雨中蜻蜓(为什么现在下雨天也少有蜻蜓了?)
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撰文七君
大家可能注意到了,小时候(我说的是我小时候也是你小时候)下雨前后会有很多蜻蜓,但是现在城市里蜻蜓比较少见,哪怕是下雨也带不出几只 。蜻蜓作为环境指示生物,在全世界的数量都在下降 。
栖息地的减少和污染固然是导致蜻蜓数量下降的重要因素,但另一大因素说出来你可能不信,那就是玻璃窗、马路和汽车 。
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蜻蜓的童年是在水里度过的,它们的爹妈也是在水上高难度比爱心生baby的,所以它们最中意的就是水景房 。
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呂宋灰蜻(Orthetrum luzonicum)比爱心 。图片来源:wikipedia网
人类是靠眼睛找水,蜻蜓也差不多,但是它们依靠的是光的特殊性质:偏振光 。
光在传播的时候,还有这样和传播方向垂直的振动——
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【为什么现在下雨天也少有蜻蜓了? 雨中蜻蜓】阳光相当于动图左边,是各种偏振光的大杂烩,没有明显的偏振 。但是阳光照射到水面后的反射光往往是水平偏振光 。蜻蜓就是依靠水平偏振光找到水源的,因为在人类出现前的世界,能产生水平偏振光真的就只有水而已 。
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根据根据菲涅耳方程,去极化的光(如阳光)照射到水平面上,反射光是水平方向的线偏振光 。
所以,在演化的过程中,水平偏振光是蜻蜓最信赖的学区房标志了 。除了蜻蜓,大部分水生昆虫,如蜉蝣、石蛾、虻、龙虱也是利用水平偏振光找水源的 。
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柏油路面和汽车吸引了大量蜉蝣群集,蜉蝣寿命很短,只有几日甚至几小时,成虫集体交配然后死亡 。图片来源:(DOI)10.1093/beheco/arx081
但是人类来了以后一切都不一样了 。工业文明后出现了越来越多能够产生偏网振光的人造物,比如太阳能板、玻璃墙面、汽车玻璃、柏油路面,还有水平的黑色墓碑 。
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更惨的是,水生昆虫喜欢高偏振度,也就是偏振光占比比较高的光,因为偏振度和水深以及浑浊程度有关 。浅水的偏振度比较小,高度偏振的水平偏振光标志着深水 。
和人造物的偏振度相比,自然水体的偏振度很低 。自然水体能使30-80%的反射光成为水平偏振光,但是人造物可以使95-100%的反射光变成偏振光,也就是说偏振度可以达到95-100% 。
越黑滑的表面,偏振度越高,这被称为乌诺夫效应(Umow effect) 。大家可以看到,几种典型的人造物的偏振度比小水塘的更大——
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不同人造物表面和自然水体(a)的偏振度的对比,颜色越深表示偏振度越大 。图片来源:(doi)10.1890/080129
因此,黑滑平的人造材料也更吸引水生昆虫 。蜻蜓很容易受到柏油路、黑色塑料大棚、深色汽车、深色墓碑、深色玻璃以及太阳能板发出的水平偏振光的影响,趴到上面嘿嘿嘿,最终逐渐走向灭门 。
2006年,长期关注偏振光的生物影响的匈牙利罗兰大学的昆虫学家 Gyorgy Kriska 同事发现,黑色和红色的汽车对某些蜻蜓特别有吸引力,雄蜻蜓在上面霸坑,雌蜻蜓在上面产卵 。最终你家黑色轿车顶变成了蜻蜓一家的祠堂 。
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