光振耦合对蝗虫趋光响应驱动增效效应的影响及测定

依据蝗虫趋光机理和振动惊吓蝗虫反应特性,利用LED光源、振动激发设备和蝗虫行为试验装置,进行了蝗虫对光振耦合和光谱光照趋光响应的对比测定。结果显示:光谱光照和振动的耦合效应对蝗虫趋光产生了推拉驱动激发效果,振动刺激驱动增效了蝗虫趋光响应的程度,并增益了蝗虫趋光响应的实现,而光谱光照决定了蝗虫的趋光诱导效果;光谱光照和振动刺激蝗虫不同感受器引发蝗虫神经生理敏感反应的差别,导致振动频率50Hz、振动400ms而间歇停止1s、较高激振力的循环振动模式与紫光耦合激发蝗虫趋光响应强度和增效程度较佳;光振耦合效应激发蝗虫,会导致蝗虫产生有利于趋光的生理效应,且光振能量越强,对蝗虫趋光生理反应的初始激发效应也越强;蝗虫对光振刺激敏感反应点的差异性、光振传播的衰减性、蝗虫对光振刺激的敏感选择调谐性等,影响光振耦合对蝗虫趋光激发的增效程度。因此,在蝗虫趋光有效的光照范围内,通过利用振动惊吓蝗虫反应的强度门限值与振动激发蝗虫趋光最佳的调控模式的组合,来实施逐步移动逼近式的调控性振动激发,可满足振动激发蝗虫趋光增效的技术需求,进而为蝗虫光电诱导物理捕集设备的研制和实施提供了技术支撑。

频闪光源和交变光源对蝗虫趋光响应的试验

为给光场耦合调控性蝗虫诱导LED光源的研制提供技术支持,利用LED光源和行为试验装置采用对比试验法,进行了蝗虫趋光响应频闪光频率和交变光周期的优选以及蝗虫对频闪光、余弦交变光相对恒定光的增效差异,探讨了频闪光和余弦交变光对蝗虫趋光增效的机理.结果显示:光谱色光照、发光频率及发光周期范围影响蝗虫的趋光响应,其中发光间隔为30 ms的频闪紫光对蝗虫的趋光增效优于其他频闪光,蝗虫对发光周期为640 ms的余弦交变紫光的趋光响应相对于频闪光、周期交变光、恒定光最优,且蝗虫对周期为640 ms的余弦交变绿紫蓝光的响应优于发光间隔为30 ms的频闪紫光;在蝗虫敏感光谱耐光光照阀值基础上,频闪光和余弦交变光的合理组合可提高蝗虫的趋光增效范围.

蝗虫视觉光谱效应与趋光响应光谱的对比测定

为给蝗虫诱导光场光谱的确定提供理论支持,探讨蝗虫趋光性视觉机理,利用AvaLight-DHS光源和AvaSpec光纤光谱仪系统,进行了蝗虫视觉系统接受光照能量刺激后蝗虫视觉光谱效应的测定,在此基础上,利用蝗虫趋光响应光谱装置,对照验证蝗虫趋光响应光谱差异性。结果表明:蝗虫视觉系统对430,545,610nm单光光子的吸收程度显著且存在差异,行为响应表现为蝗虫对橙、紫、绿、蓝光光照具有选择敏感差异性,并以紫光响应活动强度最大,橙光响应程度最优,同时,蝗虫对光谱光子能量吸收具有选择差异性和光照时间的要求,而光谱的敏感程度及光照能量的强弱,影响蝗虫趋光定向响应程度,且蝗虫光感受器对光子能量强度的吸收转化,所致蝗虫趋光视觉生物光电效应的生理微反应,是蝗虫趋光响应的原因,因此,蝗虫视觉光谱效应,仅在蝗虫视觉生物光电效应被光谱光照激活状态下,才能呈现出光谱吸收效应的敏感性,依据紫光较强的粒子激发性,进行橙、紫、绿、蓝光谱光场机制的合理组合,可形成有效的蝗虫趋光诱集光场,然而,蝗虫趋光机理的阐述缺乏量化性数据,尚需进行光照刺激蝗虫的趋光行为、视觉电位及视觉光谱效应的测定对照,来完善蝗虫趋光机理。

光声振耦合对蝗虫趋光响应的激发效应

依据蝗虫对光声振的响应特性,利用自行设计的光声振叠加效应激发蝗虫趋光响应的行为反应试验装置,进行了光声振耦合激发蝗虫趋光响应的试验。结果显示:光声振耦合对蝗虫趋光效应的激发起到增益增效作用,其对蝗虫的推拉驱动性激发效应,能够有效实现蝗虫的趋光诱导效应,其中组合光谱光照强度决定了蝗虫的趋光聚集效应,且光照度增加10倍,光声振激发蝗虫趋光聚集的效果提高25%;在一定范围内,光声振有效激发了蝗虫趋光定向响应,调控光照主导了蝗虫的趋光响应,振动决定了蝗虫趋光的驱动激发效果,而声频起增效增益性激发作用;光声振信号刺激蝗虫多重感受器,产生了有利蝗虫趋光聚集的叠加效应,声频模式、光谱光照调控模式与循环振动模式的合理组合,可有效提高蝗虫趋光效果。

波谱光照效应对西花蓟马趋光响应变化的影响

为明确光致西花蓟马视响应效应特征及光致影响效应,获得蓟马光生物响应效应的致变因素,研制蓟马类害虫光推拉防控机具,在光源能量相同及增强条件下,测试西花蓟马对560、520、405、365nm单光及其组合光的视响应变化,分析蓟马视响应效应变化的光照因素,探讨蓟马光响应影响机制。结果表明,单波长及组合波长光传导特异性光照强度(光照度及光能量),诱发趋光响应蓟马产生光适性、视趋性光行为特征,源于蓟马生物响应的光异质调控差异性,且波谱的光能刺激效应的影响性显著。光源能量相同,单光中蓟马对365nm光的视响应敏感性最强而视滞敏感性最弱,组合光中蓟马对365nm与520nm光的视响应敏感性最强而对365nm与560nm光的视滞性相对最弱,单光中365nm而组合光中365nm与560nm的光致视趋敏感性最优。光源能量增强,蓟马视响应及视滞敏感性单波谱光照强度发生变化,而组合光抑制蓟马视响应及视滞敏感性,560nm光显著抑制而其余光增强蓟马视趋敏感性,且单光中365nm光和组合光中365nm与405nm光增效性最强。光致蓟马的趋光性视响应中,35mW/cm^(2)下365nm与520nm光中敏感性最强、70mW/cm^(2)下365nm光中次之,光致蓟马生物效应变化产生的应激效应引起光适性,且140mW/cm^(2)下365nm与405nm光调控性最弱而560nm光致性最强,但发光生热效应是蓟马产生光趋近行为的诱因,且140mW/cm^(2)下365nm光中蓟马趋近敏感性最强、365nm与560nm光中次之,源于波谱发光生热效应差异及光致蓟马生物效应的行为调节差异。本研究结果可为害虫灯光防控机具研制及昆虫趋光影响机制确定提供理论支撑。

音频刺激与光耦合激发蝗虫趋光响应的效应

目的:研究光声耦合和对照光激发蝗虫趋光响应试验,为蝗虫的光电诱导捕集治理及趋光增益调控激发技术提供理论基础。方法:依据蝗虫趋光机理和声频刺激激发蝗虫的响应特性,利用LED光源、声频播放设备和蝗虫行为试验装置,进行了蝗虫对光声耦合和光谱光照趋光响应的对比测定,并探讨了光声耦合对蝗虫趋光效果影响的机理。结果:(1)蝗虫光声感受器对光能和声能接受和神经处理方式的不同,光谱光照和声频耦合刺激激发蝗虫生物活性和趋光响应的双重叠加效应,增强了蝗虫的趋光活性,强化了蝗虫的趋光行为,提高了蝗虫的趋光响应,达到了推拉驱动蝗虫趋光响应的效应;(2)在光声耦合激发蝗虫趋光响应峰值上,蝗虫对不同声刺激的敏感性参数不同;(3)蝗虫对声刺激敏感参数接受的容限性,导致光谱光照在蝗虫诱导响应行为中起主导作用,而声刺激则起驱动激发蝗虫趋光响应的增益效应。结论:光谱光照和声刺激的合理布置和组合,能够有效提高蝗虫的趋光诱导响应效果。

蝗虫对蓝光偏振光和非偏振光的定向响应对比

为给蝗虫灾害光电诱导捕集治理技术中蝗虫诱导光场性质的确定及不同光场的筛选组合提供理论支持,利用LED光谱色非偏振光、蓝光偏振光和行为反应试验装置,进行了不同光照特性的蓝光偏振光场和光谱色非偏振光场对蝗虫定向选择的对比试验,探讨了不同光场对蝗虫定向选择行为影响的机理。结果表明:蓝光偏振光条件下,蝗虫对光谱色非偏振光的趋光定向响应以紫光最优;蝗虫对偏振光和紫光的趋光定向响应对比中,蝗虫对线偏振光和紫光选择的对比率差别最小;蝗虫对偏振光的趋光定向响应取决于偏振光的光照强度,对非偏振光的趋光定向响应取决于光谱色和光照强度;蝗虫敏感光谱色光照强度和蓝光偏振光光照强度对蝗虫趋光响应敏感临界点的差别程度是影响其趋光定向响应选择差异的原因,但就光场光照性质而言,蝗虫敏感光谱色及其光照强度是提高蝗虫诱导率的关键因素。

光谱光照调控组合性光源激发蝗虫趋光效果试验

针对蝗虫趋光选择性、蝗虫趋光辨识敏感性、频闪交变光照对蝗虫趋光增益特点,利用所研制的阵列条纹调控光照光源,对比优选了蝗虫趋光良好的光谱光照调控组合模式,进行了蝗虫趋光诱导试验,探讨了蝗虫趋光效应激发的机理。结果表明:阵列条纹光谱光照调控组合具有强化蝗虫趋光视觉增益、调控蝗虫趋光视动增效、激发蝗虫趋光聚集效应、削弱蝗虫趋光惰性的功效;蝗虫趋光响应激发效果由阵列条纹光谱光照能量及其调控光照组合方式决定;蝗虫对发光间隔为30 ms的阵列频闪紫光与发光周期为640 ms的竖条纹交变绿紫蓝光组合光照的趋光响应相对最优。调控光照光源激发饲养棚内蝗虫趋光效果结果表明:20:00-23:00,其调控激发蝗虫趋光效果良好,光照至24:00,蝗虫趋光总响应率及聚集率分布达到了80%±5%和50%±5%,然而,蝗虫的生物习性及智慧性、蝗虫夜间活力降低的趋光惰性、环境因素、LED光源调控性光照强度增强的限制等制约蝗虫的趋光效应。

Phototactic Poly(N-isopropyl acrylamide)Microgels with Photoresponsive Property

Smart functional microgels hold great potential in a variety of applications,especially in drug transportation.However,current drug carriers based on physiological internal stimuli cannot efficiently orientate to designated locations.Therefore,it is necessary to introduce the self-propelled particles to the drug release of the microgels.In order to study self-propulsion of microgels induced by light,it is also a challenge to prepare micronsized microgels so that they can be observed directly under optical microscopes.In this work,phototactic microgels with photoresponsive properties are prepared.The microgel particles can be observed by confocal laser scanning microscopy.The photoresponsive properties of microgels are fully investigated by various instruments.Light can also regulate the state of the microgel solution,making it switch between turbidity and clarity.The phototaxis of particles irradiated by UV light was studied,which may be used for microgels enrichment and drug transportation and release.