolojik etkileri tespit etme olasılığını daha da artıran tekrarlanan bir ölçü deneysel tasarımı benimsenebilir. Aşağıdaki bölümler: (1) sistemin tasarım ve uygulamasının ayrıntılarını açıklar, (2) sistem kullanılarak şimdiye kadar elde edilen önemli sonuçları özetler ve (3) hem göğüslerde hem de diğer hayvanlarda izlenebilecek gelecekteki araştırma yönlerini önerir.
LED ışıkların ve eşleştirilmiş bir IR kameranın bu yuva kutusu tabanlı sistemi, araştırmacıların ALAN’ın biyolojik etkileri ile ilgili bir dizi ilginç soruyu değerlendirmelerine izin verdi. Dahası, sistemle takip edilebilecek daha birçok araştırma yönü vardır. Ek olarak, sistemin kullanımını diğer türlere genişletmek, ALAN’a duyarlılıktaki spesifik farklılıkların anlaşılmasını teşvik etmeye yardımcı olabilir. Aşağıda, gelecekteki araştırmalar için kapsamlı olmayan bazı ola…
The authors have nothing to disclose.
ALAN’ın kuşlar üzerindeki biyolojik etkilerini içeren araştırma programımız FWO Flanders (M.E. ve R.P., proje kimliği: G.0A36.15N), Anvers Üniversitesi ve Avrupa Komisyonu’ndan (M.L.G, Marie Skłodowska-Curie burs kimliği: 799667) fon almıştır. Anvers Üniversitesi’ndeki Davranışsal Ekoloji ve Ekofizyoloji Araştırma grubu üyelerinin, özellikle Peter Scheys ve Thomas Raap’ın entelektüel ve teknik desteğini kabul ediyoruz.
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 |