白光降低低密度迁徙廊道中鸟类的飞行高度

《The Journal of Wildlife Management》：White light reduces flight height of birds in low-density migration corridor

　　

夜间人工光照（ALAN）已被证明会影响候鸟的行为，然而不同光照光谱如何调节这些影响仍不清楚。研究人员在美国科罗拉多州北部一个偏远地点进行了为期31个夜晚的野外实验，在2023年和2024年秋季迁徙期间，使用2盏800瓦（W）发光二极管（LED）泛光灯，分别设置白光、红光、琥珀光和蓝光处理。利用垂直雷达系统，研究人员在无光照的配对对照期与光照处理期之间，量化了鸟类在迁徙交通速率、飞行高度和飞行方向方面的飞行中响应。尽管未发现处理对迁徙交通速率的影响，且对飞行方向的影响较弱，但研究人员发现，在400–600 nm光谱范围内具有广谱发射的白光，与黑暗期相比，使鸟类平均飞行高度降低了估计22.57 m（±10.53标准误[SE]），且这一响应强于红光和蓝光处理。研究人员能够在一个农村低密度迁徙系统中检测到点光源引起的行为变化，这支持了这样一种观点，即夜间人工光照对鸟类行为的影响可能比通常认为的更为普遍，且这种影响因ALAN光谱而异。除了为鸟类定向和飞行中行为提供见解外，研究结果对未来研究、夜间人工光照的保护管理以及尽量减少对候鸟影响的照明设计具有重要意义。

**论文解读：白光降低低密度迁徙廊道中鸟类的飞行高度**

**研究背景与科学问题**
夜间人工光照（ALAN）作为全球变化的重要组成，正在以前所未有的速度改变陆地夜间光环境。数百万年来，动物演化遵循稳定的昼夜光周期，而人类活动的扩张使大量地表在夜间被人造光源照亮，导致原本黑暗的夜空栖息地受到光污染。已有大量研究表明，ALAN会对候鸟产生吸引或迷失方向等影响，但关于不同光光谱（即光谱功率分布）如何调节这些效应的认识仍存在显著分歧。早期研究认为长波长（如红光）干扰更强，而近期基于自动量化方法的研究则提示短波长（如蓝、绿、白光）对迁徙鸟类更具吸引力。然而，已有研究多集中于明亮城市中心，对农村、偏远和低密度迁徙区域的研究明显不足，这可能导致对ALAN生物学效应的系统性低估。此外，鸟类对光的行为响应（如飞行高度、方向变化）机制尚不明确，且不同物种、年龄或环境背景下可能呈现异质性。因此，亟需在控制良好的野外实验中系统检验不同光谱ALAN对鸟类飞行行为的具体影响，以弥补机制理解和保护管理之间的知识缺口。

**研究设计与主要结论**
研究人员在美国科罗拉多州北部偏远的Pawnee国家草原开展了一项野外实验，于2023年和2024年秋季迁徙季共31个夜晚，利用2盏800-W发光二极管（LED）泛光灯产生白、红、琥珀、蓝四种颜色处理，并通过垂直雷达（BirdScan MR1）量化鸟类飞行中的行为响应。实验采用颜色区组设计，将光照处理期与无光照的对照期配对比较，从而控制季节、时间及环境变量的混杂作用。研究结果显示，与黑暗对照相比，广谱白光（发射范围400–600 nm）使鸟类平均飞行高度显著降低22.57 m（±10.53 SE，P=0.03），而红光、琥珀光、蓝光对飞行高度均无显著效应；所有颜色处理对迁徙交通速率和飞行方向（相对于对照）均未产生显著影响。进一步比较不同颜色间的响应差异时发现，白光对飞行高度的压低效应显著强于红光（估计差异25.77 m，P=0.04）和蓝光（估计差异29.02 m，P=0.02），且该效应在低飞个体（第25百分位数）中更为突出；蓝光相对于白光还引起了飞行方向的显著改变（估计差异29.02°，P=0.02）。该研究表明，在低密度迁徙系统中，即使小型孤立点光源也能引起可检测的鸟类行为变化，且效应因光谱而异，这提示ALAN对鸟类的影响可能远比以往认为的更广泛。相关成果发表于《The Journal of Wildlife Management》。

**关键技术方法**
研究人员在Pawnee国家草原（美国科罗拉多州韦尔德县，40.74° N，104.03° W）开展实验，该地点远离城市，暗夜质量优于附近城镇。使用2盏800-W LED泛光灯（Gopretty，印度金奈）作为光源，用聚酯薄膜凝胶产生白、红、琥珀、蓝四种光谱处理，并通过手持光谱仪和调光器将380–780 nm范围内的辐照度标准化为约8 W/m2。鸟类飞行行为由BirdScan MR1垂直指向X波段（9.4 GHz）脉冲雷达监测，该雷达记录50–1000 m高度范围内的鸟类回波，数据经birdscanR R包处理后，计算迁徙交通速率、平均飞行高度和平均飞行方向三个响应变量。实验采用颜色区组设计，随机化处理顺序，并纳入月光强度和云盖度作为环境协变量，使用广义加性混合模型（GAMM）分析。

**研究结果**
**“颜色处理相对于对照期的影响”**
通过将每个颜色处理期与紧邻的对照期配对比较，研究人员发现，只有白光处理显著降低了鸟类平均飞行高度（估计差异= ?22.57 m ± 10.53 SE，t= ?2.14，P=0.03），而红、琥珀、蓝光对飞行高度、迁徙交通速率或飞行方向均无显著影响。模型协变量分析显示，日期在所有模型中均为显著预测因子，表明鸟类飞行行为存在季节性变化；对于飞行方向，日落后时间也是显著的非线性预测因子，而月光和云盖度未表现出显著效应。该结果表明，白光具有独特的行为效应，且该效应无法归因于季节或环境背景波动。

**“颜色处理响应之间的比较”**
为比较不同颜色处理间效应量的大小，研究人员以白光为参照水平，分析了各处理相对于前序对照的变化差值。结果显示，白光处理下平均飞行高度显著低于红色（估计差异=25.77 m ± 12.75 SE，t=2.02，P=0.04）和蓝色（估计差异=29.02 m ± 12.44 SE，t=2.33，P=0.02）处理，但与琥珀处理无显著差异；使用第25百分位数飞行高度作为响应变量时，这些差异更强（白 vs. 红：30.24 m；白 vs. 蓝：33.55 m）。对于飞行方向，蓝光处理相对白光处理产生了显著的方向偏移（估计差异=29.02° ± 13.00 SE，t=2.30，P=0.02），而其他处理间无差异。迁徙交通速率在任何处理间均无显著差异。该部分结果进一步支持了白光对飞行高度具有更强压低作用的结论，并揭示了颜色处理在飞行方向上的潜在差异，但交通速率不受光谱类型影响。

**讨论总结与研究启示（结论）**
本研究的核心发现是，广谱白光能显著降低低密度迁徙廊道中鸟类的飞行高度，且该效应强于红、蓝等单色光。讨论部分指出，这种差异可能与鸟类的光谱敏感性有关：许多鸟类的视觉系统对短波长光更敏感，因此包含短波峰的白光可能显得更亮，从而诱发更强的避让或降低飞行高度的行为。然而，蓝光处理并未产生类似白光的效果，说明除峰值波长外，光谱的宽带分布可能也是重要刺激因素。研究人员强调，未来应详细记录ALAN光源的光谱功率分布，并探索不同色温白光的影响。此外，未检测到迁徙交通速率的变化，可能因为雷达采样范围超过了光照的有效影响区域，或者低密度迁徙背景下样本量有限；但这恰恰说明ALAN可能产生高度局域化、细微却真实的行为改变，而这种改变若通过传统计数方法很可能被忽略。讨论还提到，真实世界中ALAN多由多种光源混合组成，并与城市热岛等其他因素交互，本研究虽隔离了单一光源效应，但后续需在更大空间尺度和更复杂环境中检验。最后，研究人员认为，即使是偏远地区的小型点光源，也可能对迁徙鸟类产生重要影响，这一认识对ALAN的管理和照明设计具有现实意义。
研究结论（研究启示）翻译：本研究为ALAN影响鸟类行为这一日益增长的证据链提供了新支撑，证明即使小型、孤立的光源也能影响鸟类行为，并揭示出超越城市中心的ALAN管理启示。未来研究可借助新兴便携雷达设备在更密集的迁徙廊道中收集高分辨率行为数据，以进一步明确本研究中未能识别的效应；同时，鉴于短波长光照可能对鸟类行为有更强影响，探索常用商业白光不同色温的效应差异具有高度价值；此外，在具有更强统计效力的迁徙系统中，研究光照与大气条件间的潜在相互作用，有望为动态照明指南提供关键见解。