Мистерията защо зебрите имат ивици най-накрая е решена

Ухапващите мухи от зелени ивици, ухапващи мухите, намалявайки способността им да правят контролирани кацания

от GrrlScientist for Forbes | @GrrlScientist

ЗАБЕЛЕЖКА: първоначално публикуван под заглавието: „Защо конете трябва да носят раирана пижама“

През вековете има много обяснения защо зебрите имат ивици, а конете не.
(Кредит: Igorowitsch / CC0)

Наскоро публикувана книга от поведенчески и еволюционен еколог Тим Каро, който изучава оцветяването на животните в Калифорнийския университет в Дейвис и международен екип от изследователи, съобщава, че зебрите са развили ивици, за да намалят хищничеството чрез ухапване на мухи. Това заключение идва от елегантна поредица от експерименти, използващи коне, пленени зебри и коне, носещи райета пижама, които разкриват, че райетата повърхности не позволяват на ухапване на мухите да правят контролирано кацане (ref).

Толкова любопитни хора, толкова любопитни идеи

От учени като Алфред Ръсел Уолъс и Чарлз Дарвин до популярни писатели като Ръдиард Киплинг хората отдавна се замислят защо зебрите са ивици, докато близките им братовчеди, коне, са обикновени. През последните 150 години или повече обществото се забавлява с различни обяснения за зебрите ивици, вариращи от предоставяне на камуфлаж (ref), объркване на хищници (ref & ref) и сигнализиране на други зебри (ref: US / UK), до намаляване прегряване (ref), но едва наскоро тези идеи са взети достатъчно сериозно, за да бъдат научно изпитани.

Преди няколко години професор Каро предложи нов и изненадващ отговор на този веков въпрос: ивиците не позволяват на ухапване на мухи от кацане на зебра (ref) - хипотеза, която придобива широко признание от изследователите. Но защо или как ивиците постигат това? Никой не знаеше със сигурност.

Ухапването на мухите представлява сериозен риск за здравето

Тези, които живеят в близост или работят с коне, знаят колко могат да бъдат дразнещи ухапвания от конски мухи. Но хапенето е критична част от техния жизнен цикъл: женските мухи Tabanid изискват кръвно хранене, за да произвеждат яйца.

В Африка, където живеят зебри, мухите Табанид пренасят редица болести, които са смъртоносни за зебрите, включително трипаносомоза, инфекциозна анемия по конете, африканска конска болест и грип по конете (ref). Те предават тези заболявания чрез ухапването си, което е толкова инвазивно, колкото и хиподермалната спринцовка. Зебрите са много податливи на инфекция чрез ухапвания от насекоми, тъй като са тънкокожи, което позволява на ухапването на мухите да имат лесен достъп до капиляра. Но защо ивиците са толкова ефективни за намаляване на атаките от мухи? Тъй като с дивите зебри е трудно да се доближите, е трудно да разберете как точно ивиците влияят на поведението на мухите.

Ивичести повърхности на покривалото Tabanid лети, предотвратявайки контролирани кацания

Изследователският екип сравнява поведението на конски мухи (Haematopota pluvialis и Tabanus bromius), докато те се опитват да кацнат и ухапят три зебри и девет еднакво оцветени бели, сиви, кафяви и черни коне, живеещи в подобни заграждения в Хил Ливъри в Бристол, Великобритания. Видеото на изследователите е записало отделни коне и зебри или е взело бележки от близки наблюдения за общо 16,3 часа, докато конете бръмчат около тези животни.

За това изследване конът носи раирано палто.
(Кредит: Тим Каро)

Професор Каро и неговите сътрудници съобщават, че конски птици се приближават, обикалят и докосват изследваните коне и зебри еднакво, вероятно привлечени от аромат, но кацат на зебрите по-малко от една четвърт толкова често. Защо? Дали този ефект се дължи на различни аромати или на различни цветови модели на повърхността? За да отговорят на този въпрос, професор Каро и неговите сътрудници облекоха седем от изследваните коне в плътно черно, плътно бяло или черно-бяло райе. Те откриха, че конски птици кацат далеч по-рядко върху самата раирана козина (фигура 2), но все пак кацат също толкова често на голите глави на изследваните коне, което е елегантно потвърждение на хипотезата им.

Фиг. 2. Среден (и SE) брой табанидни мухи (а) докосване или (б) кацане върху платнени палта с различен нюанс и шарка и © кацане на голата глава на 7 различни коня. *** = p <0,0001.
(Doi: 10.1371 / journal.pone.0210831)

Но понеже конските мухи омръзват както конете, така и зебрите еднакво, кога ефектите на ивиците станаха очевидни? За да отговорят на този въпрос, изследователите видеозаписаха или направиха обширни бележки за поведението на конски коне около зебрите и някои от изследваните коне.

Те открили, че за разлика от това, което виждали за коне, конските птици се приближили до зебрите с далеч по-голяма скорост, като не успели да забавят темповете си, докато затваряли разстоянието до животното, често се блъскали в зебрата, преди да отлетят (Фигура 3).

Фиг. 3. Средна скорост на полет (в пиксели на видео кадър) на табаниди през последните 0,5 секунди на приближаващи коне (плътна линия) и зебри (пунктирана линия). Сива зона = ± SE. N (подходи на коне) = 39; N (приближаване на зебра) = 26.
(Doi: 10.1371 / journal.pone.0210831)

Този ефект се забелязва едва в последния момент на приближаването на конски кон, когато те са на разстояние от един до два метра от зебрите. По този начин е възможно зебрата да е с райета и да обърква приближаващите се кончета. Професор Каро и неговите сътрудници предполагат, че това объркване може да бъде резултат от визията на конски коне с ниска разделителна способност, която разчита на откриване на движение. (Такова „заслепяване на движението“, създадено от модели с висок контраст, които пречат на наблюдателя да възприема движението на раиран предмет, също е докладвано за други насекоми [ref]).

Любопитното е, че професор Каро и неговите сътрудници откриха, че сивите коне са далеч по-малко склонни да обикалят и докосват конски мухи, отколкото зебри, въпреки че скоростта на кацане е сходна и за двете. Това контрастира с кръговете и докосванията за зебри и несиви коне, които са еднакви, въпреки че конски земи кацат на зебра далеч по-рядко. Това е особено, защото зебрите изглеждат сиви от разстояние до мухи.

Зебри реагират агресивно на атакуващи конски мухи

Изследователите също сравняват реакциите на изследваните коне и зебри на атакуващи конски мухи. По принцип отговорите на конете бяха много по-пасивни от тези на зебрите. Например, професор Каро и неговите сътрудници забелязват, че изследваните зебри са спрели да се хранят, когато многократно са обикаляли муха, често щракайки към нея с уста или дори бягащи - поведения, които никога не са наблюдавани при изследването на коне.

Изследващите зебри също показват много по-висок процент на размахване на опашката, отколкото при изследваните коне. Това наблюдение е в съответствие с честотата на отклоняване на опашката на дивите обикновени зебри, както и на затворените зебри, държани от Берлинския зоопарк. Но тъй като опашката на зебрата може да достигне само 25% от дължината на тялото ѝ, трябва да има и други фактори: тези ослепителни ивици.

Хората могат да научат много от зебри

Ивиците зебри са изтънчено възпиращо средство срещу ухапване от насекоми. За разлика от тях, конете не се развиват при наличието на едни и същи еволюционни налягания, пред които са изправени зебрите, и това се отразява от липсата им на ивици. Но резултатите от това изследване могат да бъдат адаптирани от конници и животновъди, за да подобрят качеството на живота на конете си, като им предоставят райета.

Тъмен кон в райета козина.
(Кредит: Тим Каро.)

Резултатите от това проучване са приложими и за хора: кемпери, туристи, птици и други хора на открито могат да извлекат ползите от намалените ухапвания от насекоми, като носят дрехи и боя за тяло, които имат ивици с висок контраст. Всъщност, друго проучване беше публикувано само преди един месец от различен екип от изследователи, които откриха, че черно-белите ивици работят добре за намаляване на мушичните атаки срещу хора (ref). Авторите на това умело проектирано проучване забелязали, че рисуването или татуировките с бели райета са често срещана практика сред коренното население на Африка, Австралия и Папуа Нова Гвинея. Тези народи имат тъмнокафява кожа и живеят в региони, където има много ухапващи насекоми. Въпреки че е очевидно, че райетата имат важно културно значение за тези народи, ивиците също намаляват дразненето и предаването на болести от кръвосмучещи насекоми.

Както всички добри изследвания, и това проучване повдига някои интересни въпроси. Например реакциите на Бристолските кончета ли са подобни на реакциите на мухи и други ухапващи насекоми в Африка? Как може да повлияе на отговорите на конските видове материали, от които са направени конските палта? Как различните различия в топлинните натоварвания от черни и бели ивици могат да повлияят на способността на конския кон да намери капиляра, след като е кацнал? И какво работи по-добре, за да объркате хапещите кончета: тънки или дебели ивици? Вече професор Каро и колегите му работят трудно да отговорят на този последен въпрос. Те също така проучват как могат да действат други модели и различни контрастни цветове, за да намалят успеха на конски мухи на техните домакини.

Източник:

Тим Каро, Ивет Аргета, Еманюел Софи Бриолат, Жорен Бругинк, Морис Каспровски, Джай Лейк, Матю Дж. Мичъл, Сара Ричардсън и Мартин Хау (2019). Предимства на зебра ивици: Поведение на табанидни мухи около зебри и коне, PLOS ONE, 14 (2): e0210831 | Дой: 10.1371 / journal.pone.0210831

Първоначално публикуван във Forbes на 21 февруари 2019 г.