Dunavirág rajzás (Fotó: Potyó Imre)
A fejlődésükben vízhez kötött rovarok, ezen belül is a kérészeknél számos faj esetében sikerült bizonyítani a polarotaktikus vízdetekciót, amely során a rovarok a víztestet a felszínéről tükröződő vízszintesen poláros fény alapján ismerik fel. A víz felett rajzó kérészfajok, mint például a dunavirág és a tiszavirág esetében a pozitív polarotaxisnak meghatározó szerepe van abban, hogy rajzás közben a rovarok végig a vízfelszín felett repülnek. A kérészfajok egy része rajzáskor több mint egy kilométerre is eltávolodhat a víztől, náluk a pozitív polarotaxis segítheti a nőstények visszatérését a vízhez, ahol lerakhatják petecsomóikat.
A függőlegesen poláros fény kérészrajzásra gyakorolt esetleges hatásának vizsgálatára két kérészfajjal: a dunavirággal és egy törpekérész fajjal (Caenis robusta) végeztünk terepkísérleteket. A két kérészfajt különböző családokba (Polymitarcyidae, Caenidae) soroljuk, és míg a dunavirág lárvái kizárólag folyókban, a törpekérész lárvák lassúfolyású patakokban és állóvízben is kifejlődnek. A két faj rajzási viselkedése hasonló képet mutat abban a tekintetben, hogy mindkettőjük rajzása sötétedéskor kezdődik és rajzáshelyük a vízfelszínhez kötődik.
A Caenidae családba sorolt kérészfajok rajzása mindig a vízfelszín felett megy végbe, ahol több száz, több ezer hím és nőstény egyedből álló csoportok alakulnak ki, amelyekben a hímek egyedszáma 4-6-szor több, mint a nőstényeké.
A tiszavirág folyófelszín felett rajzó kérészfaj esetében korábban megfigyeltük, hogy a nőstény rovarok vízfolyással szembeni kompenzációs repülését megállítják a folyón átívelő hidak. Megállapítottuk, hogy a folyó középvonala felett haladó kérészrepülést a hídról és a híd képét tükröző vízfelszínről kisebb polarizációfokú, függőlegesen poláros fény tükröződése állítja meg. Ennek eredményeként megszakad a folyó korábban folytonos, erősen és vízszintesen poláros jele, amely a kérészek repülését irányítja.
Képalkotó polarimetriai mérésekkel azt is igazoltuk, hogy a vízparti növényzet képének tükröződése miatt a kisebb polarizációfokú, függőlegesen poláros fényt reflektáló vízfelszín a part mentén is megjelenik, ami hozzájárulhat ahhoz, hogy a vízfelszín felett repülő rovarok ezt a sávot elkerülve a folyófelszín parttól távolabbi részein maradnak.
Az előzmények nyomán felmerülhet a kérdés, hogy a függőlegesen poláros fény gyakorol-e valamilyen hatást a kérészek rajzási viselkedésére. E kérdés megválaszolása érdekében öt terepkísérletben vizsgáltuk két kérészfaj (dunavirág és Caenis robusta) viselkedését vízszintesen és függőlegesen poláros, valamint polarizálatlan fényt kibocsátó lámpák hatására.
Barta András kísérletezés közben (Fotó: Krivánszky Árpád)
Az 1. terepkísérletben polarizálatlan, vízszintesen- és függőlegesen poláros fényű, azonos fényintenzitású és spektrális tulajdonságú lámpák kérészekre gyakorolt hatását vizsgálatuk. Ennek során egy fotóállványhoz rögzített nagy fényerejű ledes kézilámpát helyeztünk el a folyóparton, 110 m-re a hídtól, és fényét a folyó közepén a folyásiránnyal szemben haladó, kompenzációs repülést folytató kérésztömegre irányítottuk. A kísérletek során lineáris polárszűrőt helyeztünk közvetlenül a fényforrás elé az első kísérletben függőleges fényáteresztéssel, miáltal a lámpa függőlegesen poláros fényforrásként működött.
Száz Dénes kísérletezés közben (Fotó: Krivánszky Árpád)
A szűrőelőtétben a lineáris polárszűrő lámpa felöli felszínéhez illesztve egy depolarizátorként működő pauszpapírt helyeztünk el. A második szűrőelőtétben megcseréltük a polárszűrő és a pauszpapír elhelyezkedését, közvetlenül a fényforrás elé került a polárszűrő, amelynek külső felszínéhez kapcsoltuk a depolarizátorként működő pauszpapírt. Ennek eredményeként olyan fényforráshoz jutottunk, amely az első kísérletben alkalmazott fényforrással megegyező fényintenzitású, ugyanakkor polarizálatlan fényt bocsátott ki. Képalkotó polarimetriai vizsgálattal igazoltuk, hogy a polárszűrő elé helyezett pauszpapír hatékonyan depolarizálta a lámpa fényét.
Az 1. (A-C) terepkísérletben használt fényforrásoknak a spektrum kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért d lineáris polarizációfok és az óramutató járása szerint a függőlegestől mért a polarizációszög mintázatai. A fehér kettősfejű nyilak a helyi polarizációirányt mutatják. (D) Az első kísérletet bemutató rajz
A kísérlet elvégzése során mindkét szűrőbeállításnál 7-7 fotót készítettünk a lámpa környezetéről, hogy a képek feldolgozása eredményeként megbecsülhessük a lámpa közelébe vonzott kérészek egyedszámát. Minden fényképfelvétel elkészítése után lekapcsoltuk a lámpát 5 másodpercre, majd az újbóli bekapcsolás után 5 másodperccel, miután a folyó közepén haladó kompenzációs rajból kiváló kérészek elérték a lámpa környezetét, készítettük el a következő fotót, ami után újra kikapcsoltuk a lámpát.
A lámpa lekapcsolásakor a kérészek azonnal elrepültek a lámpa közeléből, és a kompenzációs rajhoz csatlakozva folytatták útjukat a folyásiránnyal szemben. Így elérhetővé vált, hogy a lámpa újbóli felkapcsolásakor mindig más kérészegyedek viselkedését vizsgáljuk elkerülve a pszeudoreplikációt.
A terepvizsgálatokat összesen 4 rajzásnapon végeztük el. A kísérletsorozat elvégzését a kérésztömeg alkotta kompenzációs raj kialakulásától ennek megszűnéséig folytattuk. A leghosszabb időintervallum 20:15-től 21:20-ig tartott. A teljes rajzási periódusra vonatkoztatva megállapítható volt, hogy a kompenzációs repülés egyre korábban kezdődött és egyre rövidebbé vált. Az utolsó rajzási napokon a kompenzációs repülés már 19:30 körül elkezdődött és 20 óra után néhány perccel véget ért.
A kísérletek során készült 966 fotó kiértékelése saját fejlesztésű számítógépes eljárással történt meg. A kiértékelő szoftver felismerte az egyes dunavirág egyedekkel azonosítható egymástól elkülönülő fehér foltokat, majd megadta ezek számát. Azokat a tereptárgyakat, melyek hasonló színűek lehettek, és a program tévesen felismerhette volna, minden esetben kimaszkoltuk, így sehol nem kerültek bele a számlálásba.
A 2. terepkísérletben alkalmazott fénycsapda felépítése és elhelyezése
A 2. terepkísérletben a törpekérész fénycsapdás vizsgálatát az Ócsai Tájvédelmi Körzet területén végeztük július 22-én 19:00 órától 23:00 óráig abból a célból, hogy adatokat nyerjünk a faj különböző polarizációs sajátságú fényforrásokhoz való vonzódásáról. A hajdan kiterjedt lápterület egyik utolsó maradványfoltjának egész területére jellemző a mozaikosság, a nyílt vizek, nádasok, rétek, erdők, sztyepprétek váltakozása. A terepkísérletben három egyforma felépítésű, azonos fényintenzitású és spektrális tulajdonságú vízszintesen poláros, függőlegesen poláros, valamint polarizálatlan fényt kibocsátó fénycsapdákat alkalmaztunk. A csapdák megfelelő működését képalkotó polarimetriai vizsgálattal igazoltuk.
A 2. (E-J) terepkísérletekben használt fényforrásoknak a spektrum kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért d lineáris polarizációfok és az óramutató járása szerint a függőlegestől mért a polarizációszög mintázatai. A fehér kettősfejű nyilak a helyi polarizációirányt mutatják
A három fénycsapdát a vizes élőhely partjától 10 m-re, egymástól pedig 2 m-re telepítettük, párhuzamosan a partvonallal. A csapdák helyzetét a vizsgálat időszak alatt félóránként véletlenszerűen megcseréltük, hogy kiküszöböljük a helyspecifikus hatásokat. A vízfelszín irányából mindhárom csapda jól látható volt, mert a csapdákkal szembeni partvonalon korábban kiirtották a vízparti növényzet, hogy a közelben elhelyezkedő madárlesről jó kilátás nyíljon a vizes élőhelyre. A csapdához vonzódott kérészeket három fehér függőleges műanyaglap terelte a gyűjtőüveg fölé, ahol a párolgó kloroform hatására elpusztuló kérészek az edény aljára hullottak. A rovarok azonosítását és leszámlálását később a laboratóriumban végeztük el.
Mészáros Ádám és Kriska György az ócsai terepkísérletben használt csapdákkal (Fotó: Egri Ádám)
A 2. terepkísérletben használt fénycsapdák part menti elhelyezkedése
Az 1. terepkísérlet 1-4 rajzási napja során készített 966 fotón hozzávetőlegesen 108.000 egyedet sikerült azonosítani képfeldolgozó szoftverünkkel. Rajzási naptól függően, (i) a vízszintesen poláros fény 5,6-11,9-szer több kérészt vonzott, mint a függőlegesen poláros fény, (ii) a polarizálatlan fény 1,3-2,7-szer több kérészegyedet vonzott, mint a függőlegesen poláros fény, és (iii) a vízszintesen poláros fény 4,0-5,6-szor vonzóbb volt, mint a polarizálatlan fény. Az összes lámpa által vonzott kérészegyedet figyelembe véve, (a) a vízszintesen poláros fény 79450/10115 = 7,9-szer vonzóbb volt, mint a függőlegesen poláros fény, (b) a polarizálatlan fény 18447/10115 = 1,8-szer több dunavirágot egyedet vonzott, mint a függőlegesen poláros fény, és (c) a vízszintesen poláros fény 79450/18447 = 4,3-szer volt vonzóbb, mint a polarizálatlan fény.
A 2. terepkísérletben 3452 törpekérész lett azonosítva. Az eredmények alapján megállapítható volt, hogy (i) a vízszintesen poláros fény 2419/135 = 17,9-szer vonzóbb volt a Caenis robusta egyedek számára, mint a függőlegesen poláros fény, (ii) a polarizálatlan fény 898/135 = 6,7-szer több törpekérészt vonzott, mint a függőlegesen poláros fény, és (iii) a vízszintesen poláros fény 2419/898 = 2,7-szer vonzóbb volt, mint a polarizálatlan fény.
Az 1. és 2. terepkísérlet eredményei alapján megállapítható, hogy (i) a polarizálatlan fény pozitív fototaxist vált ki a dunavirág és a törpekérész imágók esetében, (ii) a vízszintesen poláros fény pozitív polarotaxist vált ki ezeknél a kérészeknél, és (iii) és a függőlegesen poláros fény mindkét faj esetében a legkevésbé vonzó, ha a fényforrás fényintenzitása azonos.
A különböző polarizációs sajátságú fényt kibocsátó fényforrások és fénycsapdák által vonzott és csapdába ejtett dunavirág és törpekérész (Caenis robusta) kérészegyedek teljes száma az 1-2. terepkísérletekben. H: vízszintesen poláros fény, V: függőlegesen poláros fény, U: polarizálatlan fény, Irel: relatív fényintenzitás
Az eddigi eredmények arról tanúskodnak, hogy a két vizsgált kérészfaj egyedei kevésbé vonzódnak a függőlegesen poláros fényhez, mint a polarizálatlanhoz. A végső következtetések levonása előtt azonban még megvizsgáljuk a fényintenzitás szerepét is a kérészvonzásban.
Fényképek a kutatókról
Farkas Alexandra és Barta András
Kriska György és Száz Dénes
Farkas Alexandra, Száz Dénes, Kriska György és Barta András
3D fotók a kutatókról
Forrás