A poláros fény környezetoptikai és biológiai vonatkozásai  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
117239
típus PUB-I
Vezető kutató Kriska György
magyar cím A poláros fény környezetoptikai és biológiai vonatkozásai
Angol cím The environmental and biological implications of polarized light
magyar kulcsszavak polarizáció, poláros fényszennyezés, környezetoptika, biooptika
angol kulcsszavak polarization, polarized light pollution, environmental optics, biooptics
megadott besorolás
Biológiai fizika (Élettelen Természettudományok Kollégiuma)50 %
Biodiverzitás, természetvédelmi biológia és genetika, inváziós biológia (Komplex Környezettudományi Kollégium)50 %
zsűri Publikációs bizottság
Kutatóhely ELTE Eötvös Kiadó Kft.
projekt kezdete 2015-08-01
projekt vége 2016-08-31
aktuális összeg (MFt) 1.716
FTE (kutatóév egyenérték) 0.20
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

A mű közérthetően mutatja be, hogy az égbolt polarizációs mintázata (p polarizációfoka, α polarizációiránya és a neutrális pontok száma, helye) a képalkotó polarimetriai mérések alapján miként változik különböző felhőborítottságok esetén, lombok alól nézve és teljes napfogyatkozáskor. E mintázat minden esetben viszonyítási irányt szolgáltathat a polarizációérzékeny látórendszerű állatok számára. Bemutatjuk, hogy nemcsak erős fényforrások, hanem a sötét felületek is képesek a vízirovarokat tömegesen vonzani és megtéveszteni, aminek oka a vízirovarok pozitív polarotaxisa és a felületek okozta visszaverődési polarizáció. Bizonyítottan 300-nál is több vízirovarfaj rendelkezik pozitív polarotaxissal, így ezek mindegyike érintett ebben a széles körben elterjedt ökológiai problémában, a poláros fényszennyezésben. Bemutatjuk, hogy a zebrák csíkosságának egy nem várt előnye, hogy őket kevéssé támadják a bögölyök, mint a sötét szőrű lovakat, amiből arra következtethetünk, hogy csíkozással csökkenthető a sötét felületek poláros fényszennyezése. Ismertetünk több általunk szabadalmaztatott bögölycsapdát (a bögölypapírt, a folyadékcsapdát és a napelemes bögölykaszát), amik hatékonyságát terepkísérletekkel bizonyítottuk. E kutatás jó példája annak, hogy egy tisztán tudományos eredmény, a bögölyök pozitív polarotaxisának felfedezése, hogyan hasznosulhat a gyakorlatban egy új rovarcsapda kifejlesztésénél. Bemutatásra kerülnek az égbolt-polarimetriai viking navigáció légköroptikai feltételei is, illetve a hipotetikus navigációs módszer egyes lépéseinek módszere, a planetáriumi és laboratóriumi körülmények között általunk végzett pszichofizikai kísérletek átlagos hibája és főbb tanulságai.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A kiadandó mű alapkérdései a következők:
(i) A különböző meteorológiai helyzetekben (pl. derült, gyengén felhős, borult, ködös idő esetén, vagy sűrű erdők lombja alatt) miként változik az égbolt polarizációs mintázata, és ez a változás hogyan hat az ez alapján tájékozódó állatfajokra?
(ii) Hogyan látják a különböző állatfajok (főként méhek, bögölyök és kérészek) az égbolt és a vízfelszín polarizációs mintázatát, és miként használják ki az ezekből szerzett információkat a tájékozódásra és vízkeresésre?
(iii) Mit takar a poláros fényszennyezés, mint újonnan felfedezett környezeti ártalom, és a különböző poláros fényszennyező sötét és fényes felületek (napelemek, sírkövek, nyíltszínű pakuratavak, aszfaltutak és üvegpaloták) hogyan tévesztik meg az érintett vízirovar-fajokat? Hogyan lehet kiküszöbölni vagy csökkenteni ezt a káros vonzó hatást?
(iv) Miért nem célravezető a legtöbb forgalomban kapható régi típusú bögölycsapda és melyek azok az újonnan szabadalmaztatott bögölycsapda típusok, amik a polarizációs tulajdonságukból eredően igazán vonzóak és hatékonyak?
(v) Hogyan folyhatott a viking hajósok napkővel történő navigációja, amely az elképzelések szerint az égbolt polarizációs mintázatát vette alapul? Milyen lépései és légköroptikai feltételei vannak e navigációs módszernek? Milyen pontossággal végezhetők el a navigációs hipotézis egyes lépései?

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A mű Kriska György és Horváth Gábor elmúlt 20 évben (1995-2015 között) lefolytatott közös kutatásait foglalja össze és hiánypótló szakirodalomnak tekinthető a környezetoptika és a biooptika területén. A kiadandó mű tehát közvetlenül a korábbi OTKA-kutatásokat végző kutatók tollából született meg, közérthetően és átfogóan foglalja össze a fénypolarizációban rejlő különböző lehetőségeket. A szerzők kutatói életpályájuk során mindvégig fontosnak tartották, hogy eredményeikről közérthetően is beszámoljanak az érdeklődő nagyközönségnek ismeretterjesztő cikkek és előadások formájában. A kiadandó mű legfontosabb eredményeik közérthető módon történő bemutatását biztosítja. A mű alapján az érdeklődő olvasó, egyetemi hallgató vagy középiskolai diák is könnyen megértheti, hogy a különböző meteorológiai szituációkban mi irányítja az égbolt polarizációs mintázatának kialakulását, részletes betekintést kaphat például arra nézve, hogy hogyan tájékozódnak azok a különféle állatfajok, amik képesek érzékelni a fény polarizációs tulajdonságait, milyen módon eshetnek e fajok olyan poláros ökológiai csapdák fogságába, amiket az emberi tevékenység alakított ki. Ezeknek a környezeti és biofizikai jelenségeknek a könnyebb megértését a szerzők által elkészített 350 színes fénykép, magyarázó ábra és táblázat is nagyban segíti.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A mű közérthetően mutatja be, hogy az égbolt polarizációs mintázata, ami számos állatfaj számára segíti a tájékozódást, miként változik különböző felhőborítottságok esetén, lombok alól nézve és teljes napfogyatkozáskor. Bemutatjuk, hogy a sötét és fényes mesterséges felületek képesek számos állatfaj, köztük 300-nál is több vízirovarfaj természetes viselkedésének akadályozására, ami egy igen komoly természetvédelmi probléma. Ez a jelenség a poláros fényszennyezés, aminek azonban több hatástalanítási lehetőségét is összefoglaljuk, melyek közül az egyiket a zebráktól lestük el. Ismertetünk több általunk szabadalmaztatott bögölycsapdát (a bögölypapírt, a folyadékcsapdát és a napelemes bögölykaszát), amik hatékonyságát terepkísérletekkel bizonyítottuk. E kutatás jó példája annak, hogy a bögölyök látásának vizsgálata hogyan hasznosulhat a gyakorlatban egy új rovarcsapda kifejlesztésénél. Bemutatásra kerülnek évtizedek óta széles körben elfogadott égbolt-polarimetriai viking navigáció légköroptikai feltételei is, illetve a hipotetikus navigációs módszer egyes lépéseinek módszere, a planetáriumi és laboratóriumi körülmények között általunk végzett pszichofizikai kísérletek átlagos hibája és főbb tanulságai.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Our book presents that how the polarization patterns of the sky (p degree of polarization, direction of polarization α and the position and the number of neutral points) can change in case of sunny, foggy and smoky skies, in case of different cloud covers and during total solar eclipse. This pattern provide a reference direction for polarotactic animals in all cases. We show that not only bright light sources but also the shiny dark surfaces are able to attract and mislead the water insects due to their positive polarotaxes, which phenomenon is the so-called polarized light pollution. We show that how can zebras give us a simple method for reduce the rate of this polarized light pollution. We present our new effective tabanid traps (e.g. the liquid trap). We also describe each hypothetical step and the atmospheric optical prerequisites of the sky-polarimetric Viking navigation. We show our pshychophysical experiments which we have carried out in laboratory conditions and in a planetarium in order to define the average error of the main steps of this navigation method.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

(i) How can change the polarization pattern of the sky in case of different meteorological conditions (e.g. under sunny, cloudy or foggy wheather, in case of total solar eclipse or under forest canopies) and how this change can influence the orientation of different animal species?
(ii) How can sense different animal species (especially honey bees, horse-flies and mayflies) the polarization pattern of the sky and the water surface and how they can use this information during their navigation?
(iii) What does polarized light pollution mean? Why and how can the shiny black polarized light polluted surfaces (such as solar panels, oil lakes, asphalt roads and glass buildings) mislead the aquatic insects? How can we eliminate or reduce this harmful effect?
(iv) Why the most of the old-fashioned tabanid traps are impracticals and what are the new trap types, which can be really attractive and effective due to their polarization characteristics?
(v) How could the Viking sailors use the sunstone during their open-sea sailing and which are the steps and the atmospheric optical prerequisites of the interesting sky-polarimetric navigation method? How accurate can the Viking navigators performed this method and how they can navigate in the open-sea?

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

György Kriska and Gábor Horváth work together since 1995. This book comprehensively and understandable summarize their important environmentical and biooptical results. Based on this work, the interested reader and the university students also can understand easily that how can the various animal species detect the polarization of light, what is the polarized light pollution and how can we eliminate it, and why and how the polarization patterns of the sky change during different meteorological conditions. The authors also present 350 colour photographs, diagrams and tables, in order to the better understanding of these phenomena.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Our book presents that how the polarization patterns of the sky can change in case of sunny, foggy and smoky skies, in case of different cloud covers and during total solar eclipse. This pattern provide a reference direction for polarotactic animals in all cases. We show that not only bright light sources but also the shiny dark surfaces are able to attract and mislead the water insects due to their positive polarotaxes, which phenomenon is the so-called polarized light pollution. We show that how can zebras give us a simple method for reduce the rate of this polarized light pollution. We present our new effective tabanid traps (e.g. the liquid trap). We also describe each hypothetical step and the atmospheric optical prerequisites of the sky-polarimetric Viking navigation. We show our pshychophysical experiments which we have carried out in laboratory conditions and in a planetarium in order to define the average error of the main steps of this navigation method.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Az ELTE Eötvös Kiadó gondozásában 2016 augusztusában jelent meg a következő könyvünk: Horváth Gábor, Farkas Alexandra, Kriska György (2016) A poláros fény környezetoptikai és biológiai vonatkozásai. ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, p. 485. ISBN: 978 963 312 253 2. A kötet közérthetően mutatja be az elmúlt 21 év (1995-2016 közötti) fénypolarizációval kapcsolatos hazai kutatásait, a jelenségek megértését a szerzők által készített 229 színes ábra és 20 táblázat is segíti. A mű hiánypótló szakirodalomnak tekinthető a környezetoptika és a biooptika területén.
kutatási eredmények (angolul)
The following (Hungarian language) book has been published by ELTE Eötvös Kiadó in August 2016: Horváth Gábor, Farkas Alexandra, Kriska György (2016) A poláros fény környezetoptikai és biológiai vonatkozásai. ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, p. 485. ISBN: 978 963 312 253 2. (The title in English is the following: The environmental and biological implications of polarized light) The book presents the most important research from the last 21 years (between 1995-2016) in connection with polarized light. The authors created also 229 coloured figures and 21 tables, which help the understanding. This book fills a gap in the literature of environmental and biological optics.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=117239
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Horváth Gábor, Farkas Alexandra, Kriska György: A poláros fény környezetoptikai és biológiai vonatkozásai, ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, p. 485. ISBN: 978 963 312 253 2, 2016




vissza »