對於斑馬條紋的關注和研究,已經持續了大約150年,科學家們提出了各種假設,卻始終沒有定論。偽裝、散熱、驅蟲,甚至社交功能等理論眾說紛紜,其中最主流的兩種為防止蚊蟲叮咬說和控制溫度說。
讓馬蠅眩目的黑白間條衫
加州大學戴維斯分校的蒂姆·卡羅(Tim Caro)和英國皇家學會大學生物科學學院研究員馬丁·豪(Martin How)用視頻分析技術進行研究,他們認為斑馬條紋的主要目的是避免馬蠅等吸血寄生蟲的叮咬。
斑馬的毛,不僅比與之生活在同一地區的偶蹄類動物的毛短,而且比馬蠅口器的長度短,這使得斑馬成為馬蠅最喜歡的攻擊對象之一。
馬蠅雖小,但是對於家畜來說是一種致命威脅。在非洲,馬蠅會傳播錐蟲病和非洲馬瘟等疾病,被感染的斑馬死亡率很高。通過觀察,卡羅和豪發現,斑馬的黑白條會造成馬蠅眩目,尤其是在馬蠅準備著陸的關鍵時刻。
馬蠅飛向斑馬過程中,當距離由遠至近到一個臨界點時,條紋就會擾亂馬蠅的視覺系統,讓馬蠅不得不放慢速度並最終放棄。
斑馬條紋產生的視覺擾亂,會讓馬蠅以及其他捕食者產生錯覺,類似於車輪效應和旋轉燈箱錯覺,即當車輪以一定速度旋轉時,人們會錯以為它在反轉;而通常我們都認為理髮館燈箱是向上旋轉的,但實際上它一直在水平轉動。同理,當斑馬移動時,馬蠅和捕獵者們很容易產生錯覺,而無法正確判斷斑馬的位置和前進方向。
研究者還發現,當給馬穿上斑馬條紋狀的「外套」時,馬被馬蠅叮咬的情況大大下降。因此,斑馬演化出條紋的驅動力,可能是避免馬蠅叮咬的一種防禦機制。
隨身攜帶的溫度調節器
博物學家艾莉森·科布(Alison Cobb)和動物學家史蒂芬·科布(Stephen Cobb),是一對長期生活在撒哈拉以南非洲的科學家夫婦,他們通過對斑馬的實地觀察,提出黑白條紋在調節溫度中的獨特作用。
他們認為,斑馬黑白條之間,能夠產生小規模的空氣對流,有助於汗液的蒸發,是一種斑馬特有的降溫方式。長期觀察收集到的證據顯示,黑白間條之間的溫差,隨著溫度的上升逐漸增大,黑白條紋間的溫差可達到12攝氏度到15攝氏度,由此帶來的空氣流動加快了汗液的蒸發。
與此同時,斑馬像所有其他馬科動物一樣,靠汗液蒸發進行降溫,它們體內的一種蛋白質能夠促進汗液從皮膚到毛髮尖部運動,使得汗液泡沫化,增大其表面積,加速汗水蒸發達到降溫的效果。
更重要的是,科布夫婦發現,斑馬的黑色毛髮能夠豎立,而白色毛髮始終保持貼合皮膚的狀態。當黑白兩色毛髮溫差較大時(通常是中午),豎立的黑色毛髮能夠將熱量從皮膚傳遞到毛髮尖,進行降溫;而當兩色毛髮溫差不大時(通常是早晚),豎起的黑色毛髮能夠減少熱量損失。
斑馬在其400萬年的演化歷程中,黑白條紋成為獨特的標識。在非洲的特殊氣候環境中,高溫和捕獵者是它們生存面臨的兩大挑戰,而越靠近赤道的斑馬族群,其黑白條紋的對比度更高,黑色條紋的顏色也更深,降溫和造成敵人眩目的效果也就更明顯。對於我們來說,黑白間條讓斑馬在眾多動物中顯得與眾不同,而對於斑馬來說,這是它們得以生存的關鍵。
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