Почему зебра полосатая
Вся правда о полосках зебры: тайна почти разгадана
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.
Зебра. Фото: Wikipedia Commons
Редьярд Киплинг в сказке «Как леопард получил свои пятна» когда-то выдвинул свою, сказочную версию появления 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.
У хозяйки конного двора Терри Хилл живет стадо зебр, которых она приобрела у разных британских зоопарков.
Хилл — убежденная сторонница сохранения диких непарнокопытных, ее стадо зебр — один из способов спасти этих животных от исчезновения.
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.
«Люди более века обсуждают полосатость зебр, а надо просто провести ряд хорошо продуманных экспериментов, чтобы разобраться в феномене», — говорит он.
На протяжении последних ста лет ученые выдвигали множество причин (по меньшей мере 18!) появления полос на шкуре зебр — от маскировки и угрозы до уникальной для каждого животного маркировки, схожей с отпечатками пальцев человека.
Однако в прошлом теории выдвигались без серьезной научной проверки.
Черные с белыми полосками?
Зебры, как и ослы, принадлежат к роду лошадей (Equus genus) семейства лошадиных. Среди них три вида зебр, пасущихся в саваннах восточной и южной Африки, — единственные полосатые животные с белыми, непигментированными полосками шерсти на черной шкуре.
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.
Происхождение полосок и их функция — по-прежнему предмет научных споров. Но последние исследования в основном сконцентрированы только на трех причинах: защита от насекомых, терморегуляция и защита от хищников.
Насекомые, которые кусают и пьют кровь, — общая напасть для животных Африки. Кроме того, слепни и мухи цеце переносят такие заболевания, как сонная болезнь (летаргический энцефалит), африканская чума лошадей и потенциально смертельный конский грипп.
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.
«То исследование ясно показало кое-что по-настоящему значительное для нас, — рассказывает Каро. — И, кстати, мы не нашли никаких подтверждений другим гипотезам».
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.
Насекомые пытались сесть на полосатую поверхность, но у них не получалось притормозить перед посадкой — они просто ударялись о поверхность и отскакивали от нее.
«Выглядело это так, будто они не могут распознать полосатую поверхность в качестве посадочной», — говорит Каро.
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.
«Каждой зебре нужно избегать перегрева, а жалящие насекомые появляются в определенное время года и в определенных районах, но не представляют из себя такую же угрозу, как перегрев», — говорит Кобб.
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.
Как и лошади, 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 организме лошадиных содержится латерин (протеин, белковый компонент пота лошади, обладает необычными гидрофобными свойствами: прикрепляясь к гидрофобным поверхностям, сохраняет их влажными. — Прим. переводчика).
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
Что касается еще одной гипотезы — насчет того, что полоски помогают зебрам защититься от хищников, — то тут Каро настроен скептично.
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.
Зебры проводят большую часть времени на открытых пространствах саванны, где их полоски бросаются в глаза, и совсем мало времени — в лесах, где полоски могли бы играть роль камуфляжа.
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.
Рубенстайн, однако, все еще работает над этой гипотезой, признавая, что из трех она — самая трудная для проверки.
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.
Как видите, вопрос о том, почему у зебры полоски, оказался очень трудным, да к тому же и рискованным — Стивена Кобба уже кусали за руку, и он дважды попадал в больницу.
Несмотря на всю тщательность и настойчивость последних исследований, ответ остается не до конца убедительным. Вполне возможно, что полоски эволюционировали, чтобы решать сразу несколько проблем.
Доказано, что они защищают животных от насекомых. Возможно, что удастся окончательно доказать, что они — важный инструмент в борьбе с перегревом тела зебры.
Трудность состоит в том, что жалящих насекомых обычно много там, где тепло и влажно.
«Как вы разделите два этих фактора? Это самая сложная часть исследований, — подчеркивает Рубенстайн. — Я не буду возражать, если мне скажут, что они работают одновременно».
Ученые выяснили, почему зебры полосатые
Поделиться сообщением в
Внешние ссылки откроются в отдельном окне
Внешние ссылки откроются в отдельном окне
Исследователи из Венгрии и Швеции утверждают, что им удалось отыскать ответ на вопрос, каким образом у зебр появились их характерные черно-белые полосы. Эта загадка была предметом горячих споров в научной среде на протяжении десятилетий.
Путем экспериментов ученые пришли к выводу, что полосы нужны животным для того, чтобы уберечься от кровососущих насекомых.
В статье, опубликованной в Журнале экспериментальной биологии, они пишут, что узкие полосы делают зебру «непривлекательной» для оводов и слепней.
Ключ к разгадке заключается в том, как испещренная полосами поверхность отражает свет.
Скептики в ответ задаются встречным вопросом, почему из всего множества животных, страдающих от назойливых насекомых, полосатая окраска встречается только у зебр.
Белокурым живется легче
«Мы начали с изучения лошадей черной, гнедой и белой масти, — объясняет Сьюзан Акессон из Университета Лунда, участница международной научной группы, которая провела исследование. — Обнаружилось, что черный и гнедой окрас дает горизонтальную поляризацию света».
Подобный эффект делает темных лошадей весьма привлекательными для мух.
- Существует множество теорий, объясняющих наличие полос у зебр
- По мнению одних ученых, обилие полос в большом стаде сбивает с толку хищников
- Другие приводят аргументы в пользу того, что полосы помогают регулировать теплообмен
- По мнению третьих, полосы нужны зебрам, чтобы узнавать друг друга
- Изучение зародышей зебры показало, что вначале они имеют черную окраску, приобретая белые полосы со временем
Это означает, что отраженный от темной лошадиной шерсти свет, попадающий в поле зрения голодного слепня, распространяется в горизонтальной плоскости — как змея, которая движется, не отрывая тела от поверхности.
Доктор Акессон с коллегами обнаружила, что слепней весьма привлекают именно такие, «плоские» световые волны.
Светлый окрас дает при отражении неполяризованный свет, говорит Акессон. Волны неполяризованного света распространяются во всех плоскостях и привлекают внимание насекомых в гораздо меньшей степени. Как результат, белые лошади значительно меньше страдают от слепней, чем их темные сородичи.
Установив цветовые предпочтения мух, ученые заинтересовались зебрами. Они захотели понять, что происходит со светом, когда он отражается от полосатой поверхности тела зебры, и какое впечатление он производит на жалящих насекомых — злейших врагов лошадей.
«Мы создали экспериментальный стенд, на котором установили доски, окрашенные в разные цвета», — рассказала Акессон в интервью Би-би-си. Доски были выкрашены в черный, белый цвета, а также в сочетания белых и черных полос разной ширины, и установлены на коневодческой ферме в сельской местности в Венгрии.
Липнут как мухи
«Мы нанесли на доски клейкий состав и принялись считать, сколько насекомых привлечет каждая из них», — вспоминает она.
Как оказалось, на полосатую поверхность, наиболее близкую к природной окраске зебры, налипало значительно меньшее число кровососущих, чем на прочие, — даже меньше, чем на белую, отражавшую неполяризованный свет.
Это оказалось неожиданным, поскольку на полосатой поверхности все равно имеются темные участки, отражающие горизонтально поляризованный свет.
Однако чем более узкими — и более «зеброподобными» — были полоски, тем меньше они интересовали насекомых.
Чтобы испытать реакцию слепней на более реалистичные, объемные тела, ученые поставили в поле липкие модели лошадей в натуральную величину — одну гнедую, одну черную, одну белую и одну полосатую — как зебра.
Исследователи собирали прилипших к их моделям насекомых каждые два дня и в результате обнаружили, что к полосатой слепни клеились меньше всего.
Профессор Мэттью Кобб, биолог-эволюционист из Университета Манчестера, назвал опыт, поставленный его коллегами, «очень скрупулезным и захватывающим» и подчеркнул, что он не исключает и другие теории, объясняющие окраску зебр.
«Прежде всего, для того, чтобы признать это объяснение подлинным, авторы должны предъявить подтверждение того, что укусы слепней оказывают значительное влияние на процесс селекции именно у зебр, в отличие от лошадей и ослов, которые водятся по всему миру, но полосатых среди них нет», — сказал он Би-би-си.
«Они признают это обстоятельство в своей работе, и интуиция подсказывает мне, что это не единственное объяснение. В том, что зебры полосатые, задействованы и другие факторы», — резюмирует профессор.
Осталась последняя гипотеза, объясняющая, зачем зебрам полоски
Группа венгерских ученых, ведомая Сюзанной Акессон — профессором Лундского университета в Швеции (Lund University), проверила недавно одну из самых здравых гипотез, объясняющих назначение полосок на шкуре зебр. Согласно ей, полоски служат для охлаждения. Якобы для этого зебры ими и обзавелись в процессе эволюции. В Африке , где они живут, жарко. А с полосками, стало быть, прохладнее.
Гипотеза и в самом деле выглядела правдоподобной. Ведь дистанционные измерения свидетельствовали: поверхность находящихся на солнцепеке зебр была холоднее, чем у жирафов, антилоп или быков . Биологи, воодушевленные этим фактом, придумали целую теорию. Дескать, темные полоски нагреваются сильнее белых . Это создает разницу температур. От чего, в свою очередь, образуются восходящие воздушные потоки и мини вихри, которые зебр и охлаждают.
Ученые объясняли, что зебр охлаждают микровихри, возникающие от раности температур.
Самое удивительное, что и тут была правда: температура белых полосок действительно ниже, чем черных. Разница заметна на термофотографиях — снимках в инфракрасных лучах. Но холоднее ли самим зебрам от этого? Венгры под руководством шведского профессора выяснили это экспериментально.
Роль зебр в экспериментах исполнили бочки с водой. Ученые установили несколько штук, обтянув их шкурами зебр. Для сравнения несколько бочек обтянули шкурами коров и лошадей, другие — просто раскрасили под зебр, коров и лошадей. Все это «стадо» оставили на жаре на 4 месяца. Измеряли температуру, делали термофотографии.
Экспериментальное «стадо» венгерских ученых, ведомых шведским профессором.
Снимки свидетельствовали: бочки почти не отличались от живых зебр. В смысле характера нагрева полосок. Ученые сравнивали — у тех и других он был примерно одинаков. То есть, температура черных полосок была выше, чем у белых. Такое, правда, наблюдалось днем. А ночами, наоборот, черные полоски становились холоднее.
Фото (вверху) и термофото экспериментальных зебр-бочек: видно чередование более и менее нагретых полосок.
Фото (вверху) и термофото живых зебр: по характеру нагрева полосок ничем не отличаются от бочек в шкурах.
Однако вода в бочках на полоски не велась — на феномен их разного нагрева никак не реагировала. То есть, не охлаждалась.
Тем не менее, температура воды в бочках, обтянутых разными шкурами, была разной. Результаты — от менее горячей воды к более горячей — распределились так: бочка в шкуре белой коровы, в шкуре серой коровы, в шкуре зебры, бочка, раскрашенная под зебру, в шкуре серой лошади, в шкуре черной коровы. Что отнюдь не удивительно с физической точки зрения.
Вывод ученых по итогам экспериментов: полоски зебр не служат для терморегуляции. В белой шкуре им — зебрам — было бы прохладнее.
Результаты эксперимента — в журнале Scientific Reports
СПРАВКА «КОМСОМОЛКИ»
В глазах рябит, что ли.
Чуть раньше ученые опровергли не менее популярную гипотезу о том, что полосатая раскраска помогает зебрам маскироваться, сливаясь с окружающим ландшафтом. То есть, делает этих травоядных менее заметными для хищников.
Биологи из США и Канады (Department of Anthropology, Washington University in St. Louis, Departments of Anthropology and Archaeology and Cell Biology and Anatomy University of Calgary) прикинули: с какого расстояния заметно, что зебры полосатые. Заметно, как самим зебрам, так и хищникам — львам и гиенам, которые на них охотятся. Выяснилось: днем хищники перестают различать полоски, если до вожделенной добычи более 50 метров. Ночью — если более 30 метров. Безлунной ночью — более 10 метров. Маскировка на таких расстояниях становится бессмысленной. А хищники, подкравшиеся ближе — на расстояние, с которого они уже начинают различать полоски, наверняка прежде унюхают зебр или услышат их.
Щищников полоски зебр не путают.
Имелась и альтернативная гипотеза. Мол, повторяющийся узор на шкуре зебр создает оптическую иллюзию, которая вводит хищников в заблуждение. У них, что называется, рябит в глазах. Особенно, когда зебра движется. В результате хищники периодически теряют добычу из виду. А это осложняет погоню.
Гипотезу проверила Анна Хагес (Anna E. Hughes) с коллегами. Экспериментировала, правда, не со львами и гиенами, а с людьми. Но ведь и они хищники.
Более 60 добровольцев ловили на экране компьютера цели — серые, черные, в вертикальную полоску, в горизонтальную и в точности такую, как у зебр. «Зебры» попадались чаще всего. Выходит, их окраска, нисколько не упрощает жизнь. Наоборот.
Разгадка, возможно, все-таки существует. Осталась последняя «физическая» гипотеза, подтверждение которой в свое время нашла все та же Сюзанна Акессон и ведомые ею венгры. Правда, не те, которые ныне составили ей компанию.
Суть гипотезы: полосатая шкура менее всего привлекает кусачих слепней и мух це-це.
Результаты ученые добыли почти столь же изобретательно, как и в экспериментах с бочками. Они покрасили трех лошадей: одну в белый цвет, другую — в черный, а третью — под зебру. Всех покрыли специальным клейким составом и отправили пастись.
Через некоторое время экспериментаторы подсчитали слепней, прилипших к испытуемым. Меньше всего их было на лошадях, раскрашенных в черно-белую полоску. Из чего и был сделан вывод, что полоски предохраняют зебр от слепней. В такой защите уже есть прямой эволюционный смысл.
По мнению ученых, защитный эффект — оптический. Маскировку создает то, что полоски поляризуют отраженный свет, а слепни плохо его воспринимают.
Считать, что «оптическая» гипотеза единственно верная нельзя. Научный мир до сих пор воспринимает ее скептически. Довод: если посредством раскраски можно защититься от укусов, то почему и другие африканские животные не стали в процессе эволюции полосатыми, как зебры? Или укусы слепней и мух це-це их не беспокоят? Ответов пока нет.
КСТАТИ
Ученые получили ответ на другой волнующий вопрос, который не давал покоя героям мультфильма « Мадагаскар » : зебры белые в черную полоску или черные в белую?
Изучение эмбрионов зебр показало: цвет жеребенка, находящегося в утробе, сначала черный. Белые полоски появляются позднее. Стало быть, зебры черные в белую полоску.
Исследования зебр идут на гранты, выделенные Венгерским научным фондом (Hungarian Science Foundation), шведским исследовательским советом (Swedish Research Council) и Университетом Лунда (Lund University). В этом — разгадка того, почему именно венгры и шведы столь озабочены ролью и происхождением полосок на зебрах.
«Комсомольская правда» выпустила собрание сочинений Василия Михайловича Пескова. Трогательные очерки и уникальные авторские фотографии собраны в великолепно изданные альбомы, приобрести которые можно в фирменных магазинах «Комсомолки» или заказать в интернет-магазине shop.kp.ru
Собрание сочинений Василия Михайловича Пескова
12+ АО «ИД «Комсомольская правда», Москва ОГРН 1027739295781.
Scisne ?
| Главная ≫ Инфотека ≫ Биология ≫ Почему зебра полосатая? |
Почему зебра полосатая?
|
Загрузка...
