Napelempark (Fotó: Kriska Ferenc)

A napkollektorokat és napelemtáblákat, melyek a napsugárzást alakítják át hő, illetve elektromos energiává, szén-dioxid vagy egyéb szennyezőanyagok kibocsátása nélkül, „zöld” technológiának szokás tekinteni. Persze ha figyelembe vesszük, hogy a napelemtáblák és napkollektorok ipari előállításakor bizony rengeteg légszennyező anyag keletkezik, már nem is tekinthető olyan „zöldnek” ez a technológia.

A napelemek története az 1860-as években kezdődött, amikor kutatók egy véletlen folytán rájöttek arra, hogy a szelén másképpen viselkedik nappal, mint éjjel: elektromos áramot termel. Erre William Grylls Adams jött rá, ő nevezte el a jelenséget fotovoltaikus elektromosságnak. 1885-ben már meg is született az első napelem, ami viszonylag hosszabb ideig volt képes elektromos áramot termelni, hatásfoka viszont még nagyon alacsony volt. Az egyéb fosszilis energiahordozók piacának felfutása miatt egy időre háttérbe szorult a napelemek iránti érdeklődés. A második világháború után a szilícium alapú tranzisztorok megjelenésével, valamint a fényvisszaverődés problémájának kiküszöbölésével jelent meg az első, hivatalosan is 6 %-os hatásfokot elérni képes napelem. Ma a kereskedelmi forgalomban is kapható napelemek hatásfoka 17-18% körülire tehető, sőt, laboratóriumi körülmények között már 25 %-ot is sikerült elérni. Az elméleti maximális hatásfokot 31 % körülire becsülik. A napelemek hatásfoka emellett nagyban függ a megfelelő elhelyezéstől és tájolástól, valamint természetesen a földrajzi és éghajlati adottságoktól is.

Napelempark madártávlatból (Fotó: Kriska Ferenc)

A napkollektorok és napelemtáblák minél magasabb hatásfokkal való működéséhez szükséges, hogy azok sötét felületűek legyenek, hiszen így képesek a lehető legtöbb energiát hasznosítani. Az amorf szilícium napelemek például összefüggő fekete felületűek. Korábbi vizsgálatainkból azonban tudjuk, hogy az ilyen fényes, fekete tárgyak, mint a nyíltfelszínű olajtavak vagy a folyóparti üvegépületek gyakran erősen és vízszintesen poláros fényt tükröznek, ami miatt ezeket vízként azonosítják a polarotaktikus vízirovarok.

Napkollektoroknak a spektrum kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért d lineáris polarizációfok és α polarizációszög mintázatai jobbról (A), szemből (B), és balról (C). A fehér kettősfejű nyilak az uralkodó polarizációirányt mutatják (Fotó: Horváth Gábor)

A vizek felszíne ugyanis a tükröződő napfényt és égboltfényt szintén vízszintesen polarizálja, ami egy olyan evolúciósan megbízható ingert jelent a vízirovarok számára, ami egészen napjainkig biztos támpontot jelentett a vízkeresésükben. Ezt az évszázmilliókig veszélytelenül működő mechanizmust zavarta meg az ember poláros fényszennyezése. A napelemtáblák és napkollektorok fizikai jellemzőik (sima, fekete felület) miatt egy fontos új forrását jelentik a poláros fényszennyezésnek.

Poláros fényszennyező napelemtáblákra leszállt különféle polarotaktikus vízirovarok. (A) Peterakáshoz készülő óriás álkérész (Perla burmeisteriana). (B) Petéző kérész (Rhithrogena semicolorata). (C) Petéző dán kérész (Ephemera danica). (D) Szúnyoglábú légy (Dolipochodidae). (E, F) Bögölyök (Tabanidae) (Fotó: Kriska György)

Dán kérész és bögöly napelemen

Terepi vizsgálataink során az egyedfejlődésük bizonyos szakaszaiban vízben élő kérészekkel, álkérészekkel, szúnyoglábú legyekkel és bögölyökkel végeztünk választásos kísérleteket. Kimutattuk, hogy e rovarok erőteljesen vonzódnak a napelemtáblákhoz és napkollektorokhoz, melyek felett gyakran tömegesen repkednek, és a petéiket is rájuk rakják. Egy szerencsés véletlen folytán azonban megállapítottuk azt is, hogy a napelemtáblák a vízirovarok számára akkor nem vonzóak, ha a felületükön fehér csíkokból álló, a visszavert fényt depolarizáló rácsmintázat található.

A terepkísérleteinkben használt különféle vízszintes, fehérrácsos fényes fekete tesztfelületek polarizációs mintázatai. Minél sűrűbb a fehér rácsozat, annál kevésbé vonzza a fekete felület a polarotaktikus vízirovarokat, azaz annál kisebb a poláros fényszennyezése (Fotó: Horváth Gábor)

Erősen és vízszintesen polarizáló tesztfelületekkel igazoltuk, hogy ha ezeket olyan fehér rácsozattal látjuk el, amely az egységes fényes, fekete felületet kisebb-nagyobb mértékben felaprózza, akkor ezekre akár harmincszor kevesebb vízirovar száll le, mint az azonos felületű rácsozatlan tesztfelületekre. A mono- és polikristályos napelemeket például több kisebb fekete cella alkotja, melyeket egy rendszerint fehér felületre rögzítenek, így kialakul egy világos rácsmintázat, az alapjában véve sötét felületen.

Fehér rácsos napelemtáblák (Fotó: Kriska Ferenc)

E napelemeket tehát nem összefüggő vízfelületként értelmezi a rovar, hanem több kisebb felületként, amire már nem éri meg rászállni és lepetézni, mert a víznek vélt felület mérete nem megfelelő a peték fejlődéséhez. Megfigyeléseink szerint egy adott módon fehéren berácsozott fekete felület vízirovarokra kifejtett vonzóképessége azonban fajfüggő. E felfedezésünk nyomán tehát elmondhatjuk, hogy a poláros fényszennyezésük miatt a polarotaktikus rovarok számára ökológiai csapdát képező napelemtáblák és napkollektorok egy depolarizáló felületi rács hatására elveszítik a vízirovarokra gyakorolt vonzóképességüket.

A terepkísérleteinkben az N = 0, 2, 6 és 10 egymásra merőleges fehér csíkkal cellákra osztott vízszintes, fényes, fekete, ragadós csalifelszínek egységnyi fekete felülete által csapdába ejtett polarotaktikus szúnyoglábú legyek (A, Dolichopodidae), kérészek (B, Ephemeroptera) és álkérészek (C, Plecoptera) m száma

Az utóbbi években kifejlesztették az úgynevezett antireflektív, vagy matt felületű napelemeket is, melyek abban különböznek a hagyományos napelemtábláktól, hogy felületüket érdessé teszik. Az érdes felületnek köszönhetően a napelemekre eső fénysugarak kevésbé képesek visszaverődni, így nagyobb az elnyelt fotonok mennyisége, ami pedig hatékonyabb energiatermelést jelent. Az érdes felület előállításához az elkészült napelem külső felületét több rétegben 50 és 100 nm közötti hosszúságú SiO₂ vagy TiO₂ nanocsövekkel borítják be. A nanocsövek szabálytalanul, a tér minden irányába állnak, elősegítve ezzel, hogy a beeső fotonok az energia termelő felületre verődjenek. Ezek az érdesített felületű készülékek a rájuk jutó napfény akár 96,2 %-át is képesek abszorbeálni, szemben a hagyományos napelemekkel, amelyek, ha a körülmények (leginkább a beesési szög) megfelelőek, akkor is csak maximum 2/3-át.

Napelempark (Fotó: Kriska Ferenc)

A matt felületek által visszavert fény polarizációfoka alacsonyabb a véletlenszerűen elhelyezkedő fragmentumok által visszavert fény random polarizációirányainak kölcsönhatása miatt. A poláros fényszennyezésnek tehát egyik hatékony ellenszere lehet az azt okozó tükröző felületek annyira durvává, érdessé tétele, hogy a róluk visszaverődő, és részben depolarizálódó fény polarizációfoka a polarotaktikus vízirovarok d* polarizációs ingerküszöbe alá essen. A felületi érdesség további előnye, hogy a durva felszínről visszavert fény polarizációiránya általában nem vízszintes, miáltal nem vonzza a polarotaktikus vízirovarokat. Tehát a matt napelemek vízirovarokra gyakorolt hatása is kisebb lehet, mint a fényes, sima, fekete felületeké.

Forrás

Horváth G., Kriska Gy. (2010) A napelem evolúciós csapdája. Interpress Magazin 30(1): 106-110

Felgyulladt tarló (Fotó: Kriska Ferenc)

Jól ismert tény, hogy a megművelt földterületeken a tarló égetése végzetes következményekkel járhat azon gerinces és gerinctelen állatokra, mikroszervezetekre nézve, melyek a földfelszínen és a talaj legfelső rétegében élnek. Emellett a talaj állapota is jelentősen romlik a hamu lúgos oldatának bemosódása, és a humusztartalom csökkenése miatt. A tarló égése során a levegő is szennyeződik a nagy mennyiségű füst miatt, ami a széllel együtt távoli helyekre is elérhet.

A felgyulladt tarló pillanatok alatt válik a tűz martalékává (Fotó: Kriska Ferenc)

Korábbi eredményeink alapján az a paradigma alakult ki, hogy minden „fekete antropogén termék” - értve ez alatt mindazon mesterséges felületet, amely erősen és vízszintesen poláros fényt ver vissza - megtéveszti és magához vonzza a polarotaktikus vízirovarokat. Az Umow-szabály miatt a tarlóégetés után a megművelt területeken maradó pernyemezők fekete hamurétege szintén erősen poláros fényt ver vissza, ezért feltételezhető, hogy e felület is nagy számban téveszti meg és vonzza magához a polarotaktikus vízirovarokat. E feltételezésünket képalkotó polarimetriai mérésekkel és terepi megfigyelésekkel és vizsgáltuk.

Tarlóégés után kialakult pernyemező felszíne (Fotó: Kriska Ferenc) 

Képalkotó polarimetriával mértük két napsütötte pernyemező fénypolarizációs mintázatait is a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában: az egyiket három héttel a tarló égetése után Balatonszemes közelében, a másikat pedig tarlóégetés másnapján Kunfehértónál.

Egy őszi tarlómező Balatonszemes közelében égés előtt (A), égés közben (B) és égés után (C). (D) A leégett tarló (pernyemező) fekete hamuja (Fotó: Kriska György)

Mivel az idő tiszta és szélcsendes volt, a földet borító fekete hamuréteg mindkét pernyemezőn többé-kevésbé sértetlen volt a mérésekkor. A polariméter a szoláris meridiánhoz viszonyítva három különböző irányba nézett: (i) a szoláris meridiánnal párhuzamos (SM), (ii) az antiszoláris meridiánnal párhuzamos (ASM) és (iii) a szoláris meridiánra merőleges (MSM) irányba.

A Balatonszemes közelében lévő fekete pernyemezőről készült színes képek, valamint a pernyemezőről visszevert fény d lineáris polarizációfokának és a polarizációszögének a spektrum zöld (550 nm) tartományában képalkotó polarimetriával, tiszta ég alatt, napsütésben mért mintázatai, mikor a polariméter a szoláris meridián (SM), az antiszoláris meridián (ASM) és a szoláris meridiánra merőleges (MSM) irányba nézett (Fotó: Horváth Gábor)

A mérések alapján megállapitható, hogy d és a gyakorlatilag független a hullámhossztól. A szoláris meridiánhoz viszonyított megfigyelési iránytól függően d átlaga 16,2 %-tól 41,3 %-ig változik viszonylag nagy, 12,4 %-tól 23 %-ig terjedő szórással. d legnagyobb (39,2-41,3 %) a SM irányában, alacsonyabb (26,3-37,1 %) a SM-ra merőlegesen, és legalacsonyabb (16,2-19,1 %) az ASM irányában. A pernyemezőkről visszaverődő fény polarizációs iránya közel vízszintes (89,6° < a < 92,6°) a SM és az ASM irányában, de a SM-ra merőlegesen nem vízszintes (58,6° < a < 118,5°). Az a polarizációszög szórása 17,9°-tól 43,9°-ig terjedően meglehetősen nagy.

A Kunfehértó közelében lévő fekete pernyemezőről készült színes képek, valamint a pernyemezőről visszevert fény d lineáris polarizációfokának és a polarizációszögének a spektrum zöld (550 nm) tartományában képalkotó polarimetriával, tiszta ég alatt, napsütésben mért mintázatai, mikor a polariméter a szoláris meridián (SM), az antiszoláris meridián (ASM) és a szoláris meridiánra merőleges (MSM) irányba nézett (Fotó: Horváth Gábor)

Terepvizsgálataink során összesen 8 pernyemezőt jártunk be szisztematikusan, ám a hamuval borított földön egyszer sem találtunk vízirovarokat, vagy azok tetemeit. Ebből arra lehet következtetni, hogy a fekete pernyemezők nem vonzzák a polarotaktikus vízirovarokat a visszavert fény magas lineáris polarizációfoka ellenére sem.

Terepkísérleteink során különböző fajú vízibogarakat engedtünk el egy pernyemező felett 1 m magasságból, majd figyeltük és fényképeztük viselkedésüket.

A kísérlet során a pernyemező felett elengedett vízibogarak. Közönséges óriáscsibor (Hydrophilus piceus), mely a fekete hamuval borított földre történő leszállás után mászik a hamuban (A), majd próbál elbújni a pernyében (B), végül kiszáradás miatt elpusztul (C). Egy sárgaszegélyű csíkbogár (Dytiscus marginalis), amint a hamuban mászik (Fotó: Kriska György)

Többnyire az elengedést követően leestek a fekete hamuval borított földre. Ezt követően néhány métert másztak forró, a napsütés miatt 43 °C-ra felhevült hamuban, majd megpróbáltak elbújni abban, míg 7-10 percen belül a kiszáradás miatt el nem pusztultak. 4 elengedett borár egyed felszállt, majd a pernyemező feletti egyenes mentén elrepült. Ezek a reakciók teljesen eltértek a csiborok és csíkbogarak egyedeinek az erősen és vízszintesen polarizáló fényes fekete műanyag fóliák felett korábban megfigyelt viselkedésétől. Az utóbbi esetben a vízirovarok fel-felszálltak néhány méter magasságba, de mindig visszatértek az erősen és vízszintesen polarizáló fekete műanyag fóliához, míg el nem pusztultak kiszáradás következtében. Ebből ismét arra következtethetünk, hogy a pernyemezők erősen, de általában nem vízszintesen polarizáló fekete hamuja nem vonzó a repülve vízet kereső, polarotaktikus vízirovarok számára.

A pernyemezők határán leterített, 2 m x 2 m-es fényes fekete műanyag fóliák kihelyezésével monitoroztuk a környéken jelenlevő vízirovarok viselkedését. A mintavételi órákat a vízirovarok optimális repülési időszaka szerint választottuk meg. A rovarokat kézzel gyűjtöttük be a tesztfelületekről: a kisebbeket rovarszippantóval, a nagyobbakat pedig kézi hálóval. A befogott rovarokat 70 %-os etanolban tartósítottuk a későbbi a laboratóriumi azonosításhoz. E terepkísérletből arra a következtetésre juthatunk, hogy változatos fajösszetételben jelentek meg a pernyemező légterében repülő vízirovarok. Tehát a vízirovarok erősen polarizáló fekete hamuval borított földön tapasztalt teljes hiányát nem lehet azzal magyarázni, hogy azok a pernyemezők környékén egyáltalán nem lettek volna jelen.

Mindebből arra következtethetünk, hogy a pernyemezők a szabályt erősítő kivételnek számítanak: a felégetett tarlók olyan fekete antropogén termékek, melyek nem vonzóak a polarotaktikus vízirovarok számára még akkor sem, ha erősen polarizálják a róluk visszaverődő fényt.

Felgyulladt tarló (Fotó: Kriska Ferenc)

Az Umow-szabály szerint minél sötétebb a hamu, annál magasabb a visszavert fény d lineáris polarizációfoka. Mivel a pernyemezők hamujának árnyalata a sötétszürkétől a feketéig terjedhet, első közelítésként a pernyemezők erősen polarizáló sötét hamurétegét vonzónak tarthatnánk a polarotaktikus vízirovarok számára, mert minél magasabb a visszavert fény d polarizációfoka, annál nagyobb a vonzereje. Azt, hogy a pernyemezők mégsem vonzzák a vízirovarokat, a hamurétegről visszavert fény polarizációirány mintázatának sajátságaival lehet magyarázni: A pernyemező hamurétege durva felszínű a megperzselt szalmaszálak véletlenszerű irányulása miatt. Minden érdes felszínre jellemző, hogy a róla visszavert fény polarizációiránya mindig merőleges a visszaverődés síkjára. A napfénnyel megvilágított pernyemezőknél a visszaverődés síkja átmegy a megfigyelőn, a Napon és a hamuréteg megfigyelt pontján. A visszaverődés síkja függőleges a szoláris meridián (SM) és az antiszoláris meridián (ASM) irányában, és ferde bármely más megfigyelési irányban. Ez a magyarázata azon eredményünknek, miszerint a pernyemezőkről visszavert fény átlagos polarizációs iránya közel vízszintes a SM és az ASM irányokban, és ferde bármely más megfigyelési irányban. A hamuról visszavert fény polarizációirányának nagy szórása a megperzselt szalmaszálak véletlenszerű irányával magyarázható. Ezért tehát, bár a fekete pernyemezők erősen lineárisan polarizálóak, a szoláris és antiszoláris meridián irányától eltekintve a róluk visszaverődő fény átlagos polarizációiránya nem vízszintes, és a polarizációirány szórása mindig nagy. Következésképpen az általában nem vízszintesen polarizáló fekete pernyemezők nem vonzóak a polarotaktikus vízirovarok számára, melyeket csak a közel vízszintesen poláros fény vonz.

Forrás

Kriska, G.; Malik, P.; Csabai, Z.; Horváth, G. (2006) Why do highly polarizing black burnt-up stubble-fields not attract aquatic insects? An exception proving the rule. Vision Research 46: 4382-4386

Közönséges óriáscsiborok (Hydrophilus piceus) egy balatonyi sétány megvilágított aszfaltútján (Fotó: Kriska György)

A poláros fényszennyezés nemcsak napközben fordulhat elő, hanem éjszaka is, mikor a holdfény vagy a települések fényei verődnek vissza a poláros fényszennyező felületekről.

Ráadásul a poláros fényszennyezés káros hatása erősödhet a mesterséges éjszakai megvilágítások által okozott hagyományos (fototaxis által előidézett) fényszennyezéssel kombinálódva. Ez utóbbi állítást támasztja alá az a kutatásunk, amelynek eredményeként sikerült kimutatnunk, hogy a fototaxis és a polarotaxis együttes megjelenése károsabb hatást vált ki az éjszaka aktív vízirovarok diszperziójára, mint a két ingermozgás külön-külön.

Horváth Gábor a foto-polaro csapda első tesztelését végzi Dömörkapunál (Fotó: Kriska György)

A kutatás alapját egy Balaton-parti megfigyelés adta. A Balaton parttal párhuzamosan, a part menti nyaralók előtt hozzávetőlegesen 10-50 m-re a víztől egy aszfaltozott sétány fut Balatonszemes belterületétől Balatonlelle felé több kilométeren keresztül. A sétány egyes szakaszait erősfényű halogén lámpák világítják meg. A víz felőli oldalon elhelyezkedő lámpák többsége benyúlik az aszfaltút fölé, ezért a fényük éjjel az aszfalton koncentrálódik. Több egymást követő meleg nyári éjjel 23 és 1 óra között az előbbiekben leírt útszakaszon minden esetben közönséges óriáscsibor (Hydrophilus piceus) egyedeket sikerült megfigyelni több halogén lámpa aszfaltra vetülő fénykörén belül. Ezek az állatok intenzíven mozogtak az úton, mégsem másztak be a megvilágított aszfaltrésztől 20-30 cm-re elhelyezkedő füves szegélybe. Az egyes vizsgálati alkalmakkor megfigyelt bogarak száma 1 és 7 között változott.

(A) Aszfaltút a Balaton partján nappali fényben. (B) Ugyanaz az éjszakai lámpafényes út. (C) A lámpafény visszaverődik az aszfalt felületéről. (D) Egy közönséges óriáscsibor (Hydrophilus piceus), amit éjszakai repülése során csapdába ejt a vízszintesen poláros, aszfaltról visszaverődő lámpafény (Fotó: Kriska György)

A megfigyelések alapján feltételezhető volt, hogy a vizet éjszaka elhagyó óriáscsiborokat az utcai lámpák erős fénye pozitív fototaxissal vonzotta akár nagyobb távolságból is a sétányhoz, míg a megvilágított aszfaltfelszín a róla visszavert vízszintesen poláros fény miatt vizet utánozva tartotta helyben az útra leszálló pozitív polarotaxissal rendelkező bogarakat.

Az éjszakai (bal oldali oszlop) és nappali (jobb oszlop) aszfaltút színes képei és fénypolarizációs jellemzői megtévesztik és magukhoz vonzzák az éjszakai repülő közönséges óriáscsiborokat. Gyakorlatilag ugyanazok a polarizációs mintázatok figyelhetők meg éjjel és nappal (Fotó: Horváth Gábor)

Az alapmegfigyelést követően terveztük meg azokat a választásos terepkísérleteket, amelyek a talajfelszínre vízszintesen elhelyezett különböző optikai sajátságú tesztfelületek vonzóhatását vizsgálták az éjszaka repülő vízirovarokra.

A különböző, megvilágított és megvilágítatlan tesztfelületekkel folytatott választásos terepkísérlet sematikus rajza

A pozitív foto- és polarotaxis szinergisztikus együtthatását bizonyító terepkísérletben alkalmazott tesztfelületek a következők voltak: (1) megvilágított matt fekete vászon (csak fototaxist vált ki), (2) megvilágítatlan fényes fekete műanyag fólia (csak polarotaxist vált ki), (3) megvilágított fényes fekete műanyag fólia (fototaxis és polarotaxis együttes kiváltása), (4) megvilágítatlan matt fekete vászon, mint nem vonzó kontroll felület. A terepkísérletek kivitelezését és a begyűjtött vízirovarok meghatározását Boda Pál és Csabai Zoltán kollégáink végezték el.

A megvilágítatlan matt fekete szövet elhanyagolható mennyiségű vízirovart (13) csapdázott. A megvilágított matt fekete vászon és a megvilágítatlan fényes fekete műanyag fólia által befogott vízibogarak és vízipoloskák száma együttesen (7922+8510=16432) sokkal kevesebb volt, mint a megvilágított fényes fekete műanyag fólia által csapdázott vízirovarok száma (29682). Ez kísérleti bizonyítékot jelent a polarizálatlan lámpafény által kiváltott fototaxis és a fényes fekete műanyag fóliáról visszaverődő vízszintesen poláros fény szinergisztikus interakciójára a vizsgált vízirovar taxonok esetében. Ennek következtében a vízszintesen poláros fényt reflektáló megvilágított felületek ökológiai csapdaként funkcionálnak két optikai inger egymás hatását erősítő jellege miatt, ami különösen városi környezetben okozhat természetkárosítást.

Közönséges óriáscsibor légzése

Forrás

Boda, P.; Horváth, G.; Kriska, G.; Blahó, M.; Csabai, Z. (2014) Phototaxis and polarotaxis hand in hand: Night dispersal flight of aquatic insects distracted synergistically by light intensity and reflection polarization. Naturwissenschaften 101: 385-395

Kriska, György (2020) Vízirovarok polarizációérzékelése, poláros ökológiai csapdák. Akadémiai nagydoktori thesis, ELTE TTK

Tömegtegzessel táplálkozó nagy fakopáncs az ELTE épületfalán (Fotó: Pereszlényi Ádám)

A poláros fényszennyezés másodlagos hatásai akár előnyösek is lehetnek, mikor bizonyos állatok (például pókok, madarak, denevérek) azokkal a polarotaktikus rovarokkal táplálkoznak, melyeket a poláros fényszennyező források vonzottak magukhoz. Közismert, hogy az utcai lámpákhoz odacsalt éjszakai rovarokra pókok, békák, gyíkok, madarak és denevérek vadásznak, ami egy másodlagos következménye a hagyományos (nem poláros) ökológiai fényszennyezésnek. Hasonló jelenséget figyeltünk meg több különféle poláros fényszennyező forrásnál is: a földre terített mezőgazdasági fényes fekete műanyag fóliák által odavonzott polarotaktikus rovartömeg barázdabillegetők rajait vonzotta, mely madarak levadászták le a fóliák fölött repülő és azokra leszálló rovarokat. Ezáltal e fóliák úgy működtek, mint hatalmas madáretetők. Azt is megfigyeltük, hogy a barázdabillegetők összeszedegették a patakok mellett húzódó aszfaltutak fölött rajzó és párosodó polarotaktikus kérészeket.

Függőleges üvegfelszínek által odavonzott tegzeseket (Hydropsyche pellucidula) fogyasztó madarak. (A, B) Házi veréb (Passer domesticus). (C, D) Széncinege (Parus major). (E, F) Szarka (Pica pica). (G, H) Barázdabillegető (Motacilla alba)

Tapasztalataink szerint a budapesti Duna-part üvegépületeinél tömegesen rajzó tegzesek nagy számban vonzanak házi verebeket, széncinegéket, szarkákat és barázdabillegetőket is, mely madarak tervszerűen fogdossák össze az üvegfelületekre leszálló és ott rajzó rovarokat, amelyekkel bizonyos pókok is táplálkoznak. Ugyanakkor e madarak elfogyasztják e pókokat is, amelyek így nemcsak ragadozók, hanem egyben zsákmányok is a poláros fényszennyező épületeknél kialakuló táplálkozási hálózatban.

Tegzesek (A, D) és nyolclábú ragadozóik az ELTE épület homlokzatán (Fotó: Kriska György)

Az ELTE dunaparti üvegépületeinél a dunai tömegtegzes rajzásakor elsőként 2015-ben, majd 2016-ban és 2017-ben is sikerült megfigyelnünk nagy fakopáncs (Dendrocopos major) párok rendszeres megjelenését. A nagy fakopáncsok a fentebb említett madarakhoz hasonlóan szintén az üvegfelületekre leszálló tegzesekkel táplálkoztak.

Az ELTE dunaparti üvegépületnél dunai tömegtegzes (Hydropsyche pellucidula) egyedekkel táplálkozó nagy fakopáncs (Dendrocopos major). (A-D) A nagy fakopáncs az ablakok mellett a téglafalba kapaszkodva közelíti meg az üvegfelületre leszállt rovarokat. (E-F) A téglafal és az épület peremek jó kapaszkodó és leszállóhelyet biztosítanak a fakopáncs számára (Fotó: Pereszlényi Ádám)

A szóban forgó rovarevő madarak számára első közelítésben előnyt jelent a poláros fényszennyező forrásokhoz odavonzott polarotaktikus rovarok tömege, ami időszakos és térben jól körülhatárolt, bő zsákmányforrást jelent. Ezt különösen a szarkák képesek kiaknázni, nem lévén természetes ellenségeik az épületek környékén. Másrészről viszont a tömegrajzó tegzesek által odavonzott fészekrabló szarkák megnövekedett predációs veszélyt jelenthetnek a többi madárfajra. Ez a helyzet egy tipikus ökológiai csapda kialakulását eredményezheti a verebek, barázdabillegetők és széncinegék számára: (i) A poláros fényszennyező üvegfelületekhez vonzódó polarotaktikus tegzesek tömege a közelbe csalja az említett madarakat. (ii) E madarak tojást raknak az üvegépületek közelében a bőséges rovarzsákmánynak köszönhetően. (iii) A szarkák és a városi környezettel együtt járó egyéb ragadozók, pl. kóbormacskák elpusztíthatják a barázdabillegetők, verebek és széncinegék fiókáit. (iv) Ez utóbbi hatást tovább súlyosbíthatja, hogy az időszakosan (a tegzesrajzáskor) megjelenő táplálékbőség elmúltával a madarak a fiókák kikelése után már nem találnak a területen elegendő táplálékot az utódok felneveléséhez. Ezáltal tehát egy kezdetben előnyösnek tűnő élőhely egyes madárfajok esetében később kifejezetten hátrányosnak bizonyulhat az utódnemzedék túlélése szempontjából.

A nagy testű szarka és a dolmányos varjú is táplálkozik a bőséges rovarzsákmányból a folyóparti épületeknél (Fotó: Kriska György és Pereszlényi Ádám) 

Forrás

Pereszlényi Ádám, Horváth Gábor, Kriska György (2017) ÉT-Etológia: A poláros fényszennyezés haszonélvezői. Élet és Tudomány 72 (19): 604

Kriska, György (2020) Vízirovarok polarizációérzékelése, poláros ökológiai csapdák. Akadémiai nagydoktori thesis, ELTE TTK

ELTE TTK Északi Tömb (Fotó: Kriska György)

Egy üvegfelületről tükröződő fény akkor a legpolárosabb, ha Brewster-szögben történik a visszaverődés. Mivel egy polarotaktikus vízirovar számára annál vonzóbb a vízszintes rezgéssíkú fény, minél nagyobb annak d lineáris polarizációfoka, ezért egy függőleges üvegfelülethez repülve közeledő vízirovar viselkedését leginkább a Brewster-szögben tükröződő fény polarizációs sajátságai határozzák meg. A Brewster-szögben visszaverődő fény rezgéssíkja, azaz polarizációiránya mindig merőleges a visszaverődési síkra, s párhuzamos a tükröző felülettel. Ily módon egy függőleges üvegfelszínhez repülve közeledő rovar szemébe az üvegről Brewster-szögben visszaverődő fény polarizációiránya egy függőleges síkú kör kerületével párhuzamosan változik a látóiránnyal.

(A) Egy üveggel borított függőleges falhoz repülve közeledő vízirovar Brewster-szögnyi látóterébe egyre kisebb üvegfelület esik. (B) Egy polarotaktikus vízirovar számára a függőleges üvegfelszínnek csak azon részei lehetnek vonzóak, melyekről vízszintes (fehér kettősfejű nyilak) vagy ahhoz közeli polarizációirányú fény tükröződik közel Brewster-szögben a repülő rovar összetett szemébe. Az ettől eltérő rezgéssíkú (fekete kettősfejű nyilak) visszavert fény nem vonzó a rovar számára még akkor sem, ha Brewster-szögben verődik vissza

Egy repülő polarotaktikus vízirovar számára a függőleges üvegfelszínnek csak azon részei lehetnek vonzóak, melyekről vízszintes vagy ahhoz közeli rezgéssíkú fény tükröződik, az ettől eltérő polarizációirányú visszavert fény nem vonzó még akkor sem, ha Brewster-szögben verődik vissza.

A vízirovarok repülve keresnek vizet, mikor is a fejük háti-hasi szimmetriasíkja függőleges, amire tehát pont merőleges a vízről visszaverődő fény vízszintes rezgéssíkja. A polarotaktikus vízirovaroknak minden olyan fény vonzó, aminek polarizációiránya merőleges a fejük háti-hasi szimmetriasíkjára. Úgy is fogalmazhatunk tehát, hogy e rovaroknak az a „vízszintes” polarizációirány, ami merőleges a háti-hasi szimmetrisíkjukra, függetlenül a fejtartástól.

(A) Egy függőleges üvegfelületre leszállt vízirovar szemének hasoldali látóterébe a környezetből jövő fény jut az üvegről történő tükröződés után. (B) Bárhogyan is irányul a függőleges üvegfelületre leszállt rovar feje, az üvegről Brewster-szögben visszaverődő fény kettősfejű nyilakkal jelzett rezgéssíkja mindig merőleges a rovar háti-hasi szimmetriatengelyére. Ezért az üvegről tükröződő fény rovar által érzékelt polarizációiránya is mindig „vízszintesnek” tűnik

Mikor egy vízirovar leszáll egy függőleges üvegfelületre, akkor szemének hasoldali látóterébe is a környezetből jövő fény jut az üvegről történő tükröződés után. Miközben a rovar ide-oda mászkál az üvegen, bárhogyan is irányul a feje, az üvegről Brewster-szögben visszaverődő fény rezgéssíkja mindig merőleges a rovar háti-hasi szimmetriasíkjára. Ebből kifolyólag az üvegről tükröződő fény rovar által érzékelt polarizációiránya is mindig „vízszintesnek” tűnik. Ha e visszavert fény d lineáris polarizációfoka meghaladja a rovar polarizációérzékelésének d* küszöbét, akkor a függőleges üvegfelület mindig vonzó a rovar számára, függetlenül attól, hogy merre irányul a feje, teste.

A fentiek szerint a dunai tömegtegzes függőleges üvegfelületekhez való vonzódásának magyarázatához nem kell mást tennünk, mint mérni az üvegről tükröződő fény polarizációs sajátságait a meteorológiai viszonyok függvényében, s meghatározni az üvegfelszín azon részeit, melyeket e rovarok víznek tekintenek röptükben, illetve mikor már az üvegre leszálltak. Egy felületpontot akkor érzékel víznek egy vízirovar, ha a visszavert fény d polarizációfokára és a rovarfej háti-hasi szimmetriasíkjától mért a polarizációszögére teljesül a következő két feltétel: (i) d > d*, (ii) |90° - a| < Da, ahol Da az a küszöbszög, amennyivel a fény rezgéssíkja eltérhet a rovar háti-hasi szimmetriasíkjára merőleges, azaz a rovar számára "vízszintes" iránytól, hogy a rovar még vonzónak találja.

Ahol a dunai tömegtegzes rajzott az Eötvös Loránd Tudományegyetem Lágymányosi Campus épületeinek üveggel borított függőleges falainál, képalkotó polarimetriával mértük az épületfalak fénypolarizáló-képességét a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában.

(A) Az Eötvös Loránd Tudományegyetem Lágymányosi Campus Északi Tömbjének elhelyezkedése a Dunához képest, és azon öt különböző látóirány, amiből az épület üvegfelülettel borított falainak fénypolarizáló-képességét mértük. (B-E) Az üvegezett falak fénypolarizációs mintázatai a spektrum kék (450 nm) tartományában mérve. A fehér kettősfejű nyilak a visszavert fény helyi polarizációirányát mutatják (Fotó: Horváth Gábor)

Ilyen mérésekből kiderült, hogy a nap bármely szakában, az égbolt felhőzöttségétől (tiszta vagy borult) függetlenül mindig voltak olyan részei a falaknak, melyek függőleges üvegfelületeiről vízszintes vagy ahhoz közeli rezgéssíkú, kellően nagy polarizációfokú fény tükröződött. Az ilyen felületek vonzóak lehetnek a polarotaktikus tegzeseknek. Azok a felületrészek viszont nem vonzzák e rovarokat, melyek nem vízszintes rezgéssíkú és/vagy alacsony polarizációfokú fényt vernek vissza.

(A) Egy árnyékban lévő függőleges fekete üvegfelület 180° látószögű halszemoptikás fényképe tiszta égboltnál. (B) Az üvegfelületről tükröződő égboltfény d lineáris polarizációfokának mintázata. (C, D) Az üvegről visszavert fény a polarizációszöge, mikor a-t a függőlegestől (C), illetve a kör alakú mintázat adott pontján átmenő sugártól (D) mérjük. (E, F) A fekete tartományok az üvegfelszínnek egy olyan polarotaktikus vízirovar által víznek érzékelt részeit jelölik, mely rovar az üveg felé repül (E), illetve az üvegen mászkál (F). A mérés az előbbi ábra 5. látóirányából történt (Fotó: Horváth Gábor)

A fenti A. ábra egy árnyékban lévő függőleges fekete üvegfelület 180° látószögű halszemoptikás fényképét mutatja tiszta égbolt alatt. A B. ábra a fekete üvegről tükröződő égboltfény d lineáris polarizációfokának mintázata, ahol jól látszik a nagy d-jű Brewster-gyűrű (sötétszürke-fekete). E Brewster-gyűrűnek azonban csak azon részei vonzhatnak polarotaktikus tegzeseket, melyekről a rovarok számára „vízszintesnek” érzékelt rezgéssíkú fény tükröződik. A C-D. ábrák a fekete üvegről visszavert fény a polarizációszögének mintázatát szemlélteti, mikor a-t a függőlegestől, illetve a kör alakú mintázat adott pontján átmenő sugártól mérjük. Az előbbi, illetve utóbbi a-mintázat annak felel meg, amit az üveg felé röpülve közeledő, illetve az üvegre rászállt tegzes érzékel. Az E-F. ábrák a fekete tartományok az üvegfelszínnek egy olyan polarotaktikus vízirovar által víznek érzékelt részeit jelölik, mely rovar az üveg felé repül, illetve az üvegen mászkál. Jól látszik az E-F ábrákon, hogy mikor a tegzes repülve közelít a függőleges üvegfelülethez, annak csak egy közel függőleges keskeny sávját tekintheti víznek, ugyanakkor mikor már leszállt az üvegre, akkor annak a Brewster-gyűrű mentén húzódó jóval nagyobb részét. Lényegében ugyanezt kaptuk más napállások és az ég különböző felhőzöttségei mellett is a fekete üvegre.

(A) Egy árnyékban lévő függőleges fehér hátterű üvegfelület 180° látószögű halszemoptikás fényképe tiszta égboltnál. (B) Az üvegfelületről tükröződő égboltfény d lineáris polarizációfokának mintázata. (C, D) Az üvegről visszavert fény a polarizációszöge, mikor a-t a függőlegestől (C), illetve a kör alakú mintázat adott pontján átmenő sugártól (D) mérjük. (E, F) A fekete tartományok az üvegfelszínnek egy olyan polarotaktikus vízirovar által víznek érzékelt részeit jelölik, mely rovar az üveg felé repül (E), illetve az üvegen mászkál (F). A mérés az előbbi ábra 5. látóirányából történt (Fotó: Horváth Gábor)

A vizsgált épület falait azonban nemcsak dekorációul szolgáló fekete és sötétszürke üvegtáblák borítják, hanem fehér és világosszürkék is, továbbá az ablaküvegek attól függően látszanak fehérnek, világos szürkének vagy sötét szürkének, hogy le vannak-e eresztve, össze vannak-e húzva a fehér függönyök. Ezért mértük az ilyen világos üvegfelületek polarizáló-képességét is. A fenti B. ábra szerint a világos üvegről visszaverődő fény jóval kevésbé poláros, mint a feketéről visszavert, mivel az üveg mögül jövő polarizálatlan intenzív fény többé-kevésbé depolarizálja az üveg külső felszínéről visszaverődő fény polarizációját. Az E ábrán látható, hogy mikor a tegzes repülve közelít a világos üveghez, annak megint csak egy függőleges keskeny sávját tekinti víznek, s miután leszállt az üvegre, annak megint a Brewster-gyűrű mentén húzódó részét érzékeli víznek, de ez jóval kisebb területű, mint a fekete üvegnél. Más meteorológiai körülmények között is hasonló eredményre jutottunk.

Összefoglalva a polarizációs méréseink eredményeit, megállapíthatjuk, hogy az üvegfelületekkel fedett függőleges épületfalaknak mindig vannak olyan részei, melyek a repkedő polarotaktikus tegzesek számára vonzó polarizációs sajátságú fényt tükröznek. Ezzel magyarázható, hogy a Dunából kikelő tegzesek előbb-utóbb a dunaparti épületek függőleges üvegfelületeihez vonzódnak, s ott folytatják a rajzásukat a napállás és az égbolt felhőzöttségétől szinte függetlenül. Másrészt pedig miután e tegzesek leszálltak a függőleges üvegfelületekre, azok jó része megint a számukra vonzó polarizációs jellemzőjű fényt ver vissza, ami a többi érzékszervük által szolgáltatott jelzéseket elnyomva szupernormális ingerként vizet utánozva ott marasztalja őket. Ez lehet az egyik fő vizuális/optikai oka annak, hogy a függőleges üvegen landoló tegzesek miért időznek hosszan az üvegen. A sötétebb üveg erősebben poláros fényt tükröz, mint a világosabb, miáltal a sötétebb függőleges üveg nagyobb része utánoz vizet a rászállt tegzesek számára, mint a világos, így a sötétebb üveg mindig vonzóbb a világosabbnál. Ez magyarázza azt a tapasztalatunkat, hogy a sötét üvegtáblákon sokkal több tegzest számoltunk össze, mint a világosakon.

Dunai tömegtegzes párzása

Végezetül hangsúlyozni szeretnénk, hogy az itt bemutatott, általunk megmagyarázott vizuális ökológiai jelenség nemcsak a dunai tömegtegzest (Hydropsyche pellucidula) érinti, hanem gyakorlatilag minden olyan polarotaktikus vízirovart, amely rajzásakor találkozik ehhez hasonló üvegépületekkel. Egy általános, széles körben elterjedt jelenségről van tehát szó, hiszen a városokban a tavak és folyók partjain is egyre gyakoribbak az üvegpaloták, melyek gyakran megtévesztik, magukhoz vonzzák és el is pusztítják a polarotaktikus vízirovarokat. Meggondolandó tehát, hogy továbbra is érdemes-e korlátozás nélkül elárasztanunk környezetünket a modern építészet üvegalkotásaival, melyek ökológiai hatásait még csak manapság kezdjük megérteni és felmérni.

Tegzestetemek az üvegépület belső ablakpárkányán (Fotó: Kriska György)

A vízirovarok polarizációs ökológiai csapdájaként működő városi üvegépületek poláros fényszennyezését a következő építészeti megoldásokkal lehetne kiküszöbölni, vagy csökkenteni: Minimalizálni kell az üvegfelületeket: kerülendő minden felesleges üvegtábla, melynek csak díszítő szerepe van. Egy épületben gyakorlatilag csak az ablakok a szükséges üvegfelületek. Kerülendők a fényes (sima) felszínű dísztéglák is, helyettük matt felületűek használandók. Ugyancsak kerülendők a fényes és sötét burkolófelületek. Az ablakokon fehér függönyök használandók, melyek lehetőleg be is húzandók az ablaküvegről visszavert fény polarizációfokának csökkentése végett. Mivel a vízirovarok általában nem érzékelik a vörös fényt, s így számukra a vörös és fényes felületek sötétnek és erősen polarizálónak tűnnek, ezért kerülendő a fényes és vörös felületek használata. Az épület felületei nem lehetnek túl világosak sem, mert napnyugta után nagy mennyiségű városfényt vernek vissza, ami fototaxissal vonzhatja a védendő rovarokat. Az optimális kompromisszum a középszürke és matt felületek használata, melyek csak mérsékelten vernek vissza fényt, gyenge és általában nem vízszintes polarizációval. Az ablakok ne vízszintes forgástengely körül legyenek csak részben dönthetőek, hanem függőleges forgástengely körül legyenek teljesen nyithatóak, miáltal sokkal kisebb eséllyel ejthetik csapdába az odavonzott és a szobákba bejutott rovarokat. Ha egy épület élővizek közelében áll, és mégis vízszintes tengely mentén részben dönthető bukóablakokkal rendelkezik, akkor úgy tehető „zöldebbé”, hogy az ablakait (ha lehetséges) zárva tartják a polarotaktikus és/vagy fototaktikus rovarok fő (tavaszi, esetleg őszi) rajzási időszaka(i) alatt.

Forrás

Malik P., Hegedüs R., Horváth G., Kriska Gy. (2008) Üvegpaloták mint ökológiai csapdák. II. rész: Vonzó fénypolarizáló üvegfelületek. Élet és Tudomány 63: 980-982

Tömegtegzes rajzás az Eötvös Loránd Tudományegyetemnél (Fotó: Kriska György)

Május elejétől június közepéig különös rovarrajzás tartja izgalomban a Duna-part 1-2 km-es közelében élő lakosságot minden évben. Ezen időszak alkonyati óráiban szürkés-barna molylepkeszerű rovarok lepik el, gyakran felhőszerű tömegben az épületek környékét, és a csapongva repkedő állatok jelentős hányada a lakásokba is berepül a nyitott ablakokon át. A jelenség tömeges voltát jól mutatja a rovarcsapdaként működő ablakok belső párkányain vagy a dupla ablakok között ilyenkor felhalmozódó jelentős mennyiségű rovartetem.

Kiszáradt tegzestetemek az ELTE belső ablakpárkányán (Fotó: Kriska György)

A lakók többsége ruhamolynak hiszi e hívatlan vendégeket, és mindent megtesz a valójában ártalmatlan rovarok elpusztítására. A szóban forgó rovarokat közelebbről megvizsgálva megállapítható a lepkékhez való nagy hasonlatosságuk, ugyanakkor a szárnyukat a lepkékéivel ellentétben nem pikkelyek (hímpor) borítják zsindelyszerűen, hanem szőrök. E sajátosság felismeréséhez azonban már mikroszkóp szükséges. E lepkeszerű rovarok szőrös szárnyuknak köszönhetik a tudományos családnevüket is: Trichoptera, ami magyarul „szőrös szárnyú”-t jelent.

E család magyar elnevezése, a tegzesek pedig arra utal, hogy e rovarok vízben élő lárvái gyakran építenek tegezszerű lakócsövet maguknak. A Duna mellett rajzó folyólakó tegzesfaj, a tömegtegzes (Hydropsyche pellucidula) magyar neve e rovar tömeges megjelenésére utal. E faj lárvái Európa, Kis-Ázsia, Marokkó és Algéria folyóiban is igen elterjedtek.

Az alkonyatkor aktív rovarok, mint a kérészek és a tegzesek, a vízpartok közelében gyakran rajzanak tömegesen épületek közvetlen szomszédságában, amit korábban az épületek messziről is jól látható körvonalainak vonzó hatásával magyaráztak: az égbolt világos hátteréhez képest az épületek sötét tömbje olyan erős vizuális ingert jelent a repülő rovarok számára, ami alkalmas lehet arra, hogy egybetartsa a párzás céljából összegyűlt rovarokat. Ez az elmélet azonban nem magyarázza azt a különös jelenséget, hogy a rajzó rovarokat miért éppen az épület nagy csillogó függőleges üvegtáblái vonzzák, és miért szállnak le ezekre tömegesen a hím és nőstény egyedek egyaránt. A továbbiakban azon kísérleteinkről és megfigyeléseinkről számolunk be, melyek eredményeként sikerült megmagyaráznunk a dunai tömegtegzes e rejtélyes viselkedését.

Az ELTE Északi Tömbje a lágymányosi Dunaparton (Fotó: Kriska György) 

Kutatásaink során a dunai tömegtegzes üvegezett falú épületek melletti szaporodási viselkedését tanulmányoztuk Budapesten. A tömegtegzes rajzását április és május 15-e között vizsgáltuk 2006-ban és 2007-ben. Terepi megfigyeléseink naponta 14 órától 21 óráig tartottak az Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Karának két lágymányosi épületénél, melyek a Dunától és egymástól is közel 100 méterre helyezkednek el. Binokuláris távcsővel a legintenzívebb rajzási időszakban, szélcsendes és meleg időben, felhőtlen égbolt alatt öt napig számoltuk az épület 4 m²-es fényes fekete és fehér függőleges üvegtábláin tartózkodó tegzesek számát.

Tegzesek az ELTE épület fényes fekete üvegtábláin (Fotó: Kriska György)

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem Lágymányosi Campus részletesen vizsgált épületének fala függőleges fekete és világos szürke üveglapokkal, mint dekorációval borított, köztük számos ablakkal. Az ablakok általában sötét szürkének tűntek, mert a mögöttük lévő helyiségekből alig jött fény. Ha viszont be volt húzva a fehér függöny, akkor az ablakok világos szürkék vagy fehérek voltak, mert a függönyök sok fényt vertek vissza. Az ilyen sötét (fekete, sötét szürke) és világos (fehér, világos szürke) üvegfelületekkel tarkított falaknál nagy számban rajzottak a tegzesek, és gyakran rá is szálltak az üvegre. Az azonos méretű sötét és világos üvegfelületekre leszálló tegzesek számát összehasonlítva megállapítottuk, hogy a sötét üveglapokra átlagosan 3,0-7,2 szer több tegzes szállt le, mint a világosakra.

A fényes fekete és szürke üvegtáblákon a fekete pöttyök jelentik a tegzeseket (Fotó: Kriska György)

A tömegtegzes polarotaxisának vizsgálatára választásos laboratóriumi kísérleteket végeztünk, melyek azon alapultak, hogy a rajzáskor megtermékenyített nőstények természetes, zavartalan körülmények között mindig visszatérnek a vízhez, hogy lerakják petéiket. E kísérletek során 100 tegzest helyeztünk el egy jól szellőző, párásított üveg akváriumban, melynek alját két kísérletben két különböző optikai sajátságú felülettel takartuk le egyenlő arányban. Az első kísérletben fényes alumínium fólia és fényes fekete műanyag fólia volt a fedőanyag, a másodikban pedig matt fekete vászonnal cseréltük ki az alumínium fóliát. E tesztfelületek fénypolarizáló képességét képalkotó polarimetriával mértük a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában. A laboratóriumban elhelyezett akváriumban 2 napig tartottuk a tegzeseket természetes megvilágítási körülmények mellett. Végül leszámoltuk a tegzesek által lerakott petecsomókat a különböző tesztfelületeken.

Frissen lerakott és kiszáradt dunai tömegtegzes peték a tesztfelületen (Fotó: Kriska György)

A vízszintes alumínium fólia, matt fekete vászon és fényes fekete műanyag fólia felületére lerakott petecsomók száma alapján kitűnik, hogy a tegzesek petézésükkor előnyben részesítették az erősen és vízszintesen poláros fényt tükröző fényes fekete fóliát a csak gyengén és nem vízszintesen poláros fényt visszaverő matt fekete vászonnal és alumínium fóliával szemben: a fekete műanyag fóliára a tegzesek 5,2-6,5-ször több petecsomót raktak le, mint a másik két tesztfelületre. Ebből egyértelműen következik a tegzesek pozitív polarotaxisa.

A tömegtegzes rajzása Budapesten május első hetében kezdődik, majd ezt követően 3-5 hétig tart. Ebben az időszakban a szabadvégtagú bábok kora délután 15 órától kezdődően kimásznak a vízből, és a parton kifejlett szárnyas rovarrá, imágóvá vedlenek. A tegzesek ezután 50-200 egyedből álló rajokba verődnek, amelyek 17 óra után egyre gyakoribbak a folyópart pár száz méteres körzetében. Szélcsendes időben közvetlenül a vízparton lévő tereptárgyak, bokrok és fák közelében rajzanak. Ilyenkor, ha valaki gyalogosan megy le a Duna-partra, gyakran előfordul, hogy az illető feje körül jelenik meg a rovartömeg, nem kis riadalmat okozva. A vízparton kialakuló erősebb légmozgás esetén a csapongva repülő tegzesek csak a vízparttól távolabbi szélcsendes helyeken tudnak rajokba szerveződni.

Dunai tömegtegzes tarjás az ELTE Északi Tömb homlokzatán (Fotó: Kriska György)

A víztől távolabb kialakuló tegzesrajok rajzási helyei a vízparti épületek kiszögellései, melyek az égbolt világos hátterénél erősen kontrasztos megjelenésűek, ezért alkalmasak a rajok egybetartására. Az épületek ablaktáblái erősen vonzzák e tegzesrajokat, melyek gyakran egyik ablaktól a másikig csapódnak, miközben az egyedek és a kopuláló párok leszállnak a függőleges üvegfelületre.

Tegzesrajok az ELTE épületablakai előtt (Fotó: Kriska György)

Tömegtegzes párzás a külső ablakpárkányon

Az épület melletti kedvezőbb rajzási körülmények, kisebb légmozgás, a falak hőkisugárzása miatti magasabb léghőmérséklet hosszabb rajzást tesznek lehetővé az épületek közelében, mint a vízparton. A napi rajzási periódus vége felé lecsökken a tegzesrajok száma, és az imágók szétszélednek. A sötétedés előrehaladtával a tegzesrajok számának csökkenésével kerül előtérbe a nyitott ablakok fototaxison alapuló csapdázó hatása: a kivilágított ablakok magukhoz vonzzák a tegzeseket, melyek közül sokan az ablakon át bejutnak az épületbe, ahol elpusztulnak.

Meglapuló tegzesek a téglafalon (Fotó: Kriska György)

A rajzás 21 óra körül fejeződik be. Ekkor a hím tegzesek elrejtőznek az épületfal védett zugaiban, a megtermékenyített nőstények pedig visszatérnek a folyóhoz, ahol lerakják petéiket. A petékből kikelő, a szövőtegzesek családjába (Hydropsychidae) sorolt lárvák a vízfenéken élnek egy évig, ahol saját szövésű hálójukkal a vízben sodródó kisebb élőlényekre vadásznak.

Szövőtegzes (Hydropsychidae) lárvák – 18 mm. (c) Szövőtegzes lárva víz alatt kifeszített hálója – 6 mm (Fotó: Kriska György)

A Duna magyarországi szakasza nagyjából egységes élőhelyi viszonyokat biztosít a vízben fejlődő tegzeslárvák számára, ezért a tömegtegzes rajzása a természetes ártéri növénytársulásokkal jellemezhető, és a kibetonozott, teljesen beépített, belvárosi és külvárosi partszakaszokon egyaránt megjelenik, így minden évben megfigyelhetjük a tömegtegzes különös rajzását a folyó mentén.

Bukóablakok kintről és bentről (Fotó: Kriska György)

A folyóparti üvegépületeknél rajzó tegzesekre a nyitott bukóablakok jelentik a legnagyobb veszélyt. Ha ugyanis rajzáskor nyitva van egy bukóablak, akkor megfigyeléseink szerint 3 percenként átlagosan 2 rovar jut be az épületbe az ablak és az épületfal keskeny nyílásán keresztül. A véletlenül így bejutott egyedek pozitív fototaxissal próbálnak meg kiszabadulni fogságukból a fényes ablaktáblának repülve. A rovarok újra és újra nekirepülnek az ablaküveg belső felszínének, míg végül kiszáradva és elgyengülve az ablakpárkányokra hullanak. A bukóablakok sötétedés után is kifejtik csapdázó hatásukat, hiszen ilyenkor a termekben felkapcsolt világítás vonzza magához pozitív fototaxissal a még repülő tegzeseket.

Végeredményként elmondhatjuk, hogy a szaporodásból kényszerűen kivont tízezernyi tegzes ivarsejtjeivel együtt pusztul el a modern üvegépületek belső ablakpárkányain, ami hozzájárulhat az utódgeneráció egyedszámának csökkenéséhez, és ezáltal a folyóvízi életközösségek elszegényesedéséhez is. Ezért tehát a Duna-parti üvegpaloták a tömegtegzes ökológiai csapdái.

Forrás

Kriska Gy., Szivák I., Horváth G. (2008) Üvegpaloták mint ökológiai csapdák. I. rész: Tegzesek tömegrajzása. Élet és Tudomány 63: 908-910

Tegzes (Trichoptera) imágók – 2 cm, és a lábszár (tibia) sarkantyúi (Fotó: Kriska György)

A lepkékkel szoros rokonságban álló tegzesek (Trichoptera) a vízirovarok egyik legnagyobb rendjét alkotják. A kifejlett egyedek a szárazföldön élő szürkésbarna törékeny testű, molylepkékhez is hasonlítható rovarok (1. és 2a. ábrák). A méretük 3 mm-től (mikrotegzesek - Hydroptilidae) 60 mm-ig (pozdorjánfélék - Phryganeidae) terjedhet. 

A dunai tömegtegzes szárnyának fénymikroszkópos képei (Fotó: Kriska György)

A Trichoptera név szőrösszárnyút jelent, ami arra utal, hogy a tegzesek szárnyát a lepkékkel ellentétben nem pikkelyek, hanem szőrök borítják. A kifejlett rovar szájszervei csökevényesek, de víz és nektár felvételére alkalmasak lehetnek. Fejükön nagy kiemelkedő összetett szemek és egyes családok imágóin pontszemek is és előre irányuló hosszú csápok találhatók. Ezek legtöbbször elérik, de jelentősen meg is haladhatják a testhosszat. Nyugalomban szárnyaikat tetőszerűen helyezik el a potroh felett. Lábszáruk jellegzetes sarkantyúkat visel.

Repülésük csapongó. Az imágók kibújása tavasztól az őszi hónapok végéig történhet. A kibújás után a legtöbb család imágói repülni és párzásra is képesek, míg mások (Limnephilidae) hosszabb-rövidebb nyugalmi perióduson (diapauza) esnek át, amely során ivarszerveik teljesen kifejlődnek és az imágók alkalmassá válnak a párzásra. Egyes tavasszal kibújó fajoknál a nyugalmi periódus akár 3 hónapig is eltarthat, amit az egyedek barlangokban, üregekben töltenek el.

(a) Petéző (Philopotamus sp., Philopotamidae) tegzes a patakmederből kiemelt kövön. (b) Limnephilidae fajok kocsonyás petecsomói ivadékokkal és embriókkal (kis kép) – 15 mm (Fotó: Kriska György)

A tegzesek nőstényei kétféle petecsomót raknak le. A fajok egy része úgynevezett ragacsos petéket rak egyesével, rövid láncok, vagy az aljzatot sűrűn beborító petelapok formájában a víz alá. A többiek a petékkel együtt kocsonyás anyagot is kiválasztanak, amely víz hatására megduzzad, és hatásos védelmet biztosít a kiszáradás, a megfagyás, és a mikroorganizmusok ellen (1. ábra). A nőstények peterakáskor vagy a víz alá másznak, és ott rögzítik, vagy egyszerűen csak a vízbe ejtik petecsomójukat. A mocsári tegzesek (Limnephilidae) és a Goeridae családok nőstényei a víz fölé hajló ágak, levelek alsó felszínére rakják kocsonyás petecsomóikat, ahonnan a kikelő lárvák a vízbe esnek.

A tegzeslárvák többsége különböző formájú lakócsövet (tegezt) vagy hálót készít. Az építkezés alapját az ajakmirigyek által kiválasztott szövőfonalak képezik, amelyek nem csak a fogóhálók, hanem a lakócsövek elkészítésében is fontosak. A lárvák ezek segítségével ragasztják egymáshoz a tegez építő elemeit, és a házat is ezzel bélelik ki. A lakócsöves tegzeslárvák bebábozódása az utolsó ház belsejében megy végbe. A tegezt az aljzathoz rögzítik, majd mindkét végét lezárják. A hálófeszítő lárvák apró kövek halmazából építenek egy a testüket beborító kupolát (bábbölcső), amit az aljzathoz rögzítenek. A lárva a bábház belsejében sűrű selyemből belső kokont sző maga köré. A kokon a fajok nagy részénél féligáteresztő tulajdonságú, ezért a falán át beáramló víz miatt feszes kúpos képződménnyé alakul. A szabadvégtagú bábok kb. 1 hónapos fejlődés után szabadítják ki magukat a bábházból, és a felszínre úsznak. A szárazra kúszó bábból általában az éjszakai órákban bújik elő a szárnyas rovar. 

(a-c) Polycentropodidae tegzeslárva bebábozódása (Fotó: Kriska György)

(a) Szövőtegzes (Hydropsychidae) bábkokonja a bábbölcsőben – 15 mm. (b) Szabadvégtagú tegzesbáb (Philopotamus sp., Philopotamidae) a vízparton – 18 mm (Fotó: Kriska György

(a-d) Philopotamus sp. (Philopotamidae) tegzesimágó kibújása a bábból – 18 mm (Fotó: Kriska György)

A tegzeslárvák fejlődésük során többször vedlenek, ami néhány kivételtől eltekintve 5 lárvastádium megjelenését eredményezi. A lárvastádiumok hossza folyamatosan nő, míg az első néhány napig, addig az utolsó több hónapig is eltarthat. A tegzesek egy évig tartó egyedfejlődéséből 9-10 hónap esik a lárvafejlődésre. A lárvák kemény, kitines fején a pontszemeket (kétoldalt kis fekete pigmentfoltok, az üvegszerű szklerotizációval kissé domborúak) és erőteljes rágószájszervet találunk.

A szájszerv felépítése aszerint módosulhat, hogy a lárva kisebb rovarokat és lárvákat zsákmányolva ragadozó, nagyobb élő és elhalt növényi részeket aprító, vagy a kövek algabevonatát kaparó életmódot folytat. A lárvák táplálékszerző stratégiájukat sokszor a környezet adta lehetőségekhez igazítják.

Egyes szövőtegzes (Hydropsyche instabilis, H. saxonica) fajok csak kedvező áramlástani viszonyok között építenek fogóhálót, egyébként a kövek algabevonatát legelik. A tegzeslárvák tora 3 pár erőteljes ízelt lábat hordoz, amelyek közül az első pár a táplálkozásban, tegezépítésben míg a második és harmadik pár a helyváltoztatásban fontos. A Leptoceridae családjának egyes fajai megnyúlt, úszószőrökkel borított hátulsó lábpárjaik csapkodásával úszni is tudnak. A tegzeslárvák potrohán különböző alakú legtöbbször fonalas, vagy elágazó szálakból álló trachekopoltyúk vannak.

A potroh utolsó szelvényén két karmokban végződő anális álláb ered, amely a szabadonélő és hálófeszítő lárváknál megnyúlt, míg a lakócsöveseknél rövid gyakran csak a karom alapján felismerhető szerv. A ragadozó életmódot folytató szabadonélő és hálószövő lárvák teste hát-hasi irányban lapított, szájszerveik előre irányulnak. A mozgékony állatok anális állábai, nyúlványai hosszúak, a bebábozódás előtt bábtegezt építenek (örvénytegzesek - Rhyacophilidae, szövőtegzesek - Hydropsychidae, Polycentropodidae, Psychomyidae, Phylopotamidae).

Mocsári tegzes (Limnephilidae) lárvája lakócső nélkül és lakócsőben (kis kép) – 17 mm (Fotó: Kriska György)

Örvénytegzes (Rhyacophilidae) lárva testfelépítése – 2 cm (Fotó: Kriska György)

(a-c) Lakócsöves tegzeslárva (Potamophylax nigricornis, Limnephilidae) – 15 mm (Fotó: Kriska György)

Forrás

Kriska Gy. (2022) Édesvízi gerinctelenek Közép-Európában. Flaccus Kiadó, 560 o.

Az Ephemerella hendrickson kérészfaj tömegrajzása egy fényes fekete autó körül Rebecca Allen felvételein (Michigan State University, USA)

A sima felszínű, fényes fekete autók egyes karosszériarészei (például motorháztető, tető, csomagtartófedél, szélvédő) vízszintesen poláros fényt vernek vissza. Mivel a polarotaktikus vízirovarok a vizekről tükröződő fény vízszintes polarizációja alapján ismerik fel a vízfelületeket és vonzódnak az ilyen fényhez, ezért a fényes fekete autókról visszaverődő vízszintesen poláros optikai inger megtévesztheti őket és pozitív polarotaxist válthat ki belőlük. A fényes fekete járművek ezáltal tipikus poláros fényszennyező források. Ennek egy látványos következménye, mikor például tömegesen rajzó kérészek teljesen ellepnek egy fényes fekete autót, amire lepetéznek, majd a lerakott petecsomók kiszáradás miatt elpusztulnak.

Különböző matt fekete és matt szürke fényezésű (A-E), illetve matt karbonfóliával ellátott tetővel és motorháztetővel rendelkező autók (F)

Napjainkban egyre terjed azon új és drága divathóbort, hogy főleg a luxusautók karosszériáját vagy annak egy részét matt feketére/szürkére festik, vagy matt karbonfóliával borítják. Az ilyen érdes felületű autók kinézete a megszokott csillogótól eltérő, matt lesz. Mivel a matt (érdes) felületek többé-kevésbé depolarizálják a róluk diffúzan visszavert fényt, ezért a polarotaktikus rovarok számára várhatóan nem vagy kevésbé vonzóak, mint a fényes megfelelőik.

E feltételezésünk ellenőrzésére terepkísérleteket végeztünk fényes fekete, matt fekete és matt szürke autókarosszériákból kivágott és a földre vízszintesen elhelyezett tesztfelületekkel. Vizsgálataink során arra kerestük a választ, hogy a fent említett felületek miként vonzanak bizonyos polarotaktikus kérészeket, szúnyoglábú legyeket és bögölyöket. A tanulmányozott rovarokat az erősen és vízszintesen polarizált visszavert fény indikátoraiként használtuk, mivel e fajok pozitív polarotaxissal bírnak.

Kutatásunk során elsőként különböző fekete és szürke matt autók, illetve a terepkísérletben használt fényes fekete, matt fekete és matt szürke tesztfelületek polarizációs tulajdonságait mértük képalkotó polariméterrel a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományaiban.

Matt fekete autó öt különböző nézőpontból képalkotó polarimetriával a spektrum kék (450 nm) tartományában mért d lineáris polarizációfok és α polarizációszög mintázatai, valamint a polarotaktikus rovarok számára vízként érzékelhető területek (Fotó: Horváth Gábor)

Egy tipikus matt fekete autó öt különböző irányból mért polarizációs mintázatán jól megfigyelhető, hogy a szélvédő napsütötte részéről visszavert fény d polarizációfoka igen magas (85 % < d < 100 %), míg a függőleges ablakok és karosszériarészek csak gyengén polárosak (d < 15 %). A tető, motorháztető és csomagtartó csak részlegesen poláros fényt ver vissza (25 % < d < 55 %). Az autóról visszavert fény polarizációfokának térbeli eloszlása meglehetősen homogén. A ferde szélvédő és a vízszintes tető, csomagtartó és motorháztető vízszintesen poláros fényt ver vissza, míg a többi ferde és függőleges autófelület ferde vagy függőleges polarizációirányú. Az autókarosszéria azon részeit, melyek egy küszöbnél (d > 15 %) magasabb polarizációfokú  és közel vízszintes polarizációirányú (80° < α < 100°) fényt vernek vissza, a polarotaktikus rovarok víznek tekintik. E kettős feltétel a matt fekete autó szélvédőjére, tetejére és motorháztetejére teljesül, így e felületrészek vonzzák a vizet kereső polarotaktikus rovarokat.

A terepkísérletekben használt fényes fekete, matt fekete és matt szürke tesztfelületek képalkotó polarimetriával a spektrum kék (450 nm) tartományában mért d lineáris polarizációfok és α polarizációszög mintázatai. A polariméter nézőpontjai: (i) egy nyílt terület felé (a felületek nap- és égboltfényt vernek vissza), (ii) fák és bokrok felé (a felületek lombfényt vernek vissza) (Fotó: Horváth Gábor)

Az 1. és 2. terepkísérletünkben használt fényes fekete, matt fekete és matt szürke tesztfelületek nagy része vízszintesen poláros fényt tükrözött, ám kis részükről függőlegesen vagy ferdén poláros fény verődött vissza, a neutrális pont környékéről (a vízszintesen és függőlegesen poláros területek határáról) pedig polarizálatlan fény tükröződött. A fényes fekete és matt fekete felületek verték vissza a legmagasabb polarizációfokú fényt, míg a matt szürke felület csak kevésbé volt poláros. E felületek polarizációs mintázatai csak némileg függtek a hullámhossztól. Amikor a tesztfelületek napfényt és égboltfényt vertek vissza, akkor polárosabbak voltak, mint mikor fák és bokrok képét tükrözték. A spektrum kék és zöld tartományában a matt szürke felület polarizációfokának szórása volt a legkisebb. A fényes/matt fekete/szürke autók és a tesztfelületek polarizációs mintázatait összehasonlítva azt tapasztaltuk, hogy azok gyakorlatilag egyformák, így tesztfelületeink jól utánozták a megfelelő autókarosszériák optikai sajátságait.

A terepkísérletekben használt fényes fekete (ff), matt fekete (mf) és matt szürke (msz) vízszintes tesztfelületek képalkotó polarimetria segítségével mért d lineáris polarizációfokának átlaga (oszlopok) és szórása (függőleges sávok) a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában, amikor a felületek nap- és égboltfényt (A), illetve fákról és bokrokról érkező lombfényt (B) vernek vissza

A megfigyelés irányától függően a spektrum kék (450 nm), zöld (550 nm) és vörös (650 nm) tartományában a fényes fekete tesztfelület polarizációfokának Δd szórása (kék: ±16,4-19,6 %, zöld: ±15,7-18,0 %, vörös: ±15,7-18,8 %) 1,9-2,8-szor, 1,8-2,5-ször és 1,5-2,8-szor nagyobb volt, mint a matt szürke felületé (kék: ±5,8-10,5 %, zöld: ±6,4-10,2 %, vörös: ±6,7-10,3 %). A matt fekete felület Δd szórása (kék: ±11,9-14,6 %, zöld: ±11,8-13,9 %, vörös: ±12,0-13,7 %) pedig 1,4-2,1-szer, 1,4-1,8-szor és 1,3-1,8-szor volt nagyobb, mint a matt szürke felületé. Ennek nagy jelentősége lesz a tesztfelületek rovarvonzó-képességének magyarázatában.

1. kísérlet Dömörkapunál. Fentről lefelé a fényes fekete, a matt szürke és a matt fekete tesztfelület látható (Fotó: Kriska György)

1. terepkísérletünket 2013. május 15. és 29. között, a Duna-Ipoly Nemzeti Parkhoz tartozó Dömörkapunál a Bükkös-patak mentén, amivel párhuzamosan egy aszfaltút húzódott. E hegyi patak különböző pozitív polarotaxissal rendelkező kérészek (Ephemeroptera: Baetidae, Heptageniidae) és szúnyoglábú legyek (Diptera: Dolichopodidae) számára szolgál kirajzási helyként. A kérészek kifejlett egyedei minden évben május és június között szürkületkor jönnek elő a patakból. Ezután nagy számban rajzanak az aszfaltút felett vagy annak közelében, ily módon ez a hely ideális volt kísérleteink számára. A helyszíni kísérlet során vizsgáltuk a vízszintes autókarosszéria-elemek kérészekre és szúnyoglábú legyekre kifejtett vonzó hatását. Három különböző, fémlemezből készült (80 cm × 80 cm, 10 kg) tesztfelületet használtunk: (i) fényes fekete (szürkeség = 100 %), (ii) matt fekete (szürkeség = 100 %) és (iii) matt szürke (szürkeség = 90 %). A tesztfelületeket egy karosszériafestéssel foglalkozó cég ugyanolyan fényes/matt fekete festékkel, illetve matt szürke karbonfóliával vonta be, mint amilyeneket jelenleg az autóiparban használnak.

Kérészek a fényes fekete, a matt fekete és a matt szürke tesztfelületeken (Fotó: Kriska György)

Egy adott napon a kísérlet nyári időszámítás szerinti 19 órakor kezdődött és 21 óráig tartott. A tesztfelületek sorrendjét 5 percenként ciklikusan változtattuk, hogy elkerüljük a helyhatást. Minden átrendezés után lefényképeztük mindhárom tesztfelületet, hogy dokumentáljuk a rájuk szálló, vagy közvetlenül felettük néhány dm-re repkedő rovarokat. Később számítógépes kiértékeléssel összeszámoltuk az egyes fényképeken látható kérészeket és szúnyoglábú legyeket.

A fényes fekete, matt fekete és matt szürke vízszintes tesztfelületekre rászálló kérészek összegyedszáma az 1. terepkísérlet során. A fényképen egy fényes fekete tesztfelületre leszállt kérész látható

Az 1. kísérlet során nem volt statisztikailag szignifikáns különbség a fényes fekete és matt fekete felület kérészekre gyakorolt vonzóképessége között. Ám meglepő módon a matt szürke felület 10,7-15,7-szer több kérészt vonzott, mint a másik két fekete felület. A szúnyoglábú legyek számára a fényes fekete felület volt a leginkább, míg a matt szürke a legkevésbé vonzó.

A fényes fekete, matt fekete és matt szürke vízszintes tesztfelületekre rászálló szúnyoglábú legyek összegyedszáma az 1. terepkísérlet során. A fényképen egy matt fekete tesztfelületre leszállt szúnyoglábú légy látható

2. terepkísérletünket napsütéses, meleg napokon végeztük 2013. június 24. és július 27. között egy szokolyai lovastanyán, 20 alkalommal. Itt az 1. kísérletnél használt három tesztfelület (fényes fekete, matt fekete, matt szürke) bögölyökre gyakorolt vonzó hatását vizsgáltuk. Két személy 2 m távolságban ült a tesztfelületektől és folyamatosan számolta a bögölyök felületekre adott reakcióit.

Földön fekvő, vízszintesen poláros fényt visszaverő felületek közelében a következő három reakció jellemző a bögölyökre: (i) levegőbeli körözés (a repülő rovar megközelíti a felületet, és legalább egy kört tesz felette a levegőben néhány dm magasságban), (ii) érintés (a rovar legalább egyszer megérinti a felületet, aztán elrepül), és (iii) leszállás (a rovar leszáll a felületre, és legalább 3 másodpercig rajta marad). E viselkedéselemeket figyeltük a 2. kísérletünk folyamán.

A fényes fekete (ff), matt fekete (mf) és matt szürke (msz) vízszintes tesztfelületekre érintéssel, leszállással vagy levegőben körözéssel reagáló bögölyök összegyedszáma a 2. terepkísérlet során. A fényképen egy matt szürke tesztfelületre leszállt bögöly látható

2. kísérletben a bögölyök számára szignifikánsan a legvonzóbb felület a fényes fekete volt, a leszállás és érintés szempontjából pedig a matt szürke felület volt a legkevésbé vonzó. A matt fekete felület vonzóképessége e két felületek vonzóképessége közé esett.

Az 1. és 2. kísérletben használt karosszéria-lapokon landolt kérészek (A, B), szúnyoglábú légy (C) és bögölyök (D) fényképei. (A) Egy petéző nőstény (lent) és egy hím (fent) Rhithrogena semicolorata kérész a matt fekete tesztfelületen. (B) R. semicolorata hím a fényes fekete tesztfelületen. (C) Egy szúnyoglábú légy a matt fekete tesztfelületen. (D) Bögölyök a fényes fekete tesztfelületen (Fotó: Kriska György)

Korábban azt feltételeztük, hogy az erősen és vízszintesen polarizáló felületekkel (tető, motorháztető, csomagtartó) rendelkező fényes fekete autók mattá tétele csökkenti a poláros fényszennyezést, mivel a felület érdessége (mattsága) depolarizálja a visszaverődő fényt. Terepkísérleteinkben azonban azt találtuk, hogy ez nem mindig történik így, ugyanis a vizsgált matt fekete és matt szürke karosszéria-elemek hasonlóan vonzóak vagy még vonzóbbak voltak bizonyos polarotaktikus kérészfajok számára, mint a tanulmányozott fényes fekete autófelületek. Ennek okai a következők lehetnek: (i) Habár a matt szürke tesztfelület kisebb d polarizációfokú fényt vert vissza, mint a fényes fekete, és (ii) a matt fekete felület kevéssé poláros lombfényt vert vissza a fényesnél, a polarizációfok csökkenése nem volt elég nagy ahhoz, hogy ne legyen vonzó a polarotaktikus rovarok számára. (iii) A matt fekete tesztfelület nagyobb polarizációfokú nap- és égboltfényt vert vissza, mint a fényes fekete. A polarotaktikus vízirovarok vonzódásának egyik feltétele, hogy a visszaverődő fény d polarizációfoka nagyobb legyen a polarizáció-érzékelés fajspecifikus d* küszöbénél. Ennél fogva az autók fényezésének polarotaktikus rovarokra kifejtett vonzó hatása akkor áll fenn, ha az autó egyes felületrészeiről visszavert fény d polarizációfoka nem kisebb, mint d*.

Meglepő volt azon eredményünk, hogy a matt szürke tesztfelület vonzó hatása a vizsgált polarotaktikus kérészekre jóval nagyobb volt, mint a matt és fényes fekete felületeké. Ennek egyik oka az lehet, hogy a fényes fekete felület d polarizációfokának ∆d szórása 2-3-szor nagyobb volt, a matt fekete felület ∆d szórása pedig 1,3-2,1-szer volt nagyobb, mint a matt szürkéé. A visszavert fény polarizációfokának kis ∆d szórása alapvetően a nyugodt, sima felszínű víztestekre jellemző a fodrozódások hiánya miatt. Ezzel szemben a zavaros, turbulens vizek hullámzó, fodrozódó felületére nagy ∆d érték jellemző, mert a visszavert fény polarizációfoka nagyban függ a felszín normál vektorának irányától, ami térben és időben véletlenszerűen változik a vízfelszíni hullámzással. Mivel az 1. terepkísérletben vizsgált kérészfajok a nyugodt víztesteket részesítik előnyben, így a kis ∆d szórású matt szürke tesztfelület egy nyugodt vízfelszínt utánozva vonzóbb lehetett számukra, míg az 1,3-3-szor nagyobb ∆d szórású két fekete tesztfelületet számukra kedvezőtlenebb, hullámzó vízfelszínként érzékelhették.

Minden évben egyre több és több autó rója az utakat. Ha ezek túlnyomórészt fényes és sötét felületűek, akkor erőteljes poláros fényszennyezést okoznak például a fekete vagy sötétszürke aszfalt utakhoz hasonlóan. Terepkísérleteink eredményeivel rámutattunk, hogy ez a fajta fényszennyezés sajnos nem küszöbölhető ki a manapság a piacon elérhető matt fekete/szürke festékek vagy karbonbevonatok használatával. Az autók matt felületei bizonyos polarotaktikus rovarokat (például egyes kérészfajokat) még nagyobb számban is vonzhatják, mint a fényes fekete autók.

Forrás

Blahó Miklós, Herczeg Tamás, Száz Dénes, Czinke László, Horváth Gábor, Barta András, Egri Ádám, Farkas Alexandra, Tarjányi Nikolett, Kriska György (2015) Matt fekete autók poláros fényszennyezése: a matt bevonat sem környezetbarát. I. + II. rész. Fizikai Szemle 65 (1): 7-9, 38-41

Szitakötő autóantennán (Fotó: Hans Wildermuth)

Az autótulajdonosok közül sokan megfigyelhették már, hogy rovarok szálltak gépkocsijuk fényes karosszériájára, ám nem arra a magától értetődő jelenségre gondolunk, amikor a gyorsan mozgó autók homlokfelülete menet közben tele lesz a röptükben elgázolt mindenféle rovarok tetemeivel.

A piros és fekete autók álltukban, parkolás közben is vízirovarok tömkelegét csábíthatják magukhoz. E rovarok olykor felhőszerűen, nagy tömegben rajzanak a motorháztető, csomagtartó és autótető felett, gyakran leszállnak e vízszintes felületekre, és a nőstények még a petéiket is rájuk rakhatják.

Hím teleszkópszemű kérész (Baetidae) piros autókarosszérián (Fotó: Kriska György)

Egy másik kérész, Rhithrogena semicolorata nősténye (Fotó: Kriska György)

Tudván, hogy a repülő vízirovarok a vízfelszínről tükröződő fény vízszintes polarizációja segítségével, polarotaxissal detektálják a vízi élőhelyüket, képalkotó polarimetriával mértük egy-egy piros, sárga, fehér és fekete autó fénypolarizációs mintázatait napsütéses időben, tiszta ég alatt, a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományaiban. A mérés során az autókat a 42°-os horizont feletti magasságban járó Nap bal oldalról világította meg. Mivel a négy autó fénypolarizáló-képességének mérése csak 15 percig tartott, ezért a megvilágítási viszonyok gyakorlatilag ugyanazok voltak. Ugyanilyen körülmények között piros, sárga, fehér és fekete műanyag fóliák fénypolarizációs mintázatait is kimértük.

Egy fehér autó a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért d lineáris polarizációfok és a polarizációszögének mintázatai tiszta égbolt alatt és a Nap horizont feletti 42°-os szögtávolsága mellett (Fotó: Horváth Gábor)

A fehér autó motorháztetőjéről visszavert fény d lineáris polarizációfoka nagyon alacsony (d = 2–6 %), a polarizációs iránya pedig nem vízszintes.

Egy fekete autó a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért d lineáris polarizációfok és a polarizációszögének mintázatai tiszta égbolt alatt és a Nap horizont feletti 42°-os szögtávolsága mellett (Fotó: Horváth Gábor)

A fekete autó motorháztetőjéről visszavert fény lineáris polarizációfoka ezzel szemben magas (d = 49–54 %) és a polarizációs iránya közel vízszintes. A fehér és fekete autók fénypolarizációs sajátságai gyakorlatilag függetlenek a hullámhossztól, mivel az autók festékrétege színtelen.

Egy sárga autó a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért d lineáris polarizációfok és a polarizációszögének mintázatai tiszta égbolt alatt és a Nap horizont feletti 42°-os szögtávolsága mellett (Fotó: Horváth Gábor)

Ezzel ellentétben a sárga és piros autók fénypolarizációs jellemzői erősen hullámhosszfüggőek: A sárga autó motorháztetőjéről visszaverődő fény d polarizációfoka kicsi: legkisebb (3 %) a vörös és legnagyobb (12 %) a kék tartományban. A polarizáció iránya csak a kék tartományban közel vízszintes.

Egy piros autó a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért d lineáris polarizációfok és a polarizációszögének mintázatai tiszta égbolt alatt és a Nap horizont feletti 42°-os szögtávolsága mellett (Fotó: Horváth Gábor)

A piros autó motorháztetőjéről visszavert fény d polarizációfoka alacsony (10 %) a spektrum vörös tartományában, de magas (42–52 %) a zöldben és a kékben, a polarizáció iránya pedig közel vízszintes a zöldben és kékben, de viszonylag távol áll a vízszintestől a vörösben. Az autók minden más, többé-kevésbé vízszintes felülete (teteje és csomagtartója) is hasonló polarizációs sajátságokkal bír. A ferde síkú szélvédőről és a közel függőleges oldalfalakról és ablakokról visszaverődő fény polarizációs iránya közel vízszintes, de csak akkor, ha a fényvisszaverődés síkja közel függőleges, mikor a beeső fény felülről jön.

Szitakötő piros kocsi antennáján (Fotó: Malik Péter)

Gyakori gömbcsíkbogár (Hyphydrus ovatus) piros autókarosszérián (Fotó: Kriska György)

Víztaposó bogár (Haliplidae) hasra fordulva el tudja hagyni a piros autókarosszériát (Fotó: Kriska György) 

A gépkocsin landoló kis csibor (Hydrochara caraboides) csak szárnyfedője segítségével tud hasra fordulni és elmenekülni a felmelegedett autófelszínről (Fotó: Kriska György)

A búvárpoloskának nincs esélye túlélésre a felmelegedett autófelszínére szállva, mert vékony kültakarója miatt pillanatok alatt kiszárad (Fotó: Kriska György) 

A Hortobágyi Nemzeti Park gazdag és változatos vízirovar kolóniájú Hagymás-lapos nevű mocsaras vidékén 2004. augusztus 4-én, 18 és 21 óra között egy terepkísérletben azt vizsgáltuk, hogy számos vízirovar- és vízipoloskafaj közül hányat vonzanak egy mezőre vízszintesen kiterített fényes piros, sárga, fehér és fekete műanyag fóliák, melyek gyakorlatilag ugyanolyan polarizációs tulajdonságokkal rendelkeztek, mint a vizsgált piros, sárga, fehér és fekete autók.

Hagymás-lapos (Fotó: Csabai Zoltán)

A tesztfelületek mérete 9 m × 3 m volt, és 30 m távolságra voltak a víz partvonalától és egymástól. A mintavételi órákat a vízirovarok optimális repülési időszaka szerint választottuk meg. Az összes rovart kézzel gyűjtöttük be a tesztfelületekről: a kisebbeket rovar-szívókával, a nagyobbakat pedig hálóval. A befogott rovarokat etanolban tartósítottuk, és később laboratóriumban azonosítottuk.

Tesztfelületek a hagymás-laposon (Fotó: Csabai Zoltán)

A terepkísérlet során 1229 (1059 Coleoptera, 170 Heteroptera) vízirovart fogtunk be a 3 órás mintavételi idő alatt. A befogott egyedek 30 vízibogárfajba és 7 vízipoloskafajba tartoztak. A leggyakoribb Helophorus nemzetséget (739 egyed) a Sigara lateralis (145 egyed), Graptodytes bilineatus (74 egyed) és az Enochrus quadripunctatus (62 egyed) fajok gyakorisága követte. A fekete és piros műanyag fólia rengeteg példányt és fajt vonzott a sárga és fehér fóliákhoz képest. A fekete és piros fóliák által vonzott rovarokat a nagy (596) egyedszám és a változatos (27) fajösszetétel jellemezte.

A fehér és sárga fóliák azonban csak kis számú (51) egyedet és néhány (8) fajt vonzottak. 20 és 21 óra között a piros fóliáról befogott rovarok száma túllépte a fekete fólián fogottakét a nagy számú Helophorus egyedeknek köszönhetően. 18 és 20 óra között a piros fólián fogott fajok száma (5) szintén magasabb volt a fekete fólián fogottakénál (3). A 3 órás mintavételi idő alatt az egyedek és a fajok száma egyaránt monotonon nőtt az idő függvényében. A fekete és piros fóliák között nincs statisztikailag szignifikáns eltérés az egyed- és fajszámokban. Ugyanez igaz a sárga és fehér fóliákra is. Másrészről viszont a fehér és sárga fóliák vonzereje jelentősen kisebb volt a piros és fekete fóliákétól. Tehát kísérletileg igazoltuk, hogy a vízirovarok a vízszintes piros és fekete tükrözőfelületekhez sokkal jobban vonzódnak, mint a sárgákhoz és fehérekhez.

A fekete, piros, sárga és fehér műanyag fóliákon fogott vízirovarok egyedszáma (pontok) a naplementéhez közeli idő függvényében (18-19, 19-20 és 20-21óra között)

A fekete, piros, sárga és fehér műanyag fóliákon fogott vízirovarok fajszáma (pontok) a naplementéhez közeli idő függvényében (18-19, 19-20 és 20-21óra között)

Jól ismert tény, hogy az utakon a rohanó autók miatt nagy veszélyben vannak bizonyos állatok, például az utakat keresztező növényevő emlősök, vándorló békák és ragadozók, de repülő rovarok százai-ezrei pusztulhatnak el egyetlen száguldó autónak koppanva.

Ilyen táblát kellene állítani a vizes élőhelyekhez (Fotó: Kriska György)

A vízirovarok számára még a parkoló autók is veszélyesek lehetnek: az autók teteje, csomagtartója és motorháztetője e rovarok számára vízfelületnek tűnnek a róluk visszavert erősen és vízszintesen poláros fény miatt, ami becsaphatja, odavonzhatja azokat a rovarokat, melyek polarotaxis útján keresik a vizet. A fekete és piros autókra rakott összes rovarpete hamar elpusztul a kiszáradás miatt.

Nagy autóparkolókban a vízirovarok ilyen vizuális megtévesztése még nagyobb lehet, mivel az autók közel parkolnak egymáshoz, miáltal a polarizációs hatásuk összeadódik, s egy nagy felületű polarizációs ökológiai csapdát képeznek. Ez a jelenség meglehetősen káros az olyan természetvédelmi területek közelében, melyeken vizek is előfordulnak.

Környezetbarát autó a sárga és a piszkos

Másrészről azonban a fehér vagy sárga (vagy más világos színű) autók nem tévesztik meg a polarotaktikus vízirovarokat. Ezért ezeket a világos színű autókat környezetbarát autóknak tarthatjuk.

Jelentős különbség van a fémes és a normál (nem-fémes) fényezésű autók fénypolarizációs tulajdonságai között. A fémes festékek viszonylag széles spektrális tartományban nagy fényvisszaverő-képességgel rendelkeznek, minek hatására a visszavert fény d lineáris polarizációfoka jelentősen lecsökken. Ezért a fémfényű autókarosszériákról visszaverődő fény d polarizációfoka igen kicsi a spektrum azon széles tartományában, melyben a fémrészecskék erősen visszaverik a fényt. Az autókarosszériák felületének durvasága (mattsága) is erősen befolyásolja a visszavert fény polarizációját: durva (matt) felületek a fényt diffúzan verik vissza, ami csökkenti a d-t, a polarizációs irány pedig általában nem vízszintes, hanem merőleges a Nap, a megfigyelő és a megfigyelt pont által meghatározott szórási síkra. Ezért várakozásunk szerint minél durvább egy autó karosszériája annál kevésbé lehet vonzó a polarotaktikus vízirovarok számára. Ebből következően a legkörnyezetbarátabb autó fehér vagy sárga (esetleg világos színű) és piszkos (matt) lehet.

A szitakötők bosszúja. A képen látható dél-amerikai szitakötőfajok felhevült autókarosszériára rakott petéiből kénessav és kénsav képződik, ami károsítja az autók fényezését

Forrás

Kriska Gy., Malik P., Horváth G., Csabai Z., Boda P. (2006) Sarkított világ. A “legzöldebb” autó fehér és piszkos. Élet és Tudomány 61: 812-814

Bernáth B., Kriska Gy., Horváth G. (2007) Miért vonzódik egy gólya az autókhoz? Élet és Tudomány 62: 1123-1124

Horváth G., Hegedüs R., Malik P., Bernáth B., Kriska Gy. (2007) A poláros fény rejtett dimenziói. II. rész: Polarizációlátás és polarizációs ökológiai csapdák. Természet Világa 138: 512-516

Kriska, György (2020) Vízirovarok polarizációérzékelése, poláros ökológiai csapdák. Akadémiai nagydoktori thesis, ELTE TTK

Katona-szitakötő a kiskunhalasi temetőben (Fotó: Kriska György)

A szitakötők erősen kötődnek a vizes élőhelyekhez, mert lárváik vízben fejlődnek. A kifejlett szitakötők fajtól függően kisebb-nagyobb távolságokra el-eltávolodnak a vizektől, de természetes körülmények között szaporodási és territoriális viselkedést mindig csak a vízfelületek közvetlen közelében mutatnak. A nász idején a nyílt vízfelszín és a mocsári szegélynövényzet alkalmas helyet biztosít a különböző nemű szitakötők találkozásához és a nőstények petézéséhez. A szitakötők vizeknél fellépő természetes viselkedése egyes antropogén eredetű, optikai tulajdonságaival vizet utánzó felületeknél (például fekete mezőgazdasági fóliáknál, nyíltfelszínű olajtározóknál és sötét színű gépkocsiknál) is megjelenik.

2005 áprilisa és augusztusa között 8 alkalommal ugyanezt tapasztaltuk a kiskunhalasi református ótemetőben is: a katona-szitakötő (Sympetrum) nemzetség számos szitakötőfajának egyedei nagy számban vonzódtak a temető fekete, polírozott sírköveinek vízszintes felületeihez, ahol pontosan olyan viselkedést mutattak, mint a vizeknél.

Katona-szitakötők egy kiskunhalasi temető fényes fekete sírkövei mellett (Fotó: Kriska György)

Mivel korábbi kutatások kimutatták, hogy a szitakötők polarotaktikus rovarok, azaz a vizet a felszínéről tükröződő vízszintesen poláros fény alapján ismerik fel, ezúttal is feltételeztük, hogy a temetői szitakötők különös viselkedésében is fontos szerepe lehet a fekete sírkövek fénypolarizációs sajátságainak, valamint e rovarok polarizációlátásának. Ennek bizonyítására képalkotó polarimetriával mértük a sírkövek fénypolarizációs mintázatait, és választásos terepkísérletekkel igyekeztünk igazolni, hogy a fekete sírkövekhez vonzódó katona-szitakötők is pozitív polarotaxissal rendelkeznek.

Választásos terepkísérleteinket 2006. június 24–26. és. július 6–9. között végeztük napsütéses, meleg időben, a kiskunhalasi temető egy fáktól és bokroktól mentes területén. Öt különböző vízszintes, 1 m x 1 m-es tesztfelületet helyeztünk el a földre a következők szerint: (i) fényes fekete műanyag fólia, (ii) fényes fehér (nem átlátszó) műanyag fólia, (iii) alufólia, (iv) matt fekete ruhaanyag és (v) matt fehér ruhaanyag. A szomszédos tesztfelületek között 1 m távolság volt, a sorrendjüket pedig két óránként véletlenszerűen változtattuk. E különböző polarizációs tulajdonságokkal rendelkező, színtelen és szagtalan tesztfelületekkel megállapítható volt, hogy a róluk visszaverődő fény intenzitásának vagy polarizációjának van-e szerepe a szitakötők vonzásában.

Minden egyes tesztfelület egyik sarkához egy vékony, 50 cm hosszú fapálcát (hurkapálcát) helyeztünk el függőlegesen a földbe tűzve, mely pálcák lehetséges territoriális ülőrúdként szolgáltak a szitakötőknek. Ha ugyanis egy hím szitakötő egy vízfelületet territoriumaként kiválaszt, szüksége van a víz közvetlen közelében egy ülőrúdra is, aminek a csúcsára ülhet, és onnan szemmel tarthatja környezetét. Ilyen ülőrúd hiányában az állatnak folyamatosan röpködnie kell a territoriuma felett, amit nem tud huzamosabb ideig végezni.

Szitakötő felrepülése fényes fekete sírkőről

Figyeltük a tesztfelületekhez odavonzott szitakötők számát, ülőágakon való elhelyezkedését és viselkedését az idő függvényében. A sírkövekhez és a tesztfelületekhez odavonzott katona-szitakötők szitakötők a következő jellegzetes viselkedési elemeket mutatták: (i) Ülőágon való időzés: A szitakötők a fapálcika csúcsán ültek, miközben testtartásuk a környezet hőmérsékletétől függően kétféle volt. Alacsonyabb léghőmérséklet esetén sütkérező testtartást vettek fel (mely során a test hossztengelye merőleges a napsugarakra), hogy testfelszínük minél nagyobb részét érje a napsugárzás, míg magasabb hőmérséklet mellett igyekeztek olyan (obeliszk) testtartást felvenni, ahol a test hossztengelye párhuzamos a nap sugaraival, hogy testüknek csak kis részét süsse a Nap. (ii) Zsákmányszerzés, táplálkozás: Az ülőágon tartózkodó szitakötők fel-felrepültek, és a közelükben elrepülő kisebb rovarokat zsákmányolták, majd visszatértek az ülőághoz. Egy-egy vadászat mindössze 2-3 másodpercig tartott. (iii) Szitakötők megtámadása: Mikor egy másik szitakötő jelent meg a fekete sírkövek és tesztfelület felett, az ülőágon ülő szitakötő felrepült és megtámadta a betolakodót. Amennyiben az ülőágon hím szitakötő tartózkodott, és a közeledő egy nőstény fajtárs volt, a hím megpróbált párzani vele. Ellenkező esetben a területét védő hím szitakötő elűzte a közeledő szitakötőt. A néhány másodpercig tartó támadások után a szitakötő újra visszatért ülőágához. (iv) Párzási repülés: E viselkedési forma magában foglalta az ülőágról felrepülő hím párzási viselkedését, mikor az összefonódott párok a fekete sírkő vagy tesztfelület felett szálltak, és a petézési viselkedést, melynek során az összekapcsolódott párok úgy repültek el közvetlenül a fekete sírkő vagy tesztfelület felett, hogy közben a nőstények petézést végezve potrohvégükkel a mesterséges felszínt érintgették. A párzási repülés 20-120 másodpercig tartott, s az összefonódott szitakötők le-leszálltak a fekete sírkövek vagy tesztfelületek melletti ülőágra, ahol 20-300 másodpercig is időztek. (v) Felületérintés: A szitakötők 20-60 másodpercig oda-vissza szálltak a fekete sírkő vagy tesztfelület felett, miközben 10-30 alkalommal érintették a felületet testük hasoldalával.

(A) Két kidőlt, vízszintes felületű, polírozott fekete sírkő, melynél egy-egy hím katona-szitakötő folyamatosan védte a territóriumát egy kiskunhalasi temetőben. (B-D) Vízszintes felületű fényes fekete sírköveknél territóriumukat védelmező hím katona-szitakötők (Fotó: Horváth Gábor)

A vízszintes fényes fekete sírkövekhez és tesztfelülethez vonzódó szitakötőfajok mind a katona-szitakötő (Sympetrum) nemzetségbe tartoztak: Sympetrum flaveolum, S. striolatum, S. sanguineum, S. meridionale és S. danae. Közöttük nőstények és hímek egyaránt előfordultak, és a többségük ivarérett volt. A szitakötők többnyire fekete és tiszta (nem poros) sírköveknél fordultak elő (23 szitakötő 8 tiszta és fekete sírkőnél). Csak ritkán lehetett őket megfigyelni tiszta és szürke sírköveknél (2 szitakötő 1 tiszta és szürke sírkőnél) vagy nagyon poros és fekete sírköveknél (3 szitakötő 2 nagyon poros és fekete sírkőnél). Oszlop alakú fényes fekete sírkövek csak akkor tudták megtéveszteni a szitakötőket, ha azok közel vízszintes helyzetbe voltak dőlve (6 szitakötő 2 kidöntött sírkőnél).

A többszörös választásos kísérletben a hím katona-szitakötők csak a fekete műanyag fólia sarkánál leszúrt, ülőágul szolgáló fapálcán pihentek, a másik négy tesztfelületnél lévő fapálcákon soha sem ültek szitakötők. Egy adott napon ugyanaz a hím szitakötő ült a fekete műanyag fólia melletti ülőágon. Ez az egyed folyamatosan védte a territoriuma részét képező fekete fóliát más hím szitakötők ellen. Ha hímek közeledtek az ülőrúdhoz és/vagy a fekete fóliához, a védő elűzte a betolakodókat, majd visszaült az ülőrúd tetejére. A hím katona-szitakötők tehát kizárólag a vízszintes, fényes, fekete műanyag fóliához vonzódtak, ahol ugyanolyan viselkedést mutattak, mint a vízfelületeknél.

Megfigyeléseink szerint a szitakötők sírkőhöz való vonzódásának előfeltételei a következők voltak: (i) a sírkő anyaga sötétszürke vagy fekete, (ii) a síremléknek van egy legalább 0,5 m2-es, közel vízszintes, fényesre csiszolt felületrésze, (iii) az égbolt nyitott a sírkő felett, és (iv) a síremlék közvetlen közelében található legalább egy ülőág.

Mivel a fényes fekete tesztfelület sokkal vonzóbb volt a katona-szitakötők számára, mint a matt fekete vászon, ezért nem lehet negatív fototaxissal magyarázni a szitakötők viselkedését. A szitakötőket sem a fényes fehér és alumínium fólia, sem pedig a matt fehér vászon nem vonzotta, ezért a pozitív fototaxist is kizárhatjuk a lehetséges magyarázatok közül. Mindezek alapján levonhatjuk a következtetést, hogy a megfigyelt szitakötőfajok, más vízi rovarokhoz hasonlóan, pozitív polarotaxissal rendelkeznek, vagyis az erősen és vízszintesen poláros fényhez vonzódnak, s ezzel magyarázható a vízszintes fényes fekete sírkövekhez való vonzódásuk.

Egy árnyékban lévő, polírozott fekete márványból álló síremlék d lineáris polarizációfok és a polarizációszög mintázatai a spektrum kék (450 nm) tartományában (Fotó: Horváth Gábor)

A temető jellegzetes sírköveinek fénypolarizációs mintázatait képalkotó polarimetriával mértük a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományaiban. A sírköveket vagy közvetlen napfény világította meg, vagy a fák árnyékában voltak, s ekkor a tiszta égboltról szürt fénye érte őket. A polírozott fekete sírkövek vízszintes felületrészeiről mindig erősen és vízszintesen poláros fény tükröződik. Minél simább és/vagy sötétebb a sírkőfelület, annál nagyobb a visszavert fény d lineáris polarizációfoka, és ezért annál vonzóbb a sírkő a polarotaktikus szitakötők számára. A sírkőről visszavert fény polarizációiránya mindig merőleges a visszaverődés síkjára, azaz vízszintes, ha a sírkő tükröző felülete vízszintes. A világos és/vagy matt felszínű sírkövekről ennek megfelelően gyengén és/vagy nem vízszintesen poláros fény verődik vissza, ami nem vonz szitakötőket.

Egy napsütötte, függőleges fényes fekete sírkő d lineáris polarizációfok és a polarizációszög mintázatai a spektrum kék (450 nm) tartományában (Fotó: Horváth Gábor)

Habár a függőleges fényes fekete sírkő felülete erősen polarizálja a fényt, a visszaverődő fény nem vízszintesen, hanem függőlegesen poláros, ezért e felület nem vonzza a szitakötőket.

A beton sírköveknek csak a vízszintes, fényes, fekete névtáblái tükröznek erősen és vízszintesen poláros fényt. Jól látszik, hogy a névtáblákon lévő matt szürke betűk kevésbé polarizálják a visszavert fényt, mint a tábla polírozott fekete felülete. A beton maga nagyon alacsony polarizációfokú és általában nem vízszintes polarizációirányú fényt ver vissza, következésképpen nem vonzó a polarotaktikus szitakötők számára.

Beton sírkő felszínéről visszaverődő fény d lineáris polarizációfokának és vízszintestől mért a polarizációszögének a spektrum zöld (550 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért mintázatai (Fotó: Horváth Gábor)

A fekete sírkövek fényes vízszintes felületeivel ellentétben a környező növényzet csak nagyon gyengén poláros fényt ver vissza (alacsony d) véletlenszerű polarizációiránnyal, mivel a levelek véletlenszerűen irányulnak. Ezért a fényesre csiszolt fekete sírkövek erősen és vízszintesen polarizáló felületrészei vízfelületnek tűnnek a vízkereső polarotaktikus szitakötőknek. Bár a sírkövek fénypolarizációs sajátságai függnek a megvilágítási viszonyoktól, mind a napfényes, mind pedig az árnyékos sírkövek vízszintes felületrészei vízszintesen poláros fényt tükröznek kisebb-nagyobb lineáris polarizációfokkal. Ez a magyarázata annak, hogy a napfényes és az árnyékos sírköveket közel egyformán kedvelték a katona-szitakötők, ha a sírkőről visszavert fény erősen és vízszintesen polarizált volt.

A katona-szitakötők ugyanúgy viselkednek a vízszintes, fényes és fekete sírköveknél, mint a vízfelületeknél. A vízszintes, sima felszínű fekete sírkövek tehát ökológiai csapdaként működhetnek, mivel optikai sajátságaik folytán megakadályozhatják a szitakötők utódgenerációjának kifejlődését: Megtéveszthetik a peterakáshoz készülő szitakötő nőstényeket, melyek így a sírkövekre rakják le petéiket. A peték a szárazon rövid idő alatt kiszáradnak és elpusztulnak. A temetők többsége távol helyezkedik el a vizes élőhelyektől, hiszen ezek közelében a magasabb talajvízszint megakadályozhatja a temetkezést. E száraz területeken a szitakötők számára az egyetlen ideálisnak tűnő petézőhely a polarizációs sajátságaiban vizet utánzó fényes fekete sírkövek vízszintes felülete, melyek lépre csalják a vizet kereső szitakötőket és rendellenes petézésre késztetik őket.

A kiskunhalasi szitakötők különös temetői viselkedése nem számít unikumnak, hiszen e viselkedésforma bármelyik temetőben megfigyelhető szerte a világon, ahol előfordulnak a fényt erősen és vízszintesen polarizáló fekete sírkövek, valamint szitakötők. Ráadásul e jelenség más polarotaktikus fajokat is érinthet. Ezt ugyanebben a temetőben tett megfigyelésünk is jól szemléltet, miszerint a fekete sírkövek vízszintesen polarizáló felületeire bögölyök szálltak le: a landolás előtt a bögölyök a fekete márványt a vízérintő repüléshez hasonlóan többször is meg-megérintették.

Forrás

Malik P., Horváth G., Kriska Gy., H. Wildermuth (2008) Szitakötők a temetőkben: polarizáló sírkövek. Élet és Tudomány 63: 1385-1388