东亚飞蝗对线偏波谱检偏矢量光照的趋偏响应特性

刘启航,赵慧媛,邹圣光,张平川,周 强

(1.河南科技学院 计算机科学与技术学院,河南 新乡 453003; 2.鹤壁嘉多卫农农林科技有限责任公司, 河南 鹤壁 458000; 3.中国农业大学 工学院,北京 100083)

蝗虫灾害是我国农业生产上暴发最频繁的虫害之一。目前,蝗虫防治过度依赖农药,缺乏其他绿色有效的防控措施,一定程度上制约了农业生产的绿色发展。

蝗虫具有独特的视觉生理特性。研究发现,蝗虫视觉的光强度阈值容限和光生理诱导响应阈值制约其趋光效果[1]。对昆虫偏光导航机制和偏振神经机制的研究[2],明确了蝗虫趋光性视觉生理反应的调控因素,深化了对蝗虫趋光性中偏光因素的认识,为探索新的光刺激模式、研发光电生物诱导绿色防控技术指明了方向。蝗虫偏振波谱诱导作用机制的构建,既具有蝗虫偏光矢量敏感调控机制研究的理论意义,又具有蝗虫偏光诱导应用的实际价值。

天空光的自然偏振属性及自然景观的偏振现象,导致昆虫演化出摄入偏光的接收解析能力,甚至能够探测和利用偏振光进行定向等活动[3-4]。蝗虫复眼背部边缘区域(dorsal rim area, DRA)的小眼视神经和大脑神经中心复合体对偏光E-矢量具有感知功能,其视神经系统中的LoTu1和TuTu1两种神经,对偏光和非偏光均敏感,但LoTu1对偏光的敏感性至少较非偏光强2个常用对数单位数量级[5-7]。研究表明,蝗虫DRA小眼对偏振矢量模式敏感,其180°范围内所接受的光信号与光偏振类型相匹配,其中,E-矢量方向呈每隔90°兴奋和抑制交替变化式调谐响应特性[8-11]。蝗虫趋偏诱导研究发现,蓝偏光照对蝗虫有效,暗示波谱的偏振特性可能会改变蝗虫的趋偏行为,蝗虫对线偏矢量交变蓝光的视响应较线偏恒定矢量蓝光高出25%左右[12-15]。然而,线检偏矢量光照模式对蝗虫趋偏响应的敏感性具有什么影响,线检偏矢量光照作用下,蝗虫的趋偏响应特性及线偏异质波谱光照特性对蝗虫趋偏响应的作用特异性等,目前尚不清楚。

本文利用线偏检偏光照调制模块和蝗虫偏光响应测试装置测试检偏矢量光照下蝗虫趋偏响应的特异敏感性,分析线偏波谱照度对蝗虫检偏敏感矢量模式的影响,以明确驱动蝗虫偏光响应的偏光特性及其调控因素,探讨蝗虫偏光视觉响应的调控机制,以期为揭示蝗虫趋偏响应机制、研发偏光波谱诱导防控技术提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验虫种

试虫为河北邯郸蝗虫养殖基地棚内饲养的羽化一周内的东亚飞蝗健壮成虫,于户外窗纱养虫箱内以青茅草饲养。室内试验于20:00-22:00进行,室温为27～30 ℃。

1.2 试验设计

1.2.1 线偏检偏光照调制模块

将3颗贴片式LED(额定功率3 W,深圳市源科光电有限公司)焊于Φ(直径,下同)55 mm的圆形铝基板上,制成紫外、紫、蓝、绿、橙5个单色光源(图1),其峰值波长分别为365、400、465、520、610 nm,光源由电压可调型直流电源供电。单色光源间角72°,其光照透过前方Φ 60 mm线偏片(透光率50%,起偏率95%,深圳市普瑞赛斯光学技术有限公司)形成起偏矢量为0°的线偏振光。参照文献[16-17],试验用各单色光的线偏光照度由XRP-3000型光照度计(分辨率0.01 lx,深圳市欧亚精密仪器有限公司)标定为100、1 000 lx,并标定各单色光源光照能量相同(150 mW·cm-2)时的光源实测光照度(紫外为5 000 lx,紫光为50 000 lx,蓝光为150 000 lx,绿光为200 000 lx,橙光为300 000 lx),确定光源光照度、光照能量相同时异质波谱和波谱相同时线偏光强度对蝗虫线检偏敏感矢量的影响,以及线偏波谱与光照度耦合作用下线检偏矢量光照对蝗虫趋偏敏感性的作用效果。光源、线偏片由支柱固定在支撑架(图1中支撑架1)上。在线偏片前方设置内置于矢量分度架的检偏片,利用矢量分度架相对线偏片的0°矢量调整其内置检偏片,并以检偏片的0°检偏矢量为基准,顺时针调整形成0°、30°、90°、120°、180°,逆时针调整形成0°、-30°(330°)、-90°(270°)、-120°(300°)、-180°(180°),使检偏矢量逐次变化,以此测定蝗虫对线检偏矢量模式(-180°～180°)的趋偏响应特性。

1.2.2 蝗虫偏光响应测试装置

采用自制的蝗虫偏光响应测试装置(图2)进行试验。将线偏检偏光照调制模块置于均匀间隔72°的5个蝗虫趋偏光行为响应通道(编号1～5)的前端,将线偏检偏光照调制模块的支撑架1依次沿中心轴线旋转72°,0°线偏光通过其前端的检偏片形成线检偏光。通过矢量分度架调整检偏片,形成不同强度的检偏矢量光照,透过蝗虫偏光响应通道的中心孔,投射于响应通道内。蝗虫趋偏光行为响应通道与对应的偏光反应室为形制一致的直通通道(长3.0 m,宽0.5 m,高0.4 m),其间由相应的通道闸门以0 m为基点在2.5 m处分隔,以确定线检偏矢量光照逐次交替变化时蝗虫的趋偏响应。

1,线偏检偏光照调制模块;2～6,蝗虫趋偏光行为响应通道1～5;7～11,通道闸门1～5;12～16,蝗虫偏光反应室1～5。1, Linearly polarized alternation modulation module; 2-6, Locusts polartaxic response behavior channel 1-5, respectively; 7-11, Channel gate 1-5, respectively; 12-16, Locusts polarization reaction chamber 1-5, respectively.图2 蝗虫偏光响应测试装置Fig.2 Test device for the polarization response of locusts

1.3 试验方法

针对0°线偏光100、1 000 lx及相同光照能量不同光源的每一检偏矢量,各备多组试虫(每组30只)。试验前,布置光源、相对线偏片,利用矢量分度架将5个线偏片设定为相同的检偏矢量,标定试验用光照度等同。取试虫暗适应30 min。试验时,开启光源30 min,测试蝗虫的趋偏响应,每组重复测3次以上,取3次试验的平均值作为结果,每两次试验间隔30 min。旋转支撑架72°,调整不同波谱光源及其前端线偏片的放置方向,在线检偏矢量相同的条件下,测试各通道内蝗虫对检偏矢量相同而波谱不同的线偏光照的趋偏响应。通过矢量分度架调整检偏片获每一检偏矢量,同上方法,依次测试蝗虫对光照一致的每一检偏矢量的趋偏响应。试验后,统计5个通道中各区段内的分布虫数。

1.4 数据处理

针对每一线偏波谱对应检偏矢量光照下的试验数据,统计测算0～0.5、0～1.0、0～2.0 m虫数均值(n1、n2、n3)与总虫数的比例,分别以蝗虫视趋强度(R1,%)、趋偏聚集程度(R2,%)、趋偏响应程度(R3,%)反映线偏波谱检偏矢量光照对蝗虫视趋、趋偏聚集、趋偏响应敏感性(趋偏响应效应)的作用效果。

R1=n1/30;

(1)

R2=n2/30;

(2)

R3=n3/30。

(3)

试验数据采用Excel 2016软件和SPSS 16.0软件进行统计分析。采用一般线性模型单因素方差分析(one-way ANOVA)分析相同线偏光照和同等光源光照能量下波谱相同而检偏矢量不同或波谱不同而检偏矢量相同对蝗虫趋偏响应的影响,对有显著(P<0.05)差异的,采用最小显著差数法(LSD)进行多重比较。此外,采用Student’st检验对相同波谱线偏光照下不同照度处理开展差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 蝗虫对线偏波谱检偏矢量光照的趋偏响应敏感性

100、1000 lx及光源光照能量相同时,波谱相同,检偏矢量调控蝗虫趋偏响应敏感性,并呈现作用差异性(图3)。在100 lx下:F365nm=2.914,F400nm=1.534,P>0.05;F465nm=7.496,F520nm=10.575,F610nm=16.229,P<0.001。在1 000 lx下:F365nm=7.778,F400nm=7.021,F465nm=20.50,F520nm=16.125,F610nm=9.688,P<0.001;当光照能量相同时:F365nm=4.454,P<0.01;F400nm=1.510,F465nm=1.205,F610nm=2.050,P>0.05;F520nm=15.993,P<0.001。蝗虫对顺、逆置向型线检偏矢量模式的趋偏响应特性对称于0°并呈现180°周期内余弦响应特征,但当波谱不同时,检偏矢量模式导致的弦函性变化特征不同。

在100 lx下:波谱不同,蝗虫对顺、逆置向型检偏矢量模式的趋偏响应敏感性不同,紫外和紫波谱下±90°时,蓝、绿、橙波谱下±120°时,敏感性最差,但±180°时,不同波谱下的敏感性均最优,0°次之;检偏矢量相同,波谱显著影响蝗虫的趋偏响应敏感性,且120°、30°时对波谱影响的显著性水平分别最高(F=51.051,P<0.001)和最低(F=8.462,P<0.01),紫波谱的敏感性最优,紫外波谱次之,绿波谱的敏感性最差,橙波谱次之。

在1 000 lx下:与100 lx相比,紫外、紫波谱导致蝗虫对检偏矢量模式的弦函性趋偏响应特征发生相反变化,而蓝、绿、橙波谱未引起变化;但绿、橙波谱导致敏感矢量变化,且紫外、紫波谱下±90°时敏感性较优,±180°和0°时较差,而绿、橙波谱下的情况与之相反,蓝波谱下蝗虫敏感矢量与100 lx时相同;检偏矢量相同时,90°和±180°时波谱影响的显著性分别最高(F=66.387,P<0.001)和最低(F=7.315,P<0.01),±180°和0°矢量下橙波谱、其余矢量下紫波谱时敏感性较强,紫波谱90°时最强,紫波谱-90°与橙波谱±180°矢量次之,绿波谱时敏感性较差,且以±90°时最差。

光照能量相同时:与1 000 lx相比,紫、蓝波谱下蝗虫的弦函性趋偏响应特征发生相反变化,而紫外、绿、橙波谱未引起变化,紫外、蓝波谱下±90°时敏感性较优而±180°、0°时较差,紫、绿、橙波谱下与之相反;检偏矢量相同时,-90°和120°时波谱影响的显著性分别最高(F=23.636,P<0.001)和最低(F=6.658,P<0.01),紫波谱时的敏感性较强,±90°时紫外和其余矢量时的橙波谱次之,紫、橙波谱在±180°和0°时的敏感性分别最强、次强,±180°、0°时蓝波谱和其余矢量时绿波谱的敏感性较差,且绿波谱±90°时最差。

随光照度增强(100 lx→1 000 lx→光源光照能量相同):线偏紫和绿、橙波谱光照度调控导致的变化效果分别最强和最弱;蓝波谱下1 000 lx到光照能量相同时光照度呈强化作用效果,其余波谱下100→1 000 lx时照度的调控效果显著。经对比,±180°、±90°、0°时的紫外、紫波谱,1 000 lx→光照能量相同时的绿、橙波谱,及光照能量相同下蓝波谱导致的变化显著;±180°、±30°、0°时,100 lx下线偏蓝、绿、橙波谱光致敏感性显著,且随光照度增强,线偏紫波谱照度调控导致的变化效果显著性最高,其余矢量下100→1 000 lx时线偏橙波谱照度的强化效果显著性最高,并在1 000 lx时紫波谱90°矢量光致敏感性较强,橙波谱±180°及紫波谱-90°检偏矢量的效果次之。

2.2 蝗虫对线偏波谱检偏矢量光照的趋偏聚集响应敏感性

100、1000 lx及光源光照能量相同时,波谱相同,检偏矢量影响蝗虫的趋偏聚集敏感性,并呈现差异作用效果(图4)。在100 lx下:F365nm=13.663,F400nm=16.524,F465nm=11.147,F610nm=11.796,P<0.001;F520nm=6.181,P<0.01;在1 000 lx下:F365nm=13.790,F400nm=22.100,F610nm=12.654,F520nm=16.125,P<0.001;F465nm=1.985,P>0.05;F520nm=5.264,P<0.01;当光照能量相同时:F365nm=6.387,P<0.01;F400nm=41.493,F610nm=12.113,P<0.001;F465nm=2.847,P<0.05;F520nm=2.082,P>0.05。光照度及光照能量相同时,波谱相同,蝗虫趋偏聚集特性呈现检偏矢量模式光致差异显著性弦函性趋偏响应特征(图4)。

100 lx下,顺、逆置向型检偏矢量模式显著影响蝗虫的弦函性趋偏响应特征。在紫外作用下,蝗虫趋偏聚集特性在0°～180°、0°～-180°内分别呈现1周期、2周期的余弦响应特征,且在±180°时敏感性较强、0°时次之,-90°和120°时较差、30°时次之;在紫、蓝波谱下,0°～±180°内蝗虫的趋偏聚集响应特性对称于0°,并分别呈现1周期的余弦、负余弦响应特征,紫波谱光致周期内的响应变化程度不同,±180°时较强,0°时次之,±120°时较差,蓝波谱下±90°时较强,±180°与0°时较差;橙波谱下,蝗虫的弦函响应特征与较强敏感矢量与蓝波谱相反;绿波谱下,蝗虫的趋偏聚集特性在0°～-180°内呈现1.75周期、在0°～180°内呈现1周期的正弦响应特征,±120°时较差、-30°时次之,30°时较强、-90°时次之。

在1 000 lx下,相同波谱下,与100 lx相比,蝗虫的弦函性趋偏响应特征发生显著变化:紫外、蓝、绿波谱下蝗虫的趋偏聚集特性在-180°～0°、0°～180°内分别呈现1周期的负正弦、正弦函变响应特征,紫外波谱下120°时敏感性较强、90°时较差,蓝绿波谱下-90°时较强、90°时较差;紫、橙波谱下,0°～±180°内蝗虫的趋偏聚集特性对称于0°,并分别呈现响应相反的1.5周期内余弦、1.25周期内正弦的函变响应特征,紫波谱下±180°时较强、-30°和90°时次之,-90°时较差、0°时次之,而橙波谱下±180°时较强、±120°时较差。

光照能量相同时,相同波谱下,与1 000 lx相比:蓝波谱下,蝗虫的弦函性趋偏响应特征与敏感矢量发生相反变化,90°时敏感性较强,而-90°时较差;紫外、紫、绿波谱下,0°～±180°内蝗虫的趋偏聚集特性对称于0°,并分别呈现相似的1.5周期、1周期、1周期的余弦、余弦、负余弦响应特征,紫外波谱下±30°与±180°时较强、±90°时较差,紫波谱下±180°与0°时较强、±90°时较差,绿波谱下±90°时较强、0°与±180°时较差;橙波谱下,蝗虫的弦函性趋偏响应特征未发生变化,但0°～180°内敏感矢量发生显著变化,-90°时较强、±180°时次之,90°时较差、-120°时次之。

波谱不同而检偏矢量相同:100 lx时,±180°、120°矢量对蝗虫趋偏聚集敏感性影响的显著性分别最高(F=53.175,P<0.001)和最低(F=3.839,P<0.05);1 000 lx时,90°、-90°影响的显著性分别最高(F=295.039,P<0.001)和最低(F=54.853,P<0.001);光照能量相同时,±180°、90°影响的显著性分别最高(F=248.709,P<0.001)

和最低(F=67.888,P<0.001)。随光照度增强(100 lx→1 000 lx→光源光照能量相同),光照度影响蝗虫的趋偏聚集弦函性矢量敏感模式,线偏紫波谱照度的强化性显著性最高,线偏紫外照度的强化后抑制性调控效果显著性最高,线偏绿波谱照度的调控效果导致100 lx时敏感性较强,线偏橙波谱照度的强化抑制效果导致1 000 lx时敏感性较强。经对比,线偏紫波谱检偏矢量光致敏感性及照度的强化效果最强,100、1 000 lx时线偏紫外,光照能量相同时线偏橙波谱的光照次强。

2.3 蝗虫对线偏波谱检偏矢量光照的视趋响应敏感性

100、1000 lx及光源光照能量相同下,波谱相同时,检偏矢量影响蝗虫的视趋敏感性,但影响差异性不同(图5)。在100 lx下:F365nm=7.950,F400nm=8.720,P<0.001;F465nm=0.695,F520nm=2.391,P>0.05;F610nm=3.527,P<0.05;在1 000 lx下:F365nm=6.532,F400nm=28.037,F610nm=7.596,P<0.001;F465nm=1.089,F520nm=0.587,P>0.05;当光照能量相同时:F400nm=47.182,P<0.001;F365nm=0.508,F465nm=0.425,F520nm=0.892,F610nm=0.929,P>0.05,且蝗虫的视趋特性呈现顺逆置向型检偏矢量模式光致差异性弦函性趋偏响应特征。

在100 lx下,波谱不同时,检偏矢量作用下蝗虫的弦函性响应特征不同:紫外时,蝗虫的视趋特性在0°～180°、0°～-180°内分别呈现1、2周期的余弦响应特征,且±180°时敏感性较强、0°时次之,120°时较差、-90°时次之;紫、蓝、橙波谱时,0°～±180°内蝗虫的视趋特性对称于0°,并分别呈现1.5周期的负余弦、1周期的余弦响应特征,且紫波谱下±180°时较强、-90°时次之,±120°时较差,而蓝、橙波谱下,±180°及0°时较强,±90°时较差;绿波谱下,蝗虫的视趋特性和敏感矢量与蓝、橙波谱相反,90°时较强、-90°时次之,±180°时较差。

在1 000 lx下,相同波谱时,与100 lx相比,蝗虫的弦函性趋偏响应特征的变化不同:紫外波谱下,0°～±180°内蝗虫的视趋特性对称于0°并呈现2周期的负余弦响应特征,且120°时敏感性较强、-30°时次之,0°时较差、±180°时次之;紫波谱下,视趋特性未发生显著变化,但0°～-180°内的敏感矢量发生变化,且±180°时较强、90°时次之,-90°时较差、0°时次之;蓝波谱下,蝗虫的视趋特性与敏感矢量未变化;绿波谱下,蝗虫的视趋特性呈现1周期内的正弦响应特征,且分别在-120°、120°时较强、较差;橙波谱下,0°～±180°内蝗虫的视趋特性对称于0°并呈现1.25周期的正弦响应特征,但敏感矢量不同,±180°时较强,-90°时较差。

光照能量相同时,相同波谱下,与1 000 lx相比,蝗虫的弦函性趋偏响应特征发生显著变化:紫外、紫波谱下,0°～±180°内蝗虫的视趋特性对称于0°并呈现1周期内的余弦响应特征,且±180°时敏感性较强、0°次之,-90°时较差、90°时次之;绿波谱下蝗虫的视趋特性和敏感矢量与紫外紫波谱下相反,且±90°时较强,0°时较差;蓝、橙波谱下,蝗虫的视趋特性分别呈现1周期内的负正弦、正弦响应特征,蓝波谱下-90°、90°时分别较强、较差,橙波谱下-90°、120°时分别较强、较差。

波谱不同而检偏矢量相同时:100 lx下,±180°、120°矢量对蝗虫视趋敏感性影响的显著性分别最高(F=35.962,P<0.001)和最低(F=2.662,P>0.05);1 000 lx下,90°、30°影响的显著性分别最高(F=142.642,P<0.001)、最低(F=9.214,P<0.01);光照能量相同时,±180°、0°影响的显著性分别最高(F=235.4,P<0.001)、最低(F=26.043,P<0.001)。随光照度增强,光照度显著影响蝗虫的视趋强度和敏感矢量,线偏紫外、橙波谱照度先强化后抑制性调控导致变化的效果显著,线偏紫波谱照度的强化效果显著,线偏蓝绿波谱照度的抑制效果显著。经对比,线偏紫波谱的光致敏感性较强,且光照能量相同时最强,100、1 000 lx时线偏紫外、光照能量相同时线偏橙波谱的光照次强。

3 讨论

研究指出,蝗虫DRA的偏振敏感神经元(POL-神经元),对线偏光E-矢量刺激呈现正弦性偏振对立响应特性,且行为研究证实蝗虫对蓝波谱线偏0°～180°矢量信号呈现正弦响应感受模式[18-19],但线偏异质波谱检偏不同照度作用下蝗虫趋偏响应的矢量敏感特性不明确。本文结果表明,线偏光照度相同及光源光照能量相同时,蝗虫的趋偏响应效应呈现顺逆置向型检偏矢量敏感差异性弦函周期变化响应特征,线偏波谱决定正余弦性弦函响应特性及周期函变程度,线偏波谱光距导致蝗虫产生视距性矢量敏感响应特征,其光致矢量敏感差异性与线偏波谱光照度有关。波谱不同而矢量相同时,绿波谱下蝗虫的趋偏响应效应较差,100 lx时,紫、紫外波谱下蝗虫的趋偏响应和聚集敏感性分别较强、次强,紫外、紫波谱下蝗虫的视趋敏感性分别较强、次强,1 000 lx和光照能量相同时,紫波谱下蝗虫的趋偏响应效应较强,而1 000 lx时紫外波谱下次强,光照能量相同时橙波谱下次强。该结果与蝗虫依据偏光强度和偏光波长特异敏感性有效检测偏振敏感目标和在复杂环境中消除偏光敏感性假色觉等结果相符[20-21],这为阐释蝗虫偏光敏感感受响应机制提供了有意义的借鉴。波谱相同时,随线偏光照度增强,线偏照度调控产生的变化效果与线偏波谱光致视敏性有关,导致蝗虫周期性弦函响应特性发生显著变化,并重置蝗虫趋偏响应效应的矢量敏感模式,且紫波谱下线偏照度的强化效果显著,橙波谱下次之,紫外、蓝绿波谱下线偏照度的调控、抑制效果分别显著。该结果与蝗虫利用视觉系统中光强和偏振敏感阈值根据偏振场景变化的自适应有关[22-23]。综上,线偏照度导致蝗虫趋偏弦函响应特征发生变化,波谱决定蝗虫趋偏响应效应敏感性,而线偏光照度与线偏波谱的耦合作用效果可有效调控蝗虫趋偏性矢量敏感模式。这为构建蝗虫的趋偏诱导调控机制提供了理论基础。

研究表明,蝗虫的偏振视觉通过大量的小眼阵列和神经元对整个大气偏振模式进行接收和响应,且其对E-矢量方向的每隔90°兴奋和抑制交替变化性对立响应特性与偏光强度和偏光分布模式有关[24-25]。本文结果表明,100 lx时紫外、紫,及1 000 lx和光照能量相同时紫外、紫、绿、橙导致的趋偏响应,100 lx时紫外、蓝、橙,及1 000 lx时紫、橙,和光照能量相同时紫、绿导致的趋偏聚集,100 lx时绿、橙,及光照能量相同时紫光导致的视趋响应特性中,蝗虫对0°、±180°、±90°矢量的偏振对立敏感性最强,且矢量对立响应敏感性与长短波谱的照度有关。该结果可能源于蝗虫DRA内多对POL神经元和DRA中异质光感受器对不同矢量的特异敏感特性[26-27]。也就是说,蝗虫的趋偏性检偏矢量对立敏感响应特性与线偏波谱照度有关,并呈现偏振波谱光照属性光致异质敏感性差异。光照度增强,线偏照度抑制蝗虫对线偏蓝、绿,而强化蝗虫对线偏紫光照的趋偏聚集与视趋敏感性,蝗虫的趋偏响应敏感性,及线偏紫外、橙波谱下蝗虫的趋偏聚集与视趋敏感性呈现线偏照度阈值局限性,且以1 000 lx的光致敏感性较强。

鉴于线检偏矢量光强符合余弦平方变化规律,±90°时检偏光光强最弱,0°和±180°时光强最强,但1 000 lx时紫外±90°、紫波谱0°和±180°,光照能量相同时紫外±90°、蓝波谱0°和±180°检偏矢量光照光致趋偏响应的敏感性分别较强、较弱;100 lx时蓝波谱±90°、0°和±180°,光照能量相同时绿波谱±90°、0°和±180°检偏矢量光照导致的趋偏聚集敏感性分别较强、较弱;1 000 lx时紫、蓝和绿,光照能量相同时蓝、橙波谱下±90°检偏矢量光照的作用效果相反;100 lx时绿波谱±90°、0°和±180°检偏矢量光照导致的视趋敏感性分别较强、较弱,且1 000 lx时紫、橙波谱下±90°检偏矢量光照的作用效果相反。因而,±90°矢量检偏弱光照的抑制效果,0°和±180°检偏强光照的强化效果,与线偏波谱照度光距刺激属性有关,这利于蝗虫利用偏光强度和线偏波谱模式检测偏光目标和导航定向。

综上,线检偏矢量光照下,蝗虫的趋偏响应特性呈现正余弦性弦函响应特征,且其周期性敏感矢量模式与线偏波谱导致的蝗虫趋偏视觉特异敏感性有关,而线偏波谱光距光致差异性敏感矢量与线偏波谱光照度有关,且蝗虫对100 lx时线偏紫外波谱,及1 000 lx和光照能量相同时线偏紫波谱的趋偏响应效应较强,对线偏绿波谱的响应较差。随光照度增强,线偏照度与线偏波谱的耦合作用效应重置蝗虫趋偏弦函性敏感矢量模式,调控蝗虫趋偏响应敏感性,且线偏紫外照度调控导致的变化效果最显著。线偏紫波谱照度对蝗虫趋偏聚集、视趋敏感性的强化效果最强,1 000 lx下线偏紫波谱±90°时蝗虫的趋偏响应敏感性最强,线偏橙波谱±180°时次强。光照能量相同时,线偏紫波谱±180°时蝗虫的趋偏聚集、视趋敏感性最强,0°时次强。±90°矢量检偏弱光照的抑制效果,及0°、±180°检偏强光照的强化效果与线偏波谱照度光距刺激属性有关,其源于波谱照度光致偏振矢量拮抗对立响应敏感性差异。本文结果呈现了线偏波谱照度调控蝗虫趋偏响应效应敏感性的应用前景,但线检偏波谱交变光照特性及线检偏波谱光照能量导致蝗虫趋偏生理变化的生物显征仍需进一步研究。