Megsemmisült iraki tank az Öböl-háború idején, 1991. március 9-én, több olajkút-tűz közelében Kuvait északi részén (Fotó: David Longstreath)
Napjainkban a kőolaj- és pakuratavak kialakulását elsősorban az ember környezetátalakító tevékenysége okozza. Az 1991-es Öböl-háborúból például több száz kőolajtó és kátránytócsa maradt vissza, miután a Kuvaitból visszavonuló iraki hadsereg több, mint 900 olajkutat robbantott fel. Az így fellángolt olajtüzeket csak több hónapos nemzetközi összefogással sikerült eloltani. E folyamat eredményeként több százezer tonna nyersolaj ömlött a sivatag homokjára és az Arab-öbölbe. A több száz kőolaj- és kátránytó nagy része évekig fellelhető volt Kuvait homoksivatagjában, és felszínük olyan állatok tömkelegét tévesztette meg, vonzotta magához és ejtette csapdába, mint számtalan vízirovar (például szitakötők, vízibogarak, vízipoloskák) és vízimadár (például vadrécék, gémek, kócsagok). Egyes olajtavakat a partvonallal párhuzamosan futó koncentrikus gyűrűk öveztek, melyekről kiderült, hogy rovartetemek tömkelege alkotta azokat.
Kisebb-nagyobb nyílt felszínű kőolajtavak Kuvaitban (A, B) és hazánkban (C-G). (B) Két nagy medence légifelvétele a kuvaiti sivatagban, a bal oldali kőolajjal, a jobb oldali vízzel töltve. (C) Vasúti tartálykocsiból kiloccsant kisebb olajtócsa. (D) Nagyobb olajtócsa egy olajkút mellett. (E) Fáradtolaj-tó egy olajfinomítónál. (F) Két tározó egy hőerőmű közelében, az alsó fáradt olajjal, a felső esővízzel telt. (G) Pakurapocsolyák néhány lyukas, rozsdás hordó mellett, egy vasútállomáson
Az évszakok váltakozását követően ráadásul a kuvaiti kőolajtavak felszíne évről évre ciklikusan megújul. A tél beálltával a csökkenő hőmérséklet hatására a kőolajfelszínek sűrűn folyóssá válnak, amiket a szélviharok homokkal szennyeznek be, a szelek redőkbe gyűrnek, az esők pedig részben vagy egészen vízzel öntenek el. Mindennek eredményeként jelentősen csökken az olajfelszín állatokra kifejtett megtévesztő és „mechanikus” csapdázó képessége. Nyáron aztán a felmelegedő olajtó új életre kel: az esővíz elpárolog, a mélyből konvekciós áramlásokkal friss kőolaj buggyan fel, a homokszennyeződés és a sűrűbb kátránykéreg elsüllyed, illetve feloldódik a hígfolyóssá váló kőolajban. Az így megtisztuló, kisimuló nyílt olajfelület ezután ismét nagyszámú állatot csábít magához.
Kőolajba ragadt és kőolaj felszíne felett territoriális viselkedést mutató szitakötők (Anisoptera) (Fotó: Jochen Zeil)
Rejtélyesnek tűnik azonban, hogy mindezen állatfajok miként vonzódnak a kátránytócsákhoz, és miért csábítóbb számukra a fekete kőolaj a víznél. Hipotézisünk szerint egy kőolajtó tükrözte fény polárosabb lehet a víztócsáról reflektált fénynél, s ez téveszti meg a vizet kereső, fénypolarizáció-érzékeny szemű rovarokat.
A Fresnel-törvényekből következően egy dielektrikumról visszaverődő fény annál polárosabb és intenzívebb, rezgéssíkja pedig annál kisebb szöget zár be a tükröző felülettel, minél nagyobb a dielektrikum törésmutatója. Márpedig a hígfolyós kőolaj levegőre vonatkoztatott törésmutatója 1,39-1,49 között változik, a kátrányé pedig elérheti az 1,57-ot is, míg a vízé csak 1,33 a látható spektrum közepén.
Különböző lineáris polárszűrő beállításokkal készült felvételek Kuvaiti olajtavakról (Fotó: Jochen Zeil)
Egy kőolaj- illetve kátránytó tehát az olaj illetve kátrány nagyobb fénytörő képessége miatt több, polárosabb és vízszinteshez közelebb eső rezgéssíkú fényt ver vissza, mint egy vízfelület. Egy víztócsa polarizációját azonban csak részben határozza meg a felületéről tükröződő fény, az eredő polarizációhoz a fenékről visszaszórt fénynek is jelentős járuléka van. A felszínről visszavert fény vízszintesen poláros, míg a fenékről reflektált fény a felszínen áthatolva függőleges polarizációjú lesz. E két ellentétes hatás lerontja egymást, ezért az eredő polarizációfok kisebb, mintha csak a felszínről verődne vissza fény. Zavaros vagy sekély és világos aljú vizeknél a spektrum látható tartományában a víztestből vagy a fenékről visszaszórt és a felszínen megtörő fény függőleges polarizációja dominál. Ez kőolajtócsák esetén nem fordul elő, mert az olajba hatoló fény teljesen elnyelődik, így csakis a felszíni fényvisszaverés horizontális polarizációja érvényesül. Az olajtócsák tehát mindig vízszintesen polarizáltak, míg a vízpocsolyák, ha zavarosak, világos fenekűek vagy sekélyek, akkor függőleges polarizációjúak is lehetnek.
Kuvaiti kőolajtavak polarizációs mintázatai 3 különböző hullámhossz tartományban (vörös, zöld és kék) mérve. A polarizációfok mintázatán a sötétebb területek jelzik az erősen poláros részeket, míg a polarizáció iránymintázatán a kék és zöld területekről verődik vissza vízszintesen poláros fény (Fotó: Horváth Gábor)
Nagylátószögű polariméterünkkel kimértük néhány kuvaiti kőolajtó fénypolarizációs mintázatát. Eredményeink szerint a sima, tiszta olajfelszín nagy rekflektivitású és polarizációjú, s a visszavert fény rezgéssíkja többnyire vízszintes.
A vízirovarok a vízszintesen poláros területek felé vonzódnak, mert ezeket azonosítják vízként. E reakciójuk annál erősebb, minél nagyobb a polarizációfok, és minél vízszintesebb a fény rezgéssíkja. Ennek ismeretében most már érthető, hogy a polarizáció-érzékeléssel rendelkező vízirovarok számára egy kőolajfelszín miért sokkal csábítóbb, mint egy vízfelszín, hiszen a fekete kőolaj a fent kifejtett fizikai okok miatt a víznél több, polárosabb és a vízszinteshez közelebbi rezgéssíkú fényt ver vissza. A kőolajtavak tehát úgy működnek, mint egy-egy hatásos fénycsapda, ami a vizét is felülmúló, szupernormális polarizációs fénystimulusával bűvöli el a vizet kereső vízirovarokat, amelyek számára a fekete kátrány „a víznél is vizebbnek tűnik”.
Bizonyos esetekben természetes folyamatok eredményeként, a föld mélyén képződő kőolaj felszínre szivárgása nyomán is keletkeznek kátránytavak, egyes ősi aszfaltmocsarak pedig szintén nagyszámú állatfajt ejtettek csapdába. Észak-Amerika egyik leghíresebb őslénytemetője például a Rancho La Brea, mely a Los Angeles szívében lévő Hancock parkban található. Több száz ősi, mára zömében kihalt állat- és növényfaj maradványát ásták ki ezen a helyszínen.
Egy másik ősi kátránytóhoz kötődő fosszília lelőhely Nyugat-Ukrajnában, Lvov városától délkeletre levő Starunia faluban található. Az innen előkerült rovarleletek között főként a vízi bogarak domináltak, különösen a Helophorus nemzetség tagjai.
A vízibogarak jelenléte azzal magyarázható, hogy e rovarok gyakran éjszaka repültek vízi élőhelyüket keresve, s ha sütött a Hold, akkor a kátránytóról visszaverődő, fényesen csillogó holdfény vonzhatta őket az olajgödörhöz, amibe aztán beleragadtak.
A kuvaiti esettanulmány alapján valószínűnek tartjuk, hogy a csillogó, erősen poláros kátrányfelszín polarotaxissal vonzhatta magához a polarizáció-érzékelésre képes ízeltlábúakat.
A vízirovarok nem a tükröződő fény intenzitása, hanem polarizációja alapján találják meg a vízfelszíneket, és nemcsak estefelé vagy éjszaka, hanem fényes nappal is. Nem szükséges tehát holdvilágos éjszakán a sötétből előcsillanó kátrányfelületet feltételezni ahhoz, hogy megmagyarázhassuk a staruniai vízirovarok csapdába esését. Nappal is bármikor megtéveszthette őket az olajfelszínről visszavert poláros fény.
Forrás