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自带空调服?斑马条纹真的可以降温吗?
07-14 21:33:45 来源:科技日报微信公众号

科技日报微信公众号消息,此前有研究认为,斑马身上的条纹能使其皮肤表面形成微小气流,让它们感觉凉爽。近日,英国《科学报告》杂志发布了一项新研究,匈牙利罗兰大学和瑞典隆德大学等机构的研究人员发现,条纹并不能帮助斑马“降温”。

实际上,在胚胎早期,斑马是完全黑色的,到胚胎后期,黑色素(dark pigmentation)的生成被抑制,才出现了白色的条纹。那么,斑马的黑白条纹到底有什么用呢?100多年前人们就开始对此展开讨论,生物学家达尔文也发表过自己的看法,但确切的机制一直都不清楚。

长期以来,研究者们从不同角度提出了猜测,常见的说法有:抗虫子叮咬;为斑马提供伪装;迷惑捕食者;帮助动物识别彼此;天然防晒的作用。还有人认为,斑马的条纹可以降温。这,是真的吗?

美国大学教授:可以降温

2015年1月14日,《皇家学会开放科学》(Royal Society Open Science)杂志发表一项研究[1],加州大学洛杉矶分校的生物学家Brenda Larison和同事在非洲共走访了16群草原斑马,并研究了它们的条纹图案。

研究发现,斑马身上的条纹与温度有着莫大的关联。Larison说,关系最密切的两个因素是特定地区温度的稳定情况和每年最冷时候的平均气温。具体来讲,温暖环境中斑马条纹更多。

温度为什么会影响条纹呢?Larison猜测有以下两种可能性:

一个是“降温气旋”理论。物体的吸热能力与颜色深浅有关,最易吸热的是黑色,最不易吸热的是白色。当风吹到斑马身上时,气流在黑色部分的运动更快更强,而在白色部分则较缓慢。这两股相反的气流一旦交汇,就会产生小气旋,有助于斑马表皮降温。据悉,在同一地区,和没有条纹的哺乳动物相比,条纹鲜明的斑马表皮温度低3摄氏度。

另一个观点是,条纹越多,更能有效抵御疾病。因为携带病菌的蝇虫,比如牛虻,更喜欢体温高的动物。当地的实验结果显示,这些蝇虫不喜欢附着在带有斑纹的表皮上。“牛虻所携带的大量病菌危害很大,它们会引发很多疾病,比如马流感。在湿热环境下,病情会恶化。”

匈牙利瑞典研究人员:不能降温

2018年6月19日,英国《自然》旗下的《科学报告》网站发表了一项研究Experimental evidence that stripes do not cool zebras。[2]该研究认为,条纹并不能帮助斑马降温。

匈牙利罗兰大学和瑞典隆德大学等机构的研究人员使用数个装满水的金属桶,分别将黑色、白色、灰色的马皮、牛皮以及条纹式样的斑马毛皮覆盖在水桶上。在为期4个月的跟踪调查中,研究人员将这些水桶放置在露天环境中,并持续监测中心温度。结果发现,在同样的日光照射条件下,覆盖有斑马毛皮的金属桶温度特征与斑马一致。

7月9日新华社报道该项研究成果[3],随后引起了各大媒体关注。引发了新一轮的“条纹之谜”大讨论。

我国动物学专家:不认同降温说法

生物系教师肖婧(化名)对科技日报记者表示:“斑马作为恒温的哺乳动物,体温恒定。有研究说它的条纹可能跟体温调节机制有关,但不至于能降温,只能说可以增强散热吧。”她还指出,关于斑马条纹的作用说法较多,但并不能证实,最广为接受的还是保护色。动物的体色一般就3种:保护色、警戒色、拟态。她补充道:说斑马条纹可以降温的也有,但这种说法即使是正确的,对于斑马体温的调节也很次要。

中国科学院动物研究所博士、科学松鼠会会员、中国科普作家协会会员张劲硕在接受科技日报采访时称,此前他没有听说过斑马的条纹可以降温,现在的研究普遍认为斑马条纹可以用来防止蚊虫叮咬(穿黑白条纹衣服可以防虫子叮咬吗?)。那么,条纹是否可以起到保护色的作用呢?他表示这种解释也比较牵强:“如果为了寻求保护,那应该长黄色或是绿色条纹。”

由于斑马是非洲特产,我国有关斑马的研究并不多。张劲硕表示,国内的动物还没有研究清楚,几乎不会有人专门跑到非洲大草原研究斑马。“除非去国外留学,可以去参与斑马研究”。国内现有的关于斑马的文献较为陈旧,且集中在动物医学层面的讨论。

降温的说法尚在讨论中,那么斑马条纹还可能起到哪些作用呢?

抗虻虫叮咬

黑白条纹可以干扰采采蝇和马蝇等虻科昆虫对光的感受。这些虫子会传播昏睡病和美洲锥虫病(Chagas disease)等,它们通过利用一些光学特征来寻找食物和水。但瑞典兰德大学演化生态学家艾克森(Susanne Åkesson)等人公布的一项研究显示,斑纹图案比纯白色更不吸引虻科昆虫。

研究称,纯色反射的是整齐的模式,虻科昆虫会比较喜欢,而斑纹图案反射回的是多种光图样,因此,相比斑纹图案,虻科昆虫会更喜欢纯白色。也有研究者指出,条纹会影响偏振光,使斑马的条纹对那些讨厌的牛虻没那么有吸引力。

起伪装作用

这种像监狱号服的颜色或许能迷惑捕食者,在草原上起伪装作用。一个很流行的理论是说,斑马进化出条纹状皮毛是为了在高灌木中隐藏起来。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。他说,斑马的条纹样式可以产生一种视觉假象,能迷惑肉食动物。在斑马成群运动的时候迷惑效果特别强大,能帮助斑马在关键时刻逃走。

同样,昆士兰大学的感知神经生物学家马歇尔(Justin Marshall)认为,条纹会扰乱昆虫的大脑,让昆虫们觉得这种表面不易降落。但是,达尔文认为:“在南非开阔的平原上,黑白条纹起不到任何保护作用。”

“条形码”识别

黑白条纹有助于斑马在大群斑马中互相识别。每只斑马的条纹都和其他斑马有些许不同,这好比人类的指纹,又仿佛是自然界的条形码一样。特别是在求偶期,“条形码识别”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。”

也有观点表示,斑马的条纹可以产生视觉假象,让斑马看起来比实际更加高大。(终于明白条纹衣服为啥这么流行)。还有人认为,条纹有助于斑马调节体温,但是很少有证据支持这些理论。所以,对斑马条纹功能的解释依然是个谜。

原标题:自带空调服?斑马条纹真的可以降温吗?


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