Kéköves légivadász (Ischnura elegans, Coenagrionidae) – 35 mm (Fotó: Kriska György)
Ma már általános elvnek tekinthető, hogy a fejlődésükben vízhez kötött rovarok polarotaktikus vízdetekcióval rendelkeznek, a vízfelszínt a róla visszavert vízszintesen poláros fény alapján ismerik fel. Azt is számos kutatás igazolja, hogy a pozitív polarotaxissal rendelkező vízirovarokat megtéveszthetik az erősen és vízszintesen poláros fényt tükröző mesterséges felületek, mint például a kőolajtavak, az aszfaltutak, a fényes fekete agrofóliák, a fekete, vörös és más sötét színárnyalatú gépkocsik. Ezek a mesterséges felületek poláros ökológiai csapdái lehetnek a vízirovaroknak, mert alkalmatlan helyei a megtévesztett rovarok által azokra lerakott tojások kifejlődésének.
A fénypolarizáló mesterséges tárgyak vízirovarokra kifejtett hatásának mértéke függ a tárgyfelület érdességétől, megvilágításától, a megfigyelés irányától és az adott vízirovarfaj p* polarizációs ingerküszöbétől. A fajspecifikus és hullámhosszfüggő p* a p lineáris polarizációfok azon minimális értékét jelenti, ami még képes pozitív polarotaxist kiváltani.
A fajspecifikus p* értékek a természetes élőhelyválasztásban is fontosak lehetnek. A víz zavarossága, a vízi növényzet sűrűsége jelentős befolyással lehet a ragadozó-préda interakciókra. Egy vízirovarfaj magasabb p*-értéke azt valószínűsíti, hogy e faj a sötétebb, mélyebb vagy tisztább (kevesebb lebegőanyagot tartalmazó) vizeket részesíti előnyben, és elkerüli a világosabb, sekélyebb, zavaros és eutrofizálódott víztesteket.
A szakirodalom nem tartalmazza a vízirovarok megbízható, p* értékeit, ugyanakkor Schwind (1995) föltételezte, hogy az általa vizsgált vízibogarak és poloskák ventrális, polarizációérzékeny szemrészének p* értéke magasabb lehet (p* » 35%), a mezei tücsök (Gryllus campestris) (p* » 5% a spektrum kék tartományában) és a háziméh (Apis mellifera) (p* » 11% a spektrum ultraibolya tartományában) szemének polarizációérzékeny dorzális szegélyéhez képest.
A kutatásunk fő célja az volt, hogy adatokat szolgáltassunk a szitakötők, a kérészek és a bögölyök p* értékeiről. A spektrum vörös, zöld és kék tartományában elvégzett képalkotó polarimetriai mérésekkel és választásos terepkísérletekkel sikerült kimérni olyan szitakötők, kérészek és bögölyök ventrális szemrészének p* értékét, amelyek pozitív polarotaxisának igazolása már korábban megtörtént. Ez a munka nyújtott először kísérleti alapon p* értékeket a kérészek, szitakötők és bögölyök esetében. A vízirovarok p* értékeinek ismerete lehetőséget ad arra, hogy az ember alkotta optikai környezetben mérjük és monitorozzuk azokat a mesterséges felületeket, amelyek vízszintesen poláros fényt visszaverve megtéveszthetik a vizet kereső különböző vízirovar fajokat.
A kérészek, szitakötők és bögölyök befogására színtelen (fehér, világosszürke, középszürke, sötétszürke és fekete) folyadékcsapdákat alkalmaztunk, amelyek különböző polarizációfokú vízszintesen poláros fényt tükröztek. A csapdázott rovarok száma alapján meghatároztuk a legalacsonyabb (pmin) és felső (pmax) értékeit a p*-nak a vizsgált polarotaktikus rovarfajok esetében.
A terepkísérletben használt, árnyékban elhelyezett fehér (A), világosszürke (B), középszürke (C), sötétszürke (D) és fekete (E) étolajtálcák a spektrum kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával kimért polarizációs mintázatai. A fehér kettősfejű nyilak a visszavert fény helyi polarizációirányát mutatják a 3. sorban. A képalkotó polariméter az antiszoláris meridián felé tekintett, optikai tengelyének magassági szöge a vízszintestől –56,3° (Brewster szög) volt, amely az étolaj törésmutatója n » 1,5 alapján lett meghatározva. A napsütötte tesztfelületek polarizációs mintázatai hasonlók voltak, mint az ábrán láthatók
A kérészek, szitakötők és bögölyök befogására színtelen (fehér, világosszürke, középszürke, sötétszürke és fekete) folyadékcsapdákat alkalmaztunk, amelyek különböző polarizációfokú vízszintesen poláros fényt tükröztek. A csapdázott rovarok száma alapján meghatároztuk a legalacsonyabb (pmin) és felső (pmax) értékeit a p*-nak a vizsgált polarotaktikus rovarfajok esetében.
A szitakötőkkel elvégzett 1. terepkísérlet 1997. július 24. és augusztus 8. között folyt, 500 m-re egy kisebb szikes állóvíztől Kunfehértónál. A folyamatosan kihelyezett csapdák fogásait naponta ellenőriztük. A csapdákat éjszakára és az esős időszakok idejére deszkalapokkal fedtük le. A tálcák 50 cm távolságban voltak egymástól, a helyzetüket pedig minden napnyugtakor véletlenszerűen megváltoztattuk. Ezzel a közvetlen környezet egyenetlenségeinek esetleges hatásait kívántuk megszüntetni. E kísérletben csak négy szürke olajtálcát (fehér, világosszürke, sötétszürke, fekete) használtunk, az 5. kontroll olajtálca alját alumínium fóliával vontuk be, miáltal gyengén és nem vízszintesen poláros fényt vert vissza.
A 2. választásos terepkísérletet kérészekkel végeztük a Pilis hegységi Dömörkapunál 2008. május 11. és június 3. között minden nap. Az öt étolajtálcát (fehér, világosszürke, középszürke, sötétszürke, fekete) a kérészlárvák élőhelyén, a Bükkös-patak mellett futó aszfaltútra helyeztük ki. A tálcák alá 70 cm x 300 cm-es fényes fekete műanyag fóliát terítettünk, ami erősen és vízszintesen poláros fényt vert vissza, miáltal már nagyobb távolságokból is a kísérleti helyszínhez vonzotta a kérészeket. A tálcák sorrendjét a rajzási idő alatt 19:00-től 21:00-ig óránként véletlenszerűen megváltoztattuk. Mivel a tálcák mindvégig a fák árnyékában voltak, a hőmérsékletük ugyanaz volt. A tálcák által befogott kérészeket alkoholban tartósítottuk és később azonosítottuk.
Horváth Gábor az olajtálcák fogásait tanulmányozza Dömörkapunál (Fotó: Kriska György)
A fekete tálca kérészfogása (Fotó: Kriska György)
A szürke tálcák fogásai és az üres fehértálca (Fotó: Kriska György)
A 3. terepkísérlet egy gödi lovastanyán zajlott 2008. július 11. és szeptember 7. között. Öt (fehér, világosszürke, középszürke, sötétszürke, fekete) étolajjal töltött tálcát tettünk a földre, sorrendjüket naponta, véletlenszerűen változtatva. Éjszakára, valamint esős időben a tálcákat letakartuk. A tálcák által csapdába ejtett bögölyöket begyűjtöttük és etil-alkoholban tartósítottuk a későbbi határozás céljából.
A gödi lovastanyán kihelyezett öt (fehér, világosszürke, középszürke, sötétszürke, fekete) étolajjal töltött tálca a 3. kísérletben (Fotó: Kriska György)
A kísérleti eredmények azt mutatták, hogy minél sötétebb volt a színtelen fényes poláros tesztfelszín, annál magasabb volt a róla visszavert fény polarizációfoka és jobban vonzotta a szitakötőket, a kérészeket és a bögölyöket.
A terepkísérlet során csapdázott szitakötő fajok egyedszámai
A terepkísérlet során csapdázott kérész fajok egyedszámai
A terepkísérlet során csapdázott bögöly fajok egyedszámai
A víztest fényessége (a vízből érkező fény intenzitása) nem érzékelhető a vízfelszínhez viszonyított alacsony látószög esetében, mert a vízből érkező fényt elnyomja a vízfelszínről tükröződő fény. Ekképpen a víztestek világosságának távérzékelésében a vízből érkező fény polarizációfokának lehet jelentősége. A vízfelszínről tükröződő fény jellegzetes polarizációfoka korrelál a vízmélységgel és a zavarossággal, ami meghatározó lehet a préda-predátor interakciókban, és szorosan kapcsolódhat a víztest tápanyag- és oxigénforgalmához. Ezért a polarizációfok érzékelése előnyös lehet azon vizet kereső repülő rovarok számára, amelyek lárvái vízben fejlődnek. Az erősen és vízszintesen poláros fény alapvetően stabil optikai ingere a sötét/mély víztesteknek, ezért a magas p* értékkel jellemzett polarotaxissal rendelkező vízirovarokat képes a sötét/mély vizekhez vezetni az esetek többségében. Másrészről viszont a sekély és világos (pl. egyes szikes) víztestek gyengén poláros fényt tükröznek, mert a fénynek jelentős része érkezik a vízből (a vízfenékről és a lebegő részecskékről visszavert), amely függőlegesen poláros a vízfelszíni fénytörés miatt és lecsökkenti a hatását a vízfelszínről tükröződő vízszintesen poláros fénynek. Az ilyen világos vizeket kereső vízirovarok p* értéke alacsonyabb lehet és/vagy napnyugta és napkelte körül repülnek, kihasználandó a víztestből ekkor visszaverődött, depolarizáló fénykomponens lecsökkenését. Ez utóbbi állítást erősíti meg az a kutatásunk, amely számos vízibogár és vízipoloska faj esetében igazolta a vízkeresési időszak és a polarotaktikus vízdetektálhatóság legmegfelelőbb időszakainak átfedését.
A világos vizekbe tojást rakó szitakötők polarizációérzékenységének küszöbértéke alacsonyabb. A kisebb, világos szikes vizekbe tojást rakó kéksávos légivadász (Enallagma cyanthigerum) és a kéköves légivadász (Ischnura elegans) fajoknak alacsony a p* küszöbe. A kéköves légivadász polarotaxisának p* ingerküszöbe 6.8 és 23.5% közötti, míg a kéksávos légivadász esetében a 0% < p* ≤ 6.8 – 17.0% érték attól függően, hogy polarizációérzékelés milyen hullámhossztartományban történik.
A kéksávos légivadász szitakötő alacsony p* küszöbe különösen figyelemreméltó. Ez majdnem olyan alacsony, mint az elektrofiziológiai módszerrel meghatározott p* küszöb a mezei tücsök (p* » 5%, kék fényben) és a háziméh (p* » 11%, ultraibolya fényben) dorzális szemrészének ommatídiumai esetében.
Az alacsonyabb p* küszöbérték egyik hátránya, hogy megnöveli a fogékonyságát az adott taxonnak a vízszintesen poláros fényt visszaverő mesterséges felületek poláros fényszennyezésére.
Ha az alumínium fóliával bélelt olajtálcák nagy intenzitású és változó polarizációirányú visszavert fénye legalább annyi kéksávos légivadász egyedet vonzott volna, mint a sötétebb olajtálcák vízszintesen poláros visszavert fénye, akkor lehetett volna realitása annak, hogy a kéksávos légivadász vonzásában a fényintenzitásnak van szerepe a fénypolarizáció helyett. Mivel az alumínium tálcák nem vonzották a kéksávos légivadászt, ezért ez a faj is pozitív polarotaxissal rendelkezik.
A kéköves légivadász lárváival szemben a kéksávos légivadász lárvái képesek megélni az igen sekély, gyorsan fölmelegedő szikes vizekben. Mivel ezen élőhelyek magas albedójúak és alacsony p polarizációfokú fényt vernek vissza ezért a kéksávos légivadász imágók igen alacsony p* küszöbe módot ad ezen élőhelyek észlelésére. Ezzel ellentétben a p* küszöb 6.8 és 23% közötti értéke lehetővé teszi a kéköves légivadász számára az ilyen sekély és világos vizek elkerülését.
A vizsgált kérész és bögöly fajok esetében a hullámhossztól függő 20.7% ≤ p* ≤ 91.9% küszöbértékek szignifikánsan magasabbak, mint a vizsgált, világos szikes vizeknél élő szitakötőké. A kérészlárvák élőhelye egy gyorsfolyású hegyipatak, a vizsgált bögölyfajok lárváinak élőhelye pedig sötét, kis víztest. Mindkét vizes élőhelynél a vízfelszínről visszatükröződő fénynek nagy a p polarizációfoka. Ekképpen nem meglepő, hogy e fajoknak magasak a 20.7% ≤ p* ≤ 91.9% küszöbértékei, mely intervallum magában foglalja a Schwind által a sötét vizekben élő egynémely vízipoloska- és vízibogárfajra becsült p* » 35% küszöböt is.
Forrás
