A poláros fény rejtett dimenziói

Recommendations

Info

Természet Világa 138: 510-514 (2007) Horváth, Hegedüs, Malik, Bernáth, Kriska 4 Egy hosszan repülő vándormadárnak mindig egy adott irányt kell tartania, hogy célba érjen. A Dotilla wichmanni ráknak minden pillanatban azt kell tudnia, hogy a homokfelületen futó, körbeforgó munkaárka éppen milyen szöget zár be a szoláris meridiánnal. A Scarabaeus zambesianus galacsinhajtó bogár is egy adott pontból kiindulva, sugárirányban kifelé görgeti a galacsinját, de neki teljesen mindegy, hogy milyen irányban, csak az a fontos, hogy egyenes mentén történjen mindez. Ez a dél-afrikai szkarabeusz bogár a napnyugta után aktivizálódik, mikor szárnyra kelve keres egy friss trágyakupacot, ahol leszáll és gyorsan egy trágyagömböcöt, galacsint formáz, amibe majd a petéit rakja, hogy ott fejlődjenek a lárvái. Közben azonban sok fajtársa ugyanezt cselekszi, aminek eredményeként nagy verseny indul az értékes trágyáért. E harc során bizony a később érkezők gyakran a már kész galacsinnal rendelkezőktől próbálják meg elorozni a galacsint. Ezért a legjobb stratégia, ha egy bogár a galacsin meggyúrása után azzal együtt azonnal és a lehető leggyorsabban elhagyja a terepet. Ennek legjobb módja, ha a galacsint a központi trágyakupactól tetszőleges sugárirányban, de nyílegyenesen kezdi el akár több száz méteren át görgetni, hogy kimentse azt a társai karmaiból. De hogyan képes ez a bogár a galacsinját sok száz méteren át nyílegyenesen görgetni közvetlenül naplemente után, mikor a Nap már nem látszik, a csillagok pedig még nem látszanak? Dél-afrikai és svéd biológusok fedezték föl, hogy ez a bogár az égbolt polarizációs mintázata segítségével képes tartani az egyenes irányt a napnyugtát követő közel egy órás szürkületi időszakban. Külön érdekesség, hogy ha az éjjeli eget telihold világítja meg, akkor a holdfény légköri szóródása eredményeként az égen kialakuló polarizációs mintázatot is fölhasználja e bogár a térbeli orientációra, miáltal több órával meghosszabbodik az az időszak, amíg a galacsinját meggyúrhatja és görgetheti. 3. Polarizációlátás a vízben Cikkünk első részében láttuk, hogy a vízben két fő polarizációs mintázat fordul elő. Az egyik az égbolt polarizációja a vízből nézve, ami csak kismértékben tér el az égbolt eredeti polarizációjától. E mintázatot számos vízi állat használja térbeli tájékozódásra ahhoz hasonlóan, ahogyan szárazföldi társai. Az egyik ilyen vízi állat a Palaemonetes vulgaris nevű tengeri rák, amely a parti vizekben él. A sekély tengervízben táplálkozik, de ha szárazföldi vagy vízi ellenséget vesz észre, akkor gyorsan és nyílegyenesen a mélyebb vízbe menekül. Számára életfontosságú, hogy a lehető leggyorsabban érje el a mélyebb vizeket. Ezért mindig a partvonalra merőlegesen menekül, mert ebben az irányban mélyül leggyorsabban a tenger. A zavaros és csak enyhén süllyedő fenekű vízben azonban nehéz megállapítani a partvonalra pontosan merőleges irányt. Márpedig e rák minden időpillanatban ismeri ezt az ideális menekülési irányt. Ha a rák a vízáramlások miatt egy másik, teljesen ismeretlen partszakaszra sodródik, ott is képes megtanulni néhány órán belül a partvonalra merőleges, a mély víz felé mutató irányt. Amerikai biológusok fedezték föl, hogy e rák a Nap irányához méri a mindenkori partra merőleges menekülési irányt, s mikor a Napot felhők takarják, akkor az égbolt polarizációs mintázatából határozza meg a szoláris meridián irányát. E rák is figyelembe veszi a Nap és a vele együttmozgó égboltpolarizációs mintázatnak a Sarkcsillag körüli forgását, miáltal minden pillanatban tudja, hogy a szoláris meridiántól mekkora szögben kell a mélyebb víz felé menekülnie, hogy a partvonalra pontosan merőlegesen hagyhassa ott a parti sekély vizet. A víz alatti világ másik jellegzetes polarizációs mintázata a vízfelületen megtört, vízbe hatoló napfény vízbeli szóródásának az eredménye. Például egy polarizációérzékeny látórendszerű halat a vízben haladó napfény irányára merőlegesen, gyűrűszerűen övezi a legnagyobb polarizációfokú tartomány, aminek szimmetriasíkja a szoláris-antiszoláris meridiánéval egyezik. A polarizációlátással bíró halak, például a szivárványos pisztrángok (Oncorhynchus mykiss) e polarizációs mintázat szimmetriatengelyének ismeretében még
Természet Világa 138: 510-514 (2007) Horváth, Hegedüs, Malik, Bernáth, Kriska 5 akkor is képesek megállapítani a szoláris meridián irányát, ha a Napot a felületi vízhullámzás vagy a zavaros víz miatt nem látják. E mintázat tehát az úszási irányuk viszonyítási irányát jelöli ki, továbbá segít a rendes testtartás állandósításában is. Végül megjegyezzük, hogy a lábasfejűek (például kalmárok vagy nyolckarú polipok) szintén látják a fénypolarizációt, amit többek között arra használnak, hogy vízi zsákmányukat, például a halakat jobban fölismerhessék a zavaros vízben. A vízben kialakuló polarizációs mintázat ugyanis egy olyan háttér, aminek polarizációfoka és -iránya eltér a zsákmányról visszaverődő fényétől. A halak testét gyakran fémesen tükröző pikkelyek borítják, melyek funkciója, hogy elrejtsék, láthatatlanná tegyék a halat azáltal, hogy a környező vízben szórt fényt tükrözzék. Nos, a halakra vadászó lábasfejűek polarizációlátása lényegében ezt a rejtőzködést töri föl, mivel a lábasfejűek képesek észlelni a halakról és a környező vízből jövő fény polarizációja közti kis különbségeket is. 4. Polarotaktikus vízkeresés A természetben a talajfelszínről és az azt borító növényzetről visszaverődő fény polarizációiránya általában nem vízszintes, a sima vízfelületről viszont többnyire vízszintesen poláros fény tükröződik. Ez az optikai sajátság teszi lehetővé, hogy a víztestek a róluk visszaverődő fény vízszintes polarizációja alapján már távolról fölismerhetőek legyenek, amikor más érzékszervekkel, például a szagok vagy a hőmérséklet vagy a pára alapján a víz még nem észlelhető. Az evolúció során ki is fejlődött az állatok egy csoportjában a víz polarizáció alapján történő érzékelése: a vízirovarok (beleértve a továbbiakban a vízhez kötődő rovarokat is) pozitív polarotaxissal rendelkeznek, amennyiben vonzódnak a vízszintesen és erősen poláros fényhez. Mi emberek a vízfelszínt tanult jelek segítségével ismerjük föl. Életünk során megtanultuk, hogy például a horizont alatti csillogás, egy fényes felület hullámzása, a nád vagy sás és egyéb vizet kedvelő növények előfordulása, fürdőruhában sütkérező embertársaink megpillantása vagy egy vitorlás hajó fölbukkanása nagy valószínűséggel egy közeli víztest (például tó vagy folyó) jelenlétére utal. Egy csecsemőnek vagy olyan kisgyermeknek, aki úgy nevelkedett föl, hogy soha sem látott még vizet, semmit sem mondanak e vizuális jelek, s bizony könnyen szomjanhalhatna akár a víz közvetlen közelében is. A vízirovarok ebből a szempontból ilyen tapasztalatlan embergyermekhez hasonlítanak, hiszen a vízben a petéből kikelve, majd lárvaként ott fejlődve, végül kifejlett rovarként is ott élve mindaddig nem látnak fölülről, a levegőből vízfelszínt, amíg a vizet valamilyen kényszerítő ok miatt el nem hagyják és repülve új víztestet nem keresnek. Ilyen elhagyásra sarkalló ok lehet például a víztest kiszáradása, hőmérsékletének túlzott emelkedése, oxigén és tápanyag tartalmának csökkenése vagy a fajtársakkal való túlzsúfoltsága. Mivel egy röptében vizet kereső vízirovarnak a testméretétől és kültakarója vastagságától függően mintegy fél-másfél órán belül vizet kell találnia, különben kiszáradás miatt elpusztul, ezért biztosra kell mennie. Nincs ideje kísérletezgetni, próbálgatni, a vízfelületeket véletlenszerűen keresgetni. Ha csupán a fény intenzitása alapján próbálna vizet találni, könnyen becsaphatná egy nagy fényvisszaverőképességű világos homokfelület vagy egy napsütötte földfelszín is, ami hasonlóan fényesnek tűnik, mint egy vízfelszín. Ellenben ha az optikai környezetébe a vízszintesen poláros fény forrásait keresi, akkor szinte teljes biztonsággal vizet lel, mert a természetben csak a vízfelszín ver vissza ilyen fényt. Rudolf Schwind német biológus az 1980-as évek elején fedezte föl a Notonecta glauca vízipoloska polarotaktikus vízdetekcióját, s azóta az ő és zömében a kutatócsoportunk munkássága eredményeként több mint 250 vízirovarfajról (vízibogarakról és vízipoloskákról), valamint vízhez kötődő rovarfajról (szitakötőkről, kérészekről és bögölyökről) derült ki ugyanez.
Page 1 and 2: Természet Világa 138: 510-514 (20
Page 3: Természet Világa 138: 510-514 (20
Page 19: Természet Világa 138: 510-514 (20

A poláros fény rejtett dimenziói

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?