斑马为什么有条纹?

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-06-19

条纹、汗水和竖立的毛发这三个因素的共同作用,使斑马在非洲一天的炎热中保持凉爽。

斑马为什么有条纹?

图片来源:Delbars/iStock

为什么斑马能进化到拥有自己独特的条纹,长期以来一直是一个令人费解的科学争论问题,其中一个主要的假设认为,条纹是一种温度控制机制。去年的一项研究表明情况并非如此,而现在有新的证据摆在我们眼前。

在这项最新的研究中,研究人员测量了生活在非洲自然栖息地中的斑马黑白条纹之间的温度差距——这是以前从未尝试过的。

他们发现,随着白天的升温,黑白条纹之间的温差会扩大,而黑色条纹的温度则比白色条纹高15℃

研究人员认为,这种差异足以在斑马的皮肤上产生小对流,有助于保持凉爽。但颜色本身并不是唯一起作用的因素。

重要的是,当研究人员将一片非活体的斑马皮放在斑马身上作为对照时,并没有观察到同样的效果。事实上,这些无生命的斑马皮比活体斑马的毛皮还要再热15℃。

换句话说,似乎这些活着的斑马应用了一个额外的冷却机制,而不仅仅是条纹变化那么简单。研究人员认为他们知道其中的关键——他们观察到,斑马会竖起黑色条纹上的毛发,从而根据需要来吸收或是释放热量。

斑马为什么有条纹?

图片来源:Cobb and Cobb, Journal of Natural History, 2019

这是一个重要的区别,因为去年的研究是用动物的皮覆盖在水桶上,而不是活的动物。

这项新研究是业余博物学家和前生物学技师Alison Cobb和她的丈夫、动物学家Stephen Cobb的努力成果。

Alison Cobb表示:“我们在非洲生活了许多年,总是被斑马能在炎热的白天淡定地吃草所震惊,因此我们觉得斑马的条纹可以在某种程度上帮助它们调节温度。”

“早在40年前,我就尝试用不同颜色的毛毡外套来比较油桶里的水温,以验证这一假设。但在我看来,这个实验还不够完善,我想看看斑马身上条纹的表现。”

Cobbs发现,在非洲最热的7个小时里,两只被观测到的活斑马的黑色条纹温度稳定在12-15℃,温度高于白色条纹,从而会形成微小的空气对流

斑马为什么有条纹?

Alison Cobb于1991年在非洲。(图片来源:Stephen Cobb)

在非活体斑马的毛皮上,颜色之间的温差也相似,黑色条纹比白色高16℃。

但是,整个毛皮的温度并没有像活体动物那样能稳定一整天。活体斑马的黑色条纹能高达56℃,而非活体的黑色条纹则高达71℃。

那么活体动物身上肯定有什么我们不知道的秘密。例如,在以前的实验中,用的是桶装水来假扮马或者装扮成斑马的马。

研究人员猜测,首先,斑马(和别的马)排出的泡沫汗会帮助皮肤表面的对流,增加液体的表面积并加速蒸发过程。

其次,研究人员指出,在斑马的黑色条纹上观察到了毛发立起的现象——这可能有助于在早晨吸收凉爽的空气,并让水在白天的高温下能更快地蒸发。

尽管早在20世纪70年代就有人观察到斑马条纹之间的温差,但这项新研究为这一混合物添加了一些广泛的测量数据和额外的细节——同时还观察了生活在自然栖息地的斑马。

条纹、汗水和竖立的毛发这三个因素的共同作用,使斑马在非洲一天的炎热中保持凉爽,Cobbs总结道。

研究人员还认为,斑马黑白条纹上方的空气涡流有助于赶走那些本来会降落在它们身上的苍蝇——这种效应在以前的几项研究中已经观察到了。

然而,这并没有真正结束对斑马条纹的争议——还需要更多的斑马和观察,但它的确抛出了一些有趣的想法,来了解这些条纹动物如何使用它们自己的内部生物过程来对温度进行调节。

Alison Cobb说道:“解决斑马热平衡挑战的方法比我们想象的要更聪明、更复杂、更美丽。当然,在收集证据和完全理解条纹如何帮助斑马控制温度方面还有很多工作要做,但我现在已经85岁了,所以需要其他人来继续这项工作。”


蝌蚪五线谱编译自Sciencealert,译者 李彤馨,转载须授权

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