Световое загрязнение заставляет птиц бодрствовать по ночам

Автор: Брент Пиз

Птицы, активные в дневное время, поют до поздней ночи в районах со значительным световым загрязнением, согласно исследованию профессора Университета Южного Иллинойса в Карбондейле и его коллеги.

Брент Пиз, доцент Школы лесного хозяйства и садоводства SIU, и Нил Гилберт, доцент кафедры биологии Университета штата Оклахома, проанализировали данные, собранные со всего мира, сравнив более 180 миллионов птичьих вокализаций за один год с глобальными спутниковыми снимками.

«Мы были шокированы нашими выводами: под самыми яркими ночными небесами птичий день удлиняется почти на час», — сказал Пиз.

Статья Пиз и Гилберта «Световое загрязнение продлевает активность птиц» была опубликована сегодня (21 августа) в журнале Science.

Проект возник в его попытке заинтересовать студентов-бакалавров птицами. Два года назад Пиз установил компьютер с подключенным микрофоном в Центре образования на открытом воздухе Touch of Nature для трансляции птичьего пения в главном здании сельского хозяйства кампуса в восьми милях к северу, где расположены его кафедра и другие.

Результатом стала базовая панель данных на мониторах здания Ag.

Затем Пиз использовал BirdWeather, который производит сложные записывающие устройства с Wi-Fi, GPS и датчиками, подключенными к базе данных BirdNET и ее машинному обучению от Корнеллской лаборатории орнитологии и Технологического университета Хемница. Панель BirdWeather обеспечила лучшее визуальное представление о том, какие виды птиц находятся в этом районе.

Брент Пиз, доцент Школы лесного хозяйства и садоводства Университета Южного Иллинойса в Карбондейле, демонстрирует BirdWeather PUC — всепогодное устройство с микрофонами, Wi-Fi, GPS, экологическими датчиками и ИИ. Автор: Университет Южного Иллинойса в Карбондейле / Рассел Бейли

«Мы начали видеть в реальном времени, какие птицы были в Touch of Nature, прямо в нашем здании сельского хозяйства», — сказал он. — «Я понял, что наткнулся на нечто действительно важное для исследований дикой природы. Внезапно мы не только знаем, где находятся виды, но и как они ведут себя 24/7».

«Десятилетиями мы постоянно улучшали нашу способность предсказывать, где находятся виды и сколько особей там есть. Но BirdWeather открыл поведенческие исследования в больших географических и временных масштабах. Мы могли начать узнавать — в масштабе, никогда ранее не доступном — как птицы поведенчески реагируют на человеческое воздействие».

Так же, как фотоловушки раскрыли круглосуточное поведение млекопитающих около 25 лет назад, BirdWeather вместе с BirdNET теперь может сделать это для птиц.

«Мы только сейчас входим в золотой век сохранения птиц, все благодаря машинному обучению и гражданской науке», — сказал Пиз, который возглавлял несколько гражданских научных проектов по оценке дикой природы в кампусе SIU и записи звуков природы во время затмения 8 апреля 2024 года.

С помощью BirdNET Пиз и Гилберт использовали машинное обучение для преобразования птичьих вокализаций в визуализации, называемые спектрограммами, с уникальным визуальным паттерном для каждого вида птиц. BirdNET затем перепроверил паттерн со спектрограммами более 6000 видов в своей базе данных.

«Алгоритм машинного обучения делает возможным анализ аудиозаписей 24/7, которые иначе потребовали бы целой жизни, чтобы прослушать», — сказал Пиз. — «Насколько нам известно, Нил и я первые, кто применил и проанализировал данные BirdWeather таким образом. У нас много вариантов исследований, но сначала мы сосредоточились на том, как птицы реагируют на глобальное световое загрязнение, которое является растущей проблемой как для людей, так и для дикой природы».

Пиз отметил, что то, что птицы бодрствуют на час дольше своего обычного времени отхода ко сну, было в среднем. Фактическое время варьировалось в зависимости от вида.

«Следующий вопрос был: почему? — сказал Пиз. — Что движет этой реакцией птиц? У нас была идея, что, возможно, это чувствительность фоторецепторов вида — их зрение. И это оказалось ключевым фактором. Виды с большими глазами относительно размера их тела имели непропорционально более сильную реакцию на искусственный свет ночью. Они были более чувствительны к свету ночью, чем виды с маленькими глазами».

Окончательный вопрос — является ли воздействие положительным, отрицательным или нейтральным — потребует дальнейшего изучения. У птиц может быть больше времени для поиска пищи и спаривания, но на час меньше сна может быть вредным для их здоровья.

«Это гражданская наука в лучшем виде», — сказал Пиз. — «Технология, разработанная для того, чтобы люди могли проверять виды в своих собственных дворах, собрала беспрецедентное количество данных с 2021 года — более 1,4 миллиарда вокализаций из более чем 11 000 мест по всему миру. Нил и я полны решимости продолжать применять технологию для сохранения дикой природы».

Больше информации: Brent S. Pease et al, Light pollution prolongs avian activity, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adv9472. www.science.org/doi/10.1126/science.adv9472