Wpływ światła na wzorce lęgowe i migracyjne ptaków
Chronobiologia to dziedzina, która zajmuje się badaniem, w jaki sposób cykle środowiskowe wpływają na biologię i zachowanie organizmów. Prawdopodobnie najważniejszym z tych czynników jest temperatura, która zmienia się na całym świecie wraz ze zmianą klimatu. Pomimo wyższych temperatur, które dla wielu gatunków oznaczają przesunięcie się granic optymalnych siedlisk w kierunku biegunów, wiele zwierząt nadal rozpoczyna okres rozrodu lub migrację zgodnie z rocznymi cyklami słonecznymi. „Temperatury się zmieniają, natomiast środowisko świetlne, zwane też fotycznym, jest uzależnione od szerokości geograficznej i pory roku, dlatego też fakt, że zwierzęta polegają na bodźcach świetlnych, może ograniczać dostępne opcje adaptacji do zmiany klimatu”, twierdzi Susanne Åkesson, główna badaczka w projekcie PhoticEdge, finansowanym w ramach działań „Maria Skłodowska-Curie”. Zespół projektu PhoticEdge postanowił lepiej zrozumieć te bodźce, prowadząc badania dotyczące reakcji ptaków na zmienione poziomy oświetlenia w warunkach doświadczalnych. Pełna analiza nie została jeszcze ukończona, ale jedno z doświadczeń, którego wyniki zostaną opublikowane w czasopiśmie „Animal Behaviour”, pozwoliło po raz pierwszy – według wiedzy uczonych – uzyskać dowody na to, że cykle świetlne mogą determinować wzorce migracji ptaków.
Bliższe spojrzenie na ptaki dzięki układom eksperymentalnym
Mimo pierwotnego planu wykorzystania w badaniach ptaków zwanych „muchołówkami”, z powodu problemów związanych z dostępnością zespół projektu zdecydował się rozszerzyć początkową pulę do 13 różnych gatunków wędrownych ptaków śpiewających. Wśród nich znalazły się m.in. pleszki, piecuszki i rudziki, z których wszystkie charakteryzują się różnym zasięgiem obszarów lęgowych i zimowania. „Dało nam to możliwość poszerzenia naszych analiz porównawczych, a tym samym wzmocnienia wiarygodności naszych wniosków”, zauważa Åkesson. Podstawowym układem eksperymentalnym zastosowanym w projekcie było stanowisko badawcze przy Uniwersytecie w Lund, w którym umieszczono sześć szałasów z materiałów niemagnetycznych, z czterema okrągłymi klatkami w każdym z nich. Były one stale monitorowane za pomocą kamer sieciowych o wysokiej rozdzielczości, a dane były następnie przetwarzane przy użyciu specjalnie dostosowanego oprogramowania wizyjnego. Eksperymenty te polegały na symulowaniu zmian w rozkładzie światła w czasie i przestrzeni podczas okresów lęgu i migracji. Pierwsze doświadczenie umożliwiło manipulację długością dnia, aby imitować opóźnione polarne lato lub późną lokalną jesień, kiedy mamy do czynienia z coraz krótszym dniem. „W tym drugim przypadku nasze ptaki zatrzymały swoją aktywność migracyjną, co sugeruje, że krótsze okresy oświetlenia zinterpretowały jako sygnał, że nadszedł czas zimowania. Ponieważ wykazaliśmy to na przykładzie ptaków, które nigdy wcześniej nie ukończyły wędrówki, stanowi to silną przesłankę do tego, by sądzić, że reakcja na światło jest wrodzona”, dodaje Åkesson. Drugi układ eksperymentalny obejmował monitorowanie aktywności ptaków w poszczególnych klatkach. Biorąc pod uwagę, w jaki sposób długość dnia i tempo jej zmian w czasie różnych pór roku różni się w zależności od położenia geograficznego, zespół przeprowadził symulację zmian długości dnia zgodnie z warunkami panującymi w określonych lokalizacjach. Jednocześnie ptaki były trzymane w takim samym polu geomagnetycznym, w jakim zostały schwytane, aby wyeliminować działanie innego bodźca, jakiego używają do określenia swojej lokalizacji. „Ptaki zareagowały ponownie zakończeniem swojej aktywności migracyjnej, mimo że pola magnetyczne sugerowały im, że ich lokalizacja się nie zmieniła. Świadczy to o silnym oddziaływaniu cykli świetlnych”, wyjaśnia Åkesson.
Wsparcie prognoz dotyczących różnorodności biologicznej i zmiany klimatu
Wyniki tych doświadczeń mogą pomóc w prognozowaniu zmian w różnorodności biologicznej wynikającej ze zmiany klimatu. „Nasze wstępne ustalenia sugerują, że cykle świetlne są istotną zmienną, która reguluje aktywność ptaków wędrownych w skali dnia i roku. Jeśli bodźce świetlne wpływają na zjawisko przesunięcia zasięgu w przypadku ptaków, w warunkach zmiany klimatu ich populacje nie będą w stanie przemieszczać się w kierunku preferowanych przez nie temperatur na wyższych szerokościach geograficznych”, mówi Åkesson. Odkrycia poczynione przez zespół projektu PhoticEdge mogą przyczynić się do realizacji unijnych celów Zielonego Ładu w zakresie poprawy ochrony środowiska, a jednocześnie do ulepszenia strategii dotyczących różnorodności biologicznej dzięki danym, które pomagają przewidzieć zmiany zasięgu gatunków. Zespół nadal próbuje odpowiedzieć na szereg pytań, jakie zrodził projekt PhoticEdge, jak na przykład to, czy zanieczyszczenie sztucznym światłem miejskim zmienia wzorce migracji ptaków, oddziałując również na inne zwierzęta.
Słowa kluczowe
PhoticEdge, migracja, lęg, fotyczny, światło, zimowanie, ptak, zmiana klimatu, temperatura
