Для чего зебре нужны полоски
Зачем зебрам полосы: учёные подтвердили одну из гипотез — она связана с насекомыми, а не с хищниками или жарой Статьи редакции
Чтобы проверить теорию, лошадей одели в чёрно-белый камуфляж.
В научном сообществе закрепилось несколько гипотез о том, зачем зебрам нужны чёрно-белые полосы. Среди них есть несколько самых популярных: полоски могут служить камуфляжем для защиты от хищников, средством для опознавания других зебр или природным кондиционером за счёт того, что полосы двух цветов по-разному нагреваются на солнце и помогают охлаждать организм. Гипотезы о защите от хищников и высоких температур уже опровергнуты.
20 февраля в научном журнале PLOS One опубликовали итоги эксперимента, который подтвердил гипотезу, высказанную в 2012 году. Согласно ей, главная функция чёрно-белых полос зебры — это защита от укусов мух и других насекомых, которые могут переносить в том числе смертельные болезни.
Чтобы выяснить, что именно в чёрно-белых полосках зебр так не нравится мухам, учёные летом 2016 и 2017 годов устроили эксперимент на лошадиной ферме возле Бристольского университета в Великобритании. Авторы снимали на видео, как слепни и оводы летают вокруг зебр и лошадей, а также то, как насекомые садятся на тело и кусают животных.
Мухи кружили рядом без проблем, но приземлялись на зебр значительно реже, чем на лошадей. При приближении к зебрам насекомые теряли контроль над траекторией полёта и вместо того, чтобы сесть на животных, врезались в них или улетали в другую сторону.
Учёные также на всякий случай нарядили обычных лошадей в три вида камуфляжа: чёрный, белый и чёрно-белый. Благодаря этому авторы исследования подтвердили, что мухи чаще приземляются на лошадей в однотонных накидках. Но на голову лошадей, которые камуфляжем не покрывали, насекомые садились с почти той же частотой.
Как заявил соавтор исследования, биолог Бристольского университета Мартин Хау (Martin How), полосы могут каким-то образом «ослеплять» мух, которые по своей природе не наделены острым зрением. Учёные связали это с оптической иллюзией бесконечно тянущихся диагональных полос (the barber’s pole). Если издалека муха может интерпретировать объект как серый, то при приближении она попадает в ступор. Это не единственный способ защиты зебр от насекомых — они также бегают и машут хвостом чаще, чем лошади.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Там у нас было для осуждения четыре версии:
1. полосатая окраска сбивает с толку львов во время атаки.
2. это форма мимикрии, она делает животное менее заметным на окружающем фоне.
3. уникальный рисунок, подобно отпечаткам пальцев, и животные могли бы запоминать и узнавать друг друга.
4. гипотеза связана с насекомыми-кровососами
Так вот, недавно опубликована научная работа, подтверждающая одну из теорий.
Группа биологов из Бристольского университета в ходе экспериментов нашла наконец ответ на этот вопрос: полосы дезориентируют слепней и мух цеце, которые в результате гораздо меньше беспокоят зебр, чем других животных.
Слепни одинаково кружили как над лошадьми, так и над зебрами, но приземлялись на разные поверхности по-разному
Они не первые, кто делает такой вывод: семь лет назад исследователи из Венгрии и Швеции, проведя похожие опыты, пришли к аналогичным выводам.
Однако после того были выдвинуты и другие теории, объясняющие полосатую окраску зебр.
Бристольские ученые провели следующий эксперимент: они вывели на поле в английском графстве Сомерсет трех живущих в неволе бурчелловых зебр (наиболее распространенный вид зебр) и девять обычных лошадей разных мастей — гнедую, вороную, белую и серую.
Зебры и лошади выводились на выпас на разные, но прилегавшие друг к другу поля в одни и те же дни. На лошадей в произвольном порядке надевались различные попоны, как одноцветные, так и полосатые — с рисунком, повторяющим шкуру зебры.
В ходе этого эксперимента выяснилось, что слепни ведут себя практически одинаково вокруг лошадей и зебр, пока дело не доходит до приземления.
«Мы наблюдали, что слепни летели очень быстро, но потом чуть ли не разворачивались, а иногда даже врезались в зебру со всего ходу вместо того, чтобы совершить нормальную посадку», — пояснил ход эксперимента доктор наук Мартин Хау, один из соавторов этой работы, в интервью газете Guardian.
Ученые проводили в поле по 16 часов в день, фиксируя свои наблюдения на видео в течение нескольких летних месяцев в 2016-17 гг.
Выяснилось, что слепни одинаково кружили как над лошадьми, так и над зебрами, но гораздо реже приземлялись именно на полосатый рисунок — как шкуры настоящих зебр, так и попоны, лежавшие на лошадях.
«С расстояния более двух метров или около того зебра [для слепней и мух] выглядит совершенно так же, как и серая лошадь: они совершенно не могут различить полоски», — сказал Хау.
Как пояснил ученый, внезапное возникновение полос в поле зрения при быстром приближении либо удивляло насекомых, заставляя их менять траекторию полета, либо нарушало их восприятие того, как быстро движется животное, на которое они хотели бы приземлиться, и это мешало им совершить точную посадку.
Маскировка с целью не привлекать внимание хищников, терморегуляция и даже возможность лучше общаться с сородичами — такие гипотезы появления у зебры полосок были на протяжении последних 150 лет среди наиболее популярных.
«С эволюционной точки зрения зебра появилась в тех точках земного шара, где мухи переносят различные смертоносные заболевания, так что укус мог иметь плачевные последствия. Тогда как у домашних лошадей такой побудительной причины [для появления полос] не было», — пояснил Мартин Хау.
Ученый также посоветовал любителям активного образа жизни на природе брать пример с зебр и выбирать полосатую одежду или, на худой конец, с любым крупным узором, чтобы уберечься от укусов назойливых насекомых.
Полоски зебр назвали ложным камуфляжем
Равнинные зебры пасутся в кратере Нгоронгоро.
Фотография: Janet / Wikimedia Commons
Канадские и американские зоологи предложили опровержение популярной гипотезе о том, что полоски на теле зебр служат им в качестве камуфляжа. Анализ зрения хищников, который провели исследователи, говорит о том, что львы и гиены начинают различать полоски зебр только на небольшом расстоянии, когда легко определить добычу по запаху и визуальный камуфляж уже не имеет значения. Работа опубликована в PLoS ONE.
Исторически сложились четыре гипотезы, которые пытаются ответить на вопрос, зачем зебре нужны полоски. Согласно самой известной из них они нужны для камуфляжа и обмана хищников, так как на дальнем расстоянии полосатые зебры сливаются с окружающим пространством. По другим гипотезам, полоски нужны зебрам для лучшей социализации в стаде (зебры распознают друг друга по уникальному узору полосок), для защиты от паразитов или для охлаждения.
В своем предыдущем исследовании авторы работы показывают, что есть корреляция между количеством и расположением полосок у зебры, и количеством укусов паразитами, мухой цеце и слепнями. Гипотезу о том, что полоски нужны для камуфляжа, ученые проверили в настоящем исследовании.
Исследователи проверили способность львов и пятнистых гиен, которые чаще всего охотятся на зебр, а также способность самих зебр различать полоски. Ученые оценили расстояние, на котором животные разных видов распознают полоски, а также то, как влияет на их распознавание уровень освещенности. Для этого исследователи сделали цифровые фотографии зебр в Национальном парке Катави в Танзании и наложили на них фильтры пространственного и цветового зрения, симулирующие то, как животных будут видеть львы, пятнистые гиены, а также другие зебры.
Чтобы получить фильтры, авторы статьи измерили функции контрастной чувствительности, которые позволяют определить способность видеть объекты, слабо отличающиеся по яркости от фона. Их измеряли при разных уровнях освещенности у людей, хищников (модельным животным служили домашние кошки (Felis catus)) и семейства Equids, к которым относятся зебры (модельным животным выступали лошади (Equus caballus)). В первом приближении строение сетчатки львов и гиен и сетчатки домашних кошек похожи, поэтому исследователи и использовали кошек в качестве модельных животных.
Как видят зебру человек, зебра, лев и пятнистая гиена с расстояния 6,4 метра при ярком дневном свете.
Почему зебра полосатая?
Ученые уже несколько десятилетий ведут споры об эволюционных причинах возникновения черно-белых полосок на теле зебр. На данный момент у них есть три теории о предназначении необычной текстуры животных — они могут быть нужны для защиты от насекомых и хищников, легкого распознавания сородичей и для правильного теплообмена в жарких африканских условиях. Последняя теория кажется наиболее правдоподобной, и недавно теплообменные свойства полосок были доказаны двумя натуралистами-любителями.
Исследование было проведено супругами Стивеном и Элиссон Кобб — они провели в Африке целые годы, и проводили различные исследования окружающей среды. Во время сбора полевых данных о ряде животных Кении, они провели первое в истории исследование по выявлению теплообменных функций полосок зебр, находясь в их естественной среде обитания. Прежние исследования, как правило, проводились в специальных загонах.
Черно-белые полоски зебры нужны для теплообмена
Во время слежения за двумя зебрами, жеребцом и кобылой, исследователи заметили разницу в температуре черных и белых полос — то же самое ранее наблюдали и другие ученые. По мнению биологов, температурные различия помогают поддерживать температуру тела животного на оптимальном уровне, создавая конвективные движения воздуха. Однако супруги Кобб сделали и новое открытие.
Измерив температуру тела мертвой зебры они обнаружили, что при наличии такого же полосатого покрова, оно имеет более высокую температуру — это явный признак того, что в терморегуляции участвуют и другие процессы. По мнению исследователей, теплорегуляция работает только у живых зебр, потому что у них есть удивительный навык поднимать волосы на черных полосках, оставляя белые полосы ровными. Они уверены, что именно это помогает им отводить от себя лишнее тепло.
Элисон Кобб в Найроби, 1991 год
Также в терморегуляции большую роль играет способ отвода пота — вся влага от кожи передается на кончики волос в виде пенистых капель, которые испаряются гораздо быстрее, чем обычные капли влаги.
Механизм регуляции тепла в организме зебры — гораздо сложный и интересный процесс, чем мы могли себе представить. Для полного понимания того, как полосы помогают зебрам контролировать температуру, нам еще предстоит сделать много работы по сбору доказательств, — поделилась Элисон Кобб.
Зачем зебре черно-белые полосы? Другие теории
При всем этом, не стоит забывать и о других возможных предназначениях черно-белых полос на теле зебр, потому что у них может быть сразу несколько функций. Например, они совершенно точно отпугивают от животных мух и других насекомых — это было доказано в ходе эксперимента, где обычную лошадь переодели в полосатый костюм.
Также полосы могут использоваться в качестве камуфляжа, защищающего животных от хищников. Об этом свидетельствуют исследования, результаты которых были опубликованы в научном журнале PLoS ONE в 2011 и 2013 годах. Почитать обо всех предположениях ученых можно в нашем материале.
Какая из трех теорий вам кажется самой реалистичной? Своим мнением можно поделиться в комментариях, или же в нашем Telegram-чате.
Вся правда о полосках зебры: тайна почти разгадана
Автор фото, Getty Images
Полосатых животных на Земле, мягко говоря, немного, а среди семейства лошадиных зебра и вовсе одна такая. Загадка ее полосатости мучила многих, выдвигались разные версии, никак не подкрепленные научно. Но в последние годы исследователи решили взяться за этот вопрос всерьез, с применением последних достижений науки.
Редьярд Киплинг в сказке «Как леопард получил свои пятна» когда-то выдвинул свою, сказочную версию появлению полосок на зебре: «От неравномерно ложившихся теней жираф, прятавшийся под деревьями, сделался пятнистым, зебра сделалась полосатой».
Но далеко ли от подобных предположений ушли современные ученые?
Интереснейший эксперимент прошел в феврале 2019 года на одном конном дворе в Великобритании. Группа эволюционных биологов из Калифорнийского университета (Дэвис) и их британские коллеги исследовали тот самый вечный вопрос: почему зебра полосатая.
Во имя науки они переодели несколько домашних лошадей: накинули на них попоны с полосками как у зебры, поместили их в загон с настоящими зебрами и начали за ними наблюдать.
Автор фото, Getty Images
У хозяйки конного двора Терри Хилл живет стадо зебр, которых она приобрела у разных британских зоопарков.
Слегка одомашненные зебры конного двора Хилл предоставили Тиму Каро, экологу из Сент-Эндрюсского университета (Шотландия), изучающему зебр почти 20 лет, редкую возможность находиться в метрах от них и наблюдать за ними в непосредственной близости.
Однако в прошлом теории выдвигались без серьезной научной проверки.
Черные с белыми полосками?
Рисунок полос и их насыщенность зависят от вида и ареала обитания. Обычно мы пытаемся понять смысл полосатости зебр, основываясь на этой разнице в окрасе и трудностях, с которыми зебры сталкиваются в дикой природе.
Автор фото, Getty Images
Тонкая и короткая шерсть зебры плохо защищает от укусов насекомых. Но вот что удивительно: анализы мух цеце не нашли в их организме следов крови зебр.
На протяжении почти ста лет устные свидетельства и эксперименты с неодушевленными моделями раз за разом показывали: мухи, как правило, не садятся на полосатую поверхность.
Серьезное подтверждение этому было получено в 2014 году, в исследовании Каро и его коллег. Они собрали данные о погоде, присутствии львов и размерах стада зебр и сравнили эти факторы с полосатостью зебр, обитающих в той или иной местности.
Согласно Каро, полосатость была более явной там, где было больше слепней.
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
Исследование на конном дворе Хилл, которое было проведено в начале 2019 года, пролило новый свет на догадки Каро и его коллег.
Они наблюдали за поведением слепней в присутствии лошадей и зебр. На некоторых лошадей надели черные, белые и полосатые попоны. На зебр и лошадей в полосатых попонах садилось гораздо меньше слепней.
По его словам, он с коллегами работает над большим массивом неопубликованных видеоданных, где заснято, как насекомые приближаются к той ли иной поверхности. Ученые пытаются понять, как полоски влияют на характер посадки насекомых.
Между тем в Принстонском университете эволюционный биолог Дэниел Рубенстайн с коллегами изучает в виртуальной реальности, что видят насекомые.
Система охлаждения
Однако некоторых других исследователей зебр, среди которых британцы Элисон Кобб и Стивен Кобб, не удовлетворяет такое объяснение. Они считают, что полосы нужны зебре в основном для терморегуляции.
И хотя Элисон Кобб одобряет исследования Каро, она считает, что кусачие насекомые оказали слишком малый эффект на развитие полосатости зебр.
Автор фото, Getty Images
Среди зеленовато-коричневой гаммы африканской саванны черно-белая раскраска выглядит необычно
Идея состоит в том, что черные полоски зебры поглощают тепло по утрам, согревая животное, а белые полоски лучше отражают солнечный свет и помогают зебрам не перегреваться, пока те пасутся на солнцепеке.
Такая, казалось бы, простая логика, однако, убеждает далеко не всех.
Каро и его коллеги обнаружили лишь слабое взаимное наложение факторов расцветки зебр и максимальных температур.
Год спустя смоделированное территориальное исследование саванных зебр (наиболее распространенных в восточной и южной Африке) привело к тому, что Бренда Ларисон из Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) сформулировала: более яркие рисунки полос, кажется, более свойственны зебрам, обитающим в более теплых регионах или регионах с более интенсивным солнцем.
Однако пока эксперименты не прояснили ситуацию полностью. Исследование 2018 года пришло к выводу, что вода в бочках, окрашенных в полоску, не охлаждается сильнее, чем в однотонно окрашенных.
Но это не убедило Рубенстайна. Он считает, что в том эксперименте было слишком мало образцов и слишком много противоречивых данных.
По словам Рубенстайна, он с коллегами проводит исследование, в котором задействовано больше бутылок с водой, и эти эксперименты показывают, что полоски помогают охлаждать содержимое сосудов.
Эти данные еще не опубликованы, но он говорит, что его коллеги проверяли температуру на поверхности тела животных в смешанных стадах и обнаружили: у полосатых зебр температура была на несколько градусов ниже, чем у неполосатых животных.
Однако бочки и бутылки не могут полностью имитировать механизм охлаждения зебры. Подход подобных исследований слишком упрощен, чтобы полностью объяснить смысл полосатости зебр.
Автор фото, Getty Images
Эксперименты раз за разом показывали: мухи, как правило, не садятся на полосатую поверхность
Как и лошади, как и люди, зебры охлаждают себя, потея. Испаряющийся пот выводит излишки тепла, однако испарение должно происходить достаточно быстро, чтобы пот не накопился и не создал для животного подобие сауны.
В июне Элисон и Стивен Коббы написали в Journal of Natural History («Журнал естествознания»), что в более теплое время суток у темных полос на теле зебры температура была на 12-15 градусов Цельсия выше, чем у белых.
Коббы предполагают, что такая постоянная разница в температуре может создавать легкое движение воздуха.
Они также обнаружили, что шерсть на черных полосах поднимается в ранние утренние часы и в полдень. Таким образом она сохраняет тепло холодным утром и помогает испарению пота в полдень.
Они не прячутся, они убегают
В монографии «Полоски зебры», вышедшей в 2016 году, Каро перечисляет многочисленные свидетельства, которые опровергают то, что зебры якобы используют свою полосатость для отпугивания хищников или для того, чтобы сбить их с толку.
Кроме того, этим животным свойственно убегать от хищников, а не прятаться от них. И львы, судя по всему, не испытывают никаких проблем, чтобы закусить полосатым животным.
Автор фото, Getty Images
Зебры обычно убегают от хищников, а не прячутся от них
Он подчеркивает, что в предыдущих исследованиях проверялось, могут ли полоски ввести в заблуждение человека, а не льва.
«Когда речь идет о каком-либо конкретном нападении на зебру, мы не знаем, насколько оно было успешным». Он с коллегами сейчас изучает, как львы нападают на полосатые и неполосатые объекты.
Несмотря на всю тщательность и настойчивость последних исследований, ответ остается не до конца убедительным. Вполне возможно, что полоски эволюционировали, чтобы решать сразу несколько проблем.
Трудность состоит в том, что жалящих насекомых обычно много там, где тепло и влажно.
Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.