

斑马 striking 的黑白条纹长期以来一直令生物学家感到困惑。在过去的几十年里,科学家们提出了许多理论来解释这种图案的奇特存在:也许这种野生印刷的毛皮对于保持动物凉爽或融入环境至关重要;或者它也可能对于驱赶害虫或帮助动物交友至关重要。最新的证据——来自一位不太可能的调查者——表明,鲜明的色彩可以缓解动物生活环境中常常存在的强烈热量。
艾莉森·科布(Allison Cobb)本周在《自然历史杂志》(Journal of Natural History)上联合发表了最新研究成果,她直到 40 多岁才接受任何正式的科学培训。由于父亲劝阻她不要从事科学研究(或获得任何大学学位),直到晚年她才接受了生物学和生物化学的培训。她曾是英国牛津布鲁克斯大学(Oxford Brookes University)的一名技术员,后来为了和在非洲从事保护研究的丈夫团聚而辞职。
如今,这位 85 岁的业余科学家发表了她的第一项科学研究,由她的丈夫,动物学家兼环境顾问史蒂文·科布(Steven Cobb)共同撰写。该研究使用了这对夫妇 2003 年去肯尼亚旅行的数据。在当地人的帮助下,科布夫妇得以接触到两只半驯服的斑马,其中一只是一只“极其淘气”的宠物,可以喝可乐,她说。
他们以这两只斑马作为研究对象,并用一张张在衣架上绷紧的斑马皮作为对照(以观察条纹对活体动物的不同影响),开始收集实地数据。科布用激光红外温度计测量了这两只动物和斑马皮上各自的六根条纹:颈部两根相邻的黑白条纹,中间两根,以及臀部两根。她每隔十五分钟在白天记录一次这些位置的温度。
一天下来,黑白条纹之间的温差增大,黑色条纹的温度比白色条纹高出 18 到 27 华氏度。科布之前的其他研究表明,这种温差会产生对流——由热量变化引起的空气流动,从而使动物降温。
但科布夫妇认为事情不止于此。她说,对流可能正在发生,但其规模太小,不足以让整个动物降温。他们认为有一个更复杂的机制在起作用。
斑马和马一样,通过出汗来降温。当它们出汗时,汗液会起泡,降低汗液的表面张力,使其更容易在毛发尖端蒸发。科布推测,条纹之间温差产生的微小气流会在毛发表面上方产生“混乱的空气运动”,从而进一步加速蒸发过程。
在实地工作的过程中,科布还首次注意到,斑马可以竖起黑色的毛发——看起来和摸起来几乎像天鹅绒一样——而白色的毛发则保持平整。这种特性也可能有助于空气通过皮毛流动,促进蒸发。这些发现也有助于解释为什么斑马皮的对照组比活体斑马的温度高出 29 华氏度。动物的降温机制比单纯的条纹要复杂得多。
加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的野生动物生物学家蒂姆·卡罗(Tim Caro)表示,尽管条纹之间存在微小对流的观点是可能的,但他并不完全信服。他说,对流很容易被运动和风扰乱。卡罗本人认为,斑马条纹背后最强有力的理论是它们可以驱赶叮咬的苍蝇,尽管并非所有专家都同意这一点。
事实上,正是那些表明斑马条纹能阻止苍蝇的研究,鼓励科布夫妇在他们旅行十年后重新审视自己的数据。
科布说,关于苍蝇驱避理论,“我们认为这不是条纹进化的足够大的原因。”对不同非洲斑马种群的观察表明,大多数(尽管不是全部)有条纹的斑马集中在赤道附近,而该物种离温和气候越远,它们炫耀的条纹就越少。她说,这种趋势表明条纹的进化首先是为了应对温度。但苍蝇驱避理论和她自己的理论有可能联系起来。
也许,由不同温度的条纹产生的微小气流对我们来说微不足道,但对于这些苍蝇来说,却造成了一个非常不适和湍流的环境,让它们难以着陆;这就像小型飞机在阵风中难以着陆一样。今年早些时候,卡罗的一项研究表明,在着陆前的几毫秒内,试图降落在斑马身上的苍蝇会失去控制,撞上并弹离它们本想当作午餐的目标。恒温可能附带驱赶烦人且危险的苍蝇的额外好处。
卡罗说,科布夫妇的观察并不能证明他们的理论,“但这些信息很有价值。”他说,“我不确定它是否能解决问题的根源,但这是一个很好的描述性研究。”
尽管科布、卡罗和许多其他科学家都对斑马条纹的作用提出了看法,但没有人能够精确地揭示其中的机制。
尽管如此,科布对她的贡献感到满意。她给她的新同事留下了许多需要思考的问题,比如为什么只有黑色的毛发会竖起来,或者如何探测条纹上方的微小气流。但她说,这些就留给他们去探索了,“我已经 85 岁了。”