Влияние искусственного света на экологию птиц

Введние
Наступление урбанизации и возрастание стандартов жизни включает в себя распространённое по всему миру ночное освещение. Наличие искусственного света распространяется на все сферы человеческой деятельности. Две трети населения мира незащищены от уровня светового загрязнения, превышающего пороговое значение, а это включает почти все население Европы и Северной Америки
Световое загрязнение определяется как свет, разрушительно влияющий на экосистемы. Это включает в себя немедленные изменения в видовом составе, в результате отпугивания или привлечения отдельных видов. Фотопериод – важный сигнал для многих видов птиц и это делает световое загрязнение потенциально важной экологической ловушкой: фотопериод больше не может быть надежным сигналом при наличии искусственного света.

О влиянии искусственного света уже сообщалось для многих классов животных, и было связано с существенными изменениями в поведении и физиологии. Птицы занимают видное место среди затронутых видов.

Влияние искусственного света
Вероятно, наиболее хорошо задокументированная реакция птиц на искусственный свет - это привлечение их во время миграции ночью.
Непосредственная смертность от света также была зафиксирована у островных буревестников, у которых существенное число птенцов умирают от хищников и изнеможения из-за привлечения искусственным светом

Начало утреннего пения 5 основных европейских видов воробъев в зависимости от восхода в период с 1 по 18 апреля. Темные точки – для видов, живущих на темных территориях, светлые – для светлых.

Возможно, это связано с межвидовой вариацией в размере глаз, что отражает зрительные способности к низкой освещенности
Раннее начало пения имеет потенциально негативные последствия, такие как истощение энергии и изнеможение
Продолжительность песенной активности из-за искусственного света после заката была отмечена у городских дроздов на тот момент, когда лесные дрозды прекращают свою активность. Однако, влияние искусственного освещения на пение после заката еще недостаточно изучено.

Птицы используют изменения в продолжительности дня как основной сигнал для предвидения оптимальных условий в будущем, например, для начала роста гонад задолго до начала кладки яиц
Вариации в восприятии продолжительности дня, зависящие от присутствия искусственного света, могут, следовательно, быть проблематичными, даже если это влияние кажется незаметным в сравнении с естественной изменчивостью по широтам, к которым популяции смогли приспособиться за тысячелетие.

некоторые насекомоядные виды птиц, как было сообщено, используют ночной свет, чтобы кормиться ночью
Недавние полевые исследования Титулаер и др. показали, что большие синицы, подвергающиеся воздействию искусственного света на стадии кормления птенцов, сильно увеличивают частоту кормления в течение дня
Частота кормления у больших синиц в течение 2 половины (9-16 дней) стадии выращивания птенцов.

Последствия для здоровья и численности популяции
Фотопериод – важный сигнал для сезонной синхронизации, и если птицы меняют ее из-за искусственного света, они, скорее всего, будут менее приспособлены к окружающей среде, т.е. иметь худшее здоровье, чем их не побеспокоенные собратья

Де Моленаар и др. (2006) совершили уникальное исследование гнездового поведения у веретенников (Limosa l. limosa) на 230 га луговой местности, пересеченной подсвечиваемым шоссе. Дорожную подсветку и временно размещенные лампы, расположенные на расстоянии от дороги экспериментально включались и выключались в течение двух лет подряд, при этом проводился мониторинг синхронизации кладки яиц, выбор места гнездования и истребления гнезд. В результате предположили, что веретенники, прибывающие раньше выбирают места для гнезд на большем расстоянии, чем особи, прилетающие позже и то, что дорожная подсветка имеет негативное влияние на выбор площадок для размножения.

Однако, очень мало известно о долгосрочных последствиях воздействия искусственного света на популяционный уровень у птиц, проживающих постоянно в непрерывно освещаемых естественных местообитаниях. Это влияние может быть скрыто и, следовательно, менее заметно. Причина этого пробела в наших знаниях, это то, что очень мало других экспериментальных исследований, сравнивающих территории с и без искусственного света.

Возможности для смягчения
Возможности для смягчения тщательно оценены Гастоном и др. (2012) и включают предупреждение, лимитацию освещения по ночам, экранирование, изменение интенсивности света, изменение спектрального состава.

Уменьшение негативного влияния искусственного освещения с помощью изменений в спектре становится реальной возможностью в последние несколько лет из-за текущего глобального поворота в сторону LED-освещения.
Птицы имеют отличное световосприятие – птицы были почти исключительно дневными видами на всех этапах своей эволюции и это может быть причиной того, почему они сохранили более сложное цветовое зрение, чем млекопитающие
Пиковая чувствительность варьируется от вида к виду из-за различной плотности разнообразно окрашенных частичек смазочной жидкости в рецепторных клетках, которые сдвигают пиковую чувствительность в фильтруемом свете

В лабораторных экспериментах было показано, что спектральный состав света важен для различных синхронизационных процессов. Например, красный свет сильнее влияет на стимуляцию развития гонад, чем белый свет
Зеленый свет имеет малое воздействие на развитие гонад и на стимуляцию светоупорности, но оказывает намного больше влияния на синхронизацию циркадных ритмов для открытых циклов темноты и света

экологическое воздействие искусственного света различного спектрального состава ночью сложно предсказать, так как у птиц хорошее зрение с хорошей спектральной чувствительностью, а также они имеют экстраокулярное ощущение света. Более того, потенциальное экологическое воздействия различно под влиянием различных цветах света. В конечном итоге, межвидовые различия в спектральной чувствительности дополнительный запутывающий фактор в предвидении воздействия на различные виды.

Выводы
Вездесущность светового загрязнения и нынешние возможности спектральной адаптации с применением LED-технологий делает чрезвычайно важным понимание влияния искусственного света на разные этапы жизни птиц и дает возможность предсказывать долгосрочные последствия на популяционном уровне.
Однако, для того, чтобы смягчить воздействия от продолжительного ночного света на населенных участках необходимо больше исследований. Детальное изучение этого воздействия должно включать последствия (стресс) от искусственного света на физиологию, циркадные и сезонные ритмы, изобилие и синхронизацию видов-жертв на освещенных территориях и влияние на хищников.

Выводы
Потенциальное направление смягчения – использование света с различным волновым диапазоном. Нам также необходимо поставить полевые эксперименты для изучения влияния разных цветов света на разные этапы жизни птиц.

Чтобы найти ответы на вопросы, расположенные выше, полевые эксперименты недавно начались в Нидерландах, где, в долгосрочном мониторинговом проекте наличие и плотность многих видов и видовых групп наблюдается в экспериментально освещенных местах. На каждом месте (все на опушке леса) всегда проводится 4 процедуры по отдельным трансектам: свет с удаленным зеленым компонентом (зеленоватый), свет с удаленным синим компонентом (красноватый), белый свет и контроль в темноте.
Оценка была сделана для видов, присутствовавших до применения освещения и в течение трех лет изменения в видах и в составах видов тщательно мониторится
Эксперименты как этот ответят на вопрос об экологическом воздействии искусственного света разных длин волн. Однако, нужно намного больше подобных экспериментов, например, в разных местообитаниях, чтобы получить комплексный обзор.