Экология

Вопрос о том, почему у зебры появились в ходе эволюции черно-белые полосы, вызывал множество споров в научном мире. Недавно исследователям из Венгрии и Швеции удалось разгадать эту тайну. Эти полоски, как сообщили исследователи, помогают животным спасаться от кровососущих насекомых.

В последнем номере журнала Journal of Experimental Biology ученые сообщили о том, что полосатость зебры делает ее "не привлекательной" для насекомых. Это связано с тем, что контрастные полоски по-особому отражают свет.

"Мы стали исследовать лошадей черного, коричневого и белого окраса , – рассказывает Сьюзан Акессон (Susanne Akesson) из Лундского Университета , член международной исследовательской группы. – Мы обнаружили, что у черных и коричневых лошадей свет поляризован горизонтально". Этот эффект делает лошадей с темной шкурой привлекательными для насекомых.

Это означает, что темная шкура лошадей отражает свет, волны которого направляются прямо в глаза голодных насекомых и который движется в горизонтальной плоскости подобно змее, которая ползет по ровному полу. Доктор Акессон и ее коллеги обнаружили, что слепней очень привлекает такого рода "ровные" волны света.

"От белой шкуры свет отражается и становится неполяризованным, – объясняет она. – Такой свет может двигаться в любой плоскости и намного меньше привлекает насекомых". Выходит так, что черно-белые лошади испытывают куда меньше проблем из-за слепней, чем их родственники с темной шкурой.

Для того чтобы узнать, каким образом свет отражается от полосатой шкуры зебр и каким образом цвет влияет на количество укусов ненавистных слепней, исследователи провели эксперимент, разукрасив доски в разные цвета и разместив их на лошадиной ферме одного из сельских районов Венгрии. Затем нанесли на каждую доску клей и посчитали, сколько насекомых привлекла каждая из них.

Доска, разукрашенная в черно-белые полоски, которые имитировали цвет шкуры зебры, как оказалось, привлекла меньше всего насекомых, даже меньше, чем белая доска, которая отражала неполяризованный свет.

"Нас это удивило, так как полосатый образец имел черные полоски, которые давали горизонтально поляризованный свет, - сказала Акессон. – Чем уже полоски и чем больше они напоминают полоски шкуры зебры, тем менее привлекательной была такая поверхность для слепней".

Для того чтобы проверить реакцию насекомых на более реалистичные модели животных, исследователи изготовили четыре модели лошадей, которые имели запах животных, и разместили их на поле: черную, коричневую, полосатую и белую с черными пятнами.

Ученые собирали попавшихся в ловушку слепней каждые 2 дня и обнаружили, что модель "под зебру" привлекала меньше всего насекомых.

Другие ученые считают, что хотя этот эксперимент дал достаточно доказательств, не исключено, что есть и другие причины появления у зебр черно-белых полосок. Пока остается неясным, почему же такие полоски имеет только зебра, но они отсутствуют у остальных родственников, включая лошадей и ослов. Возможно, слепни оказывают на зебр более серьезное давление? И поэтому им пришлось в ходе эволюции обзавестись полосатой шкурой?

Хотя большинство людей склонны думать о зебре как о белом животном с черными полосками, ученые обнаружили, что зебра на самом деле является черным животным с белыми полосками. Подобно отпечатку пальца, полосы на теле зебры уникальны. Не существует двух особей с идентичными полосками. Но зачем зебрам вообще нужны полосы?

Независимо от того, прогуливается ли она в зоопарке или бежит по Серенгети, зебра - это животное, которое выделяется из толпы. Черно-белая полосатая зебра не может оказаться незамеченной. Однако это не всегда является преимуществом, особенно когда дело доходит до .

В дикой природе главным естественным врагом зебры является , животное, известное как дальтоник. , которые изучают животных считают, что рисунок зебры - это своего рода камуфляж, который помогает скрываться от хищников.

Представьте, что вы можете видеть только черный, белый и оттенки серого. Однотонная лошадь, стоящая в светлой высокой траве, была бы очень заметна. Тем не менее полоски зебры помогают ей смешиваться с травами и кустарниками, поэтому ее сложнее разглядеть.

Некоторые ученые также считают, что полосы зебры могут быть полезны во время бега в стаде. Когда большое количество зебр перемещается вместе, их полосы создают иллюзию одного крупного животного. Такая иллюзия может смутить хищника и затруднит выбор конкретной жертвы для нападения.

Однако недавние исследования поставили под сомнение популярную теорию камуфляжа. Исследователи отметили, что многие другие пасущиеся в процессе эволюции не развили подобных полос для защиты от хищников.

Вместо этого ученые обнаружили, что полосы возможно имеют две другие цели: регулирование температуры тела и сдерживание кусающих мух. Зоологи начали изучать эти особенности, когда заметили, что зебры, живущие в более жарких обладают большем количеством полос.

В большом исследовании африканских зебр было обнаружено, что полосы этих тесно связаны с температурой и количеством осадков, а не с численностью львов. Это заставило их усомниться в теории камуфляжа и искать другие объяснения.

Хотя новые исследования еще не дают точных выводов, ученые теперь считают, что полосы могут помогать зебрам охлаждать свое тело. Некоторые ученые полагают, что воздух быстрее перемещается по черным полосам и медленнее по белым, задерживаясь на их границе, тем самым охлаждая тело животного.

Другие исследователи считают, что зебры в более жарких областях имеют больше полос для сдерживания мух, несущих болезни, таких как мухи цеце и лошадиные кровососки. Исследователи узнали, что кусающие мухи, которые обитают в жарком климате, не любят приземляться на полосатые поверхности. Наличие большого количества полос может быть естественной защитой от этих надоедливых насекомых.

Кто такие зебры? Почему имеют такой замысловатый облик? Что означают эти необычайно красивые и привлекающие внимание полосы? Быть может, они служат маскировкой. Или же это результат каких-либо необратимых процессов?

Зебра – довольно интересное, экзотическое животное. Облик ее носит мифический характер, несмотря на то, что это самый типичный представитель из отряда непарнокопытных. Этот отряд также включает в себя осликов, ишаков, лошадей, которые не перестают радовать глаз человека. Обитают зебры в Африке. Поскольку рост таких животных измеряют в холке – от шеи до земли, можно смело сказать, что высота зебры составляет приблизительно 1,3 метра.

Семья. Виды зебр. Их отличительные черты

Зебры группируются и живут целыми семьями. Состав не слишком оригинален: как правило, один жеребец, пара-тройка кобыл-жен и жеребят-детишек. Формируясь в стадо до тысячи единиц, они могут пастись рядом с антилопами.

Различают три разновидности зебр, где каждая из них имеет свою уникальность. Полосатый рисунок отделяет один вид зебры от другого. Темные узкие полоски, белое брюхо имеет зебра, получившая название Грэви , а вот зебра, обитающая в горах, разукрашена в более толстые полосы – ее задние ноги пересекают три широкие полосы, которые берут свое начало от брюха и продвигаются назад, задевая задние ноги. Иногда между широкими полосами можно рассмотреть так называемые «теневые полоски», которые несколько тоньше и менее заметны.

Давным-давно выделялся еще один вид зебр – квагга . Название произошло от звуков, которые они издавали. Такие животные резко отличались от других, поскольку полосы имели лишь на голове, груди и шее, а спина была ровного коричневого окраса. Но варварская охота не пощадила их, и вскоре этот вид прекратил свое существование.

Зачем же зебре полосы

Приверженцы эволюции активно рассуждают на тему, для чего же у зебры эти полоски. Одни считают, что это своеобразная защита. Якобы эти удивительные полосы спасают зебру, вводя в заблуждение всякого, кто ведет охоту на них, льва, например. Этот хищник никогда не против полакомиться вкусным мясом зебры. Полосы же отвлекают его, в то время, как он раздумывает, кто перед ним и что предпринять, прыткая зебра уносит свои ноги. Окрас позволяет хорошо маскироваться.

Но факты – вещь противоречивая и существует информация, что полосы эти не способны никого отпугнуть.

Часть ученых считает, что полосы имеют способность привлечь внимание противоположного пола. Но и тут противоречие, ведь все зебры полосатые.

Некоторые натуралисты связывают полосы, как способ переносить беспощадную африканскую жару. Но почему тогда такая несправедливость и полосами наделены только зебры, а не все животные?

Также существует сказание о том, что зебры, во время массового передвижения, образуют одно сплошное пятно и просто не дают возможности льву-охотнику сконцентрировать свое внимание и атаковать. Но и тут лев поражает своей прытью. Факты говорят о том, что зебры, как бы это ни было обидно, — далеко не самая трудная добыча.

Существует также негативный момент, когда полосы мешают, подвергают опасности. Например, ночь, яркая луна. В степи зебра укрыться не сможет, где бы ни старалась найти убежище. Другие животные не испытывают такое неудобство. А лев никак не прекращает охотиться. Для него лунная ночь – самое благоприятное время для охоты на бедное животное.

Не всегда возможно дать точное объяснение, почему именно у этого животного есть полосы, а у другого – клыки и мощные лапы. Так устроена природа, любоваться которой не надоест никогда.

Прежде всего, отметим, что зебры относятся к тому же роду, что и домашняя лошадь – Equus, и что сегодня нам известно о трех видах зебр, и все они полосатые.


У горной зебры полоски широкие, у пустынной – белое брюхо и узкие черные полосы, у бурчелловой зебры широкие полосы начинаются на спине и переходят на задние ноги. Известно, что раньше на планете жили зебры еще одного вида – квагги, у которых полоски располагались только на передней части туловища (голове, груди, шее), а остальная часть была коричневой. Но из-за неконтролируемой охоты квагги исчезли с лица Земли более ста лет назад.

Что касается современных зебр, то нельзя сказать, что они имеют четко выраженную черно-белую окраску: очень часто между основными полосами располагаются менее видимые «теневые».

Кстати, в материнской утробе все детеныши зебры имеют ровный черный окрас, и лишь перед родами покрываются светлыми полосками. О том, почему это происходит, ученые спорят уже двести лет, но никак не могут прийти к какому-нибудь общему решению.

Самые популярные версии

Рисунок, как камуфляж, может помочь зебре слиться с окружающим ландшафтом – высокой травой саванны – и в сумерках или на рассвете, в условиях слабого освещения, спасти животному жизнь. При некоторых углах освещения полосы могут слепить хищников и затруднять охоту на зебр.


Регулярный рисунок многие ученые склонны рассматривать как способ коммуникации внутри вида: индивидуальный рисунок полос может использоваться как способ распознавания самца – самкой, детеныша – матерью. Таким образом зебры могут оценивать приспособленность особей: чем хаотичнее рисунок, тем слабее способность особи к деторождению и сохранению рода.

Еще одна версия – полосы нужны зебре для терморегуляции. Черный и белый цвета по-разному отражают солнце и нагреваются с разной скоростью, а когда они чередуются, происходит конвекция воздуха, и тело животного не перегревается.

Еще одна распространенная теория гласит: полосы помогают зебрам защищаться от мух цеце. Эти насекомые избегают полосатых поверхностей и «посадок» на зебр. Именно эта теория на сегодняшний день имеет под собой почву.

Эксперименты ученых

Показателен в этом плане эксперимент, который провели не так давно венгерские ученые. Им удалось доказать, что не только мухи цеце, но и слепни избегают полосатых поверхностей. И главная причина, по мнению ученых, состоит в том, что белые и черные участки по-разному отражают поляризованный свет.


Неслучайно самые узкие полоски находятся у зебры в области головы и ног – именно на тех участках, которые для животного важнее всего при ориентации на местности и при передвижении. В ходе исследования преимущества черно-белого окраса зебр были доказаны экспериментально.

Но критики теории отмечают: для слепней имеет значение не только окраска, но и запах животного, и выдыхаемый им углекислый газ. Поэтому черно-белая расцветка не является стопроцентной гарантией того, что на зебру не сядет слепень.

А в Калифорнийском университете исследовали взаимосвязь между ареалом обитания зебр и особенностями их окраски – интенсивностью, длиной и шириной полос. Сопоставили расцветку зебр из разных регионов и три десятка факторов, которые описывают окружающие животных условия, включая данные о распространении мухи цеце, хищных животных и прочие факторы.

Оказалось, что ареал обитания и рацион животных действительно влияет на окраску, но основной фактор – это климат, точнее, температура воздуха. Чем выше среднегодовая температура, тем ярче и шире черные полосы. Чем прохладнее в регионе обитания, тем бледнее контраст между полосами, и тем больше на теле зебры белых фрагментов.


Это в какой-то степени перекликается с теорией : в жарких регионах зебра проводит больше времени на палящем солнце, и ее расцветка там контрастнее, чем в областях с более щадящим климатом. К слову, именно солнце, а не хищники или мухи цеце, считается главным врагом зебр с точки зрения эволюции.

Новое исследование пересмотрело взгляды на природу черных и белых полосок.

Причина, по которой зебры в ходе эволюции приобрели свою характерную окраску, уже не одно столетие мучает зоологов.
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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Четвёртая гипотеза связана с насекомыми-кровососами, 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.

5. 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, итающихся 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.

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.

Ширина черных полосок на задних ногах и четкость полосок на корпусе, для 16 популяций зебр, на основе расчетов по методу «Random Forest». Более интенсивные и широкие полоски характерны для животных, живущих ближе к экватору.