Fizikai Szemle nyitólap

Tartalomjegyzék

Fizikai Szemle 1997/02 37.o.

LÉGTÜKRÖZÉSEK POLARIZÁCIÓS MINTÁZATA
-MIÉRT NEM TÉVESZTHETI MEG A DÉLIBÁB A VÍZIROVAROKAT?

Gál József, Horváth Gábor -
ELTE, Atomfizikai Tanszék, Biofizikai csoport
Rüdiger Wehner -
Zürichi Egyetem, Állattani Intézet, Svájc

"...Ott van a délibáb
A láthatár szélén ... nem kapott egyebet,
Egy ütöttkopott vén csárdát emelt föl, azt
Tartja a föld felett"

Petőfi Sándor, 1848 június: Kiskunág

Mindenki által jól ismert jelenség a forró napokon az aszfaltutak felett kialakuló légtükrözés, népies nevén délibáb. Délibáb persze nemcsak az antropogén eredetű közutakon keletkezhet, hanem minden olyan természetes, sík területen, amely kellően nagy kiterjedésű, megfelelően lapos, és napsütésben jelentősen felforrósodik [1]. Eltekintve például a nagyobb, sík, felhevült, ferde dőlésű sziklafelületeken fellépő légtükrözésektől, a fényesen csillogó délibáb általában vízszintes felszínek fölött jelenik meg, így az emberi látórendszer számára távoli vízfelületet utánoz. A forró levegő turbulens áramlásai miatti kaotikus törésmutató - ingadozás a délibábkép jellegzetes vibribrációját ezedményezi, ami tovább fokozza a vízfelszínnel való hasonlóságot, hullámzás képzetét keltve. Csak a délibb felé haladtunkban vesszük észre, hogy valójában nem is vízfelületről van szó, hanem egy optikai csalódás áldozatai vagyunk. Mindez persze általában nem kerül az ember éltébe, nem számítva a ponyvaregények sivatagban bolyongó, vizet kereső hőseit.

Más a helyzet azonban a vízirovarokkal. Számukra létfontosságú feladat megkülönböztetni a valódi vízfelszíneket azok optikai utánzatától, mert ha vízi életterük kiszáradását követően egy órai repülés alatt sem találnak vizet; akkor menthetetlenül elpusztulnak. E rovarok számára evolúciósan megbízhatónak bizonyult a vízfelszínről tükröződő vízszintesen poláros fény alapján történő vízdetektálási stratégia. Biológiai kísérletek bizonyítják, hogy a vízirovarok valójában nem a fény intenzitása illetve spektrális eloszlása segítségével keresi meg a számurukra életfontosságú vizet, tehát nem fototaxis útján, hanem polarotaxissal, azaz a visszaverődő, vízszintes fénypolarizáció alapján [2-7]. Ezért vetődött fel bennünk a kérdés, hogy a vízirovarok fénypolarizáció - érzékelő képességükkel vajon különbséget tudnak-e tenni a délibáb imitálta látszólagos vízfelszín és egy valóságos vízfelület között. Terepi videopolarimetriás méréseket és számítógépes modellezést végeztünk e kérdés eldöntésére.

Miért érzékelik a vízirovarok a fénypolarizációt, és az ember miért nem?

Az 1. ábra egy, a vízirovarok szemében is előforduló látósejtet mutat. A rovarok retináját ilyen fotoreceptorok alkotják [6]. E receptorok hosszúkás, henger alakú sejtek, amelyek membránján ujjszerű kitüremkedések, úgynevezett mikrovillusok találhatók. E mikrovillusokban rendezetten helyezkednek el a látópigment óriásmolekulái, melyek dipóltengelyei egymással és a mikrovillusok hossztengelyével közel párhuzamosan irányulnak. E szabályos elrendeződés felelős a fénypolarizáció-érzékelésért, ugyanis a sejt annál nagyobb elektromos kimenőjelet szolgáltat, minél párhuzamosabb a beérkező fény E-vektorának rezgési iránya a mikrovillusok tengelyével, hiszen annál több fényt nyelnek el a látópigment molekulái. Az emberi szem azért nem képes a fény polarizációs sajátságait érzékelni, mert a retinában lévő fotoreceptorokban nincsenek mikrovillusok, hanem membránkorongocskákban véletlenszerű irányulással oszlanak el a látópigment molekulái. Az ilyen látósejt irányra átlagolt kimenő jele már független lesz a fénypolarizációtól.

1.ábra
1. ábra. Baloldalt a rovarok retináját alkotó látósejtek egy tipikus képviselője látható, amelyre a fény fölülről, a hossztengellyel párhuzamosan esik be. A sejtmembránnak egymással párhuzamosan elhelyezkedő, jellegzetes, ujjszerű kitüremkedései, úgynevezett mikrovillusai vannak. Jobboldalt ezen mikrovillusrendszer egy kinagyított része látható. A kettős nyilakkal szimbolizált rodopszin-molekulák a mikrovillusokban, azokkal párhuzamosan rendeződnek el. E rendezettség eredményezi a látósejt dikroizmusát, azaz azt, Hogy a fotoreceptor érzékeny a fény polarizációjára.

Az alsó délibábtükrözés kialakulása

A légköri optikában alsó délibábtükrözésnek nevezett jelenség kialakulásához az szükséges, hogy a léghőmérséklet kellően gyorsan (kvázi-exponenciálisan) csökkenjen a földfelszín feletti magassággal. Ekkor, mivel magasabb hőmérsékleten kisebb a levegő törésmutatója, a talajtól számított magasság növekedtével a törésmutató nő, ami azt eredményezi, hogy a talajjal közel párhuzamosan lefelé haladó fénysugarak folytonos töréssel a 2.ábrán látható módon a megfigyelő szemébe verődnek vissza [1]. A T tárgyról érkező fénysugarak földfelszínnel párhuzamos érintőjű pontjainak halmazát nevezzük reflexiós felületnek, függőleges metszetét pedig reflexiós görbének. Az AB felső reflexiós görbéről visszaverődő fénysugarak egymást nem metszve alakítják ki a K2 egyenes állású képet. A BC alsó reflexiós görbéről tükröződő fénysugarak viszont egymást metszik, és így jön létre a K2, fordított állású kép, ami tulajdonképpen maga a délibáb. Az alsó délibáb keletkezéséhez akkor megfelelő a hőmérsékleti profil, ha létezik a visszahajló BC alsó reflexiós görbe [1].

2.ábra
2. ábra. Képalkotási viszonyok alsó délilábtükrözéskor. Az AB és BC, vastag vonallal kihúzott, úgynevezett reflexiós görbék azon pontok halmazai a függőleges síkban; ahol a megfigyelő szemébe jutó fénysugarak visszafordulnak a forró földfelszín felől. Az ábra vízszintes irányban erősen torzított, mivel a valóságban a B fordulópont több km-re van a megfigyelőtől, így a reflexiós görbék igen laposak. Ennek eredményeként a T tárgy egyenes állású K1 képe csak igen kicsit tolódik el lefelé, nem úgy, mint ahogyan az az ábrán látszik. K1 közvetlenül T alatt látható, míg a fordított állású K1 tükörkép a felszín alatt. A felső AB illetve alsó BC reflexiós görbéről visszaverődő fénysugarak a K1 illetve K2 képet alkotják. A délibáb kialakulásához szükséges, megfelelően meredek hőmérsékleti profilt a magasság függvényében az alsó kis ábra szemlélteti.

Egy délibáb és egy vízfelszín videopolarimetriás vizsgálata

1996 augusztusában a tunéziai Chott-el-Djerid sós-mocsaras tó, asztallap-simaságú kiszáradt medrében, Tozeur városától 22 km-re, 45 °C-os hőségben, tiszta égbolt alatt készítettünk videofelvételeket, egy vizet utánzó alsó délibábról úgy, hogy a videokamera objektívlencséje előtt egy lineáris polárszűrőt forgattunk. A vizsgált terület augusztusban egy hatalmas kiterjedésű, teljesen sík vidék, ezáltal csodálatos délibábok figyelhetők meg a horizont közelében a homokos aljzat felett. A délibáb és a tájkép polarizációs mintázatát videopolarimetriás technikával határoztuk meg [8], aminek lényege, hogy a videokamerával felvett fényintenzitás-modulációból képdigitalizálás után számítógépes kiértékeléssel képpontfelbontással határozható meg a fénypolarizáció foka és iránya. Hogy a délibáb polarizációs sajátságait összevethessük egy valódi vízfelszínével, video-polarimétereinkkel kimértük a tengerfelszín tükröződési-polarizációs mintázatát is egy tiszta, napsütéses napon 1996 augusztusában a tunéziai Mahares város tengerpartján. A nagy távolságoknak köszönhetően mind a délibáb, mind pedig a tengerfelszín felvételei a horizonthoz közeli irányban készültek, tehát a kamera vízszintes irányítottságú volt.

A 3. ábra első sorában látható a Chott-el-Djerid sivatagban kialakult délibáb kamerán keresztül megfigyelhető fényintenzitás-eloszlása. A kép felső felén a tiszta égbolt látszik. A sötétebb, kúp alakú sáv középen jobbra egy hegyvonulat (aminek magassága fokozatosan csökken jobbról balra) és annak délibábképe. A hegy lábánál a csillogó, víznek látszó fénytükröződés az égbolt fényes délibábképe, amely a kép bal oldalán összeolvad a világos égbolttal. Mivel a fényintenzitás tekintetében a megfigyelő szempontjából a délibáb-tükröződés optikailag egyenértékű a fény teljes visszaverődésével, ezért a horizonthoz közeli régiókban látható délibáb éppen olyan világos, mint maga az égbolt. Így, az ég-délibábnak köszönhetően a hegy lebegni látszik a látszólagos horizont felett, amely tulajdonképpen a légtükröződést alkotó legalsó fénysugarakat jelenti. Ez alatt látható a Chott homokos talaja. A 3.ábra 2. és 3. sorában, a szóban forgó délibábos vidék video-polarimetriával meghatározott polarizációfokának illetve polarizációs irányának a mintázatai láthatók. A homokos talaj alig poláros, akárcsak a hegyről érkező fény. Az égboltfény részlegesen poláros (dátlag = 15 %), az E-vektor hajlásszöge körülbelül 120° a függőlegeshez képest az óramutató járásával megegyező irányban. Az égbolt és délibábképének polarizációs jellemzői megegyeznek, így a 3.ábra 2. és 3. sorában semmiféle kontraszt sincs az ég és délibábja között. A 4.a ábra az E-vektor irányának és a polarizációfoknak a hisztogramjait mutatja a 3.ábra első sorában felhintetett, fehérrel keretezett, négyszögletes tartományra számolva, mely ablak az égboltot és délibábképét is tartalmazza. Látható, hogy a hisztogramok csak egy csúccsal rendelkeznek, azaz nincs különbség a polarizációs irányban és fokban az ég és délibábképe között.

A 3. ábra 4., 5. és 6. sora rendre a maharesi tengerpart fényintenzitásának, polarizációfokának és polarizációs irányának térbeli eloszlását mutatja. A 4. sorban lévő kép felső részén látható a tiszta égbolt. A sötétebb sáv a kép középső részén a tenger, amelynek felülete a szél miatt hullámos. A horizonton két vitorlás látható a függőleges árbocukkal. A képen legalul a tengerpart látszik. Erős fényintenzitás kontrasztot tapasztalhatunk az ég és a tenger között (3. ábra 4. sor), és hasonló kontraszt létezik a polarizációfok (3. ábra 5. sor) és polarizációs irány (3.ábra 6. sor) mintázatában is. A tengerfelszín részlegesen poláros, átlagos polarizációfoka dátlag = 19 %. A tiszta égboltról jövő fény részlegesen poláros, átlagos polarizációfoka dátlag = 8 %, kisebb, mint a tenger felszínéé. Az égboltfény E-vektorának iránya körülbelül 125° a függőlegeshez képest az óramutató járásával megegyező irányban mérve. A 4. b ábra mutatja az E-vektor irány és a polarizációfok eloszlását a 3.ábra 4. sorában lévő fehér ablakocskára számolva, mely ablak tartalmazza az égbolt és a tengerfelszín egy részét is. A 4.b ábra hisztogramjain lévő két csúcs is arra utal, hogy viszonylag jelentős polarizációs kontraszt áll fenn az égbolt és a tengerfelszín között.

3.ábra
3. ábra. 1. sor A dél-tunéziai Chott-el-Djerid sós sivatagban kialakult délibáb videokamerán keresztül megfigyelhető képe. A kép felső fele a tiszta égbolt. A sötétebb, kúp alakú sáv középen jobbra egy hegy (aminek magassága fokozatosan csökken jobbról balra) és annak déliláb-képe. A hegy lábánál elterülő, vízszerűen csillogó tartomány az égbolt délibábképe, amely a kép bal oldalán összeolvad a fényességgel. A délibáb előterében látható a Chott homokos talaja. A kép függőleges irányban körülbelül 1,5° kiterjedésű. 2. és 3. sor: Az előző sorban ábrázolt vidék polarizációfokának és polarizációs irányának a kamera zöld csatornájába érkezett adatok videopolarimetriás feldolgozásával nyert mintázati. 4-6. sor: Mint a felső három sor, csak most a tunéziai Mahares város tengerpartjára. A 4. sorban lévő kép felső részén látható a tiszta égbolt. A sötétebb sáv a kép középső részén a tenger. A horizonton két vitorlás látszik függőleges árbocrúdukkal. A tenger alatt a képen a part húzódik. A polarizációfok és polarizációs irányszámszerű értékeit különböző szürkeségi árnyalatokkal kódoltuk: (i) A 100 %-os polarizációfokot feketével, míg a polarizálatlan fényt fehérrel. (ii). A polarizációs irány a 3. és 6. sorban látható kördiagramról értelemszerűen leolvasható. A fehér keretes ablakocskák jelölik a képek azon tartományát, amelyre a
4. ábrán látható hisztogramok statisztikái készültek.

4.ábra
4. ábra. Az E-vektor irányának (balra) és a polarizációfoknak (jobbra) a hisztogramjai a
3. ábra 1. és 4. sorában feltüntetett fehér keretű ablakocskákra. Az (a) ábra a Chott-el-Djerid sivatagra, míg a (b) ábra a maliaresi tengerpartra vonatkozik.

5.ábra
5. ábra. (a) Egy polarizálatlanul beeső fénysugár a vízfelszínről történő visszaverődés után részlegesen horizontálisan polárossá válik. (b) A délibáb kialakulása forró talaj felett, ahol a magassággal kvázi-exponenciálisan csökken a hőmérséklet, és ezáltal a törésmutató meredeken növekszik felfelé haladva. A forró földfelszín felé lapos szögben induló fénysugarak ilyen törésmutató-gradiens esetén folytonos törések következtében a megfigyelő szeme felé hajlanak vissza. E folyamatos törés során nem változnak meg a fény polarizációs tulajdonságai. Az ellipszis és a körök a polarizációs ellipsziseket, a nyilak pedig az E-vektorok irányát szimbolizálják.

Miben különbözik egy délibáb és egy vízfelszín polarizációja?

A fenti videopolarimetriás mérési eredmények alapján világos, hogy lényeges különbség van egy víznek tűnő délibáb és egy valódi vízfelszín polarizációs mintázata között. A víz felületéről mindig többé-kevésbé horizontálisan poláros fény verődik vissza (5.a ábra), melynek polarizációfoka a megfigyelési szögtől (6.ábra) és a vízfelület egyenetlenségeitől függ. Ha egy nagyobb távolságban lévő sima víztükörről érkezik a fénysugár a megfigyelőhöz, akkor annak viszonylag alacsony a polarizációfoka a közel vízszintes megfigyelési irány miatt. Ha azonban a vízfelszín hullámos, akkor a visszavert fény E-vektorai olyan koncentrikus körök mentén helyezkednek el, amelyek középpontja a Nap, és a polarizációfok drasztikusan változhat helyről-helyre, hullámról-hullámra. Így a vízfelszín és az égbolt határán általában kontraszt lép fel a víz és az ég között mind a fényintenzitásban, mind pedig a polarizáció fokában és irányában. Ennek oka a vízfelszínről visszaverődő égboltfény tükröződési polarizációja (5.a ábra).

Másrészt viszont nem látható kontraszt sem a fényintenzitásban, sem pedig a polarizációs mintázatban az égbolt és délibábképe között a 3. ábra 1-3. soraiban. A délibáb nem valódi fénytükröződés következtében jön létre, hanem a fény fokozatos törésének köszönhetően (5. b ábra). Ez a megfigyelőben pontosan olyan vizuális érzetet kelt, mint a fényvisszaverődés. Ilyen folytonos törést szenvedő fénysugár esetén nem változik a polarizáció, tehát például polarizálatlan beeső fény polarizálatlan marad [9]. Amikor poláros fény tükröződik a délibábbal, annak sem a polarizációfoka, sem pedig a polarizációs iránya nem változik [10]. Ez látszik is a polarizációs mintázaton, mikor az égbolt többé-kevésbé poláros részéről keletkezik a délibáb (3. ábra 5. és 6. sor). Ez a délibáb és a valós vízfelszínről történő tükröződés polarizációja közötti lényegi különbség.

A délibáb számítógéppel modellezett fénysugármenetei

Kíváncsiak voltunk arra, hogy mekkora egy polarizálatlanul beeső fénysugár polarizációfoka egy sima vízfelületről történő visszaverődés után, ha ugyanakkora a beesési szöge, mint a délibáb keletkezésében résztvevő fénysugaraké. Hogy megbecsülhessük az alsó légtükrözésben résztvevő fénysugarak leesési szögét, a délibáb kialakulását számítógéppel modelleztük. Modellünkben egy tipikusan 1,5 méteres magasságban lévő megfigyelőhöz különböző látószögek alatt érkeztek a forró sivatagi talajfelszín felől a fénysugarak. A talaj és a megfigyelő közötti levegőoszlopot sok elemi rétegre osztottuk fel. A sugármenetet úgy számítottuk ki, hogy két ilyen elemi réteg határán alkalmaztuk a Snellius-Descartes-féle törési törvényt, míg a hőmérsékletet és ezáltal, a törésmutatót egy rétegen belül állandónak tekintettük. A talaj felett kialakuló t (h) hőmérsékletprofilt Wehner [11] adataira (7. ábra) illesztett exponenciális függvénnyel modelleztük (8. b, 9. b ábra). Ezt az exponenciális hőmérsékletprofilt használtuk fel a h magassággal változó n törésmutató kiszámításához. Az n törésmutató t hőmérséklettől való függését Landolt & Börnstein [12] táblázataiból vettük.

6.ábra
6.ábra. Polarizálatlanul beeső fény polarizációs ellipszisei (a, b) a vízfelületről való visszaverődést követően valamint a visszavert fény polarizációfoka (c) és relatív intenzitása (d) a függőlegestől mért beesési szög függvényében.

Polarizálatlanul beeső fény sík vízfelületről való tükröződés utáni polarizációfokát a reflexióra vonatkozó Fresnel-képletek alapján számítottuk [10]. Tekintettel a délibáb kialakulásánál fellépő nagy távolságokra, a számítások során figyelembe vettük a földfelszín és a fölötte húzódó légréteg görbületét is. A 8. ábra egy számítógéppel szimulált délibáb jellegzetes fénysugármenetét mutatja. A hőmérsékletprofilt úgy választottuk meg, hogy jól kivehető legyen a fénysugarak fokozatos törése, és jól látszódjanak a reflexiós görbék is. A 9.a ábrán látható délibábtükrözés sugármeneteit viszont a tunéziai sivatagban fellépő, a 9.b ábrán feltüntetett, tipikus hőmérsékletprofil mellett szimuláltuk.

Az általunk felhasznált adatok (7.ábra) esetében a délibáb kialakulásában szerepet játszó fénysugaraknak a függőlegestől mért beesési szöge 89,4° és 90° között változott. Összehasonlításként, ha egy kezdetben polarizálatlan fény 89,4°-nál nagyobb beesési szögben érkezik egy sík víztükörre, akkor visszaverődés után a polarizációfoka nem nagyobb 2 %-nál (6.c ábra), ami egy fénypolarizációra érzékeny rovar számára biológiailag polarizálatlant jelent.

7.ábra
7. ábra. A tunéziai sivatagban a homokfelszíntől számított magasság függvényében mért hőmérsékletprofil változása egy tipikus nyári nap folyamán,
[11] alapján.

8.ábra
8. ábra. Alsó délibábtükrözés számítógépes modellezésével nyert fénysugármenetek (a) adott Hőmérsékletprofil (b) mellett. A függőleges és vízszintes távolságskálák erősen különböznek a földfelszínnel közel párhuzamos fénysugármenetek könnyebb láthatóvá tétele érdekében. A számítások során a földfelszín és a fölötte húzódó légréteg görbületét is figyelembe vettük. Jól látható a fénysugarak visszahajlása a fokozatos törés hatására valamint az alsó és felső reflexiós görbe menete.

Figyelembe véve viszont azt, hogy a vízfelszínhez közeledve a visszavert fény polarizációfoka gyorsan emelkedik (6.c ábra), e felület a vízirovarok számára egyre vonzóbbá válik. Nem így a délibáb esetén, melynek polarizációja megegyezik a tükrözött égboltfényével, ami általában egyáltalán nem vízszintesen poláros. Így tehát a délibáb imitálta látszólagos vízfelület egyáltalán nem vonzó a vízirovarok számára, ráadásul soha sem tudják elérni azt (akárcsak a szivárványt), vagyis a megfigyelés szöge mindig ugyanaz, közel 90° marad.

A modellezett délibáb sugármeneteiből kapott megfigyelési szögben látszódó sík víztükörről visszaverődő fény körülbelül 2 %-os polarizációfokával szemben a 3. ábra 4. sorában látható tenger felszínének 4.b ábra szerinti átlagos polarizációfoka 19 %, aminek maximuma elérheti a 40 %-ot is. E különbségnek az oka egyrészt az, hogy a beeső égboltfény már részlegesen poláros volt (a 4. b ábra szerint átlagban körülbelül 8 %). Másrészt a tenger felszíne a szél miatt hullámzott, így az égboltfény átlagos beesési szöge (a vízfelület normálisához képest) kisebb volt az ideálisan sík, teljesen horizontális vízfelülethez képest. A 90°-nál kisebb beesési szögek esetén egyre nagyobb a visszaverődő fény polarizációfoka (6. ábra). A 19 %-os átlagos és a 40 %-os maximális polarizációfokok rendre 84°-os és 77°-os beesési szögeknek felelnek meg.

9.ábra
9. ábra. Mint a
8. ábra, de most a tunéziai sivatagban előforduló tipikus hőmérsékletprofil esetén. A függőlegestől mért B megfigyelési szög 89,4° és 90° közé esik. Jól látható, hogy az alsó reflexiós görbe mennyire lapos, és gyakorlatilag a földfelszínt követi.

Következtetés

Mivel Schwind [2,3] vizsgálatai szerint a vízirovarok a vizet polarotaxissal, azaz a visszavert fény vízszintes polarizációja alapján keresik meg, ezért az ő fénypolarizáció-érzékeny látórendszereiket nem tévesztheti meg a vízhez hasonlóan csillogó fényes délibáb. Az alsó légtükrözés csak olyan állatok számára tűnik víznek, amelyek látórendszere a fény intenzitására és színére érzékeny, de vak a fénypolarizációra. A vizet kereső rovarok tehát érzékelni képesek a délibáb polarizációját. Mivel ez lényegesen különbözik a valós vízfelület polarizációjától, ezen állatokat nem tudja megtéveszteni, és nem vonzza a délibáb. Egy kivételt jelenthet az a ritka eset, amikor az égboltról eredő, vízszintesen poláros fény tükröződik a délibáb által. Ez vagy akkor fordul elő, amikor a nap éppen a zeniten van, vagy pedig mikor a szoláris illetve antiszoláris meridián irányából érkezik az égboltfény és annak délibábja a megfigyelőhöz.

Az olvasóban felvetődhet persze a kérdés, hogy a délibábbal kapcsolatos fenti elemzésünk biológiailag nem irreleváns-e, hiszen egy sivatagi alsó légtükrözés és egy tengerfelszín példáján vizsgáltuk a fénypolarizációs sajátságokat, ugyanakkor a sivatagokban és tengerekben nincsenek édesvízi rovarok. E kérdésre a válaszunk az, hogy nem. Egyrészt ugyanis kisebb-nagyobb kiterjedésű alsó légtükrözések a sivatagokon kívül számos, sokkal kevésbé szélsőséges klimatikus körülményekkel rendelkező helyen is kialakulnak. Mint a leggyakoribbat, említetteik már az aszfaltutakon fellépő, mindennapos délibábot. Vizsgálataink eredményei általában érvényesek mindennemű alsó légtükrözésre illetve vízfelületre, legyen az sivatagi vagy mérséklet övi, illetve szárazföldi édesvíz vagy sós tengervíz. Másrészről pedig a sivatagokban is gyakran előfordulnak vízirovarok, mikor azok fölött vándorolva új vízi biotópokat kutatnak fel. Ha szerencséjük van, és rálelnek például egy oázisra, akkor landolnak annak édesvizében vagy netán az ott lévő üvegházakon, melyek horizontálisan poláros üvegtáblái poláros vizet utánozva megtévesztik őket. De például a kuvaiti sivatagban található kőolajtavak által tükrözött, erősen és vízszintesen poláros fény is hasonlóan meg tudja téveszteni a vándorló, vizet kutató rovarokat, amelyek tömegesen válnak e "poláros fénycsapdák" áldozataiv [13-15].

Természetesen nem gondoljuk, hogy fenti vizsgálatainkkal bizonyítottnak tekintendő, hogy a vizet kereső rovarok nem "dőlnek be" a délibáb csábításának. Ezt csak a biológusok által elvégzett gondos viselkedési terepkísérletekkel lehetne egyértelműen igazolni. Cikkünkben mi csak arra vállalkoztunk, hogy a szóbanforgó rovarok látásával és vízdetekciójával valamint a vízfelületek és délibábok optikai sajátságaival kapcsolatos ismeretek birtokában megjósoljuk e biológiai kísérlet várható eredményét, miszerint a délibábot nem tekintik víznek a vízirovarok.

Köszönetnyilvánítás:

E dolgozat az F-014923 és T-020931 számú OTKA pályázatok támogatásával készült. Hálásak vagyunk Meszénca Géza és Zboray Géza (ELTE) kritikai megjegyzéseiért, amelyekkel kéziratuk egy korábbi változatát ellátták. Ezen cikk Gál József 1996. évi TDK dolgozatából készült. A címlapképet Kovács Gábornak (Hortobágyi Nemzeti Park) köszönjük.

IRODALOM

  1. HORVÁTH G.: Tévedett "Az Alföld" költője? - Természet világa 116 (1985) 423-425
  2. R. SCHWIND: Polarization vision in water insects and insects living on a moist substrate - Journal of Comparative Physiology A169 (1991) 531-540
  3. R. SCHWIND: Spectral regions in which aquatic insects see reflected polarized light - Journal of Comparative Physiology A177 (1995) 439-448
  4. R. SCHWIND, G. HORVÁTH: Reflection- polarization pattern at water surfaces and correction of a common representation of the polarization pattern of the sky - Naturwissenschaften 80 (1993) 82-83
  5. G. HORVÁTH: Reflection - polarization pattern at flat water surfaces and their relevance for insects polarization vision - Journal of Theoretical Biology 175 (1995) 27-37
  6. G. HORVÁTH: How do water insects find their aquatic habitat? - Természet Világa (angol nyelvű különszám) 125 (1995) 44-49
  7. F. A. HORVÁTH, G. HORVÁTH: Víztükrök derült égbolt alatti polarizációs mintázata biológiai vonatkozásokkal - Légkör 40/3 (1995) 18-23
  8. G. HORVÁTH, D. VARJÚ: Polarization pattern of freshwater habitats recorded by video polarimetry pattern in red, green and blue spectral ranges and its relevance for water detection by aquatic insects - Journal of Experimental Biology (1997) (in press)
  9. G. P. KÖNNEN: Polarized Light in Nature- Cambridge University Sons, Inc., 1985
  10. R. D. GUENTHER: Modern Optics - Duke University, John Willey & Sons, Inc., 1990
  11. R. WEHNER: Strategien gegen den Hitzetod. Thermophile und Thermoregulation bei Wüstenameisen (Cataglyphis bombycina) - Jubiläumsbd. Akad. Wiss. Lit. Mainz, Wiesbaden, Stuttgard: Steiner, (1989) pp. 101-112
  12. H. LANDOLT, R. BÖRNSTEIN: Zahlenwerte und Funktionen aus Naturwissenschaften und Technik. Physikalisch - Chemische Tabellen II., Auflage 5, Tafel 178: Brechungsexponenten von Gasen und Dampfen - pp. 959 Springer - Verlag, Berlin, 1923
  13. G. HORVÁTH, J. ZEIL: Kuwait oil lakes as insect traps - Nature 379 (1996) 303-304
  14. HORVÁTH G., J. ZEIL: Állatcsapdák, avagy egy olajtócsa vizuális ökológiája - Természet Világa 127 (1996) 114-119
  15. HORVÁTH G., BERNÁTH B., MOLNÁR G., MEDGYESI D., BLAHA B., POMOZI I.: Kátránytó mint fénycsapda: a kuvaiti kőolajtavak állatokra gyakorolt vonzásának biológiai okairól - Fizikai Szemle 46 (1996) 221-229