Tajemnica, dlaczego zebry mają paski, wreszcie została rozwiązana

Paski zebry błyszczą gryzące muchy, zmniejszając ich zdolność do kontrolowanego lądowania

autor: GrrlScientist for Forbes | @GrrlScientist

UWAGA: pierwotnie opublikowany pod tytułem: „Dlaczego konie powinny nosić piżamę w paski”

Przez wieki było wiele wyjaśnień, dlaczego zebry mają paski, a konie nie. (Źródło: Igorowitsch / CC0)

Nowo opublikowany artykuł ekologa behawioralnego i ewolucyjnego, Tima Caro, który bada zabarwienie zwierząt na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis, a także międzynarodowy zespół naukowców donosi, że zebry ewoluowały w paski, aby ograniczyć drapieżnictwo przez gryzienie much. Ten wniosek wyszedł z eleganckiej serii eksperymentów z wykorzystaniem koni, zebry w niewoli równiny i koni noszących piżamę w paski, które ujawniły, że pasiaste powierzchnie uniemożliwiają gryzącym muchom kontrolowane lądowanie (odniesienie).

Tyle ciekawych ludzi, tyle ciekawych pomysłów

Od naukowców takich jak Alfred Russel Wallace i Charles Darwin po popularnych pisarzy, takich jak Rudyard Kipling, ludzie długo zastanawiali się, dlaczego zebry są pasiaste, podczas gdy ich bliscy kuzyni, konie, są zwyczajni. Przez ostatnie 150 lat opinia publiczna przedstawiała różne wyjaśnienia dotyczące pasków zebry, od kamuflażu (ref), mylących drapieżników (ref i ref) i sygnalizowania innym zebrom (ref: US / UK), po redukcję przegrzanie (odniesienie), ale dopiero niedawno pomysły te zostały potraktowane na tyle poważnie, aby mogły zostać naukowo przetestowane.

Kilka lat temu profesor Caro zaproponował nową i zaskakującą odpowiedź na to odwieczne pytanie: paski uniemożliwiają gryzącym muchom lądowanie na zebrze (ref) - hipoteza, która zyskuje szeroką akceptację ze strony badaczy. Ale dlaczego lub jak to osiągają paski? Nikt nie był tego pewien.

Gryzące muchy stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia

Ci, którzy mieszkają w pobliżu lub pracują z końmi, wiedzą, jak irytujące mogą być ukąszenia koników. Ale gryzienie jest kluczową częścią ich cyklu życiowego: samice muchówek Tabanid wymagają krwi z krwi, aby wyprodukować jaja.

W Afryce, gdzie żyją zebry, muchy Tabanid przenoszą wiele chorób, które są śmiertelne dla zebr, w tym trypanosomatozę, niedokrwistość zakaźną koni, afrykański pomór koni i grypę koni (ref). Przenoszą te choroby poprzez ugryzienie, które jest tak inwazyjne jak strzykawka podskórna. Zebry są bardzo podatne na infekcje przez ukąszenia owadów, ponieważ mają cienką skórkę, dzięki czemu gryzące muchy mają łatwy dostęp do naczyń włosowatych. Ale dlaczego paski są tak skuteczne w zmniejszaniu ataków much? Ponieważ trudno zebrać dzikie zebry, trudno jest ustalić, jak dokładnie paski wpływają na zachowanie much.

Pasiaste powierzchnie oślepiają muchy Tabanid, uniemożliwiając kontrolowane lądowania

Zespół badawczy porównał zachowanie motyli (Haematopota pluvialis i Tabanus bromius), gdy próbowali wylądować i ugryźć trzy zebry oraz dziewięć jednolicie zabarwionych białych, szarych, brązowych i czarnych koni mieszkających w podobnych pomieszczeniach w Hill Livery w Bristolu w Wielkiej Brytanii. Film naukowców rejestrował poszczególne konie i zebry lub robił notatki z dokładnych obserwacji przez ogółem 16,3 godziny, gdy brzęczały wokół nich zwierzęta.

Do tego badania koń nosi płaszcz w paski. (Źródło: Tim Caro)

Profesor Caro i jego współpracownicy donoszą, że muchy zbliżały się, krążyły i dotykały badanych koni i zebry w jednakowy sposób, prawdopodobnie przyciągane przez zapach, ale lądowały na zebrach mniej niż jedną czwartą. Czemu? Czy ten efekt był spowodowany różnymi zapachami lub różnymi wzorami kolorów powierzchni? Aby odpowiedzieć na to pytanie, profesor Caro i jego współpracownicy odziali siedem badanych koni w jednolity czarny, jednolity biały lub czarno-biały płaszcz w paski. Odkryli, że muchy lądują znacznie rzadziej na samej sierści w paski (ryc. 2) - ale wciąż równie często lądują na nagich głowach koni, co stanowi eleganckie potwierdzenie ich hipotezy.

Ryc. 2. Średnia (i SE) liczba much tabanidowych (a) dotykających lub (b) lądujących na płóciennych płaszczach o innym odcieniu i wzorze oraz © lądujących na gołej głowie 7 różnych koni. *** = p <0,0001. (doi: 10.1371 / journal.pone.0210831)

Ale ponieważ motyle atakowały zarówno konie, jak i zebry w jednakowym stopniu, kiedy efekty pasów stały się widoczne? Aby odpowiedzieć na to pytanie, wideo naukowców nagrało lub zanotowało obszerne notatki na temat zachowań muchy końskiej wokół zebry i niektórych badanych koni.

Odkryli, że w odróżnieniu od tego, co widzieli u koni, muchy zbliżały się do zebry z dużo większą prędkością, nie zwalniając, gdy zbliżały się do zwierzęcia, często wpadając na zebrę przed odlotem (ryc. 3).

Ryc. 3. Średnia prędkość lotu (w pikselach na klatkę wideo) tabanidów podczas ostatnich 0,5 sekund zbliżających się koni (linia ciągła) i zebr (linia przerywana). Szary obszar = ± SE. N (zbliża się koń) = 39; N (zbliża się zebra) = 26. (doi: 10.1371 / journal.pone.0210831)

Ten efekt był widoczny tylko w ostatnim momencie zbliżania się muchy, gdy znajdowały się w odległości od jednego do dwóch metrów od zebry. Dlatego możliwe jest, że paski zebry będą lśniły i mylą zbliżające się muchy. Profesor Caro i jego współpracownicy sugerują, że to zamieszanie może wynikać z niskiej rozdzielczości wizji motyli, która polega na wykrywaniu ruchu. (Takie „oślepienie ruchu” utworzone przez wzory o wysokim kontraście, które zakłócają postrzeganie przez obserwatora ruchu obiektu w paski, również zgłoszono dla innych owadów [ref]).

Co ciekawe, profesor Caro i jego współpracownicy odkryli, że o wiele rzadziej krążyły konie szare i dotykane były przez koniki niż zebry, chociaż szybkość lądowania była podobna dla obu. Kontrastuje to z krążeniem i dotykiem dla zebry i koni innych niż szare, które były takie same, chociaż muchy lądowały na zebrze znacznie rzadziej. Jest to szczególne, ponieważ zebry wydają się być szare z daleka od much.

Zebry reagują agresywnie na atakujące koniki

Naukowcy porównali także reakcje badanych koni i zebr na atakujące muchy. Zasadniczo reakcje koni były znacznie bardziej pasywne niż reakcje zebry. Na przykład profesor Caro i jego współpracownicy zauważyli, że badane zebry przestały karmić, gdy wielokrotnie krążyły w powietrzu muchy, często chwytając je ustami lub nawet uciekając - zachowania, których nigdy nie zaobserwowano u badanych koni.

Badane zebry wykazywały również znacznie wyższe wskaźniki wymywania ogonów niż badane konie. Ta obserwacja jest zgodna z szybkością wymywania ogonów dzikich zebr zwykłych, a także zebranych w niewoli przez berlińskie zoo. Ale ponieważ ogon zebry może osiągnąć tylko 25% długości jej ciała, muszą być również inne czynniki: te olśniewające paski.

Ludzie mogą się wiele nauczyć od zebry

Paski zebry są wyrafinowanym środkiem odstraszającym przed gryzącymi owadami. Natomiast konie nie ewoluowały w obecności takich samych ewolucyjnych nacisków, jakie napotykają zebry, co znajduje odzwierciedlenie w ich braku pasków. Jednak wyniki tego badania mogą być dostosowane przez hodowców koni i hodowców, aby poprawić jakość życia ich koni, zapewniając im koce w paski.

Ciemny koń w płaszczu w paski. (Źródło: Tim Caro.)

Wyniki tego badania odnoszą się również do ludzi: wczasowicze, wędrowcy, obserwatorzy ptaków i inni ludzie na świeżym powietrzu mogliby czerpać korzyści ze zmniejszonego ukąszenia owadów przez noszenie ubrań i farb do ciała, które mają paski o wysokim kontraście. W rzeczywistości inne badanie zostało opublikowane zaledwie miesiąc temu przez inny zespół naukowców, który stwierdził, że czarno-białe paski działają dobrze w celu zmniejszenia ataków much na ludzi (ref). Autorzy tego sprytnie zaprojektowanego badania zauważyli, że malowanie ciała lub tatuaże w białe paski są powszechną praktyką wśród rdzennych mieszkańców Afryki, Australii i Papui Nowej Gwinei. Ci ludzie mają ciemnobrązową skórę i żyją w regionach, w których występuje wiele gryzących owadów. Chociaż podobno wzory w paski mają ważne znaczenie kulturowe dla tych ludzi, paski zmniejszają również podrażnienia i przenoszenie chorób przez owady ssące krew.

Podobnie jak wszystkie dobre badania, niniejsze badanie rodzi kilka interesujących pytań. Na przykład, czy reakcje muchówek Bristolskich są podobne do reakcji much i innych gryzących owadów występujących w Afryce? W jaki sposób rodzaje materiałów, z których uszyto płaszcze koni, mogą wpłynąć na reakcje motyli? Jak różne obciążenia cieplne z czarnych i białych pasów mogą wpłynąć na zdolność muchy do znalezienia kapilary po wylądowaniu? A co działa lepiej, aby pomylić gryzące muchy: cienkie lub grube paski? Już teraz profesor Caro i jego koledzy ciężko pracują, aby odpowiedzieć na to ostatnie pytanie. Badają również, w jaki sposób mogą działać inne wzory i różne kontrastujące kolory, aby zmniejszyć efekt pomyślnego lądowania much na gospodarzach.

Źródło:

Tim Caro, Yvette Argueta, Emmanuelle Sophie Briolat, Joren Bruggink, Maurice Kasprowsky, Jai Lake, Matthew J. Mitchell, Sarah Richardson i Martin How (2019). Korzyści z pasków zebry: zachowanie much tabanidowych wokół zebry i koni, PLoS ONE, 14 (2): e0210831 | doi: 10.1371 / journal.pone.0210831

Pierwotnie opublikowany w Forbes 21 lutego 2019 r.