城市照明对候鸟途中驻留节律及磁定向影响机理研究

Through the Youth Fund research, the applicant found that lighting interference of migratory birds’ "reside rhythm" are more common in China compared to a lot of crash in Europe and the United States. The key scientific problems which this kind of accidents involving ——the rule of "stimulus quantity of the light - functional response" is the theory foundation of urban ecological lighting. Six earlier researches has been made on the typical species in our country, but the job is sustainable. With the pressures of the “new needs” of ecological urbanization in the future, this kind of basic research in our country is extremely urgent..“Urban area and wetland” (ecological ecotone) in Tianjin, the key transit nodes of international "Asia - Australia" footpath, is chosen as research area. In view of the ecological security problems caused by lighting pollution, 15~20 kind typical dominant species will be researched through the light interference experiments. In these experiments, the characteristics of key functional characterization such as the footprint vector, behavior spectrum, chirping spectrum will be counted and analyzed through the Non-contact behavior observation technology to explore the rule of "stimulus quantity of the light – functional response" and set up mathematical model. Also a typical experiment framework and standardization process will be developed in this research. This research will provide theoretical support and method for the whole process of scientific research and practice of Ecological lighting in our country.

通过青年基金研究，申请人发现与欧美大量撞击事故相比，我国照明干扰候鸟迁徙“驻留节律”的事故更为普遍。其涉及的关键科学问题：“光刺激量—机能反应规律”是生态照明的基础理论。课题组前期已对我国6个典型物种进行了探索性研究，但该项工作是持续性工作，在光污染“存量”和未来城镇化生态“新需”的双重压力下，为实现对生态物种的最小干预，展开我国该类基础机理数据的系统研究极为迫切。.课题以国际“亚-澳”鸟道关键中转节点“天津的城区及湿地”（生态交错区）为研究域，针对照明扰乱候鸟“迁徙途中驻留节律”的光生态安全问题，同时兼顾驻留节点的磁定向光干扰问题，选取15-20种典型优势物种展开光干扰实验研究，基于非接触式行为观测技术，通过统计分析候鸟足迹矢量、行为谱、鸣叫谱等关键机能表征特性，探索“光刺激量—机能反应”量化规律及数学模型，形成初具规模的机理数据库，为我国生态照明全流程科研和实践提供最底层理论支撑。

城市夜间照明对候鸟迁徙机能（驻留节律和磁定向能力）影响严重，本课题针对我国该领域典型物种光敏感基础机理数据匮乏以及量化影响规律实验缺乏统一研究方法的问题，探究了城市照明对候鸟寤寐节律和磁定向能力的量化影响规律，并建立了规范化实验研究方法，包括：一、研究不同光谱和辐照度的人工光对8种典型候鸟寤寐节律和2种候鸟日间节律行为的影响规律；二、研究不同光谱和辐照度的人工光对3种典型候鸟迁飞磁定向能力的影响规律；三、搭建人工光干扰鸟类迁徙机能的规范化实验平台，并研发鸟类行为检测技术和鸟类迁飞足迹谱圆形数据统计技术。研究发现，人工光将影响鸟类驻留节律和磁定向能力，结论包括以下四方面。一、光强对候鸟寤寐节律影响较大，总体规律为影响程度随辐照度增加而增大。最严重情况为0.010W/m2减少黄眉鹀睡眠时长3.79小时，最轻微情况为0.002W/m2人工光未显著改变普通朱雀的睡眠时长。二、光谱对候鸟寤寐节律也产生较大影响，且不同物种对人工光敏感程度具有明显光谱差异性。黄雀、黄眉鹀、普通朱雀、栗鹀、鹭鸟对短中波段人工光更敏感，最显著情况为绿光减少黄雀睡眠时长3.64小时；而黑尾蜡嘴雀、金翅雀、绣眼鸟对中长波段人工光更敏感，最显著为琥珀光减少金翅雀睡眠时长2.07小时。三、夜间人工光将对候鸟日间行为造成残留影响，且具有物种差异性：黑尾蜡嘴雀在夜间受琥珀光刺激后，晨昏活动频次总体显著增加10.1次/分钟；金翅雀在夜间受等辐照度的琥珀光刺激后，晨昏活动频次总体显著减少9.2次/分钟。四、候鸟磁定向能力随光强升高而下降，最严重情况为金翅雀在0.010W/m2的所有实验光色下均迷失方向。同时光谱影响规律具有物种差异性，如金翅雀在低辐照度蓝光下定向良好，而黄喉鹀在同等辐照度下迷失方向。本项目提出的鸟类迁徙机能光干扰实验研究方法和研究结论已应用于北京景山公园和厦门筼筜湖等典型生态交错区的生态照明建设与运维评价中，同时课题部分重要结论也为相关照明标准的编写提供了理论指导和条文依据 。