Ученые уже несколько десятилетий ведут споры об эволюционных причинах возникновения черно-белых полосок на теле зебр. На данный момент у них есть три теории о предназначении необычной текстуры животных — они могут быть нужны для защиты от насекомых и хищников, легкого распознавания сородичей и для правильного теплообмена в жарких африканских условиях. Последняя теория кажется наиболее правдоподобной, и недавно теплообменные свойства полосок были доказаны двумя натуралистами-любителями.
Исследование было проведено супругами Стивеном и Элиссон Кобб — они провели в Африке целые годы, и проводили различные исследования окружающей среды. Во время сбора полевых данных о ряде животных Кении, они провели первое в истории исследование по выявлению теплообменных функций полосок зебр, находясь в их естественной среде обитания. Прежние исследования, как правило, проводились в специальных загонах.
Черно-белые полоски зебры нужны для теплообмена
Во время слежения за двумя зебрами, жеребцом и кобылой, исследователи заметили разницу в температуре черных и белых полос — то же самое ранее наблюдали и другие ученые. По мнению биологов, температурные различия помогают поддерживать температуру тела животного на оптимальном уровне, создавая конвективные движения воздуха. Однако супруги Кобб сделали и новое открытие.
Измерив температуру тела мертвой зебры они обнаружили, что при наличии такого же полосатого покрова, оно имеет более высокую температуру — это явный признак того, что в терморегуляции участвуют и другие процессы. По мнению исследователей, теплорегуляция работает только у живых зебр, потому что у них есть удивительный навык поднимать волосы на черных полосках, оставляя белые полосы ровными. Они уверены, что именно это помогает им отводить от себя лишнее тепло.
Элисон Кобб в Найроби, 1991 год
Также в терморегуляции большую роль играет способ отвода пота — вся влага от кожи передается на кончики волос в виде пенистых капель, которые испаряются гораздо быстрее, чем обычные капли влаги.
Механизм регуляции тепла в организме зебры — гораздо сложный и интересный процесс, чем мы могли себе представить. Для полного понимания того, как полосы помогают зебрам контролировать температуру, нам еще предстоит сделать много работы по сбору доказательств, — поделилась Элисон Кобб.
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».
Зачем зебре черно-белые полосы? Другие теории
При всем этом, не стоит забывать и о других возможных предназначениях черно-белых полос на теле зебр, потому что у них может быть сразу несколько функций. Например, они совершенно точно отпугивают от животных мух и других насекомых — это было доказано в ходе эксперимента, где обычную лошадь переодели в полосатый костюм.
Также полосы могут использоваться в качестве камуфляжа, защищающего животных от хищников. Об этом свидетельствуют исследования, результаты которых были опубликованы в научном журнале PLoS ONE в 2011 и 2013 годах. Почитать обо всех предположениях ученых можно в нашем материале.
Какая из трех теорий вам кажется самой реалистичной? Своим мнением можно поделиться в комментариях, или же в нашем Telegram-чате.
