为什么斑马身上长着条纹?
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斑马现存有三种:平原斑马、山斑马和细纹斑马,它们均生活在非洲,而且有着独特的黑白相间的条纹。一般动物的体色和花纹都是使动物更好地融入环境,而斑马的条纹却反其道而行之,令它们在环境中非常显眼。那么这种条纹是如何演化形成的,又有什么作用?
150多年来,科学家对斑马条纹的形成与作用一直感到困惑。一个又一个的***说被提出,但接着又都被驳斥了。一些科学家认为黑白条纹是伪装色,这种条纹使斑马轮廓模糊,使其看起来像树枝,类似的老虎条纹也是这种作用。但事实显然并非如此,来自卡尔加里大学的阿曼达·梅林最近研究发现,斑马的两大天敌狮子和斑鬣狗都主要靠嗅觉寻找猎物,它们的视力都不怎么好。在狮子和斑鬣狗眼里,斑马远看和其他动物没什么区别,都是一团灰色,狮子离斑马80米才能辨认出条纹,斑鬣狗要48米才可以。
另一个***说认为,黑色比白色吸热,当斑马暴露于阳光之下,黑色条纹区域比白色条纹区域吸热多、温度也高,因此形成了微循环气流,有助于斑马体表的汗液蒸发,使斑马感到更凉快。但是实验表明,披着斑马皮的水桶升温的速度与披着普通马皮的一样,因此这一***说也被否定了。
蒂姆·卡罗是加利福尼亚大学戴维斯分校的一名生物学家,他的研究团队最近进行了一项研究,认为斑马的条纹是为防范吸血苍蝇进化来的。斑马似乎受到了吸血苍蝇的双重诅咒。一方面,斑马的毛比羚羊等短得多,更容易受到吸血苍蝇的叮咬。另一方面,斑马特别容易受吸血苍蝇传播的疾病困扰,包括锥虫病、马瘟和非洲马瘟,这些病都是由马蝇和******蝇传播的,而且都很要命。
蒂姆·卡罗的团队发现,黑白条纹对斑马躲开吸血苍蝇有所帮助。2014年,卡罗和他的同事们发现有条纹的马科动物——包括三种斑马和腿上有细纹的非洲野驴,都生活在马蝇很多的地区。很多科学家已经证明,吸血苍蝇很难在条纹表面上着陆。
通过观察和拍摄马厩的普通马和斑马,该团队证实,马蝇很难降落到斑马身上。苍蝇找到斑马或接近它们没有任何问题,但就是无法降落。当他们在普通马上套上条纹外套后,该团队发现了同样的趋势。同一只动物披上条纹后就变得对苍蝇具有抵抗力了,只有它们未被覆盖的头部除外。通体一色的外套没有抵抗苍蝇的效果,只有条纹才能令苍蝇找不到地方着陆。
当放慢速度观看视频时,研究人员发现苍蝇在降落到条纹上时根本没有减速,它们要么错过并超过斑马,要么撞上去并弹回来。
为什么斑马的条纹能防范苍蝇呢?科学家提出了两种可能的解释。第一种是苍蝇把黑色条纹当成了树枝,试图从中间穿过去,结果只能是撞上白色条纹。
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。
早期的军舰曾被涂上斑马纹迷惑敌方
是一种自我保护,这种保护色是长期适应环境和自然选择而逐渐形成的,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。
斑马的条纹是一种保护色 摄影:王武
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。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。斑马身上的条纹和间隔的形成是在雌兽的妊娠早期,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。
大部分人肯定会说斑马身上的条纹是为了适应环境的保护色,为了同类之间相互识别。这两点对错暂且不论。
据我所了解,在非洲大陆有一种可怕的昆虫叫“舌蝇”,动物一旦被叮咬,就可能感染“昏睡病”——发烧,疼痛,神经紊乱,直至死亡。科学研究,舌蝇的视觉比较特别,只会被颜色一致的大块面积吸引。对于一身黑白相间条纹的斑马,舌蝇往往是视而不见的。所以斑马的条纹确实是为了适应环境,躲避风险。