Αόρατα ψάρια και αορατότητα

Οι επιστήμονες έχουν λύσει ένα μυστήριο που υπήρχε από πολύ καιρό, σχετικά με το πώς μερικά ψάρια φαίνεται να εξαφανίζονται από τα αρπακτικά που τα κυνηγούν στα ανοιχτά νερά του ωκεανού. Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες των υλικών και τους στρατιωτικούς τεχνολόγους να δημιουργήσουν πιο αποτελεσματικές μεθόδους καμουφλάζ στον ωκεανό.

Στη μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό Science, η ομάδα με επικεφαλείς ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Austin, αναφέρει ότι ορισμένα ψάρια χρησιμοποιούν μικροσκοπικές δομές, που ονομάζονται αιμοπετάλια στα κύτταρα, του δέρματός τους για να αντανακλούν το πολωμένο φως, πράγμα που επιτρέπει τα ψάρια φαινομενικά να εξαφανίζονται από τους κυνηγούς του.

Το πολωμένο φως είναι κύματα φωτός που ταξιδεύουν όλα στο ίδιο επίπεδο, όπως το εκτυφλωτικό φως που μερικές φορές βλέπει κάποιος, όταν το φως του ήλιου ανακλάται από την επιφάνεια του νερού. Κάτω από την επιφάνεια του νερού, το φως τείνει να είναι πολωμένο. Πολλά ψάρια-και εξελιγμένοι σύγχρονοι δορυφόροι-έχουν την ικανότητα να ανιχνεύουν μεταβολές σε τέτοιο πολωμένο φως.

«Τα ψάρια έχουν αναπτύξει τα μέσα να ανιχνεύουν το πολωμένο φως», είπε η Molly Cummings, καθηγήτρια βιολογίας στο College of Natural Sciences. «Με αυτό ως δεδομένο, εισηγηθήκαμε ότι έχουν πιθανώς αναπτύξει τα μέσα για να κρύβονται στο πολωμένο φως. Αν μπορέσουμε να προσδιορίσουμε αυτή τη διαδικασία, τότε μπορούμε να βελτιώσουμε την δική μας τεχνολογία καμουφλάζ για το συγκεκριμένο περιβάλλον».

Είτε πρόκειται για ένα αρπακτικό που καταδιώκει ένα ψάρι ή ένας δορυφόρος που ψάχνει έναν αντίπαλο, τα μοτίβα φωτός βοηθούν την ανίχνευση των στόχων στον ανοιχτό ωκεανό με τρεις τρόπους: μέσω της αντίθεσης της φωτεινότητας, της αντίθεσης του χρώματος και της αντίθεσης της πόλωσης. Από τα τρία, η αντίθεση της πόλωσης θεωρείται πιο αποτελεσματική για την ανίχνευση στον ανοιχτό ωκεανό.

Το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ, καθώς ερευνά το πώς μπορεί να υπάρξει καμουφλάζ σε ανοιχτή θάλασσα, υποστήριξε το έργο της Cummings και των συνεργάτες της να εξερευνήσουν πώς ψάρια αποφεύγουν τον εντοπισμό τους στον ανοιχτό ωκεανό. Σε μια προηγούμενη μελέτη, οι ερευνητές απέδειξαν στο εργαστήριο ότι ένα ψάρι που ονομάζεται πλατυκοκάλι (lookdown) ήταν ικανό να χειριστεί το πολωμένο φωτός προς όφελός του. Η νέα μελέτη, που διεξήχθη στον πραγματικό ωκεανό, όχι μόνο σε ελεγχόμενα περιβάλλοντα, δείχνει ότι τα πλατυκοκάλια και άλλα ψάρια που ζουν στον ανοιχτό ωκεανό καμουφλάρονται με αυτό τον τρόπο.

Ο Parrish Brady, ένας συνεργάτης της Cummings και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης, κατασκεύασε ένα πολωσίμετρο μαγνητοσκόπησης που μπορεί να καταγράψει το πολωμένο φως σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας στους ερευνητές ουσιαστικά να δουν το πολωμένο φως, όπως κάνουν τα ψάρια. Ο Brady και η Cummings συνεργάστηκαν με επιστήμονες από άλλα πανεπιστήμια και άλλα ιδρύματα για να κατασκευάσουν μια αυτοματοποιημένη περιστρεφόμενη πλατφόρμα που θα κρατούσε το ψάρι στη θέση του μέσα στο νερό, ενώ το πολωσίμετρο του Brady έπαιρνε συνεχώς μετρήσεις.

Στην πλατφόρμα, ένα ψάρι συγκρατείται στη θέση του σε έναν καθρέφτη, ενώ ένας ρυθμιζόμενος βραχίονας κρατά το πολωσίμετρο-καταγραφέα ένα μέτρο μακριά. Μόλις ξεκίνησε, η πλατφόρμα πήρε τρία λεπτά για να περιστραφεί 360 μοίρες, με το πολωσίμετρο να καταγράφει όλη την ώρα. Μετά από κάθε περιστροφή οι ερευνητές έκαναν μια ρύθμιση, όπως μετακινώντας το πολωσίμετρο σε μια ελαφρώς διαφορετική γωνία ή προσαρμόζοντας το πόσο πολύ έγερνε το ψάρι και στη συνέχεια η συσκευή ξεκινούσε άλλη μια περιστροφή.

Περισσότερες από 1500 διαφορετικές γωνιακές διαμορφώσεις καταγράφηκαν με αυτό τον τρόπο για κάθε ψάρι, λαμβάνοντας υπόψη την θέση της κάμερας, τη γωνία του ήλιου από πάνω και τη θέση των ψαριών. Οι εγγραφές έγιναν σε Florida Keys και Curaçao, για πέντε είδη ψαριών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα δύο ψάρια από τον ανοιχτό ωκεανό είχαν πολύ καλύτερο καμουφλάζ στο πολωμένο φως από ότι είχε ένας καθρέφτης. Αναμίχθηκαν επίσης καλύτερα από ότι δύο ψάρια που ζουν σε ύφαλο και ένα ψάρι επιφάνειας, που όλα τους ζουν σε περιβάλλοντα όπου πολωμένο φως δεν είναι τόσο σημαντικό.

Αξίζει να σημειωθεί ότι, τα ψάρια ανοιχτού ωκεανού ήταν πιο καμουφλαρισμένα σε ότι ονομάζεται «γωνίες κυνηγιού», που εκτείνονται από 45 μοίρες προς όλες τις κατευθύνσεις από την ουρά ή το κεφάλι. Αυτές είναι οι κατευθύνσεις από τις οποίες ένα αρπακτικό θα κυνηγήσει το ψάρι ή από τις οποίες το ψάρι θα ακολουθήσει το δικό του θήραμα.

Όσο για το πώς τα ψάρια επιτυγχάνουν αυτή την απόκρυψη, το εργαστήριο της Cummings βρήκε ότι η ικανότητα των ψαριών να καμουφλάρονται στο πολωμένο φως οφείλεται στη δομή των αιμοπεταλίων στα κύτταρα του δέρματος, τα οποία σκεδάζουν το πολωμένο φως διαφορετικά, ανάλογα με τη γωνία. Οι ερευνητές σε επόμενη έρευνα θα εξετάσουν εάν τα ψάρια μπορούν να χειριστούν ενεργά αυτή την ικανότητα, ίσως αλλάζοντας τη γωνία με την οποία κολυμπούν ή ρυθμίζοντας με κάποιο τρόπο τα αιμοπετάλια στο δέρμα τους.

«Θεωρώ ότι είναι ένα πολύ καλό παράδειγμα για το πώς τα ανθρώπινες εφαρμογές μπορούν να επωφεληθούν από τις εξελικτικές λύσεις και την αξία της εξελικτικής βιολογίας», δήλωσε η Cummings.

Πολλά ψάρια που ζουν στον ανοιχτό ωκεανό είναι ασημί, πράγμα που τους επιτρέπει να αντανακλούν το φως, όπως κάνει ένας καθρέφτης. Για πολλά χρόνια, οι ειδικοί υπέθεταν ότι αυτό ήταν το κύριο μέσο καμουφλάζ μεταξύ αυτών των ψαριών, αλλά αυτή η προσέγγιση του καμουφλάζ λειτουργεί καλά μόνο αν το νερό που τα περιβάλλει εμφανίζεται ομοιογενές, όπως συμβαίνει με τα ανθρώπινα μάτια. Το πολωμένο φως αποδείχτηκε ότι είναι ένα σημαντικό συστατικό του υποβρύχιου πεδίου φωτός και δεν είναι ομοιόμορφο αλλά έντονα μεταβλητό. Χρησιμοποιώντας καθρέφτες για καμουφλάζ σε ένα τέτοιο περιβάλλον μπορεί στην πραγματικότητα αυτό να αποτύχει και να κάνει ευκολότερο το να διακρίνονται στον ανοιχτό ωκεανό.

Πηγή: http://news.utexas.edu/