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夜晚的灯光打乱了鸟类的生物钟

作者:佚名 2015-11-19 浏览: 3,970 评论:0

摘要: 街灯,以及来自购物中心、体育场和无数家庭的灯光,将黑夜变成了白昼。这种“缺少夜晚”的状态正在改变着全球鸟类体内的生物钟。如今,科学家们正在试图了解,人造灯光究竟是如何影响鸟类鸣叫、交配与繁殖的。 凌晨2点,在太平洋岸边高高的绝壁上,Dominik Mosur正...

街灯,以及来自购物中心、体育场和无数家庭的灯光,将黑夜变成了白昼。这种“缺少夜晚”的状态正在改变着全球鸟类体内的生物钟。如今,科学家们正在试图了解,人造灯光究竟是如何影响鸟类鸣叫、交配与繁殖的。

凌晨2点,在太平洋岸边高高的绝壁上,Dominik Mosur正在来回寻找猫头鹰。暮色笼罩着普雷西迪奥(Presidio),这是一个由历史上的军事要塞改造而成的国家公园,Mosur在充满松香味的浓雾中前行。

Mosur穿过森林的时候,他会在浓雾中提高警觉,用心聆听大角猫头鹰的叫声。然而,他却听到了本应睡到黎明的那些鸟儿的叫声。白冠带鹀(Nuttall’s white-crowned sparrow)唱着与众不同的颤音,飞走了。

直到今日,Mosur都在想,离这些鸣鸟的栖息地50英尺外的明亮街灯,会不会是造成鸟类产生夜间古怪行为的原因。通常情况下,在这片海岸上,只有在有月光的时候,鸟类才会出现这种行为。

Mosur感到很困惑,这些夜晚鸣叫的鸟类会付出什么代价:这些鸣鸟在第二天早上还有没有精力去对付入侵领地的敌人,去吸引异性,或者抚养幼鸟?

纵观全世界,科学家们都在寻求这个问题的答案。他们收集到越来越多的证据,表明城市的灯光正在改变城区鸟类的基本生理习性,抑制鸟类雌激素和睾丸素的分泌,并且改变着它们鸣叫、交配和进食的行为。有个实验已经证明,雄性画眉鸟若在夜间暴露在灯光之下,两年之后,它们的生殖器官就不再生长发育了。

Vincent Cassone说,“鸟类对灯光和各种各样的化学干预尤其敏感。如果你在鸟类中间发现了这种有害的影响,那么你可能很快就会在人类中间发现类似的害处。关注鸟类的生活,是明智的做法。”他在肯塔基大学的实验室所研究的就是鸟类及哺乳动物的激素与神经系统。

孟菲斯大学的研究人员记录了西灌丛鸦的激素变化,而这些变化可能会对鸟类繁殖产生干扰。

孟菲斯大学的研究人员记录了西灌丛鸦的激素变化,而这些变化可能会对鸟类繁殖产生干扰。

改变生物钟

当人类上夜班的时候,他们的生理节奏,或者日常的生物周期会发生改变,并因此产生一系列健康问题。其它动物也会这样:在动物界,光污染会让人工孵化的海龟找不到从海岸去大海的路,会让帝王蝶在迁徙路线中迷失方向。在野外实验中,大西洋鲑鱼会更早地游向大海,而当附近的体育场因举办足球比赛而照亮了天空时,青蛙会停止交配。数以百万计的鸟类会因撞上明亮的通信塔而死亡,迁徙的兽群则会被错误的信号所误导。

最近,研究人员记录了一场黎明时分的鸟鸣,而这些鸟鸣会影响择偶、觅食和物种之间的互动。在更深的分子层面上,鸟类激素的变化,会对鸟类繁殖健康造成影响,并有可能使鸟类在生态学及进化方面造成一些后果。

孟菲斯大学的生物学教授Stephan Schoech说,“在夜晚的灯光下,某种东西被打破了,而且你会发现它们的激素分泌系统受到了抑制。”他发现了西灌丛鸦的激素变化。

对鸟类而言,长达一年的光线变化周期,是最重要的环境线索,因为鸟类的生理及行为变化,是与季节同步的。人造灯光扰乱了鸟类的激素水平和信号,并可能破坏鸟类复杂的生物钟,而这些生物钟之所以被进化出来,就是为了能让鸟类去应对复杂的环境的。

Shoech说,“鸟类能够分辨时间。它们知道这是一天中的什么时刻,也知道明天会是什么样子。它们会运用太阳的位置,确定自己所处的位置。它们能跟踪太阳的轨迹。它们能听到海浪的声音,也能听到山风的动静。”

而且,鸟类能看到紫外线范围之内的光。Shoech补充道,“它们能够明显地适应时空变化,这或许听起来有点接近科幻小说的意味。不过,这确实不是科幻小说。”

鸟类的视网膜、松果体以及大脑的其它部位都有光线接收器。松果体会在夜间分泌激素,调节生物钟,控制身体的功能、生长以及行为活动。在鸟类体内,褪黑激素对编码及存储时间信息似乎很必要。

白天

跟人类一样,鸟类也是昼行性的,即白天活动,晚上睡觉,周而复始。鸟类会根据光线变化来同步其体内的生物钟,以便进行日常及季节性的觅食、交流、繁殖和迁徙等活动。

鸟类也会根据它们所听到的声音,来调节它们日夜的行为活动。日出时分的第一次鸣叫——破晓之歌,就是基于光线变化所产生的。觅食行为则随着天光逐渐趋于昏暗而结束。

不过,某些鸟类则会得益于夜晚的灯光。森林边缘暴露在街灯之下的雌性蓝山雀,会醒得更早,比起那些住在树林里面的鸟类,它们求偶成功的几率高了一倍。在城市的照明下,沙鸥的觅食时间也会变长。

不过研究人员提醒说,早晨的鸣叫提前,会打破鸟类由来已久的择偶信号,而增加进食量,会把这些水边的鸟类逼迫到贫瘠的地方去觅食,或者把它们置于捕猎者的危险当中。

生物学家DavideDominoni说,“夜晚活动会不会造成精力损耗,我们尚不得而知。”在到格拉斯哥大学之前,他在德国马普鸟类研究所从事研究工作。

对鸟类而言,白天时间的增加,究竟会如何影响它们的健康、繁殖成功率以及存活率,我们尚知之甚少。

Dominoni说,“鸟类可能要付出生理上的代价。我们人类已经开始认识到,生物钟紊乱确实会引起与免疫系统、新陈代谢、癌症、肥胖症和糖尿病相关的一些健康问题。对于野生动物而言,究竟会带来哪些影响,尚待解答。”

在远离城市灯光的地方,一只画眉鸟正站在英格兰的一个树桩上。有个实验已经证明,雄性画眉鸟若在夜间暴露在灯光之下,两年之后,它们的生殖器官就不再生长发育了。

在远离城市灯光的地方,一只画眉鸟正站在英格兰的一个树桩上。有个实验已经证明,雄性画眉鸟若在夜间暴露在灯光之下,两年之后,它们的生殖器官就不再生长发育了。

改变激素

在距离加州Presidio75英里的地方,研究人员躲藏在低矮的灌木丛中,用网捕捉住了一些西灌丛鸦。20多年来,Schoech一直在研究一种近亲的鸟类:佛罗里达丛鸦。此时此刻,他正在调查,为什么  佛罗里达郊区的丛鸦的下蛋时间会比当地荒原中的丛鸦早2到4周。

Schoech与其团队中的博士后Eli Bridge一道,招募了加州大学里面一些精力旺盛的学生一起捉到了二十四只野生的丛鸦。他们把这些鸟小心地装进改造过的宠物笼里,然后用汽车运到了田纳西州的实验室里。由于佛罗里达丛鸦是保护鸟类,因此,被抓到的这些鸟就被用作了佛罗里达丛鸦的替代品。

他们最终发现,佛罗里达郊区的丛鸦之所以提前下蛋,跟人造灯光毫无关系。Schoech认为,早下蛋跟郊区食物比较丰富有关。但是,在研究的过程中,研究人员则发现了夜晚的灯光会影响鸟类的激素。

Schoech的实验真实地模拟了郊区的灯光,因此,可能是首个关于雌雄鸟类的性激素对灯光的反应的研究。他证明了人造灯光会抑制性激素的分泌。这个结论也通过其他人有限的研究得到了证实。

该研究团队发现,雌激素及睾丸素的减少,在雌性与雄性鸟类中出现的时间不同,因此雌雄鸟类之间便出现了不匹配现象。

Schoech说,“无光的夜里,雌雄丛鸦的雌激素和睾丸素之间的相关性会不同寻常地强烈,而夜间的灯光则会打破这种相关性。”

在自然状态的夜晚,随着冬去春来,白天变长,鸟类的性激素就会增加。而对于暴露在夜间灯光下的丛鸦而言,其雌激素并不会增多。反之,“夜间的灯光会干扰鸟类原本在白天变长时正常的内分泌反应。”

今年,北京的科学家们也发表了与Schoech类似的研究结果。他们的结论是,城市中的麻雀暴露在人造灯光下,比乡下的麻雀会更早地分泌性激素。而且,城里麻雀的雌激素、睾丸素水平要比乡下麻雀低。

据Dominoni及其同事们去年发表的一份报告,实验室环境下,暴露在夜间灯光下的雄性画眉鸟,第一年的时候,睾丸会发育得更快。“但是到了第二年,其生殖系统一点都不再发育了。”

肯塔基大学的Cassone说,“现在的难点在于这些内分泌的变化会怎么影响繁殖能力。坦白讲,我们不知道。一切都为时尚早。不过,可以这么讲,夜间的灯光扰乱了一个自然的过程。”

泛光的夜空

天文学家是最先意识到夜晚的灯光所带来的危害的,因为这些灯光会挡住太空物体所发出的微弱光线。美国航天航空局关于地球的照片也是一个例证:起先,地球的照片是蓝色大理石,是泛着微光的行星;后来,几十年之后,就变成了黑色的大理石,夜晚的天空被人造灯光毁掉了。
全世界三分之二的地区,美国下48州99%的地方,以及欧盟地区,都处于光污染的环境之下。欧洲的科学家称,城市灯光比自然的夜空明亮4.8倍。在维也纳及英格兰普利茅斯,完整的月相变化几乎就要消失不见了。

2001年,科学家们报告称,全球五分之一地区,以及全美国三分之二以上的人,都无法用裸眼看到银河了。

ReinhardKlenke说,“你会发现全世界的人造光是怎么扩散的,在某些地区,人造光每年在以高达20%的速度增加。”他是德国赫姆霍兹环境研究中心(Helmholtz Centre for Environmental Research)的一名生物学家。

旧金山九月、十月初的夏夜,当地的鸟类专家Mosur在月光下支起了观测镜,希望能看到夜莺、画眉和麻雀的身影。

Mosur说,“这个时候,观鸟者如果不能看到鸟,也能听到鸟叫。这是鸣鸟夜晚往南迁徙的季节。”

与任何一个大城市一样,旧金山也在纠结灯光问题。该市棒球场里夜晚的光亮,吸引了30英里外法拉隆群岛上的海燕前来此地。居民们也在争论,金门公园的足球场开启灯光,会不会干扰鸣鸟的迁徙。

这座城市已经做出了改变。

Mosur说,“当我站在双峰山顶,或轩尼诗湖附近的山脊上时,我注意到夜空看起来已经不太一样了。仰望星空时,你都会发现不同,我敢肯定,鸟类也能发现不同。”