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斑马究竟为什么长斑?一个困扰了科学家150年之久的谜题

这匹马穿上了黑白条纹的外套是怎么回事?以为穿了马甲就认不出来了吗?

一匹穿着条纹外套的棕马 | Tim Caro

我们当然不会认错,但那些总是围着马飞的马蝇就不一定了。

Plos One杂志最近发表了一篇新研究,试图解开一个从达尔文时代起便困扰着科学家们的谜题:斑马究竟为什么长着条纹?答案可能并没有我们想的那么复杂——条纹能够避免虫子的叮咬

在过去的150多年里,关于斑马条纹之谜的假说有将近二十个。最普遍的说法是,条纹在自然界中起到了伪装色的作用;也有说条纹造成对流,能够帮斑马在炎热的环境中降温;还有的说这独特的纹理有社交功能,能让斑马在野外辨认出同伴。

但是,这些假设都被一个个推翻了——条纹伪装对于狮子来说不太起作用,因为狮子视力并不好,在远距离时主要是靠听觉和嗅觉来发现猎物。​

左边一列是人类视角,右边一列是狮子视角 | Caro et al. 2016

至于降温,对斑马和其他野生动物进行热成像测量后发现,斑马并不比身边的其他动物“更凉爽”。那么社交呢?事实上,纯色马可以通过脸和声音来辨识彼此,并不需要依赖条纹。而且偶尔也会出现没有条纹的斑马,它们并不会被其他斑马排斥。

只剩下条纹驱虫一说。

为了证明这仅剩的一种假说,加州大学戴维斯分校的生物学家蒂姆·卡罗(Tim Caro)和同事们来到英国萨默赛特的一家马场。在这里,他们得以近距离地观察纯色马和斑马,以及嗡嗡飞的马蝇。

马蝇很少在斑马身上多做停留

数虫子不是一件容易的事。两个研究员一左一右,站在距离马两米内的位置,用肉眼观察,并用摄像机记录下了马和马蝇的一举一动,然后一帧一帧地分析录像。

他们发现,纯色马和斑马吸引到的苍蝇数量差不多,但是,真正停留在斑马身上的苍蝇要远远少于纯色马。这让人有点费解。

先来看看纯色的棕马。周围的马蝇盘旋、转圈、逐渐减速,然后稳稳地降落在了马身上,至少能停留10秒,最长能停20分钟。

纯色棕马周围的马蝇飞行路线 | Martin How

斑马就不一样了,大多数马蝇直接飞过了它们,或者只短暂停留了不到一秒就飞走了。

斑马周围的马蝇飞行路线 | Martin How

“停留”这个词用得还不够准确,斑马吸引到的这些苍蝇几乎没有减速,直接撞了上去然后被弹开,像是走路不注意看路的人撞上了玻璃。

可见条纹是真的能驱赶马蝇?研究员们还不敢妄下定论,因为影响马蝇飞行轨迹的因素还有很多,比如说气味、温度、风速等。为了控制这些变量,研究员们又设计了一个实验。

给马穿上马甲

他们给同一匹马分别穿上白色、黑色以及条纹三种不同的外套,看看在同样的时长内,究竟哪一种的驱虫效果最好。

实验结果应验了之前的猜想,条纹又一次赢了。停留在条纹外套上的马蝇数量,要远远低于白色或黑色外套上的。

跟白色或黑色相比,条纹外套上的马蝇要少得多(图a&b)。但是光裸的头部吸引到的马蝇数量是差不多的(图c) | Caro et al. 2019

但是外套只遮住了身体,头部还是裸露着的。一只穿着条纹衫的马还是会吸引马蝇,只是这些马蝇在靠近的时候选择调转方向,停在光裸的马头上。

实验结果让研究员们得出一个结论:马蝇在远处并不能分清斑马和纯色马,只有在靠近到一定距离时,黑白条纹才会开始发挥作用

到底是什么作用?科学家们猜想,黑白条纹会产生一种视觉错觉,在马蝇逼近时扰乱它们的运动模式,它们无法正常降落。

盯着看十秒,告诉我,晕了吗?| 图虫

还有一种猜想听起来更有趣:苍蝇们在远处时看不清斑马,误把斑马当成了一个个黑色的物体,像是一排树,它们试图从树之间的缝隙飞过去。只有在靠近斑马时,马蝇们才意识到那是一个实实在在的物体,来不及刹车就撞了上去。

研究的结果有什么意义?

你也许会想,我这一辈子都见不到几次斑马,我知道它们条纹的奥秘有什么用?科学家研究斑马的意义是什么呢?

一个重要的科技应用是自驾车。昆虫有着不同寻常的视觉处理能力,给自驾车的人工视觉和碰撞检测系统提供了丰富的灵感。现在我们已经知道黑白条纹对马蝇的飞行活动是有影响的,那是否对自驾车的系统也有影响呢?自驾车的应对系统可以升级起来了。

对养马行业或者爱骑马的人来说,这个研究也很有意义,可以考虑给马和骑手定制条纹套装,让他们免受苍蝇的烦扰。

对于我们普通人来说,这个研究给我们的实用启示再简单不过:给自己添两件条纹T恤,毕竟夏天就要到了呢。(编辑:游识猷)

题图来源:Tim Caro

参考文献

  1. Associated Press. (2019). Why do zebras have stripes? The ages-old question may finally have an answer. The Washington Post. 
  2. Caro, T., Argueta, Y., Briolat, E.S., Bruggink, J., Kasprowsky, M., Lake, J., Mitchell, M.J., Richardson, S. and How, M., 2019. Benefits of zebra stripes: Behaviour of tabanid flies around zebras and horses. PloS one, 14(2), p.e0210831.
  3. How, M., & Caro, T. (2019). Zebra’s stripes are a no fly zone for flies. https://theconversation.com/zebras-stripes-are-a-no-fly-zone-for-flies-111888
The End

发布于2019-03-22, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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