蝗蟲對(duì)藍(lán)波譜不同偏光屬性刺激效應(yīng)的視偏響應(yīng)效應(yīng)測(cè)定

劉啟航 孔曉紅 付素芳 杜家熙 周 強(qiáng)

(1河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院， 新鄉(xiāng)453003； 2中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院， 北京 100083)

0 引言

研究蝗蟲災(zāi)害的光電波譜誘導(dǎo)捕集技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)的組成部分，該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)藥使用量降低，還可以為其他農(nóng)林牧害蟲的物理防治提供有意義的借鑒，蝗蟲視敏有效激發(fā)及視響應(yīng)敏感的光波物理信息是解決問題的關(guān)鍵，但未能獲得突破。目前，昆蟲依據(jù)自然界偏振光場(chǎng)屬性的定位導(dǎo)航功能研究，為蝗蟲視覺誘導(dǎo)信息提供了重要借鑒，但昆蟲偏光研究還限于偏振敏感神經(jīng)探測(cè)控制機(jī)制及行為定向，因此，研究蝗蟲偏光視勵(lì)性光電誘導(dǎo)增益效應(yīng)，有利于昆蟲偏光響應(yīng)機(jī)制及其在農(nóng)業(yè)植保中的應(yīng)用。

文獻(xiàn)[1-4]研究表明，蝗蟲等昆蟲依賴復(fù)眼將光學(xué)能量轉(zhuǎn)化為神經(jīng)沖動(dòng)電位，作為感受外界刺激的起點(diǎn)，并以膜外電位ERG來反映外界刺激強(qiáng)度，而蝗蟲敏感波譜光能強(qiáng)度引起的視覺生理調(diào)控機(jī)制，在滿足視覺功能的前提下產(chǎn)生趨光視覺行為，并引發(fā)蝗蟲對(duì)光刺激信號(hào)的感應(yīng)辨識(shí)和光照環(huán)境中的自身空間定位，但光譜識(shí)別力和條紋定向是2個(gè)明顯不同的視覺行為，且對(duì)水平光柵目標(biāo)的響應(yīng)更強(qiáng)。同時(shí)，蝗蟲偏振視覺具有E-矢量定向匹配功能，并能夠監(jiān)控響應(yīng)天空的偏振類型，易造成生理神經(jīng)的激發(fā)和改變活動(dòng)行為，所以蝗蟲等昆蟲能夠感知天空線偏光，并具有利用偏光進(jìn)行定向的能力[5-7]。偏振光照對(duì)蝗蟲偏振神經(jīng)具有興奮抑制、引起和增效作用，所以蝗蟲對(duì)偏振光的響應(yīng)取決于藍(lán)光敏感光子接受器，并當(dāng)外界環(huán)境亮度降低時(shí)，偏振光對(duì)蝗蟲定向起著決定作用，且蝗蟲對(duì)藍(lán)光旋轉(zhuǎn)交變偏振光場(chǎng)的響應(yīng)強(qiáng)度比綠、藍(lán)線偏振光場(chǎng)分別高25%和28%[8-11]。因此，研究藍(lán)光偏振光場(chǎng)特征對(duì)蝗蟲的光電誘導(dǎo)效應(yīng)，獲得蝗蟲偏光響應(yīng)中的視勵(lì)性視敏增益機(jī)制及作用方式，能降低能量投入和提高誘導(dǎo)效果。

本文利用藍(lán)光波譜光照、藍(lán)光激光條紋光照及其不同特征的偏振光場(chǎng)，測(cè)試蝗蟲視效性視敏響應(yīng)效果，以揭示蝗蟲視響應(yīng)與視覺激勵(lì)的相關(guān)關(guān)聯(lián)、優(yōu)化蝗蟲視覺響應(yīng)良好的激勵(lì)增益機(jī)制及光場(chǎng)效應(yīng)，以獲得蝗蟲趨光趨偏響應(yīng)所需的光能物理特征和光波信息因素，并探討蝗蟲趨光趨偏響應(yīng)機(jī)理，以期為蝗蟲偏光響應(yīng)及光響應(yīng)的研究提供理論基礎(chǔ)和方法參考。

1 材料和方法

試蟲為河北邯鄲棚內(nèi)飼養(yǎng)羽化7 d內(nèi)的東亞飛蝗健壯成蟲。購買后試蟲戶外紗窗箱內(nèi)以新鮮蘆葦葉及竹葉飼養(yǎng)。室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，室溫為27～30℃，試驗(yàn)采集時(shí)間為20:00—22:00。

試驗(yàn)裝置如圖1示，其中，視勵(lì)光源共4組，黑光板制成的行為響應(yīng)通道呈U型。

圖1 蝗蟲視覺響應(yīng)不同光場(chǎng)特性的試驗(yàn)裝置Fig.1 Experimental equipment of locust responding to different blue light propertiesⅠ.線偏藍(lán)波譜光源組：i.線偏片，ii.線偏玻璃片 Ⅱ.退偏藍(lán)波譜矢量光：i.固定偏振片，iii.退偏偏振片，ii.線偏玻璃片 Ⅲ.藍(lán)波譜激光光源組：iv.橫條紋光源，vi.豎條紋光源 Ⅳ.藍(lán)波譜光源組：v.藍(lán)光源，vi.激光藍(lán)波譜豎條紋光照，i.固定偏振片，iii.退偏偏振片 1.行為響應(yīng)通道1 2.行為響應(yīng)通道2 3.閘門1 4.閘門2 5.蝗蟲反應(yīng)室1 6.蝗蟲反應(yīng)室2 7.反應(yīng)室通道 8.閘門3 9.閘門4

Φ55 mm圓形LED藍(lán)光源2個(gè)分別前置線偏片(透光率50%、起偏率95%)和線偏玻璃片(長×寬：200 mm×150 mm，透光率85%、起偏率25%)(Ⅰ組，形成起偏程度不同的線偏光和玻璃線偏光),Φ55 mm圓形LED藍(lán)光源2個(gè)分別前置2個(gè)線偏片(固定線偏片i和矢量可調(diào)退偏偏振片iii)和線偏片與線偏玻璃片(固定線偏片i和線偏玻璃偏片ii)(Ⅱ組，形成退偏程度不同的偏光和玻璃偏光，且固定線偏片2′的起偏矢量相同)，測(cè)試起偏程度不同的線偏光和退偏程度不同的退偏光的偏光屬性視勵(lì)效果；1.8 W藍(lán)激光光源2個(gè)(Ⅲ組，調(diào)整聚光頭分別形成藍(lán)波譜橫條紋光iv及豎條紋光vi，其中，條紋間距及條紋寬度在0.5 m內(nèi)為5 mm)，測(cè)試激光條紋光的蝗蟲視勵(lì)性趨光效果；Φ55 mm圓形LED藍(lán)光源和1.8 W藍(lán)激光豎條紋光源前端分別前置2個(gè)偏振片(固定線偏片i和矢量可調(diào)退偏偏振片iii)(Ⅳ組，形成光質(zhì)屬性不同的偏光)，驗(yàn)證及討論蝗蟲偏光響應(yīng)的矢勵(lì)性矢敏效應(yīng)。

Ⅰ～Ⅳ視勵(lì)光源組分別置于行為響應(yīng)通道1、2前端，調(diào)整相互間距，保證光照效果，465 nm藍(lán)光光源及激光條紋光源供電電壓分別為12 V和5 V。

為確定蝗蟲的視響應(yīng)效應(yīng)及其視行為的光質(zhì)調(diào)控效應(yīng)，U型通道中，行為響應(yīng)通道1與蝗蟲反應(yīng)室1、行為響應(yīng)通道2與蝗蟲反應(yīng)室2分別制成直通道(總長：3.0 m，寬×高：0.5 m×0.4 m)，由閘門在2.5 m處分隔形成視響應(yīng)通道及蝗蟲反應(yīng)室，通道劃分成如圖1所示區(qū)段。為確定反應(yīng)室1和2內(nèi)的光照對(duì)蝗蟲視響應(yīng)的影響，反應(yīng)室1、2由中間O-O標(biāo)示的反應(yīng)室通道(長×寬×高：0.3 m×0.4 m×0.4 m)相連。

為對(duì)比確定蝗蟲對(duì)藍(lán)光不同光質(zhì)的視響應(yīng)效應(yīng)，針對(duì)每一光源組，30只試蟲為一組并備2組。

首先，利用Ⅰ型光源組，2組試蟲分別置于反應(yīng)室1和反應(yīng)室2內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)2次后2組試蟲互換反應(yīng)室再測(cè)2次(光源組中每一光質(zhì)均共測(cè)4次，以避免不可比性)，以確定線偏光質(zhì)對(duì)蝗蟲的視勵(lì)性視敏效應(yīng)。然后，在Ⅱ型光源組中，相對(duì)于固定偏振片i，利用矢量分度架調(diào)整偏振片ii形成矢量不同的試驗(yàn)用退偏光(試驗(yàn)中，選取矢量角度為0°、30°、90°、120°、180°、210°、270°、330°[12])，并利用偏振片i與線偏玻璃片形成的玻璃退偏光，針對(duì)每一矢量退偏光和玻璃退偏光，利用上述方法進(jìn)行測(cè)試，以確定退偏光及玻璃退偏光對(duì)蝗蟲的視勵(lì)效應(yīng)(Ⅰ和Ⅱ中光源光照度為100、1 000、10 000 lx)。

其次，針對(duì)Ⅲ型光源組(光照度為100 lx)中的橫、豎激光條紋光照，利用上述相同方法進(jìn)行測(cè)試，以優(yōu)選蝗蟲視敏良好的視勵(lì)信息，在此基礎(chǔ)上，利用Ⅳ型光源組形成的藍(lán)波譜豎條紋和藍(lán)波譜退偏矢量光照(二者光源對(duì)應(yīng)的光照度分別為100、10 lx，退偏矢量同上)，利用上述相同方法進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證和探討偏光不同光質(zhì)對(duì)蝗蟲視偏響應(yīng)效應(yīng)的視勵(lì)效果和蝗蟲偏振視覺的視敏光質(zhì)屬性。

為測(cè)試蝗蟲對(duì)不同光質(zhì)屬性的視響應(yīng)效應(yīng)，試驗(yàn)前，試蟲群體置于蝗蟲反應(yīng)室內(nèi)適應(yīng)。試驗(yàn)時(shí)，開啟光源10 min及閘門1～4。試驗(yàn)中，兩次試驗(yàn)間隔為20 min，以確保蝗蟲視覺恢復(fù)，而且，兩組試蟲在不同測(cè)試次數(shù)中對(duì)相同光屬性的視響應(yīng)效應(yīng)結(jié)果在0.01水平上差異不顯著(F檢驗(yàn))。通過觀察，反應(yīng)室1和2內(nèi)蝗蟲的避光效應(yīng)不顯著，且相互光照作用下，避光蝗蟲過O-O界線的蟲數(shù)不影響試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)后，關(guān)閉光源及閘門，針對(duì)光源組中每一光質(zhì)特性對(duì)應(yīng)的響應(yīng)通道，分別記錄各區(qū)段內(nèi)蟲數(shù)。依據(jù)每次記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各通道0～0.5 m、0～1.0 m、0～2.5 m內(nèi)總次數(shù)的蟲數(shù)均值數(shù)與30只蟲數(shù)的百分比，分別確定視趨強(qiáng)度、視聚集效應(yīng)、視響應(yīng)程度，用這3個(gè)指標(biāo)來反映蝗蟲對(duì)不同光質(zhì)屬性的視敏性視偏響應(yīng)效應(yīng)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件和SPSS 16.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，不同光源處理間差異顯著性采用F檢驗(yàn)，多重分析采用LSD測(cè)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果均值標(biāo)準(zhǔn)誤差為±(2.5%～5.0%)，不同次試驗(yàn)處理間差異不顯著(F檢驗(yàn)，P>0.05)。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1蝗蟲對(duì)藍(lán)光線偏不同光質(zhì)光照的視偏響應(yīng)效應(yīng)

蝗蟲對(duì)不同線偏光質(zhì)的視響應(yīng)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同光照度的線偏光質(zhì)視偏響應(yīng)效應(yīng)Fig.2 Response effect of locust for different linear polarized lights

由圖2可知，線偏光中，光照度遞增性刺激效應(yīng)未能引起蝗蟲趨向于0～0.5 m區(qū)段內(nèi)，而光照度遞增，蝗蟲視聚集效應(yīng)呈遞減性，且光源光照度100 lx與1 000 lx相比，蝗蟲視響應(yīng)程度無差異而10 000 lx對(duì)應(yīng)的視響應(yīng)程度顯著低于100 lx及1 000 lx；玻璃線偏光中，光源光照度遞增，蝗蟲的視趨強(qiáng)度增強(qiáng)，而1 000 lx的視聚集效果最差，10 000 lx的視聚集效果最優(yōu)，且光照度遞增，蝗蟲視響應(yīng)程度的變化不顯著。經(jīng)對(duì)比，蝗蟲對(duì)玻璃線偏光的視趨強(qiáng)度及視聚集效果優(yōu)于線偏光，而100 lx及1 000 lx時(shí)蝗蟲對(duì)線偏光的視響應(yīng)程度顯著高于玻璃線偏光，而10 000 lx時(shí)低于玻璃線偏光。

由于偏振片線偏光的偏振效應(yīng)較高，玻璃線偏光的藍(lán)光波譜光照效應(yīng)較強(qiáng)，因而，在蝗蟲的視偏響應(yīng)效應(yīng)中，藍(lán)光線偏光的起偏效應(yīng)決定蝗蟲視響應(yīng)程度的視敏性、線偏光照度制約蝗蟲的視趨強(qiáng)度及視聚集效果，且較弱光照中單偏片線偏光照特性對(duì)蝗蟲偏振視覺的視勵(lì)性較優(yōu)。

圖3 不同退偏矢量角度的視偏響應(yīng)效應(yīng)結(jié)果Fig.3 Results of locusts response to different light illumination of polarized light

2.1.2蝗蟲對(duì)藍(lán)光退偏光不同光質(zhì)光照的視響應(yīng)效應(yīng)

蝗蟲對(duì)單偏振片與線偏玻璃形成的玻璃退偏光、退偏矢量不同退偏光的視偏響應(yīng)效應(yīng)結(jié)果分別如表1和圖3所示。

由表1可知，100 lx時(shí)蝗蟲對(duì)玻璃退偏光的視趨強(qiáng)度及視聚集效果顯著最優(yōu)，且1 000、10 000 lx時(shí)玻璃退偏光未引起蝗蟲產(chǎn)生視趨效應(yīng)，隨光照度遞增，10 000 lx與1 000 lx相比，10 000 lx對(duì)應(yīng)的視聚集效果較優(yōu)，10 000 lx對(duì)應(yīng)的視響應(yīng)程度最高，但與100 lx相比，差異性不顯著(P>0.025)。經(jīng)比較，光源光照度為1 000 lx時(shí)蝗蟲的視偏響應(yīng)效應(yīng)最差，100 lx時(shí)視偏響應(yīng)效應(yīng)最優(yōu)。

由圖3可知，100 lx及10 000 lx時(shí)，退偏0°矢量光照未引起蝗蟲產(chǎn)生視趨效應(yīng)，且退偏90°矢量光照中10 000 lx對(duì)應(yīng)的視趨強(qiáng)度高100 lx 2個(gè)百分點(diǎn)，而其余相同矢量光照中，100 lx對(duì)應(yīng)的視趨強(qiáng)度較優(yōu)，且1 000 lx與10 000 lx相比，二者對(duì)應(yīng)的視趨強(qiáng)度差異性不顯著(P>0.025)，經(jīng)比較，100 lx時(shí)，蝗蟲對(duì)退偏120°及180°矢量光照的視趨強(qiáng)度最優(yōu)。退偏30°矢量光照中10 000 lx對(duì)應(yīng)的視聚集效應(yīng)較優(yōu)，其余相同矢量光照中，100 lx對(duì)應(yīng)的視聚集效應(yīng)較優(yōu)，且90°矢量光照中10 000 lx次優(yōu)而其余相同矢量中1 000 lx次優(yōu)，經(jīng)比較，100 lx時(shí)，蝗蟲對(duì)90°和120°的視聚集效應(yīng)分別最優(yōu)和次優(yōu)。但10 000 lx時(shí)蝗蟲對(duì)相同矢量退偏光照的視響應(yīng)程度較優(yōu)并以270°矢量最優(yōu)，而蝗蟲對(duì)120°、180°、210°的視響應(yīng)程度無差異且次優(yōu)。

表1 蝗蟲對(duì)單偏振片與線偏玻璃耦合性玻璃退偏光的視響應(yīng)效應(yīng)結(jié)果Tab.1 Results of locust response to polarized light formed by single polarizer and glass

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，不同處理間差異不顯著(P>0.05)(F檢驗(yàn))。

玻璃退偏光中，100 lx對(duì)應(yīng)的視趨強(qiáng)度及視聚集效應(yīng)較優(yōu)、10 000 lx對(duì)應(yīng)的視響應(yīng)程度較強(qiáng)(表1)。經(jīng)測(cè)定和計(jì)算，退偏180°矢量光照的偏振度和光照度低于玻璃退偏光，而100 lx時(shí)蝗蟲對(duì)玻璃退偏光和退偏180°矢量光的視趨強(qiáng)度相同。100 lx時(shí)退偏0°矢量光照的光照度與其180°相同，但蝗蟲對(duì)0°矢量光照的視趨強(qiáng)度最低。100 lx時(shí)退偏120°矢量光照的光照度低于180°矢量光照度，但兩者的視趨強(qiáng)度差異性不顯著(P>0.01)。100 lx時(shí)，玻璃退偏光的光照度及偏振度均高于90°、270°退偏光，但蝗蟲對(duì)90°及270°退偏光的視聚集效應(yīng)優(yōu)于玻璃退偏光，且退偏矢量光照中，蝗蟲對(duì)90°退偏光的視聚集效應(yīng)、對(duì)270°退偏光的視響應(yīng)程度最優(yōu)，并均以120°次優(yōu)。

因而，偏光偏振度及E-矢量光照度影響退偏光質(zhì)屬性對(duì)偏振視覺視激性敏感效應(yīng)的視勵(lì)強(qiáng)度，并呈現(xiàn)強(qiáng)化或抑制性作用效應(yīng)。經(jīng)對(duì)比，100 lx時(shí)，蝗蟲對(duì)180°退偏光的視趨強(qiáng)度、90°退偏光的視聚集效應(yīng)、270°退偏光的視響應(yīng)程度最優(yōu)，且視偏響應(yīng)效應(yīng)均以120°次優(yōu)。

2.1.3蝗蟲對(duì)藍(lán)波譜激光條紋及其退偏矢量光的視偏響應(yīng)效應(yīng)

利用蝗蟲視偏響應(yīng)效應(yīng)較優(yōu)光照度(100 lx)，藍(lán)波譜條紋光照中，蝗蟲對(duì)豎條紋光照的視響應(yīng)效應(yīng)顯著優(yōu)于橫條紋(圖4)，且蝗蟲對(duì)豎條紋藍(lán)波譜偏光的視偏響應(yīng)結(jié)果如圖5所示。

圖4 蝗蟲對(duì)橫豎條紋光照的視響應(yīng)結(jié)果Fig.4 Results of locust response to stripes light

圖5 蝗蟲對(duì)豎條紋退偏矢量光照的視偏響應(yīng)效應(yīng)結(jié)果Fig.5 Results of locust response to vertical stripe of polarized light

豎條紋退偏矢量光照與豎條紋光照(圖4和圖5)相比：蝗蟲對(duì)豎條紋120°退偏矢量光照的視趨強(qiáng)度優(yōu)于豎條紋光照，而對(duì)其余矢量光照的視趨強(qiáng)度均低于豎條紋光照，且豎條紋退偏矢量光照中蝗蟲對(duì)270°的視趨強(qiáng)度次優(yōu)而330°較差；蝗蟲對(duì)豎條紋120°及270°退偏矢量光照的視聚集效應(yīng)優(yōu)于豎條紋光照，而對(duì)其余矢量光照的視趨強(qiáng)度均低于豎條紋光照，且蝗蟲對(duì)120°矢量光照的視聚集效應(yīng)較優(yōu)而330°較差；蝗蟲對(duì)豎條紋0°退偏矢量光照的視響應(yīng)程度較優(yōu)，而對(duì)其余矢量光照的視響應(yīng)程度均低于豎條紋光照且210°較差。經(jīng)對(duì)比，蝗蟲對(duì)豎條紋120°退偏矢量光照的視趨強(qiáng)度及視聚集效應(yīng)最優(yōu)而270°均次優(yōu)，且蝗蟲對(duì)0°的視趨強(qiáng)度及視聚集效應(yīng)比270°約低2.5%，但蝗蟲對(duì)豎條紋0°退偏矢量光的視響應(yīng)程度最優(yōu)。

鑒于豎條紋藍(lán)偏光照度低于條紋光照并具有退偏效應(yīng)，以及蝗蟲偏振視覺視敏屬性與光質(zhì)激活視偏神經(jīng)的匹配敏感性[13]，因而，蝗蟲對(duì)豎條紋120°及270°退偏矢量光照的視聚集效應(yīng)、對(duì)0°的視響應(yīng)程度優(yōu)于條紋光，源于藍(lán)波譜光照的激發(fā)性、偏光矢量的激勵(lì)性、蝗蟲辨識(shí)豎條紋光照的視敏性，三者的疊加調(diào)控效應(yīng)對(duì)蝗蟲視偏響應(yīng)的耦合強(qiáng)化作用，但蝗蟲對(duì)其余矢量光照的視偏響應(yīng)效應(yīng)均低于條紋光照，表明蝗蟲偏振視覺的視勵(lì)性與蝗蟲趨光視覺的視激性呈現(xiàn)波譜光照激發(fā)操縱性視敏差異。

2.2 討論

研究表明，蝗蟲偏振視覺包含有對(duì)偏光方向極度敏感的感光器，并通過大量的小眼陣列和神經(jīng)元對(duì)整個(gè)偏光模式進(jìn)行接收而響應(yīng)，且視響應(yīng)敏感性取決于藍(lán)光光子接受器[14-15]，結(jié)果表明，藍(lán)波譜線偏光質(zhì)、藍(lán)波譜退偏光質(zhì)的刺激效應(yīng)均引起蝗蟲產(chǎn)生了視偏響應(yīng)，但藍(lán)波譜偏光光質(zhì)光照特性不同，蝗蟲視偏響應(yīng)效應(yīng)的視敏性不同，且在視響應(yīng)程度中，100、1 000 lx時(shí)線偏光和10 000 lx時(shí)退偏270°矢量光誘發(fā)的視敏性較優(yōu)，而10 000 lx時(shí)退偏330°矢量光誘發(fā)的視敏性較弱。MAPPES[16]指出，蝗蟲的偏光響應(yīng)強(qiáng)度與光梯度無關(guān)，當(dāng)試驗(yàn)中光照度增強(qiáng)，線偏光梯度顯著抑制而玻璃線偏光增效蝗蟲的視趨強(qiáng)度，且線偏光光照度增強(qiáng)，抑制蝗蟲視聚集效應(yīng)的視敏性，而光照度相同時(shí)，蝗蟲對(duì)玻璃線偏光的視敏性優(yōu)于線偏光。

線偏光透過玻璃偏振片、偏振片，都會(huì)使退偏效應(yīng)增強(qiáng)，而100 lx時(shí)蝗蟲對(duì)退偏光的視趨強(qiáng)度及視聚集效應(yīng)較強(qiáng)，1 000、10 000 lx時(shí)較弱，且相對(duì)于100 lx，1 000、10 000 lx時(shí)玻璃退偏光顯著抑制視趨強(qiáng)度而退偏光對(duì)視趨強(qiáng)度的抑制性呈現(xiàn)光矢敏感調(diào)控性差異，該結(jié)果與較弱光環(huán)境中偏振光對(duì)蝗蟲定向響應(yīng)起決定作用結(jié)果相符，但100 lx時(shí)蝗蟲的視趨強(qiáng)度未與E-矢量偏振模式的選擇響應(yīng)敏感性相匹配[17-18]?；认x對(duì)180°退偏光的視趨強(qiáng)度與玻璃退偏光無差異，而其余矢量的視勵(lì)性視趨強(qiáng)度均低于玻璃退偏光，其可能與蝗蟲中央復(fù)合體內(nèi)神經(jīng)元軸突在L5和R4有很多分枝對(duì)偏光偏振效應(yīng)的敏感差異性相關(guān)[19]。

100 lx時(shí)蝗蟲對(duì)E-矢量退偏光質(zhì)光照的視聚集效應(yīng)呈現(xiàn)弦函交變式視響應(yīng)特性，而退偏光光質(zhì)屬性不同，蝗蟲的視聚集效應(yīng)不同，其源于蝗蟲偏振視覺對(duì)偏光不同光質(zhì)的偏振類型敏感識(shí)別差異及對(duì)偏光刺激屬性的生物調(diào)控效應(yīng)差異，并導(dǎo)致100 lx時(shí)，蝗蟲對(duì)90°、120°退偏光質(zhì)的視聚集效應(yīng)優(yōu)于玻璃退偏光。而退偏光光照強(qiáng)度增強(qiáng)，其對(duì)蝗蟲偏振視覺的刺激強(qiáng)化效應(yīng)，致使10 000 lx時(shí)蝗蟲對(duì)退偏矢量光的視響應(yīng)程度優(yōu)于玻璃退偏光(330°除外)。

藍(lán)波譜偏光光質(zhì)中，偏光偏振效應(yīng)及偏光光質(zhì)屬性決定而偏光光照強(qiáng)度制約蝗蟲視勵(lì)性視趨強(qiáng)度及視敏性視聚集效應(yīng)，且弱光照中蝗蟲偏振視覺的視勵(lì)性視趨強(qiáng)度較強(qiáng)并呈現(xiàn)光矢敏感差異性，而蝗蟲視聚集效應(yīng)與偏光偏振度、偏光光照度分別呈正、負(fù)相關(guān)性，但100 lx時(shí)線偏光偏振效應(yīng)增效蝗蟲視響應(yīng)的敏感活性，且蝗蟲對(duì)退偏光視偏響應(yīng)的視敏性與偏光能量強(qiáng)度視勵(lì)效應(yīng)顯著相關(guān)。同時(shí)，100 lx時(shí)，利用退偏矢量光照對(duì)蝗蟲趨偏視覺的偏振視勵(lì)效應(yīng)和豎條紋光照對(duì)蝗蟲趨光視覺的視識(shí)激發(fā)性，耦合形成的視勵(lì)視激效應(yīng)，使蝗蟲對(duì)豎條紋退偏120°矢量光的視趨強(qiáng)度高于退偏最優(yōu)矢量光照(180°)且其視聚集效應(yīng)高于退偏最優(yōu)矢量光照(90°)，而其視響應(yīng)程度低于100 lx時(shí)的線偏光，且10 000 lx時(shí)蝗蟲對(duì)退偏270°矢量光的視響應(yīng)程度最優(yōu)。

蝗蟲偏振視覺對(duì)弱光照退偏藍(lán)光具有良好的視偏響應(yīng)效應(yīng)，利用10 lx藍(lán)光光源光照度對(duì)蝗蟲偏光視響應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果如圖6所示。

圖6 蝗蟲視覺響應(yīng)10 lx偏光光照的結(jié)果Fig.6 Results of locust response to 10 lx polarized light

由圖5、6可知，10 lx時(shí)退偏光中蝗蟲視趨強(qiáng)度最優(yōu)矢量(330°)、次優(yōu)矢量(120°)的視勵(lì)性分別優(yōu)于100 lx時(shí)豎條紋退偏最優(yōu)矢量(120°)、次優(yōu)矢量(270°)，并分別優(yōu)于100 lx退偏光最優(yōu)矢量(180°)、次優(yōu)矢量(120°)，且10 lx時(shí)蝗蟲對(duì)330°、120°矢量的視趨強(qiáng)度分別最優(yōu)、次優(yōu)。10 lx時(shí)退偏光中蝗蟲視聚集效應(yīng)最優(yōu)矢量(30°、330°)及次優(yōu)矢量(180°)的視敏性優(yōu)于100 lx時(shí)退偏光中視敏性

最優(yōu)矢量(90°)，并分別優(yōu)于豎條紋偏光中視敏性最優(yōu)(120°)、次優(yōu)(270°)矢量，且10 lx時(shí)蝗蟲的視聚集效應(yīng)高于100 lx時(shí)相同矢量的退偏光及豎條紋退偏光，并以10 lx時(shí)退偏光30°及330°矢量最優(yōu)而100 lx時(shí)豎條紋退偏光120°次優(yōu)。10 lx時(shí)退偏光中0°矢量及100 lx時(shí)退偏光中270°矢量對(duì)蝗蟲視響應(yīng)程度的激發(fā)性最優(yōu)。

圖6結(jié)果表明，蝗蟲對(duì)10 lx偏光的視偏響應(yīng)效應(yīng)呈現(xiàn)矢量變化性弦函響應(yīng)特征，其驗(yàn)證了100 lx時(shí)退偏光中視聚集響應(yīng)的E-矢量弦函響應(yīng)特性的正確性，且與偏光誘發(fā)的蝗蟲偏航力矩變化規(guī)律相符[20-21]，因而，在弱光照藍(lán)退偏光中蝗蟲偏振視覺的E-矢量偏振模式的響應(yīng)敏感性較顯著，并具有視偏神經(jīng)最大激活的矢量敏感函數(shù)，但蝗蟲對(duì)其余偏光波譜光質(zhì)特性的偏振敏感效應(yīng)是否與藍(lán)偏光相同，尚需探討。

3 結(jié)論

(1)線偏藍(lán)光偏振效應(yīng)提高，其光強(qiáng)遞增性刺激效應(yīng)抑制蝗蟲視趨強(qiáng)度及視聚集效應(yīng)，而線偏弱光中蝗蟲視響應(yīng)程度的敏感性較優(yōu)。退偏光光照效應(yīng)中，蝗蟲對(duì)弱光照偏振效應(yīng)的視偏響應(yīng)敏感性較強(qiáng)，且較強(qiáng)光照抑制視偏響應(yīng)效應(yīng)的敏感性，并呈現(xiàn)偏光E-矢量調(diào)控性視勵(lì)視激性視敏差異。

(2)100 lx光源光照條件下，豎條紋藍(lán)光照與偏光矢量耦合刺激強(qiáng)化措施，致使其最優(yōu)(120°)及次優(yōu)(270°)矢量對(duì)蝗蟲視趨強(qiáng)度的視勵(lì)性相對(duì)于退偏光最優(yōu)矢量(180°)增強(qiáng)，且其最優(yōu)(120°)矢量對(duì)蝗蟲視聚集效應(yīng)的視敏性增強(qiáng)相對(duì)于退偏光最優(yōu)矢量(90°)增強(qiáng)?；认x視趨強(qiáng)度及視聚集效果以10 lx時(shí)330°偏光最優(yōu)，而蝗蟲視響應(yīng)程度以100 lx時(shí)退偏270°矢量和10 lx 時(shí)退偏0°矢量最優(yōu)。

(3)蝗蟲對(duì)10 lx偏光的視偏響應(yīng)效應(yīng)呈現(xiàn)矢變性弦函視響應(yīng)變化規(guī)律，表明弱光照藍(lán)退偏光中蝗蟲偏振視覺的E-矢量偏振模式的敏感匹配性較顯著且視偏神經(jīng)最大激活的矢量敏感函數(shù)得以顯現(xiàn)，而且，蝗蟲視偏聚集及視趨效應(yīng)與偏光偏振度及視勵(lì)信息、偏光光照度分別呈正負(fù)相關(guān)性，且蝗蟲偏振視覺對(duì)弱光照退偏藍(lán)光具有良好的視響應(yīng)程度。

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