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）、北扑翅䴕（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。北扑翅䴕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。