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研究表明 斑马的条纹可以​​用来控制它们的温度

发布时间:2019-06-14 15:07:32 来源:

发表在“自然史杂志”上的新研究表明,斑马的条纹毕竟用于控制体温 - 并首次揭示了如何实现这一目标的新机制。

作者认为,这是斑马汗冷却的特殊方式,条纹之间产生的小规模对流有助于蒸发,而以前未记录的斑马能够竖立黑色条纹的能力是进一步帮助减少热量损失。这三个元素是理解斑马独特图案如何帮助他们在高温下管理温度的关键。

这项研究结果已于本月发表在英国自然历史博物馆的自然历史杂志上,由业余博物学家和前生物技师Alison Cobb和她的动物学家丈夫Stephen Cobb博士发表。他们一起在撒哈拉以南非洲度过了许多年,在那里他指导了环境研究和开发项目。

这项研究是第一次在其自然栖息地评估斑马,以研究条纹在温度控制中的作用。研究人员在肯尼亚收集了两只活斑马,一匹种马和一匹母马的野外数据,以及披着衣马的斑马皮作为对照。

数据显示黑色和白色条纹之间的温差随着白天的升温而增加。虽然这种差异在一天的中间七个小时稳定在生活斑马上,黑色条纹比白色温度高12-15ºC,但没有生命的斑马皮上的条纹继续升温,达到另外16ºC。这表明存在抑制活斑马中加热的潜在机制。因此,斑马条纹被用作冷却系统的一部分,而不仅仅是它们对比的涂层颜色,这是了解这些动物为何具有独特图案的关键。

像马家族中的所有物种一样,斑马汗水保持凉爽。最近的研究表明,马匹中的汗液从皮肤到毛发尖端的通过是由一种叫做latherin的蛋白质促进的,这种蛋白质也存在于斑马中。这使得汗水泡沫化,增加其表面积并降低其表面张力,从而蒸发并防止动物过热。

研究人员提出,黑白条纹上的温差和空气活动会在条纹内部和条纹上方形成小规模的对流空气运动,这会使空气和头发顶端的水蒸气不稳定。

在野外研究期间,作者还观察到 - 可能是第一次 - 斑马具有意想不到的能力来提升黑色条纹(如天鹅绒)上的头发,而白色的头发保持平坦。作者提出,在白天炎热的时候,当条纹处于不同的温度时,黑头发的产生有助于将热量从皮肤传递到头发表面,相反,当条纹处于同一温度时清晨,没有空气流动,凸起的黑色毛发将有助于捕获空气,以减少当时的热量损失。

这三个组成部分 - 对流空气运动,泡沫辅助出汗和发型 - 共同作为一种机制,使斑马能够将汗水从皮肤上吸走,从而更有效地蒸发,帮助它们冷却。

作者还推测,与条纹相关的不稳定空气可能在阻止叮咬苍蝇落在它们上方起次要作用。在最近发表的关于斑马条纹的研究中已经观察到这种昆虫行为,并且可以为斑马赋予额外的优势。

最近其他研究的证据表明,热量控制可能是斑马为什么会有明显外套的关键。已经证明,斑马条纹在生活在赤道附近最炎热气候的动物身上变得非常明显。斑马在赤道附近也是最小的,提供了大的表面积与体积比,这有助于动物通过蒸发散热的能力。

这篇新论文的第一作者艾莉森科布说:“自从我在大约四岁的时候在睡觉时看到'如何使豹子得到他的斑点'时,我想知道斑马条纹的用途。多年来我们一直生活在非洲,我们总是被斑马花了多少时间在炎热的天气里放牧,感觉条纹可能会帮助他们以某种方式控制温度。“

“我四十年前在测试这个假设时的早期尝试涉及比较油桶中的水温和不同颜色的毛毡涂层,但在我看来,这不是一个足够好的实验,我想看看条纹是如何表现的活斑马。“

“史蒂夫,后来成为我的丈夫和共同作者的人,在内罗毕大学教授保护生物学,有一个学生和斑马人一起工作,他说他们可以用长柄扫帚刷他们,让他们平静下来。 1991年,这给了我勇气,允许我进入内罗毕国家公园的动物孤儿院,看看我是否可以用围着花花公子的刷子驯服围场里的一只野生斑马。除了它的捕获,它从来没有被人类感动了。我非常高兴地发现这个发痒非常令人愉快,随着岁月的流逝它逐渐让我全身都刷过(见照片)。两年后,我回到内罗毕并带着围场走进了围场。同一只斑马母抬起头,艰难地看着我,然后走向我,再次刷牙。“

“直到几年后,我们才有机会从非洲的斑马中收集一些野外数据,当时我们也注意到他们有能力提高黑色条纹的毛发,而白色的那些则平躺。这只是最近才发生的事情。当发现latherin在帮助马匹保持凉爽时发挥作用时,一切都开始落到原位。“

“斑马的热平衡挑战的解决方案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,但是我我现在已经85岁了,所以别人可以这样做。“

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