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
