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標題: [新聞] 斑馬條紋有何用?|科學家困擾150年,終於有了初步實驗結果! [打印本頁]

作者: manyiu    時間: 2019-10-19 03:16 AM     標題: 斑馬條紋有何用?|科學家困擾150年,終於有了初步實驗結果!

by 德克斯特 2019-05-31in 生物驚奇, 科學實驗


一匹穿著條紋外套的棕馬| Tim Caro

這世界上有各種不一樣的馬種,斑馬是最廣為人知的,因為其身上黑白相間條紋辨識度極高!但每種動物的樣子都不是平白無故形成的,包含人類,生物外表都是長久以來為了適應環境而演化的結果,那為什麼這麼多種馬,偏偏只有斑馬有如此特別的花紋呢?而這些花紋的作用為何?科學家一直以來都百思不得其解!最近新研究出爐了,或許可以為大家解開這個演化的謎題!

這匹馬穿上了黑白條紋的外套是怎麼回事?以為穿了馬甲就認不出來了嗎?


一匹穿著條紋外套的棕馬| Tim Caro

我們當然不會認錯,但那些總是圍著馬飛的馬蠅就不一定了。

Plos One雜誌最近發表了一篇新研究,試圖解開一個從達爾文時代起便困擾著科學家們的謎題:斑馬究竟為什麼長著條紋?答案可能並沒有我們想的那麼複雜—— 條紋能夠避免蟲子的叮咬。

在過去的150多年裡,關於斑馬條紋之謎的假說有將近二十個。最普遍的說法是,條紋在自然界中起到了偽裝色的作用;也有說條紋造成對流,能夠幫斑馬在炎熱的環境中降溫;還有的說這獨特的紋理有社交功能,能讓斑馬在野外辨認出同伴。

但是,這些假設都被一個個推翻了 ——條紋偽裝對於獅子來說不太起作用,因為獅子視力並不好,在遠距離時主要是靠聽覺和嗅覺來發現獵物。​


左邊一列是人類視角,右邊一列是獅子視角| Caro et al. 2016

至於降溫,對斑馬和其他野生動物進行熱成像測量後發現,斑馬並不比身邊的其他動物「更涼爽」。那麼社交呢?事實上,純色馬可以通過臉和聲音來辨識彼此,並不需要依賴條紋。而且偶爾也會出現沒有條紋的斑馬,它們並不會被其他斑馬排斥。

只剩下條紋驅蟲一說。
為了證明這僅剩的一種假說,加州大學戴維斯分校的生物學家蒂姆·卡羅(Tim Caro)和同事們來到英國薩默賽特的一家馬場。在這裡,他們得以近距離地觀察純色馬和斑馬,以及嗡嗡飛的馬蠅。

馬蠅很少在斑馬身上多做停留!

數蟲子不是一件容易的事。兩個研究員一左一右,站在距離馬兩米內的位置,用肉眼觀察,並用攝像機記錄下了馬和馬蠅的一舉一動,然後一幀一幀地分析錄像。

他們發現,純色馬和斑馬吸引到的蒼蠅數量差不多,但是,真正停留在斑馬身上的蒼蠅要遠遠少於純色馬。這讓人有點費解。

先來看看純色的棕馬。周圍的馬蠅盤旋、轉圈、逐漸減速,然後穩穩地降落在了馬身上,至少能停留10秒,最長能停20分鐘。


純色棕馬周圍的馬蠅飛行路線| Martin How

斑馬就不一樣了,大多數馬蠅直接飛過了它們,或者只短暫停留了不到一秒就飛走了。


斑馬周圍的馬蠅飛行路線| Martin How

「停留」這個詞用得還不夠準確,斑馬吸引到的這些蒼蠅幾乎沒有減速,直接撞了上去然後被彈開,像是走路不注意看路的人撞上了玻璃。

可見條紋是真的能驅趕馬蠅?研究員們還不敢妄下定論,因為影響馬蠅飛行軌跡的因素還有很多,比如說氣味、溫度、風速等。為了控制這些變量,研究員們又設計了一個實驗。

給馬穿上馬甲!
他們給同一匹馬分別穿上白色、黑色以及條紋三種不同的外套,看看在同樣的時長內,究竟哪一種的驅蟲效果最好。

實驗結果應驗了之前的猜想,條紋又一次贏了。停留在條紋外套上的馬蠅數量,要遠遠低於白色或黑色外套上的。



跟白色或黑色相比,條紋外套上的馬蠅要少得多(圖a&b)。但是光裸的頭部吸引到的馬蠅數量是差不多的(圖c) | Caro et al. 2019

但是外套只遮住了身體,頭部還是裸露著的。一隻穿著條紋衫的馬還是會吸引馬蠅,只是這些馬蠅在靠近的時候選擇調轉方向,停在光裸的馬頭上。

實驗結果讓研究員們得出一個結論:馬蠅在遠處並不能分清斑馬和純色馬,只有在靠近到一定距離時,黑白條紋才會開始發揮作用。

到底是什麼作用?科學家們猜想,黑白條紋會產生一種視覺錯覺,在馬蠅逼近時擾亂它們的運動模式,它們無法正常降落。


盯著看十秒,告訴我,暈了嗎?| 圖蟲

還有一種猜想聽起來更有趣:蒼蠅們在遠處時看不清斑馬,誤把斑馬當成了一個個黑色的物體,像是一排樹,它們試圖從樹之間的縫隙飛過去。只有在靠近斑馬時,馬蠅們才意識到那是一個實實在在的物體,來不及剎車就撞了上去。

研究的結果有什麼意義?
你也許會想,我這一輩子都見不到幾次斑馬,我知道它們條紋的奧秘有什麼用?科學家研究斑馬的意義是什麼呢?

一個重要的科技應用是自動駕駛。昆蟲有著不同尋常的視覺處理能力,給自動駕駛的人工視覺和碰撞檢測系統提供了豐富的靈感。現在我們已經知道黑白條紋對馬蠅的飛行活動是有影響的,那是否對自動駕駛的系統也有影響呢?自動駕駛的應對系統可以升級起來了。

對養馬行業或者愛騎馬的人來說,這個研究也很有意義,可以考慮給馬和騎手定制條紋套裝,讓他們免受蒼蠅的煩擾。

對於我們普通人來說,這個研究給我們的實用啟示再簡單不過:給自己添兩件條紋T恤,畢竟夏天就要到了呢。(編輯:遊識猷)




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