雜學記
科學家們對斑馬黑白條紋的研究
拉迪亞德·吉卜林曾經開玩笑地寫道,斑馬身上的條紋是由於樹的影子落在身上造成的。雖然這只是一次玩笑話,但科學家們的研究是否越來越接近事?
斑馬是如何進化出黑白條紋的,這是一個困擾了科學家一個多世紀的問題,早在150年前就被維多利亞時代的偉大生物學家討論過,比如查爾斯·達爾文和阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士。
從偽裝或警示,到幫助識別個體的獨特標記,科學家們已經提出了至少18個原因,其中偽裝作用,防止蚊蟲叮咬和降溫是科學家們的主要研究點。
黑白條紋是否能起到逃脫危險的作用?
通過野外實驗表明,即使在光照不足的情況下,斑馬在樹木或草原上也很引人注目——它們根本沒有辦法進行偽裝。
獅子和斑點鬣狗的視力比我們弱得多,這些掠食者只能在斑馬離得很近的時候分辨出條紋,而在一定距離之外,它們也能聽到或聞到獵物的聲音,這使得黑白條紋能讓捕食者眼花的假設並不成立。
而在非洲進行了一次又一次的研究後,人們發現斑馬是獅子的首選獵物,獅子殺死斑馬的數量超出了它們數量的預期,所以條紋並不能很有效地抵禦食肉動物的捕殺。
降溫
長期以來,科學家們一直認為體溫調節是斑馬身上黑白條紋的功能,其基本原理是黑色條紋在早晨吸收熱量,使斑馬變暖,而白色條紋反射更多的光線,因此可以幫助斑馬在烈日下進食數小時的時候冷卻下來。
2018年的一項研究發現,表面有條紋的桶中的水並不比沒有條紋的桶中的水更涼,但是實驗者魯賓斯坦並不就此放棄,他認為這個實驗的樣本還太少,數據變化太多,之後魯賓斯坦通過大量的水瓶進行研究,數據表明條紋有助於溫度的降低。
他們又另外檢查了其他動物的表面溫度,發現斑馬的表面溫度比無條紋動物低幾度。
像馬和人一樣,斑馬通過出汗降溫,汗液的蒸發會帶走大量的熱量,但蒸發的速度必須很快,否則汗水就會堆積在皮膚表面,馬科動物體內有一種叫做拉瑟林的蛋白質,它可以幫助汗液擴散到毛髮發梢,增加汗液蒸發的機會。
今年6月,科布斯夫婦在《自然歷史雜誌》(Journal of Natural History)上報導稱,在一天中較溫暖的時段,活斑馬身上的黑色條紋持續比白色條紋高12-15攝氏度,而這種溫度差將導致黑白條紋之間空氣的流動。
他們進一步發現,黑色條紋上的毛髮會在清晨和中午直立,這些豎立的毛髮可以在涼爽的早晨吸收熱量,在中午促進汗液的蒸發。
減少蚊蟲的叮咬
咬人吸血的蒼蠅是非洲動物的常見威脅,馬蠅還會傳播昏睡病、非洲馬病和其他可能致命的馬流感等疾病。
斑馬本身稀疏的毛髮並不會對蒼蠅構成太大的阻礙,但是在對蒼蠅的飲食進行分析後,人們並沒有在上面發現斑馬血的痕跡。
近一個世紀以來,無生命模型的實驗一再表明,蒼蠅往往不會降落在有條紋的地方。
今年早些時候在Hill Livery進行的研究為Caro的團隊提供了新的線索,他們觀察在斑馬和馬周圍的馬蠅,馬蠅在斑馬和馬周圍盤旋的數量相近,但落在斑馬或條紋馬身上的蒼蠅要少得多。
一種觀點認為,條紋造成了一種視覺錯覺,擾亂了蒼蠅接近斑馬時預期的運動模式,使其無法正確著陸。
另一種觀點認為,蒼蠅並不把斑馬看成一個實體,而是看成一系列細細的黑色物體,只有在非常近的時候,它們才會意識到自己將撞上一個無生命物體,然後掉頭離開。
科學家們還無法對黑白條紋進行更多的解釋,但它們已經被證明可以保護斑馬不受蒼蠅的叮咬,而且有可能是斑馬解決過熱問題的重要組成部分。
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