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海洋動(dòng)物的光通訊方式可應(yīng)用于衛(wèi)星遙感等領(lǐng)域

摘要:在廣袤的大海深處,蘊(yùn)藏著許多不可思議的奧秘,有些海洋動(dòng)物在黑暗的世界里秘密地使用著一種光通信方式,這是澳大利亞昆士蘭大學(xué)腦研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)的,相關(guān)研究刊登在最新一期的《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上。

  ICCSZ訊 在廣袤的大海深處,蘊(yùn)藏著許多不可思議的奧秘,有些海洋動(dòng)物在黑暗的世界里秘密地使用著一種光通信方式,這是澳大利亞昆士蘭大學(xué)腦研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)的,相關(guān)研究刊登在最新一期的《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上。

圖為一只螳螂蝦處于防守位置,其腿、頭和尾部區(qū)域反射出圓偏振光,表示隨時(shí)備戰(zhàn)。

  極為罕見(jiàn)的能力

  據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,澳大利亞昆士蘭大學(xué)的賈斯廷·馬歇爾教授及其同事發(fā)現(xiàn),螳螂蝦具有在自然界極為罕見(jiàn)的視覺(jué)能力——可以檢測(cè)和反應(yīng)圓偏振光。到現(xiàn)在為止,還沒(méi)有人知道它們用這一視覺(jué)能力做些什么。

  圓偏振光,這種對(duì)我們而言耳目一新的“語(yǔ)言”形式,屬于偏振光(又稱(chēng)極化光)的一種。實(shí)驗(yàn)證明,電磁波中能引起視覺(jué)和使感光材料感光的原因主要是振動(dòng)著的電場(chǎng)強(qiáng)度,我們把電場(chǎng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)稱(chēng)為光振動(dòng),把電場(chǎng)強(qiáng)度稱(chēng)為光矢量。而光波的振動(dòng)方向始終保持在同一平面內(nèi),光矢量的端點(diǎn)在波面內(nèi)描繪的軌跡為一個(gè)圓的偏振光。

  線性偏振光僅能在一個(gè)平面上看到,而圓偏振光沿螺旋,即順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐羞M(jìn)。若沒(méi)有特殊鏡頭的幫助,人類(lèi)不能感知到偏振光,其經(jīng)常會(huì)在太陽(yáng)鏡中被發(fā)現(xiàn)。

  馬歇爾教授說(shuō):“我們熟悉鳥(niǎo)的色彩,以及在海洋中魚(yú)類(lèi)彰顯的顏色,這是能夠理解的一種交流形式。而現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的是一個(gè)全新的通訊語(yǔ)言。”

  隱晦的通信形式

  螳螂蝦屬于甲殼綱掠蝦亞綱動(dòng)物,學(xué)名蝦蛄。馬歇爾說(shuō):“這些蝦生活在珊瑚礁的洞里,喜歡躲藏起來(lái);它們很隱蔽,不喜歡暴露在外面。”

  他補(bǔ)充說(shuō),不過(guò),它們非常善于打埋伏,極為好斗,很“暴力”,是令人討厭的動(dòng)物。它們被稱(chēng)為螳螂蝦的原因是其用前面的一雙腿來(lái)捕捉獵物,并可用頭下帶倒刺的臂飛快地刺向食物,即使遇到個(gè)頭體重比自己大10倍的頭足類(lèi)動(dòng)物,也常常表現(xiàn)得無(wú)所畏懼、異常兇悍,它們還會(huì)出重拳猛擊,旋即毀壞對(duì)手的神經(jīng)系統(tǒng)使其當(dāng)場(chǎng)斃命,好似一顆點(diǎn)22口徑子彈打破魚(yú)缸玻璃的威力。

  新的研究表明,這種蝦在用圓偏振光作為隱晦的宣告,自己要攻擊競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手了。馬歇爾說(shuō):“我們已經(jīng)確定螳螂蝦在其身上顯示圓偏振模式,特別是在它的腿部、頭和沉重鎧甲的尾巴上。當(dāng)它們?cè)跊_突中卷曲時(shí),就是最明顯的部分。”

  研究人員把螳螂蝦放到一個(gè)帶有兩個(gè)洞的罐子里,一個(gè)洞反射無(wú)偏振光,另一個(gè)發(fā)射圓偏振光。研究顯示,這種蝦68%的時(shí)間選擇了前者,意味著它認(rèn)為具有圓偏振光的洞穴已被另一只螳螂蝦占領(lǐng)。

  馬歇爾教授說(shuō):“如果基本通過(guò)在洞上用圓偏振光作為標(biāo)簽區(qū)分,螳螂蝦是不會(huì)靠近這個(gè)洞的。它們知道,或者它們認(rèn)為那里還有另外一只同類(lèi)。”

  有助于檢測(cè)癌癥

  無(wú)獨(dú)有偶,布里斯托大學(xué)的研究人員也發(fā)現(xiàn),生活在泥灘的招潮蟹,處于一個(gè)四處有反射的環(huán)境中,而它們?cè)谟闷窆庖曈X(jué)增強(qiáng)探查物體,以及對(duì)同類(lèi)和地面的捕食者作出反應(yīng),其行為取決于由物體對(duì)象反射的偏振量而有所不同。

  馬歇爾教授說(shuō):“看來(lái)招潮蟹已經(jīng)內(nèi)置了‘太陽(yáng)鏡’,正如我們使用偏振太陽(yáng)鏡來(lái)減少眩光一樣。”

  這種螃蟹能夠檢測(cè)并識(shí)別基于地面物體反射的偏振光。它們要么向前走,要么是在交配,或以不同的速度撤退到自己的洞穴里。

  這項(xiàng)關(guān)于表明“線性偏振光被招潮蟹作為一種通信形式使用”的研究,也同樣發(fā)表在最新一期《當(dāng)代生物學(xué)》上。

  這些海洋動(dòng)物正在使用人類(lèi)完全看不見(jiàn)的偏振光交流,是一種極化語(yǔ)言。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能未來(lái)會(huì)應(yīng)用于衛(wèi)星遙感、生物醫(yī)學(xué)成像、癌癥檢測(cè)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。

  馬歇爾教授特別指出,這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)將可能有助于醫(yī)生更好地檢測(cè)癌癥。因?yàn)榘┘?xì)胞不反射偏振光,特別是圓偏振光,裝備上圓偏振傳感器的相機(jī)即可幫助我們檢測(cè)到它們。

內(nèi)容來(lái)自:中國(guó)科技網(wǎng)-科技日?qǐng)?bào)
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