Dołącz do czytelników
Brak wyników

Ekologia

20 maja 2020

NR 39 (Maj 2020)

Uroki życia w mieście

77

Jest wiele zwierząt żyjących w środowiskach zurbanizowanych. Można je podzielić na miejskich odkrywców, które doskonale się czują w tym środowisku oraz miejskich adapterów, którzy zdołali się do niego przystosować. Wśród miejskich odkrywców są: wrona czarna (Corvus corone), gołąb skalny (Columba livia), szczur (Rattus norvegicus), króliki i karaluchy. Miejscy adapterzy to ptaki, takie jak modraszka zwyczajna (Cyanistes caeruleus), rudzik (Erithacus rubecula), dziwuszka ogrodowa (Haemorhous mexicanus), jak również większe ssaki – np. lis (Vulpes vulpes) oraz w Ameryce północnej szop pracz (Procyon lotor), (Isaksson, 2015). Ta menażeria, zwykle bardziej sprytna niż ich bracia żyjący poza miastem, uważa miasto za wygodny dom pozbawiony wrogów i bogaty w żywność – co prawda – nie najzdrowszą. Czy rzeczywiście życie w mieście jest pełne uroku?

Przyzwyczailiśmy się już do widoku gołębi chodzących między kawiarnianymi stolikami wystawionymi na zewnątrz w upalne lato i do inwazji mrówek żywiących się resztkami pizzy lub chipsów, a nawet do widocznych w środku dnia szczurów w metrze w Nowym Jorku czy na blokowisku w którymś z wielkich polskich miast. To wszystko mogłoby wskazywać, że dla tych zwierząt miasto to raj na Ziemi. Czy rzeczywiście? Mimo niewątpliwych zalet środowisko zurbanizowane zawiera szereg czynników stresowych wpływających negatywnie na organizmy. Należą do nich: zanieczyszczenia chemiczne, hałas, zanieczyszczenie sztucznym światłem, infekcje i choroby oraz jakość diety. Czynniki te działają na organizmy addytywnie lub synergistycznie. 
W środowisku miejskim jest znacznie większy hałas spowodowany działalnością człowieka niż na terenach wiejskich. Głównie dotyczy to dźwięków o częstotliwości od 20 do 20 000 Hz (Lampe i in., 2014). Hałas ten generowany jest przez ruch drogowy (samochodowy i kolejowy), imprezy wszelkiego rodzaju, aktywności na placach zabaw, działalność na budowach. U ludzi przebywanie w hałasie przyczynia się do powstania nadciśnienia, podwyższenia hormonów stresu, wzrostu niepokoju oraz do wystąpienia zaburzeń snu. U zwierząt natomiast hałas powoduje zaburzenia w reprodukcji, komunikacji o zajętym terytorium lub lokalizacji ofiary (Isaksson, 2015). 

POLECAMY

Fot. 1. Sikorka bogatka (Parus major)

Ptaki, płazy i koniki polne zmieniają częstotliwość śpiewu, amplitudę, czas rozpoczęcia śpiewu i jego trwania w odpowiedzi na zakłócenia akustyczne generowane przez człowieka (Lampe i in., 2014, Sun i in., 2005, Luther, & Baptista, 2010). U ptaków obserwuje się wcześniejszy śpiew w ciągu dnia oraz zmianę fizycznych właściwości śpiewu (np. wyższą częstotliwość), aby maksymalnie przezwyciężyć wpływ hałasu. Hałas spowodowany działalnością człowieka charakteryzuje się niską częstotliwością, dlatego śpiew na wyższych tonach może znacząco zmniejszyć wpływ zakłóceń i zmaksymalizować transmisję śpiewnego sygnału na odległość. Ponadto ptaki wydłużają lub redukują czas śpiewu i zwiększają jego amplitudę. Zjawisko to zaobserwowano u wróblowatych, a także u sikory bogatki (Parus major) – fot. 1 – dziwuszki ogrodowej (Haemorhous mexicanus) oraz szarobrewki śpiewnej (Melospiza melodia). Te ptaki, które śpiewają na wyższych tonach, mają większe szanse na znalezienie partnera do rozrodu, a tym samym na większy sukces reprodukcyjny. 
Zaobserwowano również, że u neotropikalnych płazów, np. u żaby tungara (Physalaemus pustulosus), występuje bardziej złożone zawołanie godowe u samców przebywających w środowiskach (pod)miejskich w porównaniu z tymi z terenów leśnych. Osobniki z terenów miejskich doświadczały większej konkurencji ze strony innych samców, lecz były mniej narażone na drapieżniki i pasożyty w porównaniu z osobnikami z terenów leśnych. Tym niemniej samce, które charakteryzują się takim bardziej złożonym śpiewem, są też częściej atakowane przez nietoperze, a nawet muszki. 
Jak wykazały badania miejskie, samce żaby tungara są z pewnością lepszą partią niż ich leśni konkurenci. Kiedy porównano osobniki z lasów z tymi z terenów miejskich, te ostatnie, z uwagi na bardziej złożony śpiew, były bardziej atrakcyjne dla samic. Kiedy przeprowadzono eksperyment ze wzajemnym przenoszeniem samców to osobniki miejskie szybko dostosowały swoje zawołania godowe do warunków leśnych (stały się cichsze, a ich zawołania prostsze z uwagi na drapieżniki), natomiast osobniki leśne nie były w stanie przystosować się do warunków miejskich. Miejskie osobniki okazały się również być bardziej plastyczne lub lepiej się przystosowywały do takich zadań, jak podejmowanie ryzyka lub rozwiązywanie problemów. Wyniki tych badań sugerują, że samce leśne są eliminowane przez samce miejskie w środowisku miejskim, natomiast w środowisku leśnym żaden z tych fenotypów nie ma przewagi, jeśli chodzi o unikanie drapieżników, zdobywanie partnera lub odporność na pasożyty (Halfwerk, i in., 2018).

Fot. 2. Konik pospolity

Badania również wykazały, że żaba tungara dostosowuje częstość zawołania godowego, amplitudę oraz jego złożoność nie tylko w zależności od doświadczanego środowiska, ale również w zależności od diety oraz struktury socjalnej. Środowisko miejskie powoduje również, że samce są mniej czujne w porównaniu z samcami leśnymi – wiąże się to zarówno z mniejszą liczbą drapieżników, jak i ze zwiększonym poziomem hałasu pochodzenia antropogenicznego. Zmiany charakterystyki generowanych dźwięków są prawdopodobnie regulowane poziomem hormonów, które są efektem czynników rozwojowych oraz genetycznych. Poziom czujności również zależy od poziomu hormonów i jest często odwrotnie skorelowany z innymi działaniami, włączając w to komunikację między osobnikami. Badania wykazały, że zmiany w sygnalizacji płciowej mogą mieć charakter przystosowawczy lub nie. Przykład żaby tungara pokazuje, że u fenotypu miejskiego dochodzi do zmian adaptacyjnych na skutek działalności człowieka (Halfwerk, i in., 2018). 
Samce koników polnych wybierane są przez samice jako partnerzy w rozrodzie na podstawie sygnałów, które wysyłają. Na skutek hałasu częstotliwość sygnału jest podwyższona i zwiększa się stosunek sylaby do pauzy u tych owadów. W eksperymencie przeprowadzonym na euroazjatyckim koniku pospolitym (Chorthippus biguttulus) polegającym na hodowli laboratoryjnej owada w warunkach hałasu i ciszy stwierdzono, że osobniki hodowane w hałasie wytwarzają sygnały o podwyższonej częstotliwości w porównaniu do samców hodowanych w ciszy (fot. 2). Eksperyment ten dostarcza pierwszych dowodów na rolę plastyczności rozwojowej w sygnałach związanych z zalotami w odpowiedzi na hałas antropogeniczny (Lampe i in., 2014). Plastyczność rozwojowa w cechach sygnałów akustycznych podlegających selekcji płciowej, jako odpowiedź na warunki hodowli nimf, została również zaobserwowana u kilku innych gatunków, np. świerszcza Gryllus lineaticeps, G. rubens, G. texensis. 

Fot. 3. Oświetlone miasto Victoria Harbor

Zanieczyszczenie sztucznym światłem (fot. 3) w nocy pochodzącym z oświetlonych dróg, budynków oraz reklam zwiększyło się w ostatniej dekadzie tak bardzo, że ponad jedna trzecia ludzi na Ziemi nie jest w stanie dostrzec w nocy Drogi Mlecznej (Cabrera-Cruz i in., 2018). Niemożność romantycznego podziwiania gwiazd jest jednak niewielkim problemem w porównaniu z faktem, że sztuczne światło w porze nocnej (ang. Artificial Light At Night, ALAN) negatywnie wpływa na ssaki i ptaki, zakłócając ich reprodukcję, migrację, odżywianie, sen oraz zachowania terytorialne. Światło to oświetla nie tylko obszary w granicach naturalnego zasięgu człowieka, ale rozlewa się daleko w przestrzeń (ang. urban sky glow). 
Badano wpływ sztucznego światła na migrujące ptaki, monitorując wiązkę światła Tribute in Light (fot. 4) emitowaną dla upamiętnienia wydarzeń 11 września w Nowym Jorku. Badano zmiany w zachowaniu ptaków za pomocą czujników radarowych i akustycznych oraz za pomocą modelowania oraz symulacji ich zachowań. Ten nocny sygnał świetlny powodował zmiany w zachowaniu ptaków do wysokości 4 km. Oceniono, że tylko ten jeden sygnał świetlny wpłynął na ok. 1,1 miliona ptaków podczas 7-dniowych studiów w okresie 7 lat. Włączenie świetlnej instalacji powodowało, że ptaki zbijały się w duże grupy, zmniejszały prędkość lotu, latały wokoło i często wokalizowały. Symulacja ich zachowań wskazywała na ich dezorientację podczas lotu (Van Doren i in., 2017).

Fot. 4. Tribute in Light, New York City

Cabrera-Cruz i in., (2018) badali związek średniej rocznej intensywności ALAN w granicach zasięgu geograficznego 298 gatunków ptaków migrujących w nocy (ptaki śpiewające, ptactwo wodne i ptaki zamieszkujące wybrzeża). Efekt zanieczyszczenia światłem w zasięgu geograficznym tych ptaków był względne większy w sezonie migracji dla ptaków migrujących na krótsze odległości, dla gatunków o mniejszych zasięgach oraz dla gatunków na półkuli zachodniej. 
Eksperymenty na ptakach sztucznie oświetlanych w nocy należących do gatunku bogatki zwyczajnej (Parus major) wykazały, że budziły się one wcześniej, spały mniej (ok. 5%) i spędzały mniej czasu w budce lęgowej. Szczególnie samice przez większą część nocy nie spały. Eksperymenty te dowodzą, że zanieczyszczenie sztucznym światłem może wpływać na fitness (dostosowanie) osobników (Raap i in., 2015). Jak wykazał da Silva i in. (2014), światła uliczne przedłużały aktywność ptaków, co pośrednio powodowało, że zwierzęta później zasypiały. Podwyższona aktywność na skutek dłuższego żerowania lub zakłócenia snu powoduje zwiększenie zapotrzebowania metabolicznego, co przyczynia się do zwiększonego transportu elektronów w błonach mitochondrialnych i może powodować zwiększony wyciek reaktywnych form tlenu (ROS) i stres oksydacyjny (Isaksson, 2015). 
Zanieczyszczenie światłem wpływa również na inne zwierzęta oraz rośliny. Jest jednym z powodów znacznego obniżenia współczynnika reprodukcji u chomika europejskiego Cricetus cricetus. Ten gatunek o szerokim euroazjatyckim zasięgu ma swoje nieliczne naturalne stanowiska w agrocenozach na południu Polski (patrz Biologia w szkole 4/2016). Obecny współczynnik reprodukcji tego gatunku stanowi tylko 23% tego zanotowanego w latach 1914–1935. Na podstawie przeprowadzonych symulacji ocenia się, że chomik europejski wyginie całkowicie między 2020 a 2038 r. Poza zanieczyszczeniem światłem na przeżywalność tego gatunku wpływają również zmiany klimatyczne oraz wybijanie tych zwierząt dla ich futerek w przeszłości (Surov i in., 2016). Zanieczyszczenie światłem wpływa również na wybór miejsc do składania jaj przez morskie żółwie (Brei i in., 2016) na drzewa, które rozwijają pączki wcześniej, gdy rosną w pobliżu sztucznego światła (French-Constant i in., 2016), a także na nocne ćmy, które wykazują zredukowany lot w kierunku do światła w porównaniu z dziewiczymi ćmami. Zredukowana mobilność ciem prawdopodobnie zwiększa ich przeżycie, ale wpływa negatywnie na ich żerowanie i na zdolność do kolonizacji nowych obszarów (Altermatt & Ebert., 2016). U szczurów laboratoryjnych ich stała ekspozycja na światło powoduje między innymi zaburzenia metabolizmu węglowodanów w wątrobie. Natomiast hodowla samic brojlerów w środowisku o stałym oświetleniu skutkuje wytwarzaniem większej ilości tłuszczu w porównaniu z kontrolnymi osobnikami hodowanymi w cyklu świetlnym 12 h w nocy: 12 h w dzień (za Navara & Nelson, 2007).
Sztuczne światło wpływa również na człowiek...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy