人造夜间照明如何影响鸟类眼睛的进化？研究揭示重要发现

为探究人工夜间照明（ALAN）对鸟类暗光视觉影响，研究人员分析 6 种鸟类标本，发现其与暗光视觉有关，或为自然选择因素。

　　# 人造夜间照明对鸟类眼睛进化的影响研究解读
在城市的夜晚，灯光照亮了街道，也改变了自然界的生态。对于鸟类而言，人造夜间照明（Artificial Light at Night，ALAN）的出现，打破了它们原本的生活节奏。越来越多的研究表明，ALAN 会影响鸟类的行为和生理，比如干扰日本鹌鹑、家麻雀和加州灌丛鸦的褪黑素分泌，进而影响它们的生物钟。一些鸟类在夜间灯光下繁殖成功率提高，而另一些却面临着免疫力下降、死亡率上升等问题。然而，一个关键问题尚未得到解答：ALAN 是否会对鸟类的暗光视觉产生影响，进而成为一种自然选择的力量呢？

为了解开这个谜团，加利福尼亚州立理工大学（California Polytechnic State University）的 Margaret M. Wolf 和 Clinton D. Francis 开展了一项研究，相关成果发表在《iScience》杂志上。

研究人员采用了独特的研究方法。他们从多个博物馆收集了 1912 年至 2022 年间的 6 种城市常见鸟类标本，包括美国乌鸦（Corvus brachyrhynchos）、北扑翅?（Colaptes auratus）、家麻雀（Passer domesticus）、红尾鹰（Buteo jamaicensis）、大角鸮（Bubo virginianus）和美国知更鸟（Turdus migratorius）。这些鸟类对 ALAN 的反应各不相同，在生态系统中扮演着不同角色。通过测量标本的眼几何结构，研究人员近似估算了它们的暗光视觉能力，具体是通过测量角膜直径与眼球横径的比值，比值越大，代表暗光视觉越好。同时，他们还测量了跗跖骨长度，以控制个体体型差异。为了探究 ALAN 的影响，研究人员将标本的采集年份和采集地的县人口密度作为 ALAN 的代理变量，因为随着时间推移，灯光强度增加，城市人口越多，夜间照明也越亮。在统计分析时，研究人员使用了物种特异性模型，通过比较不同模型的赤池信息准则（AICc）来筛选最佳模型，以此分析影响暗光视觉的因素。

研究结果

1. 暗光视觉差异：不同鸟类的暗光视觉存在显著差异。大角鸮的平均暗光视觉得分最高，家麻雀最低，美国乌鸦和美国知更鸟的暗光视觉较为接近。而且，每种鸟类内部的暗光视觉也有很大差异，这为自然选择提供了作用基础。
2. 模型选择结果：反映 ALAN 强度的代理变量出现在所有 6 种鸟类的支持模型中。但不同鸟类的最佳模型有所不同，比如美国乌鸦的最佳模型包含人口密度、采集年份和跗跖骨长度的加性效应；家麻雀的最佳模型中，采集年份和跗跖骨长度的模型与包含人口密度的模型支持度相近12。
3. 物种特异性模式：家麻雀和大角鸮的暗光视觉在过去 75 - 100 年间有所增加；红尾鹰和美国乌鸦的暗光视觉则下降。美国乌鸦的暗光视觉还与人口密度呈正相关，而家麻雀的暗光视觉与人口密度呈负相关趋势，但不精确。北扑翅?和美国知更鸟的暗光视觉变化与研究中的预测变量均无关联34。
4. 形态驱动因素：不同鸟类中，影响暗光视觉变化的形态因素不同。家麻雀和红尾鹰的暗光视觉变化主要由眼眶直径驱动，美国乌鸦则主要由巩膜环直径驱动，大角鸮的相关变化与跗跖骨长度有关5。

研究结论与讨论

这项研究意义重大。研究表明，ALAN 可能是影响城市鸟类眼睛形态和视觉的自然选择因素。家麻雀和大角鸮暗光视觉随时间增加，符合时间生态位转移假说，即它们可能因夜间光照而扩大了活动时间，更好的暗光视觉带来了生存优势。而红尾鹰和美国乌鸦暗光视觉下降，支持保护假说，意味着减少光刺激可能减轻 ALAN 带来的生理伤害。美国乌鸦的特殊情况表明，选择对暗光视觉的影响可能存在生态机会和生理成本之间的权衡，值得进一步研究。

研究人员也指出了研究的局限性。由于缺乏 20 世纪早期的直接 ALAN 测量数据，只能使用采集年份和人口密度作为代理变量，这可能无法准确反映实际的光照暴露情况。而且，ALAN 还可能与其他因素（如气候变化）共同作用，影响鸟类的暗光视觉。

总的来说，该研究为理解 ALAN 对野生动物的影响提供了新视角，揭示了 ALAN 在鸟类进化过程中的潜在作用。未来研究可以进一步拓展物种范围，探究不同生态因素的综合影响，以及鸟类是否真的因 ALAN 改变了时间生态位，这将有助于更深入地了解人类活动对自然界的影响，为保护生物多样性提供科学依据。