Direct and indirect polarotaxis in caddis flies  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
68462
Type K
Principal investigator Kriska, György
Title in Hungarian Közvetlen és közvetett polarotaxis vizsgálata tegzeseknél és kétszárnyúaknál
Title in English Direct and indirect polarotaxis in caddis flies
Keywords in Hungarian tegzesek, Trichoptera, polarotaxis, polarizáció-látás, petézés, petézőhely választás
Keywords in English caddis flies, Trichoptera, polarotaxis, polarization vision, oviposition, choice of egg-laying site
Discipline
Hydrobiology, ecological status assessment, applied ecology (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Ecology and evolution 1
Department or equivalent Department of Biological Anthropology (Eötvös Loránd University)
Participants Horváth, Gábor
Starting date 2007-07-01
Closing date 2011-09-30
Funding (in million HUF) 3.903
FTE (full time equivalent) 2.00
state closed project
Summary in Hungarian
A közvetlen polarotaxissal rendelkező, direkt módon a vízbe petéző rovarok mellett vannak olyanok is, például a tegzesek és kétszárnyúak körében, melyek a víz fölé hajló növényeket keresik, mivel azokra rakják petéiket. Ezekben az esetekben a petéző nőstények nem közvetlenül a vizet keresik, hanem a víz közelében élő, lehetőleg a víz fölé hajló növényeket vagy más terepi objektumokat. Jelenleg még teljesen ismeretlen, hogy a vízparti növényeket kereső rovarok miként találják meg az alkalmas peterakóhelyet. A polarotaktikus vízdetektálásnak a vízirovarok körében való széleskörű elterjedése támasztja alá azon hipotézisünket, hogy a vízparti növényeket kereső tegzesek és kétszárnyúak úgy találhatják meg a víz fölé hajó növényeket, hogy távolabbról az alattuk/mellettük húzódó vízfelületet keresik, melynek polarotaktikus megtalálása után már könnyebben ráakadhatnak a megfelelő peterakó helyre. E föltételezett viselkedést nevezzük közvetett polarotaxisnak, amivel arra utalunk, hogy a petézésre alkalmas vízparti növényeket a távolból nem közvetlenül, hanem közvetetten, a vízfelszín polarotaktikus detektálásával találják meg.
Fő célunk annak laboratóriumi és terepi kísérletekkel történő vizsgálata, hogy a vízbe vagy a víz fölé hajló növényekre petéző tegzesek viselkedésében milyen szerepet játszik a vízfelszínről visszaverődő fény polarizációja, illetve a vízparton elhelyezkedő, petézésre alkalmas tárgyak megléte vagy hiánya. Munkahipotézisünk szerint a petéző nőstények polarotaxissal találják meg a vizes élőhelyet, ahol víz fölé hajló növényekre, ágakra rakják petecsomóikat, vagy ilyenek hiányában a vízbe petéznek.
Summary
Beyond the aquatic insects looking for water by means of the horizontal polarization of water-reflected light (called ’direct polarotaxis’) in order to lay their eggs into water, there are numerous water insects (e.g. caddis flies) that seek for plants coping over the water surface to oviposite. In these cases the egg-laying females do not look directly for water, but they seek for the plants and other objects in the immediate vicinity of the water body. Presently it is unknown how these insects can find the appropriate riparian egg-laying sites. The polarotactic water detection is very wide-spread among aquatic insects. This supports our following hypothesis: The caddis flies seeking for riparian vegetation may find the plants coping over water in such a way that from a remote distance they detect first the water surface by polarotaxis, then they look for appropriate plants for oviposition. This behaviour is called the ’indirect polarotaxis’. Our main goal is to study the role of indirect polarotaxis in the oviposition site selection of caddis flies (Trichoptera: Limnephilidae) with behavioural choice experiments both in the laboratory and the field.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A kutatás eredményei: 1. BÖGÖLYÖK ÉS ÁRVASZÚNYOGOK POZITÍV POLAROTAXISA Kutatásaink során a bögölyök és az árvaszúnyogok számos faja esetében sikerült bebizonyítanunk mindkét nem esetében a pozitív polarotaxis meglétét, miáltal ezek a rovarok az összetett szemük ventrális részével képesek érzékelni a vízszintesen poláros fényt. A bögölyök vizsgálata kapcsán elsőként tártuk fel a közvetett polarotaxis alapját, amelynek a célja nem a vízbe való petézés, vagy a vízbe való érkezés. A bögölyök pozitív polarotaxisának felismerése lehetőséget adott számunkra olyan új optikai alapon működő bögölycsapda prototípusok kifejlesztésére, amelyek hatékonyabban csapdázzák a rovarokat, mint a jelenleg forgalomban lévők. 2. POLÁROS FÉNYSZENNYEZÉS ÉS ÖKOLÓGIAI CSAPDÁK Kutatásaink összegzéseként bevezettük a nemzetközi szakirodalomba a poláros fényszennyezés fogalmát, amely a hagyományos fényszennyezés egy új fajtája, amit a fényt erősen polarizáló mesterséges tükröző felületek keltenek. Polarotaktikus vízirovarokkal folytatott terepkísérletekben és képalkotó polarimetriai mérésekkel meghatároztuk a poláros fényszennyezés legfőbb forrásait, amelyek minden polarotaktikus vízirovarra poláros ökológiai csapdaként hatnak. A poláros fényszennyzés hozzájárulhat egyes rovarpopulációk kipusztulásához, és megbolygathatja a rájuk épülő táplálkozási hálózatokat is. Kutatásaink során több lehetőséget is találtunk a poláros fényszennyezés csökkentésére vagy megszüntetésére.
Results in English
The results of the research: 1. POSITIVE POLAROTAXIS OF TABANIDS AND CHIRONOMIDS We presented evidence for positive polarotaxis, i.e., attraction to horizontally polarized light stimulating the ventral eye region, in both males and females of tabanid and chironomid species. The novelty of our findings is that positive polarotaxis has been described earlier only in connection with the water detection of some aquatic insects ovipositing directly into water. A further particularity of our discovery is that in the order Diptera and among blood-sucking insects the studied tabanids are the first known species possessing ventral polarization vision and definite polarization- sensitive behavior with known functions. The polarotaxis in tabanids makes it possible to develop new optically luring traps being more efficient than the existing ones. 2. POLARIZED LIGHT POLLUTION AND POLARIZATION ECOLOGICAL TRAPS We introduced a new term, the polarized light pollution (PLP), meaning all adverse effects on polarotactic aquatic insects attracted by horizontally polarized light reflected from artificial surfaces. In numerous choice experiments with polarotactic insects and using imaging polarimetry we gave experimental evidence of PLP. We suggested several remedies of PLP, which is a byproduct of the human architectural, building, industrial and agricultural technology, and it may allow to function feeding webs composed of polarotactic insects and their predators.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=68462
Decision
Yes





 

List of publications

  
Horváth G., Kriska Gy.: Polarization vision in aquatic insects, polarization patterns of waters and polarized ecological traps for water insects. (Invited lecture), ENTO 2007 International Symposium 'Aquatic Insects: Challenges to Populations', and National Meeting of the Royal Entomological Society, University of Edinburgh, 2007
Kriska Gy., Malik P., Horváth G.: Folyóparti "üvegpaloták" mint ökológiai csapdák: Hydropsyche pellucidula (Trichoptera) imágók vonzódása vízszintesen polarizáló függőleges üvegfelületekhez. (Előadás), IV. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Tihany, 2007. április 12-13., MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, kivonatok gyűjteménye 20. o., 2007
Horváth G., Horváth L., Majer J., Kriska Gy.: Pozitív polarotaxis nőstény és hím bögölyöknél: A párzó- és petézőhely közvetett vizuális fölismerése a vízről tükröződő vízszintesen poláros fény alapján. (Előadás), IV. Makroszkópikus vízi gerinctelenek kutatási konferencia, Tihany, 2007. április 12-13., MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, kivonatok gyűjteménye 17-18. o., 2007
Kriska Gy., Horváth G., Majer J., Szivák I., Horváth L.: Poláros fénnyel a bögölyök ellen., Élet és Tudomány 62, 1549-1551, 2007
Bernáth B., Kriska Gy., Suhai B., Horváth G.: Wagtails (Aves: Motacillidae) as insect indicators on plastic sheets attracting polarotactic aquatic insects., Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 54 (Suppl. 1), 145-155, 2008
Kriska Gy., Barta A., Suhai B., Bernáth B., Horváth G.: Do brown pelicans mistake asphalt roads for water in deserts?, Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 54 (Suppl. 1), 157-165, 2008
Kriska Gy., Malik P., Szivák I., Horváth G.: Glass buildings on river banks as 'polarized light traps' for mass-swarming polarotactic caddis flies., Naturwissenschaften 95, 461-467, 2008
Kriska Gy., Majer J., Horváth L., Szivák I., Horváth G.: Polarotaxis in tabanid flies and its practical significance., Acta Biologica Debrecina, Supplementum Oecologica Hungarica 18, 101-108, 2008
Horváth G., Majer J., Horváth L., Szivák I., Kriska Gy.: Ventral polarization vision in tabanids: horseflies and deerflies (Diptera: Tabanidae) are attracted to horizontally polarized light., Naturwissenschaften 95, 1093-1100, 2008
Malik P., Hegedüs R., Kriska Gy., Horváth G.: Imaging polarimetry of glass buildings: why do vertical glass surfaces attract polarotactic insects?, Applied Optics 47, 4361-4374 + cover picture, 2008
Horváth G., Kriska Gy.: Polarization vision in aquatic insects and ecological traps for polarotactic insects., In: Aquatic Insects: Challenges to Populations. (Lancaster, J. and Briers, R. A., eds.) CAB International Publishing, Wallingford, Oxon, UK, Chapter 11, pp. 204-229, 2008
Horváth G., Malik P., Hegedüs R., Szivák I., Kriska Gy.: Miért vonzódnak a tegzesek a függőleges üvegfelületekhez, miért szállnak rájuk, s maradnak ott? (Előadás), V. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Nyíregyháza, 2008. április 10-12., kivonatok gyűjteménye 21-22. o., 2008
Kriska Gy., Majer J., Horváth L., Szivák I., Horváth G.: A bögölyök polarotaxisának gyakorlati jelentősége. (Előadás), V. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Nyíregyháza, 2008. április 10-12., kivonatok gyűjteménye 26-27. o., 2008
Horváth G., Kriska Gy., Majer J., Farkas R.: A böglyök polarotaxisának gyakorlati jelentősége. (Meghívott előadás), MTA Állatorvos-tudományi Bizottság, Akadémiai beszámoló, Parazitológiai szekció, 2008. január 23., Szent István Egyetem, Állatorvos-tudományi Kar, Budapest, 2008
Kriska Gy., Szivák I., Horváth G.: Üvegpaloták mint ökológiai csapdák I. Tegzesek tömegrajzása., Élet és Tudomány 63, 908–910 + címlap, 2008
Malik P., Horváth G., Kriska Gy., Robertson B.: Poláros fényszennyezés: a környezeti ártalmak egy új formája., Fizikai Szemle 58, 379-386 + címlap, 2008
Malik P., Hegedüs R., Horváth G., Kriska Gy.: Üvegpaloták mint ökológiai csapdák II. Vonzó fénypolarizáló üvegfelületek., Élet és Tudomány 63, 980–982, 2008
Horváth G., Kriska Gy., Malik P., Robertson B.: Polarized light pollution: a new kind of ecological photopollution., Frontiers in Ecology and the Environment 7/6, 317–325, 2009
Kriska Gy. Bernáth B., Farkas R., Horváth G.: Degrees of polarization of reflected light eliciting polarotaxis in dragonflies (Odonata), mayflies (Ephemeroptera) and tabanid flies (Tabanidae)., Journal of Insects Physiology, 55, 1167–1173, 2009
Blahó M., Kriska Gy., Majer J., Horváth G.: Egy új, polarizációs bögölycsapda: a hagyományos sátorcsapdák továbbfejlesztése a fénypolarizálóképességük vizsgálata alapján. (Előadás), VI. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Villány, 2009. április 16-18., kivonatok gyűjteménye 16. o., 2009
Horváth G., Malik P., Farkas R., Kriska Gy.: Napelemtáblák és napkollektorok polarotaktikus vízirovarokra kifejtett poláros fényszennyezése és annak mérséklési lehetőségei. (Előadás), VI. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Villány, 2009. április 16-18., kivonatok gyűjteménye 30. o., 2009
Kriska Gy., Blahó M., Majer J., Gerics B., Horváth G.: Lehet-e szerepe a nőstény bögölyök pozitív polarotaxisának a gazdaállat felkutatásában? (Előadás), VI. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Villány, 2009. április 16-18., kivonatok gyűjteménye 37. o., 2009
Malik P., Bernáth B., Kriska Gy., Farkas R., Horváth G.: Kérész- szitakötő- és bögölyfajok polarotaktikus ingerküszöbének meghatározása választásos terepkísérletekkel és képalkotó polarimetriával. (Előadás), VI. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Villány, 2009. április 16-18., kivonatok gyűjteménye 38. o., 2009
Horváth G., Blahó M., Kriska Gy., Hegedüs R., Gerics B., Farkas R., Susanne A.: An unexpected advantage of whiteness in horses: The most horsefly–proof horse has a depolarizing white coat., Proceedings B of the Royal Society, 277, 1643-1650, 2010
Horváth G., Blahó M., Egri Á., Kriska Gy., Seres I., Robertson B.: Reducing the maladaptive attractiveness of solar panels to polarotactic insects., Conservation Biology 24, 1644-1653, 2010
Robertson B., Kriska Gy., Horváth V., Horváth G.: Glass building as bird feeders: urban birds exploit insects trapped by polarized light pollution., Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae 56/3, 283-293, 2010
Molnár Á., Hegedüs R., Kriska Gy., Horváth G.: Effect of cattail (Typha spp.) mowing on water beetle assemblages: changes of environmental factors and the aerial colonization of aquatic habitats., Journal of Insect Conservation 15, 389-399, 2010
Horváth G., Kriska Gy., Malik P., Hegedüs R., Neumann L., Akesson S., Robertson B.: Asphalt surfaces as ecological traps for water-seeiking polarotactic insects: How can the polarized light pollution of asphalt surfaces be reduced?, NSeries: Environmental Remediation Technologies, Regulations and Safety. Nova Science Publishers, Inc., Hauppauge, New York, USA, p. 47, 2010
Horváth G., Egri Á., Farkas R., Kriska Gy.: Mennyi csík tesz egy zebrát bögölyállóvá? A zebrák csíkos testmintázatának vizuálökológiai jelentősége a bögölyök elleni védelemben., VII. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Sümeg, 2010. április 15-17., kivonatok gyűjteménye 27-28. o., 2010
Kriska Gy., Hegedüs R., Polyák L., Málnás K., Lengyel Sz., Horváth G.: Híd, mint polarizációs gát: egy tiszai híd szerepe a tiszavirág (Palingenia longicauda) kolonizációjában., VII. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Sümeg, 2010. április 15-17., kivonatok gyűjteménye 30. o., 2010
Polyák L., Lengyel Sz., Málnás K., Prill É., Kriska Gy., Horváth G.: Emberi létesítmények hatása a tiszavirág-állomány [Palingenia longicauda (Olivier, 1791)] nagyságára és ivararányára., VII. Makroszkópikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Sümeg, 2010. április 15-17., kivonatok gyűjteménye 38-39. o., 2010
Blahó M, Horváth G., Hegedüs R., Kriska Gy., Gerics B., Farkas R., Akesson S.: A lovak fehérségének egy nem várt előnye: A leginkább „bögölyálló” ló depolarizáló fehér szőrű, a fekete ló pedig szenvedi polarizáló szőrét., Fizikai Szemle, 2010/5, 145-155, 2010
Málnás K., Polyák L., Prill É., Hegedüs R., Kriska Gy., Dévai G., Horváth G., Lengyel Sz.: Bridges as optical barriers and population disruptors for the mayfly Palingenia longicauda: An overlooked threat to freshwater biodiversity?, Journal of Insect Conservation (in press), 2011
Horváth G., Móra A., Bernáth B., Kriska Gy.: Polarotaxis in non-biting midges: female chironomids are attracted to horizontally polarized light., Physiology and Behavior 104, 1010-1015 + cover picture, 2011
Kriska Gy., Penksza K., Kiss O., Horváth G.: Fototaxis és polarotaxis kéz a kézben: Megvilágított polarizáló felületek, mint különleges vízirovarcsapdák., VIII. Makroszkopikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Jósvafő, 2011. április 14-16., kivonatok gyűjteménye 36-37. o., 2011
Horváth G., Móra A., Bernáth B., Kriska Gy.: Árvaszúnyogok polarotaxisa: az árvaszúnyogok még akkor is vonzódnak a vízszintesen poláros fényhez, ha annak forrása a talaj fölött van., VIII. Makroszkopikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Jósvafő, 2011. április 14-16., kivonatok gyűjteménye 27-28. o., 2011
Blahó M., Báhidszki L., Egri Á., Kriska Gy., Hegedüs R., S. Akesson, Horváth G.: A foltosabb felületek kevésbé vonzzák a bögölyöket: A szarvasmarhák tarkafoltos kültakarójának evolúciós előnye., VIII. Makroszkopikus Vízi Gerinctelenek Kutatási Konferencia, Jósvafő, 2011. április 14-16., kivonatok gyűjteménye 18. o., 2011
Egri Á., Horváth G., Kriska Gy., Farkas R., S. Akesson: Miért csíkos a zebra? A poláros fényszennyezés csökkentésének trükkje., Természet Világa 141, 498-502, 2010



Back »