для чего зебра полосатая
Почему зебра полосатая?
Причина, по которой зебры в ходе эволюции приобрели свою характерную окраску, уже не одно столетие мучает зоологов. Новое исследование пересмотрело взгляды на природу черных и белых полосок.
На детский вопрос: «Почему зебра полосатая?» биологи пытаются ответить едва ли не со времён Чарльза Дарвина. Существует несколько эволюционных объяснений, почему на шкуре у зебр чередуются черные и белые полоски. Им, например, приписывают защитную функцию: якобы полосатая окраска сбивает с толку львов во время атаки. Возможно, предков современных зебр от хищников такая окраска и спасала, но сейчас большие кошки уже не испытывают серьезных трудностей, когда хотят на обед полосатую лошадь. Другая гипотеза состоит в том, что полосатая окраска – это форма мимикрии, она делает животное менее заметным на окружающем фоне. Версия весьма спорная, учитывая, что с подобной окраской зебра может спрятаться разве что в березовой роще. Найти березу на африканском континенте, наверное, можно с той же вероятностью, что и встретить зебру в подмосковном лесу. Следующее объяснение предполагает социальную роль полосатой окраски. Каждая зебра имеет свой уникальный рисунок, подобно отпечаткам пальцев, и животные могли бы запоминать и узнавать друг друга по индивидуальным узорам: например, детеныш мог бы запоминать полоски на матери.
Четвёртая гипотеза связана с насекомыми-кровососами, которые, как недавно выяснилось, однотонные поверхности предпочитают полосатым. Если полосатые предки зебр меньше страдали от пресловутой мухи цеце, то в дальнейшем они могли бы получить эволюционное преимущество перед однотонными особями. Наконец, последнее объяснение связывает полосатость с терморегуляцией. Существует предположение, что черно-белая окраска способна лучше охлаждать животное, чем одноцветная. Дело в том, что черные и белые области тела по-разному нагреваются: белые слабее, черные сильнее. Возникающая разница в температурах вызывает микроциркуляцию воздушных потоков рядом с животным, что помогает зебре жить под жарким солнцем саванны. Так что же на этот раз было открыто в зебре, которую уже исследовали вдоль и поперек каждой ее полоски?
Команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) провела компьютерное исследование взаимосвязи между особенностями окраски зебр и условиями их ареала. С одной стороны, было выбрано 29 различных факторов, описывающих окружающие условия. С другой стороны в программу была заложена окраска зебр из разных регионов. Цвет, интенсивность, длина и ширина полосок – зебру полностью представили в виде массива чисел. Дальнейшие расчеты показали, какие внешние условия коррелируют с характером окраски. Допустим, если у зебр, питающихся одним видом травы, полоски на спине в среднем шире, чем у другой группы зебр, которые питаются другой травой. В таком случае можно говорить о том, что рацион зебры связан с её расцветкой, что между одним и другим есть корреляция.
Подвергнув математическому анализу такие параметры, как зоны распространения мухи цеце, численность хищников и ряд других, исследователи выяснили, что ни один из них не коррелирует в должной степени с характером окраски зебр, кроме одного – температуры окружающей среды. То есть климат, в котором живут зебры, в наибольшей степени влияет на их окраску. Чем выше средняя температура, тем ярче и шире черные полоски. И, наоборот, в более холодных областях окраска зебр более тусклая, и даже не все части тела полосатые. Но в африканской саванне живут не только зебры. Почему же мы не видим антилоп с расцветкой «под зебру»? Авторы работы объясняют это тем, что зебры расщепляют съеденную растительность с меньшей эффективностью, чем прочие местные копытные. Относительное несовершенство пищеварительной системы заставляет их больше есть, а значит, и больше времени проводить на солнце. Потому они и нуждаются в дополнительном охлаждении.
Возможно, полосы действительно способствует лучшей терморегуляции животного за счет микроциркуляции воздуха. Поскольку зебры большую часть времени проводят на открытых территориях, для них фактор теплообмена с окружающей средой более важен, чем все прочие. А с точки зрения эволюции, главным врагом зебр являются не голодные львы или опасные мухи цеце, а палящее солнце.
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.
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.
Почему зебра полосатая? (3 фото)
На первый взгляд, это вопрос для детсадовцев. Однако не всё так просто, и над поиском ответа на него еще со времен Дарвина бьются именитые зоологи. Сейчас известно о трех видах зебр – горной, пустынной и бурчелловой. И все они полосатые.
Самой распространенной версий причин полосатости этих родственников домашних лошадей считается маскировка от хищников. Приверженцы этой теории утверждают, что во время движения создается оптическая иллюзия, из-за которой полосатая лошадка кажется больше по размеру, чем она есть на самом деле. И потенциальный охотник может не рискнуть напасть.
Вполне вразумительный и достоверный ответ на вопрос, почему зебра полосатая, дает и следующее предположение. В условиях слабой видимости – ранним утром или в вечерних сумерках такой окрас действует как камуфляж и помогает животному слиться с местностью. При определенном угле падения свет может слепить хищных зверей, затрудняя охоту на зебр.
Индивидуально расположенные полосы некоторые ученые рассматривают как инструмент внутривидовой коммуникации. С их помощью самец узнает самку, а мать – детеныша.
Еще одна версия рассматривает полосатый окрас как способ терморегуляции. Белый и черный отражают солнечный свет по-разному. И скорость нагревания у них разная. Из-за полосатости идет процесс естественного воздухообмена, и животное не перегревается.
В соответствии с последней теорией таким способом животные защищаются от кровососущих насекомых, которые якобы избегают поверхностей с неравномерной окраской и меньше докучают зебрам.
По результатам свежих исследований, проведенных сотрудниками Калифорнийского университета, на интенсивность цвета, ширину и длину полос влияют рацион и климат или, точнее, температура воздуха. Чем более низкие температуры ареала обитания, тем менее заметен контраст между полосами. В таких регионах в окрасе зебр преобладают белые участки. При более высокой среднегодовой температуре более яркими и широкими будут черные полосы на теле животного.