7.38. Медоносные пчелы, пустынные муравьи и поляризованный свет

Луч света, пришедший к нам непосредственно от Солнца, не поляризован, потому что электрические поля отдельных квантов колеблются во всех возможных направлениях, перпендикулярных направлению луча. Однако если световой луч рассеивается на какой-либо молекуле воздуха, он окажется поляризованным, поскольку электрические поля колеблются вдоль одной оси, перпендикулярной лучу. Вы можете не заметить разницы, но некоторые животные, такие как медоносные пчелы и пустынные муравьи, ориентируются на местности, отслеживая распределение поляризованного света по небу. Например, когда пустынный муравей отправляется на поиски пищи, он отмечает углы между направлением своего тела и направлением поляризации солнечного света. Затем, когда он хочет вернуться к себе в муравейник, он вычисляет направление на дом, сопоставляя информацию обо всех углах. Вычислительные способности у него выдающиеся, поскольку иногда его траектория настолько замысловатая, что ему приходится запоминать несколько сот углов.

Как эти насекомые определяют направление поляризации света?

ОТВЕТ • Медоносная пчела и пустынный муравей имеют сложные глаза, состоящие из тысячи или более светочувствительных рецепторов, называемых омматидиями. В каждом рецепторе свет проходит через переднюю линзу, затем через конус, состоящий из прозрачного кристаллического материала, и наконец поступает в удлиненную структуру, называемую рабдомом (зрительной палочкой). Эта структура состоит из девяти секций, расположенных вокруг центральной оси, направленной по ее длине. Секции соединяются за счет перекрытия областей, в которых находится светочувствительный пигмент (родопсин). Омматидий работает следующим образом: он посылает свет вдоль центральной линии так, чтобы пигмент мог поглотить его и послать сигнал в мозг насекомого.

Одна из секций омматидия может определить поляризацию света. В некоторых омматидиях эта секция закручивается по часовой стрелке вокруг центральной оси, а в других — против часовой стрелки. Насекомое обнаруживает ориентацию и степень поляризации света, используя три сигнала. Два из них исходят из чувствительных к поляризации секций, по одному от двух направлений поворота. Третий сигнал поступает от ультрафиолетовых детекторов в омматидиях, которые определяют яркость ультрафиолетового излучения. На основе этих трех сигналов от группы омматидиев насекомое может отслеживать поляризацию неба.

До сих пор непонятно, как мозг насекомого использует эту информацию. Однако мы знаем, что пчелы обмениваются информацией между собой, исполняя особый танец — выписывая в воздухе петли, в которых зашифрована информация.

Способность определять поляризацию света может использоваться и для других целей, помимо навигации. Например, некоторые водяные жуки обнаруживают водоемы по поляризации света, отражающегося от воды, который сильно поляризован в горизонтальной плоскости. Люди надевают специальные поляризационные солнцезащитные очки, поглощающие горизонтально поляризованный свет, чтобы убрать блики отраженного от воды света. Автомобилисту может мешать горизонтально поляризованный свет, отраженный от асфальта; эту помеху тоже легко устранить с помощью поляризационных очков. Иногда мухи ошибочно принимают поляризованный свет, отраженный от асфальта, за признак воды, начинают роиться на асфальте и откладывать там яйца, которые, естественно, быстро гибнут.