Окрас зебры помогает ей в чем
Зебры — белые в чёрную полоску или чёрные в белую?
Зебры известны своим необычайным окрасом, но задумывались ли вы когда-нибудь, зебры — они белые с чёрными полосками или чёрные с белыми полосками?
На этот вопрос есть точный ответ: зебры- чёрные с белыми полосками.
На первый взгляд может показаться, что всё наоборот — в конце концов, чёрные полоски зебр заканчиваются на животе и по направлению к внутренним сторонам ног, показывая, что всё остальное белое. Тот самый случай, когда внешность кажется обманчивой.
Потрясающая чёрно-белая окраска шкуры зебры резко контрастирует с сухими коричнево-зелёными лугами и лесами саванн в Восточной и Южной Африке. Окраска уникальна для каждой зебры, как отпечатки пальцев у человека. На сегодняшний день существует три вида зебр — равнинная зебра (Equus quagga), горная зебра (E. zebra) и зебра Греви (E. grevyi) — и у каждого из этих видов также есть свой рисунок полос. У одних тёмные участки шкуры чёрного цвета, у других — коричневого, а у некоторых полосы только на теле, но не на ногах. По данным проекта Quagga, вымерший подвид равнинной зебры, называемый квагга (E. quagga quagga), имел немного полос на голове, гриве и шее.
Несмотря на разные узоры и окраску, у всех зебр один и тот же цвет кожи: чёрный.
Бритая зебра без каких-либо полосок могла бы быть неузнаваема как полностью чёрное животное. Однако это не ответ на другой вопрос: чёрный ли у них мех с белыми полосками или наоборот. Для этого надо обратить внимание на меланоциты зебры или клетки, вырабатывающие пигмент для их шерсти.
Хотя у зебр чёрная кожа, цвет их меха определяется различными процессами развития, точно так же, как у светлокожего человека могут быть тёмные волосы. На самом деле у зебр больше светлых волос, чем тёмных — их животы обычно светлые, поэтому может показаться, что зебры белые с чёрными полосками.
Весь мех зебры, как чёрный, так и белый, вырастает из фолликулов, содержащих клетки меланоцитов. Эти клетки присутствуют у всех животных и в первую очередь отвечают за выработку пигмента, придающего цвет коже и волосам — меланин. У зебр химические посредники определяют, какие меланоциты доставляют пигмент в какой участок шерсти, создавая тем самым чёрно-белый узор. Что важно, так это то, что белый мех зебр означает отсутствие меланина. Поскольку белые полосы существуют только потому, что пигмент «отключен», чёрный считается цветом по умолчанию.
Пример волосяных фолликул человека
Однако исследователи до сих пор не уверены, почему у зебр вообще есть полоски. За всю историю изучения зебр исследователи предложили 18 различных теорий о том, почему у зебр есть полосы, с объяснениями, варьирующимися от маскировки до защиты от хищников и до отметок уникальности.
Согласно исследованию Тима Каро, уникальный узор защищает зебр от укусов насекомых. В исследовании, опубликованном в 2020 году, он и его коллеги обнаружили, что африканские слепни реже приземляются на лошадей, накрытых полосатыми или клетчатыми ковриками, чем на лошадей с однотонными ковриками. Эти кусающие мухи могут переносить болезни, смертельные для зебр.
«На самом деле очень мало млекопитающих с контрастными полосами, как у зебры», — сказал Каро. «У окапи есть аналогичные полосы на крупе, но кроме этого, ни у одного другого вида нет действительно чётких чёрных и белых полос. Я предполагаю, что функция отпугивания мух уникальна для непарнокопытных, потому что они настолько восприимчивы к болезням, которые переносятся определёнными насекомыми, обитающими в Африке».
Хотя это одна из наиболее проверенных теорий по проблеме полос зебр, не все учёные убеждены в этом. Зоотехник Элисон Кобб считает, что защита от укусов насекомых недостаточная причина, чтобы вызвать такую эволюционную особенность, как полосы. Она поддерживает теорию терморегуляции, которая утверждает, что чёрные полосы сохраняют тепло в утреннюю прохладу, а белые полосы отражают свет, чтобы охладить зебр в послеполуденную жару. Кобб сказала: «Кусающие мухи будут появляться в определённых местах и в определённое время года, но они ни в коем случае не представляют такой частой угрозы, как перегрев».
Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, какая теория верна. По крайней мере, мы точно знаем, какого цвета зебры на самом деле.
Почему зебра полосатая?
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.
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.
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
Не кажется ли вам странным, что животное имеет такую расцветку на таком фоне? По идее окрас животного должен быть оберегающим и скрывающим его от хищника. Вот и биологи пытаются ответить на этот вопрос едва ли не со времён Чарльза Дарвина.
А как вы считаете, зебра белая в черную полоску или черная в белую полоску? Отвечайте пока на этот вопрос.
Какого цвета Зебра?
. а под катом я вам расскажу какие зебры на самом деле и какие есть теории насчет именно такого их окраса.
Многие полагают, что зебра — это белая лошадь в чёрную полосу, так как у зебр белые животы. Однако исследования зебр на эмбриональной стадии показывают, что фоновый цвет животного — именно чёрный, поэтому зебру правильнее считать чёрной в белую полосу.
Так как чёрные полосы обуславливаются генетическим процессом селективной пигментации (наличием пигмента), следовательно, чёрный цвет — основной пигмент, а белые полосы являются его отсутствием. Так что зебра все таки черная в белую полоску.
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.
Доктор Акессон с коллегами обнаружила, что слепней весьма привлекают именно такие, «плоские» световые волны.
Светлый окрас дает при отражении неполяризованный свет, говорит Акессон. Волны неполяризованного света распространяются во всех плоскостях и привлекают внимание насекомых в гораздо меньшей степени. Как результат, белые лошади значительно меньше страдают от слепней, чем их темные сородичи.
Это оказалось неожиданным, поскольку на полосатой поверхности все равно имеются темные участки, отражающие горизонтально поляризованный свет.
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. Темноокрашенные и светлоокрашенные полосы нагреваются по-разному, и получается конвекция воздуха — некий природный кондиционер.
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.
Так какая же версия единственно верная? Или все же тут комбинация факторов?
Утверждают, что все эти причины, объясняющие, почему зебры полосатые, взаимно дополняют друг друга. Сработал комплекс факторов. Скорее всего, сначала появились полосатые особи в ходе мутации или работы спрятанных генов. Элементы полосатости встречаются и у домашних, и у диких лошадей, а также у ослов. Но у них эти полосы не бывают такими контрастными, как у зебр. Полосатость и контрастность полос усиливались из поколения в поколение, потому что полосатые особи оказались более жизнеспособными. Это оказалось эволюционно выгодным адаптивным признаком для популяции.
Считается, что исходно все дикие животные имеют более однотонную темную окраску. Конечно, на туловище окраска оказывается неоднородной: брюшная сторона всегда светлее спинной. Скорее всего, и предки зебр были темного цвета, а белый цвет появился вторично.
АПД: Кстати, в комментах вполне логичено подсказали еще про одну версию такой окраски. Вот почитайте про Ослепляющий камуфляж кораблей
И еще немного интересного про живую природу: оказывается существует на свете вот такой Саблезубый олень и Кенгуровая крыса. А вот вам еще один вопрос: Едят ли ежи яблоки с грибами?, а может быть вы знаете зачем хамелеон меняет свой цвет? Не уверен. Вот еще удивительные Крылатые кошки и как выглядит Самая большая улитка в мире
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.