Dunavirág nőstények (Fotó: Potyó Imre)
Természetes körülmények között a dunavirág és a törpekérész egyedek a vízfelszín felett rajzanak, ugyanakkor a vízhez közel elhelyezkedő mesterséges fényforrások ökológiai fényszennyezésükkel magukhoz vonzhatják és csapdába ejthetik e rovarokat pozitív fototaxisuk révén. A két faj esetében pozitív fototaxisukat kihasználva tudtuk véghezvinni terepkísérleteinket, amelyek során különböző polarizációs sajátságú fényforrásokkal vonzottuk a kérészeket. A kérészek függőlegesen poláros fénytől való eltávolodásának oka és egyben jelentősége abban rejlik, hogy a vízparti növényzet árnyéka és tükörképe a vízfelszín szélén gyengén és nem vízszintesen poláros. A fent említett jelenség a következők miatt áll elő: a vízfelszín polarizációs mintázatát két fénykomponens határozza meg: (i) a vízfelszínről tükröződő, és (ii) a vízfelszín alól érkező fény. Az első összetevő többnyire vízszintesen poláros a napfény és az égbolt fény levegő-víz határon bekövetkező tükröződéses polarizációja miatt, míg a második mindig függőlegesen poláros a víz alól érkező fény víz-levegő határon történő fénytörési polarizáció miatt.
Ha az első, vagy a második dominál, akkor a víztesttől visszatérő fény eredő polarizációja vízszintes, vagy függőleges. Ha mindkét összetevő hasonló intenzitású, akkor a polarizációfok alacsony. Az optikai szempontból nyílt vízfelszínről a napfény és az égboltfény szabadon tükröződhet, és a vízfelszín polarizációjának iránya általában vízszintes. A vízparti növényzet tükröződésénél a fény forrása a növényzetről visszavert, a közvetlen napfénynél és égboltfénynél kisebb intenzitású fény. Ekképpen a második (a víztestből kilépő) fénykomponens általában elnyomja az első (vízfelszínről tükröződő) összetevőt, különösen a világosabb víztestek esetében, amelyek vízben lebegő részecskéiről több fény szóródik vissza. Végső soron ennek eredményeként a növényzet tükörképe függőlegesen poláros. Hasonló a helyzet a vízfelszín árnyékos részén is, ahol a közvetlen napfény hozzájárulása nem jelenik meg. A tükröződés és az árnyékolás hatása gyakran együttesen jelenik meg, mert a vízparti növényzet árnyékot vet a saját vízparti tükörképére.
Egy víztest széli régiójának 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 vízparti növényzet tükörképénél nem vízszintesen poláros fény tükröződik (Fotó: Horváth Gábor)
Korábbi tiszavirággal (Palingenia longicauda) folytatott terepkísérleteink során vízszintes tesztfelületeket (matt fekete és fehér vászon, fényes fekete és fehér műanyagfólia, alumíniumfólia) terítettünk ki füves területre a Tisza mentett oldalán, és tanulmányoztuk a felületek felett elengedett tiszavirág egyedek repülési viselkedését naplemente idején. Ezek a kérészek visszafordultak a vízszintesen poláros, megfelelően magas polarizációfokú fényt tükröző fényes fekete és fehér műanyagfóliák szélénél. Ebben a kísérletben a vízszintesen poláros műanyagfóliákat gyengén és nem vízszintesen poláros napfény által megvilágított gyep övezte. Ezért ebben a mesterségesen kialakított kísérleti helyzetben az optikai ingerek térbeli sorrendje (a műanyagfóliák által tükrözött erősen és vízszintesen poláros fényt a gyep által visszavert gyengén és nem vízszintesen poláros fény követte) utánozta a természetes viszonyok között a vízfelszínen megjelenő helyzetet (a nyílt vízfelszín által tükrözött erősen és vízszintesen poláros fényt a vízfelszín partszélének gyengén és nem vízszintesen poláros fénye követte). Mindkét helyzetben a repülő kérészek visszafordultak a vízszintesen poláros felületek szélétől a függőlegesen poláros fény rájuk gyakorolt taszító hatása miatt, amit a fentiekben sikerült kísérletesen igazolni.
Egy másik tiszavirággal kapcsolatos kutatásunk eredményeként már feltételeztük, hogy a folyóparti növényzet gyengén és függőlegesen poláros tükörképe és árnyéka miatt a vízszegélyen kialakuló optikai gát szerepet játszhat abban, hogy a kérészek rajzásuk során, a hím szubimágók vedlését leszámítva, végig a vízfelszín felett maradnak. A vízszintesen poláros jel hiányában a kérészek elhagyják az adott felszíni régiót. Fenti kutatásunk a dunavirág és a törpekérész (Caenis robusta) esetében kimutatta, hogy ezek a rovarok a függőlegesen poláros fénnyel szemben a vízszintesen poláros és polarizálatlan fényt preferálják. Feltételezzük, hogy e viselkedés adaptív értéke abban rejlik, hogy lehetővé teszi az egyedek vízfelszín felett maradását a rajzás során. A vízpartokon gyakran kialakul egy vízszintes sötét iszapos sáv, amely általában vízszintesen poláros fényt reflektálva vízfelszínt utánoz a polarotaktikus vízirovarok számára. Ha a vízfelszín szélén nem alakulna ki a vízparti növényzet függőlegesen poláros árnyéka és tükörképe, amely távol tartja a kérésznőstényeket az iszapfelszíntől, akkor ezek lerakhatnák petecsomóikat a lárvák kifejlődésére alkalmatlan területre.
A Tisza polarizációirány mintázata a folyó középső (kék-zöld) és parti részeivel (vörös-sárga) (Fotó: Horváth Gábor)
Habár a terepkísérleteink során gyakorlatilag teljesen poláros fénnyel dolgoztunk fontos megjegyezni, hogy a polarizációfok abból a szempontból fontos, hogy ez alacsonyabb, vagy magasabb-e, mint az adott faj polarizációs érzékenysége. Korábbi, pataklakó kérészfajokkal folytatott polarizációérzékenységi vizsgálataink során a következő eredményeket kaptuk a polarizációfok vonatkozásában: Baetis rhodani (32 % ≤ d* ≤ 55 %), Ephemera danica, Epeorus silvicola, Rhithrogena semicolorata (55 % ≤ d* ≤ 92 %). A fenti magyarázat, ami a dunavirág és a Caenis robusta viselkedésének adaptív előnyére utal, feltételezi azt, hogy a vízfelszín határán kialakuló gyengén függőlegesen poláros fényt képesek érzékelni (d* < d) az egyedek.
Tiszavirág nőstények kompenzációs repülése
A kérészek és álkérészek (Plecoptera) sikeres kolonizációjában fontos szerepet tulajdonítanak a kutatók a kompenzációs repülésnek. Ennek eredményeként a kérésznőstények több kilométert repülnek a folyásiránnyal szemben a folyó középvonalában miközben egyes mellékvízfolyások betorkolását elérve és ezek irányában tovább repülve újabb élőhelyeket népesíthetnek be. Ez a jelenség magyarázatot adhat a dunavirág legújabb kori gyors elterjedésére Európa folyóiban, a korábbi több évtizedes eltűnést követően. Ebben a kolonizációban a folyólakó kérészeknél fontos szerepe lehet a pozitív polarotaxisnak, amely a folyó és mellékfolyó vízszintesen poláros jele alapján vezeti a kérésznőstényeket az alkalmas élőhelyekre. Másrészről a folyóba torkolló kisebb csatornák, és ártéri kisvizek alkalmatlan helyei lehetnek a lárvák kifejlődésének, ezért kifejezetten előnyös lehet, hogy az ezek kisebb mérete miatt a vízfelszínen kialakuló teljes, vagy majdnem teljes árnyékoltság és növényzet tükröződés miatt kialakuló nem vízszintes polarizáció távol tartja a kérésznőstényeket. A tiszavirág rajzása során több alkalommal is megfigyeltük a Szolnok feletti Dobapusztánál, hogy egy a Tiszába szélesebb torkolattal kapcsolódó csatorna irányába elindulnak a kompenzációs repülésüket folytató nőstények, majd a csatorna beszűkülésekor visszafordulnak és a folyó fölé repülve folytatják kompenzációs repülésüket a Tisza felett.
Forrás