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为什么天气越热斑马的条纹越多

04月22日 编辑 39baobao.com

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天气热的地方生活的斑马条纹更多。这可能是因为较多的条纹有利于斑马皮肤表面散热,或是这样的地方会有更多的蚊虫,而蚊虫并不喜欢落在斑纹上。

现生的三种斑马都有着显眼的黑白条纹,在其他颜色灰暗的非洲食草动物(比如水牛和羚羊)中间特别引人注目——尤其是当背景是平淡无奇的热带稀树草原时。而这显眼的外表似乎会让斑马更容易成为狮子的午餐。

斑马的“条纹之谜”困扰了科学家一个世纪之久,连达尔文也无法解答。关于斑马的条纹有五大假说:驱赶蚊虫、通过某种视错觉形成伪装、让捕食者感到困惑、降低体温,以及让斑马辨认彼此。

在一项由美国国家地理学会的研究与探索委员会赞助的项目中,加州大学洛杉矶分校生物学家布伦达·拉瑞森(Brenda Larison)与同事造访了非洲各地16个普通斑马(Equus quagga)种群,研究了它们的条纹图案。尽管还是没能弄清哪种假说才是最终赢家,不过与条纹最有相关性的因素是温度。具体来说,温度越高,斑马身上的条纹越多。

普通斑马是最常见的一种斑马,从埃塞俄比亚到南非都有它们的踪迹。研究团队总共测量了29种环境因素,如土壤湿度、降雨量、携带病菌的采采蝇以及狮子的分布情形等,然后把这些环境因素输入到电脑模型中,以检测哪些因素和斑马条纹的差异有关。

结果表明,对斑马的条纹影响最大的两个因素是当地气温的稳定性,以及该地区最冷月份的平均温度。

随后,研究人员又进一步用这两个温度变量来预测研究范围之外的斑马种群身上的条纹图案。拉瑞森表示:“我们能够证明,我们预测得相当准确。”而至于为什么温度会影响斑马的条纹,那就是另一个问题了,不过她认为,可能的原因有两个:

①一个可能的解释是“冷却涡流”理论("cooling eddy" theory):当空气接触斑马的身体时,黑色条纹上方的气流更快、更强(因为黑色吸收的热量比白色多),而白色部分上方的气流较慢。在这两股相反气流的交汇处,空气中可能会形成小漩涡,从而降低斑马皮肤的温度。拉瑞森举例说,有证据显示,斑马的皮肤温度比同地区其他没有条纹的哺乳动物低5.4华氏度(3摄氏度)。

②另一个可能的原因是,条纹也许是抵御疾病的屏障,因为如马蝇(Tabanidae)这类携带疾病的蚊虫通常喜欢更热的温度。田野实验也表明,这些蚊虫不喜欢降落在有条纹的表面上。

加州大学戴维斯分校生物学家蒂姆·卡洛(Tim Caro)支持第二个理论。他表示:“我们的研究发现有很多相似之处。”他自己的研究也显示,条纹与驱赶蚊虫有关。“马蝇携带的疾病对斑马来说很严重。”他说,“它们可以携带多种疾病,比如马流感,而且这些疾病在较为温暖潮湿的条件下可能会变得更危险。”

然而,不论是这项新研究还是卡洛的研究,都没有发现条纹和狮子的数量之间有任何相关性。许多人认为条纹是为了让捕食者感到困惑。这项研究可以说是终结了这种假说。

斑马身上为什么长有一条条斑纹

斑马身上的条纹和间隔是怎样形成的呢?原来,在雌兽的妊娠早期,一个固定的、间隔相同的条纹形式就已经确定在胚胎之中了。以后在胚胎发育的过程中,由于身体各部位发育的情况不同,所以幼仔出生后,各部位所形成的条纹也就不一样了,有的宽阔,有的狭窄。例如斑马颈部的条纹较宽,所以颈部的最早条纹形式必须在胚胎发育的第七个星期,颈部伸长之前确定;近鼻孔处的条绞很细,所以这个部位最早的条纹形式必须在胚胎发育的第五个星期,鼻子扩大之前确定;臀部的条纹最宽,说明臀部与身体的其余部分是成比例发展的。另一方面,条纹也不能早于胚胎发育的第五个星期之前出现,因为斑马长着一条具有条纹的尾巴,而这条尾巴在胚胎发育的第五个星期以前尚未出现,这时胚胎的长度大约为32毫米,条纹的数目约为80个,据此可以推算出最初确定的每个条纹的宽度大约为400微米,即每一个条纹有20个胚胎细胞的宽度。

至于它四肢上的条纹为什么呈水平方向,则可能是腿部在胚胎发育过程中,所有的条纹机械地转过一个角度而形成的。 斑马身上的条纹漂亮而雅致,是同类之间相互识别的主要标记之一,更重要的则是形成适应环境的保护色,作为保障其生存的一个重要防卫手段。在开阔的草原和沙漠地带,这种黑褐色与白色相间的条纹,在阳光或月光照射下,反射光线各不相同,起着模糊或分散其体型轮廓的作用,展眼望去,很难与周围环境分辨开来。这种不易暴露目标的保护作用,对动物本身是十分有利的。近年来的研究还认为,斑马身上的条纹可以分散和削弱草原上的刺刺蝇的注意力,是防止它们叮咬的一种手段,这种昆虫是传播睡眠病的媒介,它们经常咬马、羚羊和其他单色动物,却让很少威胁斑马的生活。

这种保护色是长期适应环境和自然选择而逐渐形成的,因为历史上也曾出现过一些条纹不明显的斑马,由于目标明显,所以易于暴露在天敌面前,遭到捕杀,最后灭绝,在漫长的生物演化过程中逐渐被淘汰了。只有那些条纹分明、十分显眼的种类尚能生存到现在。人类从这种现象中得到了启示,将条纹保护色的原理应用到海上作战方面,在军舰上涂上类似于斑马条纹的色彩,以此来模糊对方的视线,达到隐蔽自己,迷惑敌人的目的。...

斑马的条纹怎么形成的

斑马在胚胎发育的早期是纯黑色的,到了胚胎发育晚期,黑色素(dark pigmentation)的生成被抑制,才出现了白色的条纹。每只斑马的黑白条纹都有细微的差别,就好像它们各自天然的条形码一样。

达尔文当初就想知道这些条形码到底有什么用。一个在19世纪和现在都很流行的理论是说,斑马进化出条纹状皮毛是为了在高灌木中隐藏起来。但是,达尔文强调:“在南非开阔的平原上,黑白条纹起不到任何保护作用。”

更近一些时候,生物学家观察到,斑马在遇到食肉动物的时候,并没有试图静止不动来隐藏自己。动物学家莫里斯(Desmond Morris)在他的著作《动物观察:了解动物行为的领域》(Animal Watching: A Field Guide To Animal Behaviour )中说:“相比于非洲平原上的很多有蹄类动物,斑马显然要更机动更吵闹,而且从来没有想伪装躲避的意思。”

达尔文提出,斑马发展出它们独一无二的条纹是为了认识彼此,特别是在求偶期,这一点对公母斑马很重要。达尔文写道:“一只母斑马不会接受一只公驴的求爱,除非那只公驴被涂上条纹,看上去像一只斑马。”

澳大利亚昆士兰大学的马丁•郝(Martin How)认可条纹有明显的社会功能。“但是,也有可能条纹的出现是有其他用处的,社会功能随后才出现的。”

郝声称他有尚未发表的证据表明,斑马进化出条纹,是为了迷惑捕食者,让斑马得到关键时间可以逃走。他用一个运动观测程序模拟了动物大脑中是怎么记录运动的,然后用这个程序观测了斑马的运动。他说,斑马的条纹样式产生了一种视觉假象,可以迷惑肉食动物。这种迷惑效果在这些动物成群运动的时候特别强大。

被母狮追得花枝乱颤,拼命逃跑的斑马群

其他意见认为,条纹可以产生视觉假象,这种假象让斑马看起来比实际更大。也有可能,条纹会有助于斑马的体温调节。但是这些理论很少有证据支持,所以斑马的黑白条纹的进化解释依然是个谜。

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