发表在《自然历史》杂志上的一项新研究表明,斑马的条纹毕竟是用来控制体温的,而且首次揭示了实现这一目标的新机制。
研究人员认为,斑马排汗降温的特殊方式以及条纹间产生的小规模对流有助于蒸发,而此前未被记录的斑马竖起黑色条纹的能力则进一步有助于热量的损失。这三个要素是理解斑马独特的图案如何帮助它们在高温下控制体温的关键。
这项研究结果已于本月发表在英国自然历史博物馆的科学刊物《自然历史杂志》(Journal of Natural History)上,作者是业余博物学家、前生物学技术员艾莉森·科布(Alison Cobb)和她的动物学家丈夫斯蒂芬·科布(Stephen Cobb)博士。他们一起在撒哈拉以南非洲地区生活了多年,他在那里指导环境研究和发展项目。
本研究是首次对斑马在其自然栖息地进行评估,以探讨条纹在温度控制中的作用。在肯尼亚,研究人员从两只活斑马、一匹种马和一匹母马身上收集了现场数据,并以一匹披着斑马皮的晾衣架作为对照。
数据显示,随着气温的升高,黑白条纹之间的温差也会增大。而这种差异稳定生活斑马在中间一天七个小时,与黑色条纹12 - 15ºC温度比白色的,毫无生气的斑马的条纹隐藏继续升温,多达16ºC。这表明存在一种抑制活体斑马体温升高的潜在机制。因此,理解这些动物为什么有独特图案的关键,在于如何将斑马条纹作为它们冷却系统的一部分,而不仅仅是它们鲜明的皮毛颜色。
和马类的所有物种一样,斑马通过流汗来保持凉爽。最近的研究表明,马的汗液从皮肤到毛发顶端的传递,是由一种叫做latherin的蛋白质促进的,这种蛋白质在斑马身上也存在。这使得汗液起泡,增加了汗液的表面积,降低了汗液的表面张力,从而使汗液蒸发,防止动物体温过热。
研究人员提出,黑白条纹上不同的温度和空气活动在条纹内部和上面形成了小规模的对流空气运动,使毛发顶端的空气和水蒸气不稳定。
在实地研究中,作者还观察到——可能是第一次——斑马有一种意想不到的能力,能把黑色条纹上的毛发竖起来(就像天鹅绒一样),而白色条纹则保持平整。作者提出的提高黑色的头发在热的天,当条纹在不同的温度下,协助皮肤的热量的传递头发表面,相反,当条纹在同一温度在清晨,没有空气流动,提高了黑色的头发将帮助陷阱空气减少热损失。
这三种成分——对流空气运动、泡沫辅助出汗和毛发生长——共同作用,作为一种机制,使斑马能够吸走皮肤上的汗水,从而使其蒸发得更有效,帮助它们降温。
研究人员还推测,与条纹相关的不稳定空气可能在阻止被叮咬的苍蝇落在条纹上起着次要作用。这种昆虫的行为已经在最近发表的关于斑马条纹的研究中得到了观察,这可能会给斑马带来额外的优势。
最近的其他研究也证明,热控制可能是斑马拥有惊人外表的关键。研究表明,生活在赤道附近最炎热气候下的动物身上,斑马的条纹会变得更加明显。斑马在赤道附近也是最小的,提供了很大的表面积和体积比,这有助于动物通过蒸发散热的能力。
这篇新论文的主要作者艾莉森·科布(Alison Cobb)说:“大约四岁的时候,我在睡觉前读了吉卜林(Kipling)的小说《只是这样的故事》(Just So Stories)里的《豹子是如何得到斑点的》(How the Leopard Got His Spots)。在我们在非洲生活的许多年里,斑马在炎热的白天吃草的时间之长总是让我们印象深刻,我们觉得条纹可能在某种程度上帮助它们控制温度。”
“40年前,我曾尝试用不同颜色的毛毡外套比较油桶里的水温,以验证这一假设。但在我看来,这个实验还不够好,我想看看条纹在斑马身上的表现。”
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“解决斑马热平衡问题的方法比我们想象的更聪明、更复杂、更漂亮。当然,要收集证据并完全理解条纹如何帮助斑马控制温度,还有很多工作要做,198
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