Почему зебры полосатые.

Зебры - подрод рода лошади, включающий три вида: равнинная, пустынная и горная. Ранее эти животные были распространены по всей Африке, но сейчас в северной части континента они полностью истреблены. Черно-белая полосатая окраска у каждой зебры уникальна; ее можно сравнить с отпечатками пальцев у человека. По рисунку детеныш зебры узнает свою мать. В описании окраски зебры ранее встречались две взаимоисключающие позиции: «белая лошадь в черную полоску», или же наоборот. В последние годы большинство ученых склоняется к версии «черная лошадь в белую полоску», поскольку исследования эмбрионов показали наличие у них темного кожного покрова, а белые полосы формируются уже на более поздних стадиях развития плода. Нет и единого мнения, зачем зебрам нужны полоски. Очевидно, что они достаточно успешно выполняют функцию защиты от врагов, но какую именно – было не понятно. Исследование проводили ученые из университета Квинсленда в Австралии и Лондонского университета. В рамках эксперимента была разработана компьютерная модель, показавшая, что полоски сбивают с толку и хищников, и кровососущих насекомых. Это и ранее было одной из версий. В мировой практике с начала XX века используется так называемый Dazzle camouflage : рисунок, состоящий из полос различной длины и ширины наносится на боевую технику не для маскировки объекта, а для того, чтобы противник не мог на глаз определить размеры, форму, направление и скорость движения техники. Еще одно название этой разновидности камуфляжа, Razzle Dazzle , переводится с английского как «суматоха», точно описывая производимый им эффект. Вместе с тем, ученые также предполагали, что яркие белые и черные полосы на теле зебры ослепляют хищников. Звучало мнение, что на тусклом сером фоне равнин такая окраска делает зебр «невидимыми» - они сливаются с пейзажем. С помощью компьютерных имитаций, основанных на алгоритмах обнаружения движения, ученые установили, что речь все же в первую очередь идет об оптических иллюзиях. Хищник перед нападением должен точно оценивать и скорость, и размеры жертвы. В случае с бегущей зеброй это сделать крайне сложно: широкие диагональные полосы на боках, узкие вертикальные полосы на спине и шее дезориентируют смотрящего. С теми же трудностями сталкиваются насекомые: они не могут понять, куда им приземлиться, поскольку поверхность постоянно «меняется». Эффект особенно усиливается в то время, когда зебры передвигаются стадом. Исследователи проводят параллель с другими полосатыми представителями мира фауны – это, например, рыба зебровидный дасцилл (Dascyllus aruanus ) или змея желтогубый плоскохвост (Laticauda colubrina ). Яркие полоски не привлекают к ним врагов, выполняя, по всей видимости, те же функции «сбивания с толку». Результаты исследования опубликованы в журнале Zoology .

Казалось бы, совсем детский вопрос: почему зебра полосатая? Но на этот вопрос нет окончательного и единственного ответа. Уже много лет, ещё со времен Дарвина, биологи бьются над этим ответом и не пришли к единому мнению, есть несколько эволюционных теорий почему зебра полосатая:

1. Черно-белым полоскам зебры приписывают функцию защиты: якобы полосатая окраска сбивает с толку львов во время атаки. Но сразу стоит написать опровержения: Возможно, предков современных зебр от хищников такая окраска и спасала, но сейчас большие кошки уже не испытывают серьезных трудностей, когда хотят на обед полосатую лошадь.

2. Вторая версия также носит защитные функции, считается что полосатая окраска - это форма мимикрии, она делает животное менее заметным на окружающем фоне. Но она же черно-белая?! А где в природе встречается черно-белый окрас? - разве что в березовой роще… а березовой рощи в Африке нет.

3. Социальная роль полосатой окраски. Каждая зебра имеет свой уникальный рисунок, подобно отпечаткам пальцев, и животные могли бы запоминать и узнавать друг друга по индивидуальным узорам: например, детеныш мог бы запоминать полоски на матери.

4. Есть версия что такой окрас защищает зебру от насекомых: слепней и мух цеце, оказывается, что насекомые-кровососы предпочитают однотонные поверхности.
Венгерские ученые, доказали, что не только мухи цеце, но и слепни избегают полосатых поверхностей. И главная причина, по мнению ученых, состоит в том, что белые и черные участки по-разному отражают поляризованный свет.

5. Версия: Терморегуляция. Дело в том, что области тела по-разному нагреваются: белые слабее, черные сильнее. Разница в температурах вызывает микроциркуляцию воздушных потоков рядом с животным, что помогает зебре жить под палящим солнцем.

А в Калифорнийском университете исследовали взаимосвязь между ареалом обитания зебр и особенностями их окраски - интенсивностью, длиной и шириной полос. Сопоставили расцветку зебр из разных регионов и три десятка факторов, которые описывают окружающие животных условия, включая данные о распространении мухи цеце, хищных животных и прочие факторы.

Оказалось, что ареал обитания и рацион животных действительно влияет на окраску, но основной фактор - это климат, точнее, температура воздуха. Чем выше среднегодовая температура, тем ярче и шире черные полосы. Чем прохладнее в регионе обитания, тем бледнее контраст между полосами, и тем больше на теле зебры белых фрагментов.

Будем надеяться, что когда-нибудь ученные разгадают для чего зебре черно-белые полоски и придут к единому мнению!

Не кажется ли вам странным, что животное имеет такую расцветку на таком фоне? По идее окрас животного должен быть оберегающим и скрывающим его от хищника. Вот и биологи пытаются ответить на этот вопрос едва ли не со времён Чарльза Дарвина.

А как вы считаете, зебра белая в черную полоску или черная в белую полоску? Отвечайте пока на этот вопрос...

А под катом я вам расскажу какие зебры на самом деле и какие есть теории насчет именно такого их окраса.

Многие полагают, что зебра — это белая лошадь в чёрную полосу, так как у зебр белые животы. Однако исследования зебр на эмбриональной стадии показывают, что фоновый цвет животного — именно чёрный, поэтому зебру правильнее считать чёрной в белую полосу.

Так как чёрные полосы обуславливаются генетическим процессом селективной пигментации (наличием пигмента), следовательно, чёрный цвет — основной пигмент, а белые полосы являются его отсутствием. Так что зебра все таки черная в белую полоску.

Существует несколько эволюционных объяснений, почему на шкуре у зебр чередуются черные и белые полоски. Им, например, приписывают защитную функцию: якобы полосатая окраска сбивает с толку львов во время атаки. Возможно, предков современных зебр от хищников такая окраска и спасала, но сейчас большие кошки уже не испытывают серьезных трудностей, когда хотят на обед полосатую лошадь.

Другая гипотеза состоит в том, что полосатая окраска - это форма мимикрии, она делает животное менее заметным на окружающем фоне. Версия весьма спорная, учитывая, что с подобной окраской зебра может спрятаться разве что в березовой роще. Найти березу на африканском континенте, наверное, можно с той же вероятностью, что и встретить зебру в подмосковном лесу.

Следующее объяснение предполагает социальную роль полосатой окраски. Каждая зебра имеет свой уникальный рисунок, подобно отпечаткам пальцев, и животные могли бы запоминать и узнавать друг друга по индивидуальным узорам: например, детеныш мог бы запоминать полоски на матери.

Четвёртая гипотеза связана с насекомыми-кровососами, которые, как недавно выяснилось, однотонные поверхности предпочитают полосатым. Если полосатые предки зебр меньше страдали от пресловутой мухи цеце, то в дальнейшем они могли бы получить эволюционное преимущество перед однотонными особями.

"Мы начали с изучения лошадей черной, гнедой и белой масти, - объясняет Сьюзан Акессон из Университета Лунда, участница международной научной группы, которая провела исследование. - Обнаружилось, что черный и гнедой окрас дает горизонтальную поляризацию света".
Подобный эффект делает темных лошадей весьма привлекательными для мух.

Это означает, что отраженный от темной лошадиной шерсти свет, попадающий в поле зрения голодного слепня, распространяется в горизонтальной плоскости - как змея, которая движется, не отрывая тела от поверхности.

Доктор Акессон с коллегами обнаружила, что слепней весьма привлекают именно такие, "плоские" световые волны.
Светлый окрас дает при отражении неполяризованный свет, говорит Акессон. Волны неполяризованного света распространяются во всех плоскостях и привлекают внимание насекомых в гораздо меньшей степени. Как результат, белые лошади значительно меньше страдают от слепней, чем их темные сородичи.

Установив цветовые предпочтения мух, ученые заинтересовались зебрами. Они захотели понять, что происходит со светом, когда он отражается от полосатой поверхности тела зебры, и какое впечатление он производит на жалящих насекомых - злейших врагов лошадей.
"Мы создали экспериментальный стенд, на котором установили доски, окрашенные в разные цвета", - рассказала Акессон в интервью Би-би-си. Доски были выкрашены в черный, белый цвета, а также в сочетания белых и черных полос разной ширины, и установлены на коневодческой ферме в сельской местности в Венгрии.

"Мы нанесли на доски клейкий состав и принялись считать, сколько насекомых привлечет каждая из них", - вспоминает она.
Как оказалось, на полосатую поверхность, наиболее близкую к природной окраске зебры, налипало значительно меньшее число кровососущих, чем на прочие, - даже меньше, чем на белую, отражавшую неполяризованный свет.

Это оказалось неожиданным, поскольку на полосатой поверхности все равно имеются темные участки, отражающие горизонтально поляризованный свет.

Наконец, последнее объяснение связывает полосатость с терморегуляцией. Существует предположение, что черно-белая окраска способна лучше охлаждать животное, чем одноцветная. Дело в том, что черные и белые области тела по-разному нагреваются: белые слабее, черные сильнее. Возникающая разница в температурах вызывает микроциркуляцию воздушных потоков рядом с животным, что помогает зебре жить под жарким солнцем саванны.

Так что же на этот раз было открыто в зебре, которую уже исследовали вдоль и поперек каждой ее полоски?

Команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) провела компьютерное исследование взаимосвязи между особенностями окраски зебр и условиями их ареала. С одной стороны, было выбрано 29 различных факторов, описывающих окружающие условия. С другой стороны в программу была заложена окраска зебр из разных регионов. Цвет, интенсивность, длина и ширина полосок - зебру полностью представили в виде массива чисел. Дальнейшие расчеты показали, какие внешние условия коррелируют с характером окраски. Допустим, если у зебр, питающихся одним видом травы, полоски на спине в среднем шире, чем у другой группы зебр, которые питаются другой травой. В таком случае можно говорить о том, что рацион зебры связан с её расцветкой, что между одним и другим есть корреляция.

Подвергнув математическому анализу такие параметры, как зоны распространения мухи цеце, численность хищников и ряд других, исследователи выяснили, что ни один из них не коррелирует в должной степени с характером окраски зебр, кроме одного - температуры окружающей среды. То есть климат, в котором живут зебры, в наибольшей степени влияет на их окраску. Чем выше средняя температура, тем ярче и шире черные полоски. И, наоборот, в более холодных областях окраска зебр более тусклая, и даже не все части тела полосатые. Но в африканской саванне живут не только зебры. Почему же мы не видим антилоп с расцветкой «под зебру»? Авторы работы объясняют это тем, что зебры расщепляют съеденную растительность с меньшей эффективностью, чем прочие местные копытные. Относительное несовершенство пищеварительной системы заставляет их больше есть, а значит, и больше времени проводить на солнце. Потому они и нуждаются в дополнительном охлаждении. Темноокрашенные и светлоокрашенные полосы нагреваются по-разному, и получается конвекция воздуха — некий природный кондиционер.

Возможно, полосы действительно способствует лучшей терморегуляции животного за счет микроциркуляции воздуха. Поскольку зебры большую часть времени проводят на открытых территориях, для них фактор теплообмена с окружающей средой более важен, чем все прочие. А с точки зрения эволюции, главным врагом зебр являются не голодные львы или опасные мухи цеце, а палящее солнце.

Так какая же версия единственно верная? Или все же тут комбинация факторов?

Утверждают, что все эти причины, объясняющие, почему зебры полосатые, взаимно дополняют друг друга. Сработал комплекс факторов. Скорее всего, сначала появились полосатые особи в ходе мутации или работы спрятанных генов. Элементы полосатости встречаются и у домашних, и у диких лошадей, а также у ослов. Но у них эти полосы не бывают такими контрастными, как у зебр. Полосатость и контрастность полос усиливались из поколения в поколение, потому что полосатые особи оказались более жизнеспособными. Это оказалось эволюционно выгодным адаптивным признаком для популяции.

Считается, что исходно все дикие животные имеют более однотонную темную окраску. Конечно, на туловище окраска оказывается неоднородной: брюшная сторона всегда светлее спинной. Скорее всего, и предки зебр были темного цвета, а белый цвет появился вторично.

АПД: Кстати, в комментах вполне логичено подсказали еще про одну версию такой окраски. Вот почитайте про

Ученые давно спорят о функции черных и белых полос на шкуре зебр. Венгерские физики и биологи показали, что черно-белый рисунок зебр не привлекателен для слепней - кровососущих насекомых, отравляющих жизнь многим копытным. Черные и белые полосы по-разному отражают поляризованный свет, и оказывается, это является ключевым моментом для насекомых, которые воспринимают поляризацию света. Это исследование является первой серьезной работой, в которой экспериментально продемонстрировано преимущество полосатой окраски зебр.

Зебры относятся к роду Equus - тому же, что и домашняя лошадь. Выделяют три вида зебр - бурчеллову, пустынную и горную (рис. 1). Примечательно, что все эти три вида не являются между собой более близкими родственниками, чем по отношению к другим лошадиным, например, куланам или ослам. В то же время, у всех зебр детеныши, находящиеся в утробе матери, имеют черную окраску, и только на самых поздних стадиях развития покрываются белыми полосками. Начиная с XIX века ученые спорят о функции черных и белых полос на шкуре зебр. За это время было высказано много разных предположений. Некоторые из которых стоит перечислить.

1) Полосы могут создавать зрительные иллюзии, увеличивающие размер тела животного, что может быть полезно при защите от хищника.

2) Полосы могут использоваться как камуфляж. Например, такой рисунок может помогать зебрам сливаться с фоном в высокой траве саванн. В условиях пониженной освещенности полосы плохо различимы даже на близком расстоянии.

3) Полосы у передвигающихся зебр могут ослеплять хищников и затруднять им охоту.

4) Полосы могут использоваться при внутривидовой коммуникации. Поскольку каждая зебра имеет индивидуальный рисунок полос, зебры могут использовать этот рисунок для распознавания матери детенышами или доминантного самца самкой.

5) С помощью регулярного рисунка зебры могут оценивать приспособленность особей. Отсутствие регулярности в рисунке может служить индикатором неблагополучной, больной или раненой особи.

6) Полосы могут помогать при терморегуляции. Поскольку черные и белые полосы по-разному нагреваются на солнце, совместно они могут вызывать конвекцию воздуха и таким образом способствовать охлаждению животного.

7) Защита от мухи цеце. Известно, что мухи цеце стараются не садиться на полосатые поверхности, а предпочитают концентрироваться на однотонных объектах.

Примечательно, что большинство из этих потенциальных функций черно-белых полос у зебр не нашло экспериментальных подтверждений. На сегодняшний день только последняя гипотеза убедительно доказана - действительно, мухи цеце не любят садиться на зебр, от чего зебры, несомненно, выигрывают.

В последнем номере венгерские физики и биологи из разных институтов, в частности, из Университета имени Лоранда Этвёша , предложили новую функцию полос у зебр. Они предположили, что слепни, мухи из семейства Tabanidae , меньше привлекаются черно-белыми полосами зебр, чем однотонным рисунком других лошадей. Cлепни - одни из самых докучливых насекомых, постоянно отравляющих жизнь копытным (рис. 2). На сегодняшний день в данном семействе описано более 4154 видов. Эти насекомые неизменно присутствуют около источников воды, куда приходят на водопой многие копытные. Показано, что слепни привлекаются горизонтально поляризованным светом, который отражается от поверхности воды. Здесь надо сделать небольшое отступление и напомнить читателю, что означает поляризованный свет.

Ádám Egri, Miklós Blahó, György Kriska, Róbert Farkas, Mónika Gyurkovszky, Susanne Åkesson, Gábor Horváth. Polarotactic tabanids find striped patterns with brightness and/or polarization modulation least attractive: an advantage of zebra stripes // Journal of Experimental Biology . 2012. Vol. 215. Pp. 736–745.

При подготовке использована Варвары Ведениной на «Элементы»

Прежде всего, отметим, что зебры относятся к тому же роду, что и домашняя лошадь – Equus, и что сегодня нам известно о трех видах зебр, и все они полосатые.

У горной зебры полоски широкие, у пустынной – белое брюхо и узкие черные полосы, у бурчелловой зебры широкие полосы начинаются на спине и переходят на задние ноги. Известно, что раньше на планете жили зебры еще одного вида – квагги, у которых полоски располагались только на передней части туловища (голове, груди, шее), а остальная часть была коричневой. Но из-за неконтролируемой охоты квагги исчезли с лица Земли более ста лет назад.

Что касается современных зебр, то нельзя сказать, что они имеют четко выраженную черно-белую окраску: очень часто между основными полосами располагаются менее видимые «теневые».

Кстати, в материнской утробе все детеныши зебры имеют ровный черный окрас, и лишь перед родами покрываются светлыми полосками. О том, почему это происходит, ученые спорят уже двести лет, но никак не могут прийти к какому-нибудь общему решению.

Самые популярные версии

Рисунок, как камуфляж, может помочь зебре слиться с окружающим ландшафтом – высокой травой саванны – и в сумерках или на рассвете, в условиях слабого освещения, спасти животному жизнь. При некоторых углах освещения полосы могут слепить хищников и затруднять охоту на зебр.


Регулярный рисунок многие ученые склонны рассматривать как способ коммуникации внутри вида: индивидуальный рисунок полос может использоваться как способ распознавания самца – самкой, детеныша – матерью. Таким образом зебры могут оценивать приспособленность особей: чем хаотичнее рисунок, тем слабее способность особи к деторождению и сохранению рода.

Еще одна версия – полосы нужны зебре для терморегуляции. Черный и белый цвета по-разному отражают солнце и нагреваются с разной скоростью, а когда они чередуются, происходит конвекция воздуха, и тело животного не перегревается.

Еще одна распространенная теория гласит: полосы помогают зебрам защищаться от мух цеце. Эти насекомые избегают полосатых поверхностей и «посадок» на зебр. Именно эта теория на сегодняшний день имеет под собой почву.

Эксперименты ученых

Показателен в этом плане эксперимент, который провели не так давно венгерские ученые. Им удалось доказать, что не только мухи цеце, но и слепни избегают полосатых поверхностей. И главная причина, по мнению ученых, состоит в том, что белые и черные участки по-разному отражают поляризованный свет.


Неслучайно самые узкие полоски находятся у зебры в области головы и ног – именно на тех участках, которые для животного важнее всего при ориентации на местности и при передвижении. В ходе исследования преимущества черно-белого окраса зебр были доказаны экспериментально.

Но критики теории отмечают: для слепней имеет значение не только окраска, но и запах животного, и выдыхаемый им углекислый газ. Поэтому черно-белая расцветка не является стопроцентной гарантией того, что на зебру не сядет слепень.

А в Калифорнийском университете исследовали взаимосвязь между ареалом обитания зебр и особенностями их окраски – интенсивностью, длиной и шириной полос. Сопоставили расцветку зебр из разных регионов и три десятка факторов, которые описывают окружающие животных условия, включая данные о распространении мухи цеце, хищных животных и прочие факторы.

Оказалось, что ареал обитания и рацион животных действительно влияет на окраску, но основной фактор – это климат, точнее, температура воздуха. Чем выше среднегодовая температура, тем ярче и шире черные полосы. Чем прохладнее в регионе обитания, тем бледнее контраст между полосами, и тем больше на теле зебры белых фрагментов.


Это в какой-то степени перекликается с теорией : в жарких регионах зебра проводит больше времени на палящем солнце, и ее расцветка там контрастнее, чем в областях с более щадящим климатом. К слову, именно солнце, а не хищники или мухи цеце, считается главным врагом зебр с точки зрения эволюции.