39 подписчиков

Почему зебра полосатая?

25 апреля 202025 апр 2020

107

9 мин

Почему зебры полосатые?

Этот вопрос обсуждался еще 150 лет назад, такими учёными как Чарльз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес.

С тех пор было предложено много идей, но только в последние несколько лет были предприняты серьезные попытки их проверить. Эти идеи делятся на четыре основные категории: зебры имеют полосы -

- чтобы избежать нападения хищников

- по социальным причинам

- чтобы легче переносить жару

- чтобы избежать нападения кровососущих насекомых.

Вероятно, что у прародителей зебр полосатые особи имели преимущества перед не полосатыми и в ходе естественного отбора остались только те, у кого были полоски.

Так в чём же преимущества полосатых особей?

Существует несколько гипотез.

Самая популярная говорит о том, что полосы помогают маскироваться от хищников, делают зебр незаметными. Эта гипотеза была опровергнута, потому что зебры довольно сильно выделяются на фоне окружающего ландшафта.

Полевые эксперименты показывают, что зебры отлично просматриваются человеческим глазом, когда они находятся среди деревьев или на пастбищах, даже при плохом освещении - они кажутся далеко не замаскированными.

Убегая от опасности, зебры не ведут себя таким образом, чтобы с помощью окраса запутать преследователя.

Это делает гипотетические идеи о маскировке несостоятельными.

Что еще хуже для этой идеи, зрение львов и пятнистых гиен намного слабее нашего; эти хищники могут разглядеть полосы только тогда, когда зебры очень близко, на расстоянии, когда они могут слышать или чувствовать запах добычи в любом случае. Таким образом, полосы вряд ли будут иметь большое значение в маскировке от хищников.

Другая гипотеза, похожая на первую, предполагает, что хищник, в общем, может заметить полосатую зебру, но если решится на прыжок, то с большой вероятностью промахнётся: полосы собьют его с толку, особенно если зебр много, а сосредоточиться нужно на какой-то одной.

Есть версии, склоняющиеся к тому, что полосатые узоры — это опознавательные знаки, по которым зебры отличают одних членов стада от других, которые помогают зебрам взаимодействовать с представителями своего вида.

Каждая зебра имеет уникальный рисунок. Может ли это быть полезным для индивидуальной узнаваемости? Эта возможность кажется маловероятной, учитывая, что однотонные домашние лошади могут распознавать других особей по зрению и звуку. И очень редкие чистые отдельные зебры не обделены вниманием членов группы и успешно размножаются.

Как насчет защиты от жаркого африканского солнца? Учитывая, что черные полосы могут поглощать излучение, а белые полосы отражают его, одна идея предложила, чтобы полосы создавали конвекционные потоки вдоль спины животного, тем самым охлаждая его.

Опять же, это кажется невероятным: тщательные эксперименты, в которых большие водяные бочки были обернуты в полосатые или однородные цветные шкурки или были окрашены в полоску или без полос, не показали различий во внутренних температурах воды. Кроме того, термографические измерения зебры, импалы, буйвола и жирафа в дикой природе показывают, что зебры не холоднее, чем эти другие виды, с которыми они живут.

Недавно получила подтверждение следующая гипотеза: полосы защищают зебр от мух цеце, слепней и прочих кровососущих насекомых.

Идея о том, что мухи не любят полос, впервые возникла примерно в 1930 году. С тех пор был проведен ряд исследований. причем мухи предпочитали садиться на полностью черные или полностью белые поверхности, а не на полосатые. Урон от кровососущих насекомых значительный: мухи цеце и слепни являются переносчиками серьёзных и часто смертельных заболеваний у лошадей; они, вероятно, также способны выпивать значительное количество крови (очевидно, несколько сотен миллилитров в день).

Предположительно, зебры должны быть полосатыми в Африке, из-за того, что африканские кусающие мухи переносят такие заболевания, как трипаносомоз, африканская болезнь лошадей и грипп лошади, которые могут быть смертельными для лошадей. А зебры особенно чувствительны к укусам мух из-за их короткой укороченной шерсти. Наличие рисунка меха, который помог уклониться от мух и смертельных болезней, которые они несут, было бы сильным преимуществом, означая, что полосы будут переданы будущим поколениям.

В результате эксперимента, зоологи пришли к выводу, что чёрная, коричневая и вообще тёмная масть животного очень привлекательна для кровососущих насекомых. Белую лошадь те же слепни беспокоили гораздо меньше, чем чёрную. А зебровая окраска оказалась для них ещё менее привлекательной, чем белая. Ширина полосок тоже играет роль: если у зебры более широкие полоски, больше слепней летят на чёрные участки. Чередование полос определённого размера вводило насекомых в заблуждение, так что они не могли разглядеть жертву.

Исследователи сравнили окраску животных в разных местах обитания — в лесистой местности, на открытых пространствах, проверили, есть ли по соседству крупные хищники и паразиты, какой там температурный режим.

Выяснилось, что полосы более выражены у тех видов и у тех популяций, которые с большей вероятностью сталкиваются с паразитами. Именно такие паразиты как слепни и мухи цеце спровоцировали появление полос на зебрах и некоторых их сородичах. Но тогда «Почему только зебры из всех копытных Африки получили такие полосы?». Возможно потому, что зебры единственные из копытных, у кого шерсть короче, чем жалящие хоботки кровососущих мух.

Зоологи решили выяснить, действительно ли окраска зебр может сбивать зрение с толку. Полоски на шкуре создают целых две оптические иллюзии. Это эффект крутящегося колеса (когда нам кажется, что спицы стоят на месте или крутятся в обратную сторону) и ещё одна иллюзия, которую можно продемонстрировать с помощью цилиндра с нарисованными на нём спиральными полосами. Если такой цилиндр покрутить, то, несмотря на спиральное нанесение полосок, будет казаться, что они движутся не вбок, а по вертикальной оси вверх или вниз. То есть зебра потенциально может спровоцировать оптическую иллюзию в глазах паразитов или решившего напасть на неё хищника. В этом эксперименте зебровую окраску изучали с помощью компьютерного моделирования. А как живой хищник видит живую зебру и вообще способны ли африканские львы видеть оптические иллюзии — пока неведомо.

Оспорить объяснение с кровососущими насекомыми попытались сторонники ещё одной гипотезы — терморегуляционной. Эту гипотезу проверили экспериментом. Бочки с водой укрывали шкурами коров, лошадей и зебр и оставляли на солнце. Кроме того, были бочки, выкрашенные черной и белой краской. Через некоторое время ученые измерили температуру поверхности бочек. Как и следовало ожидать, черная была самой горячей, а белая — самой холодной, а вот температура бочек, укрытых шкурами, зависела не от узора, а от цвета; однородная серая шкура защищала бочку от солнца так же хорошо, как аналогичная ей по средней белизне полосатая шкура зебры. Эксперимент повторили несколько раз при разной погоде; учитывали также скорость и направление ветра, но результат при любых условиях был одинаков.

А вот когда сравнили полоски в популяциях зебр из разных районов Африки, пришли к выводу, что самый чёткий рисунок носят те, кто живёт в самых жарких районах.

Поэтому, версия с терморегуляцией окончательно пока не доказана и не опровергнута.

Расцветку зебр сравнивали и с распространением мухи цеце, но в этом случае соответствие было не таким заметным, как в сравнении с температурой окружающего воздуха. Как полосы могут охлаждать зебру? Белые и чёрные участки нагреваются по-разному, и оттого у поверхности тела формируются охлаждающие микропотоки воздуха. Однако у этой гипотезы есть несколько серьёзных минусов.

Из всех кровососов зоологи выбрали только муху цеце. А если зебры защищаются вовсе не от цеце, а от какого-нибудь слепня? Кроме того, «микроветерки», гуляющие над зебровой шкурой, — это пока лишь предположение. Есть они или нет, предстоит проверить в эксперименте.

Тестирование идеи, что полоски и мухи не смешиваются

Но как полоски на самом деле оказывают влияние на укусов мух? Опыт провели это на ливрее в Сомерсете, Великобритания, где летом собирается много слепней.

Важно помнить, что у мух зрение намного хуже, чем у людей. Было обнаружено, что к зебрам и к лошадям подлетало одинаковое количество слепней, вероятно, привлеченных их запахом - но на зебр было намного меньше посадок. Вокруг лошадей летают мухи, кружатся по спирали и поворачиваются, прежде чем снова и снова сесть на лошадь. Напротив, вокруг зебр мухи либо пролетали мимо них, либо совершили одну быструю посадку и снова улетели.

Покадровый анализ видео показал, что мухи медленно замедляются, когда они приближаются к коричневым или черным лошадям, прежде чем совершить контролируемую посадку. Но они не смогли замедлиться, приближаясь к зебрам. Вместо этого они пролетали бы мимо или буквально врезались в животное и отскакивали.

Когда укрывали черным, белым или полосатым покрывалом одну и ту же лошадь, чтобы контролировать любые различия в поведении или запахе животных, снова мухи не попадали на полосы. Но не было никакой разницы в скорости приземления на неукрытую голову лошади, показывая, что полосы оказывают свое действие близко, но не препятствуют подлету на расстоянии.

Итак, теперь, когда подтвердилось, что полоски действуют на слепней вблизи, а не на расстоянии, что на самом деле происходит в нескольких сантиметрах от зебры? Одна идея состоит в том, что полосы создают оптическую иллюзию, которая нарушает ожидаемый характер движения, которое муха совершает при приближении к зебре, не давая ей правильно приземлиться. Другая идея заключается в том, что мухи видят не зебру как твердую сущность, а серию тонких черных объектов. Только когда они окажутся очень близко, они осознают, что собираются столкнуться с твердым телом, и во избежание этого уклонятся.

Идея о том, что полоски зебры могут затруднить выбор цели для атаки не нова. Во время Первой мировой войны военные корабли были окрашены полосами зебры, называемыми «ослепительный камуфляж».

Этот камуфляж не предназначался для того, чтобы спрятать корабли. Предполагалось, что противнику будет трудно точно определить, где находится корабль и в каком направлении он движется.

Люди до сих пор не уверены, что полоски зебры хорошо работают на кораблях, но, похоже, они хорошо работают на зебрах.

Может быть, полосы не только защищают зебр от слепней и от перегрева, но нужны и для каких-то других целей, о которых мы ещё не знаем.

Теперь обнаруживается, что полоски, судя по всему, мультифункциональны. Другие британские ученые провели исследования на настоящих зебрах в их естественной среде обитания (то есть в Африке) и открыли, что полоски служат зебре чем-то вроде кондиционера. Подобная теория существовала уже давно, но только сейчас её удалось подтвердить экспериментально. Поскольку солнце по-разному нагревает белые и черные полоски, на их границах возникают микроскопические воздушные вихри, которые отводят от зебр лишнее тепло. Но это ещё далеко не всё. Сравнив температуру на поверхности тела живых и мертвых зебр, исследователи с удивлением обнаружили, что мертвая зебра нагревается значительно больше. Дальнейшие исследования показали, что зебры (живые) умеют поднимать шерсть на черных полосках отдельно от белых. Это усиливает воздушные вихри между полосками, охлаждая зебру ещё эффективнее.