首页 > XXX Videos >鱼皮在开阔的海洋中提供隐形性
2018
03-25

鱼皮在开阔的海洋中提供隐形性


科学家已经解决了长期以来有关一些鱼如何从海洋中的掠食者消失的神秘,一个发现,可以帮助材料科学家和军事技术人员创造更有效的海洋迷彩的方法。

奥斯汀得克萨斯大学研究人员领导的一个研究小组在 Science 上发表的一篇论文报告说,某些鱼类在皮肤细胞中使用称为血小板的微观结构来反射偏振光,从而使鱼看起来消失从他们的掠夺者。

偏振光由所有在同一平面上行进的光波组成,例如当阳光反射出水面时,有时会看到明亮的眩光。

在水面下,光线趋于极化。许多鱼类和复杂的现代卫星有能力检测这种偏振光的变化。

自然科学学院综合生物学教授Molly Cummings说:“鱼已经发展了检测偏振光的手段。 “鉴于此,我们建议他们可能已经演变出用偏光来隐藏的手段。如果我们能够识别这个过程,那么我们可以改进我们自己对这个环境的伪装技术。“

无论是追捕鱼还是寻找对手的卫星,捕食者都可以利用光照模式来探测海洋中的目标。三种方式:通过亮度对比,色彩对比和偏振对比。在三者中,极化对比度被认为在开放海洋中最有效的检测。

模拟观察如何在带有镜像的皮肤的偏振光(左)与反射偏振光的皮肤(右)中看到鱼会出现。图像来自Cummings实验室创建的模拟。

美国海军多年来一直努力学习如何躲在公开的水域,并支持卡明斯及其同事探索鱼如何逃避公海探测的工作。在之前的研究中,研究人员在实验室中表明,一种叫做俯视的鱼能够利用偏振光来获得优势。在实际的海洋中进行的这项新研究,不仅在测试环境中进行,而且还展示了以这种方式自己的生活在开放海洋中的仰望和其他鱼类。

与卡明斯和新研究的主要作者合作的帕里什·布雷迪(Parrish Brady)建立了一个视频旋光计,可以实时记录偏振光,从而使研究人员能够像鱼一样看到偏振光。

Brady和Cummings与纽约城市学院,得克萨斯州A& M大学和其他机构的科学家合作建立了一个自动化的旋转平台,可以将鱼放在水中,而Brady的旋光仪需要经常测量。

在平台上,鱼被固定在镜子上,而一个可调整的手臂将视频偏光计固定在一米远的地方。一旦开始,平台需要三分钟旋转360度,旋光仪记录整个时间。

每次革命后,研究人员会进行调整,如将偏光计移动到稍微不同的角度,或者调整鱼的倾斜度,然后再启动设备。

以这种方式为每条鱼记录了1,500多种不同的角度配置,同时考虑到摄像机的位置,太阳顶部的角度和鱼的位置。录音是在佛罗里达群岛和库拉索岛进行的五种鱼类。

研究结果表明,从开阔的海洋,俯视和大眼蟾蜍的两条鱼,比起镜子,在偏振光下有更好的伪装。他们还混合了两种以上的珊瑚鱼和一种表面撇去的鱼,所有这些都生活在偏振光不重要的环境中。

值得注意的是,开放的海洋鱼类在所谓的“追捕角”中被伪装得最多,它们从尾巴或头部向各个方向延伸45度。这些是捕食者追捕鱼的方向,或者鱼从中追捕自己的猎物。

至于鱼是如何完成这个隐藏的,康明斯实验室发现鱼的极化伪装能力 光是由于皮肤细胞内的血小板的结构,其根据角度不同地散射偏振光。研究人员接下来将研究鱼是否可以主动操纵这种能力,也许可以通过改变他们游泳的角度或以某种方式调整皮肤内的血小板。

Cummings说:“我认为这是人类应用如何利用进化解决方案和进化生物学价值的一个很好的例子。 “人们认识到我们一直都在利用进化过程和解决方案,甚至是我们的军队,这一点很重要。”

生活在公海的许多鱼类都是银色的,它们可以像镜子一样反射光线。多年来,专家们认为这是这种鱼类中伪装的主要手段,但是这种伪装方法只有在周围的水看起来均匀一致的情况下才起作用,就像人眼一样。偏振光原来是水下光场的重要组成部分,而且不均匀,反而变化很大。在这样的环境中使用镜子进行伪装实际上可能会适得其反,使其更容易在开阔的海洋中脱颖而出。

来源:德克萨斯大学奥斯汀分校NSF