Войти
Сенсорная экология - относительно новая область, ориентированная на информацию организмы узнают об окружающей их среде. Он включает вопросы о том, какая информация получена, как она получена (механизм ) и почему информация полезна для организма (функция ).
Сенсорная экология - это изучение того, как организмы получают, обрабатывают и реагируют на информацию из окружающей среды. Все отдельные организмы взаимодействуют со своей средой (состоящей как из одушевленных, так и неодушевленных компонентов) и обмениваются материалами, энергией и сенсорной информацией. Экология в основном сосредоточена на обмене материей и энергией, в то время как сенсорные взаимодействия обычно изучаются как влияющие на поведение и функции определенных физиологических систем (органов чувств). Относительно новая область сенсорной экологии возникла по мере того, как все больше исследователей уделяют внимание вопросам, касающимся информации в окружающей среде. Эта область охватывает различные темы, от нейробиологических механизмов сенсорных систем до поведенческих паттернов, используемых при получении сенсорной информации, до роли сенсорной экологии в более крупных эволюционных процессах, таких как видообразование и репродуктивная изоляция. В то время как человеческое восприятие в основном визуально, другие виды могут больше полагаться на другие органы чувств. Фактически, то, как организмы воспринимают и фильтруют информацию из окружающей среды, сильно различается. Организмы переживают различные миры восприятия, также известные как «umwelten », в результате своих сенсорных фильтров. Эти чувства варьируются от обоняния (обоняния), вкуса (вкуса), слуха (механорецепция) и зрения (зрение) до обнаружения феромонов, обнаружения боли (ноцицепция), электрорецепции и магниторецепции. Поскольку разные виды полагаются на разные органы чувств, сенсорные экологи стремятся понять, какие экологические и сенсорные сигналы более важны для определения поведенческих моделей определенных видов. В последние годы эта информация широко применяется в областях сохранения и управления.
Общение - это ключ ко многим видам взаимодействия. В частности, многие виды полагаются на вокализацию для получения информации, например, о потенциальных партнерах, ближайших хищниках или наличии пищи. Изменения в среде обитания человека изменяют акустическую среду и могут затруднить общение животных. Люди могут изменять акустическую среду, изменяя уровни фонового шума, изменяя среду обитания или изменяя состав видов. Эти изменения в акустической среде могут маскировать вокализацию различных видов. Поскольку люди могут оказывать такие сильные изменения в акустической среде, сенсорные экологи были особенно заинтересованы в исследовании и понимании того, как организмы реагируют на эти изменения.
Антропогенные изменения акустической среды оказали, пожалуй, наиболее значительное влияние на виды, которые полагаются на слуховые сигналы для поиска пищи и общения. Летучие мыши, например, полагаются на ультразвуковую эхолокацию, чтобы найти и поймать добычу. Когда эти слуховые сигналы маскируются громкими фоновыми шумами, летучие мыши становятся менее эффективными в поиске добычи. Сенсорные экологи также обнаружили, что летучие мыши-летучие мыши избегают шумных мест обитания, возможно, из-за этого снижения эффективности кормодобывания. Между тем в сообществах птиц экологи обнаружили, что усиление шума приводит к изменениям в составе сообщества птиц, уменьшению разнообразия и даже снижению репродуктивного успеха. Одно исследование показало, что во избежание шумового загрязнения некоторые птицы меняли частоту криков. Эти исследования демонстрируют важность слуховых сигналов и привели к призывам к сохранению «звуковых ландшафтов» или коллективных звуков экосистем.
Слух является особенно важным чувством для морских видов. Из-за слабого проникновения света, В морской среде слух зачастую более полезен, чем зрение. Кроме того, в воде звук распространяется примерно в пять раз быстрее, чем на суше, и на большие расстояния. Звуки важны для выживания и воспроизводства морских видов. В последнее столетие деятельность человека все чаще добавляют звуки в водную среду. Эти действия могут препятствовать способности рыб слышать звуки и могут мешать общению, избеганию хищников, обнаружению добычи и даже навигации. Киты, например, подвергаются риску снижения эффективности кормодобывания и возможности спаривания в результате шумового загрязнения. В последние годы создание оффшорных ветряных турбин побудило защитников природы и экологов изучить, как шум, производимый этими турбинами, может повлиять на морские виды. Исследования показали, что звуки, издаваемые ветряными турбинами, могут оказывать значительное влияние на общение таких видов морских млекопитающих, как тюлени и морские свиньи. Это исследование было применено к проектам развития. Например, в недавнем отчете оценивались риски акустических изменений, вызванных прибрежными ветряными электростанциями на рыбные сообщества.
Люди сильно изменили ночное освещение. Это световое загрязнение оказало серьезное влияние на виды, которые полагаются на визуальные сигналы для навигации. Одно недавнее исследование сообществ грызунов показало, что более яркие ночи приводят к изменениям в поведении кормодобывания на уровне сообществ; в то время как менее восприимчивые к хищникам виды интенсивно кормились, те виды, восприимчивые к хищникам, сократили свою активность в поисках пищи в результате их повышенной ночной видимости. На птиц также сильно влияет световое загрязнение. Например, экологи обнаружили, что огни на высоких строениях могут дезориентировать перелетных птиц, что приводит к миллионам смертей каждый год. Эти находки послужили основой для недавних усилий по сохранению. Служба охраны рыболовства и дикой природы США разработала набор руководящих указаний по снижению воздействия освещения на перелетных птиц, таких как ограничение строительства вышек, ограничение высоты башен и удержание вышек вдали от миграционных зон. Кроме того, такие программы, как Программа осведомленности о смертельном свете (FLAP) в Торонто, снизили количество столкновений с птицами за счет уменьшения светового излучения высоких зданий. Исследования также показали, что искусственное освещение нарушает ориентацию детенышей морских черепах. Это, в свою очередь, привело к увеличению смертности популяций морских черепах.
Эта информация привела к предложению реализации ряда стратегий сохранения и управления. Те же исследователи, например, предложили сочетать уменьшение освещенности с восстановлением дюн, чтобы улучшить ориентацию вылупившихся птенцов и добиться успеха. Кроме того, исследователи использовали информацию о сенсорной экологии морских черепах, чтобы снизить уровень их прилова рыбаками. Прилов - это термин, обозначающий нецелевую рыбу, черепах или морских млекопитающих, случайно пойманных рыбаками. Поскольку исследователи знают, что рыбы и морские черепахи различаются по своей реакции на визуальные сенсорные сигналы, они разработали систему приманки, которая не обнаруживается рыбой, но менее привлекательна или даже отпугивает морских черепах. В этом недавнем исследовании этот метод привел к сокращению прилова черепах, не оказав заметного снижения улова.
Целью сенсорных экологов было изучить, какая информация об окружающей среде наиболее важна для определения того, как эти организмы воспринимают свой мир. Эта информация особенно важна для понимания того, как организмы могут реагировать на быстрые изменения окружающей среды и новые среды, измененные человеком. Недавно ученые призвали к интеграции сенсорной экологии в стратегии сохранения и управления. Таким образом, сенсорная экология может использоваться в качестве инструмента для понимания (1) почему разные виды могут по-разному реагировать на антропогенные изменения и изменения окружающей среды и (2) как можно смягчить негативные воздействия экологических и антропогенных изменений. Кроме того, сенсорная экология использовалась в качестве инструмента для формирования стратегий управления для контроля и искоренения вредителей и инвазивных видов, таких как вредители сельскохозяйственных культур, морские животные, тростниковые жабы и коричневые змеи.
Экологическая ловушка - это случай, когда организмы выбирают некачественную среду обитания, а не более удобную доступную среду обитания из-за неправильной оценки среды обитания. качество. Искусственные ландшафты представляют для организмов новую среду обитания. Кроме того, искусственные материалы могут быть ошибочно приняты за природные, в результате чего некоторые организмы выбирают некачественные места обитания вместо более качественных. Сенсорная экология может быть использована для смягчения последствий этих экологических ловушек путем выяснения того, какие именно информационные организмы используют для принятия «плохих» решений.
Организмы часто неверно интерпретируют искусственные поверхности, такие как асфальт и солнечные батареи, как естественные поверхности. Солнечные панели, например, отражают горизонтально поляризованный свет, который многие насекомые воспринимают как воду. Поскольку насекомые откладывают яйца в воде, они будут пытаться откладывать яйца на солнечных батареях. Это приводит к массовой гибели молодых насекомых от солнечных батарей. Чтобы смягчить последствия этой экологической ловушки, исследователи разбили форму солнечно-активной области на панелях. При этом панели стали менее привлекательными для насекомых, что снизило смертность. Ряд видов летучих мышей также становятся жертвами экологических ловушек, созданных искусственными поверхностями. Недавнее исследование, проведенное Грейфом и Симерсом, показало, что летучие мыши определяют местонахождение воды по гладкости поверхности, а не по фактическому присутствию воды. Таким образом, летучие мыши пытаются пить с гладких поверхностей, которые на самом деле не являются водой, таких как стекло. В результате летучие мыши тратят впустую энергию и время, что может привести к ухудшению физической формы. Виды птиц также часто попадают в экологические ловушки из-за своей сенсорной экологии. Одна из недавних областей сенсорной экологии птиц - это то, как птицы могут воспринимать большие ветряные турбины и другие здания. Каждый год бесчисленное количество птиц погибает после столкновения с линиями электропередач, забором, ветряными турбинами и зданиями. Траектории полета вокруг этих структур действуют как формы экологических ловушек; в то время как птицы могут воспринимать районы вокруг зданий как «хорошую среду обитания» и жизнеспособные коридоры для полета, они могут фактически увеличить смертность птиц из-за столкновений. Сенсорные экологи связали эти экологические ловушки с сенсорной экологией птиц. Исследователи обнаружили, что, хотя человеческое зрение является бинокулярным, зрение птиц намного хуже. Кроме того, у птиц отсутствует лобное зрение с высоким разрешением. В результате птицы могут не видеть большие конструкции прямо перед собой, что может привести к столкновениям.
Было предложено несколько решений этой проблемы. Одно исследование показало, что реакция птиц на различные схемы освещения в аэропортах различается, и что столкновения с птицами можно уменьшить, изменив схему освещения. Другие исследователи предположили, что предупреждающие звуки или визуальные подсказки, размещенные на земле, могут помочь уменьшить столкновение с птицами. Регулируя другие сенсорные сигналы птиц, экологи могут помочь уменьшить присутствие птичьих экологических ловушек вокруг этих структур.
Помимо использования сенсорной экологии в качестве инструмента для разработки стратегий сохранения, ученые также использовали концепции и результаты сенсорной экологии для разработки стратегий борьбы с вредителями. В частности, использование органов чувств использовалось для борьбы с насекомыми, морскими и земноводными вредителями. Менеджеры использовали сенсорную экологию для создания высоко индивидуализированных визуальных, феромональных и химических ловушек для вредителей.
Визуальные ловушки важны для борьбы с рядом видов насекомых. Например, мух цеце, переносчиков африканского трипаносомоза (сонной болезни), привлекает синий цвет. Таким образом, мух можно заманить и убить с помощью синих тканевых ловушек, пропитанных пестицидами. Ученые считают, что эти синие ткани привлекают мух, потому что синие цвета похожи на цвет земли под тенистым деревом. Поскольку мухи должны искать прохладные места в жаркую погоду, синий цвет более привлекателен. Использование визуальных сигналов также использовалось для борьбы с тлей и белокрылкой. Многие виды тлей отдают предпочтение желтым цветам. Ученые предположили, что это может быть результатом предпочтения желтых листьев, которые, как правило, имеют более высокий поток доступных источников азота.
Феромоны - это химические сигналы, специфичные для видов. При высвобождении феромоны могут сильно влиять на поведение и физиологию других организмов того же вида. Поскольку феромоны в основном видоспецифичны и часто вызывают сильные поведенческие реакции, ученые и менеджеры использовали феромоны, чтобы заманить и заманить в ловушку множество видов. Этот метод особенно применялся в популяциях насекомых. Этот метод использовался для отлова и борьбы с такими видами, как долгоносики сахарного тростника, непарная моль, инвазивные восточные плодовые мухи, короеды и виды Carpophilus spp.
