Человек в костюме зебры. Как ученый разгадал секрет черно-белых полос

1862
views

В 4 часа утра Тим Каро будит своих коллег. Ворчащие и заспанные, они следуют за ним до окраины деревни, где прячутся животные. Тим усаживает коллег на стулья и, дав им немного привыкнуть к темноте, спрашивает, видят ли они кого-нибудь и если да, то могут ли показать, где именно.

Но настоящих животных тут нет. Несмотря на то, что лагерь расположен в танзанийском национальном парке Катави, Каро просит идентифицировать шкуры антилопы гну, импалы и зебры, накинутые на стулья или развешанные на веревках. Каро хочет знать, помогают ли полоски животному лучше прятаться от хищников в предрассветное время, но проводить эксперимент на настоящих животных слишком ненадежно. «Я потерял много социального капитала на том эксперименте — говорит Каро, — Если вас будят, то лучше, если это будет чем-то приятным или захватывающим, а это не наш случай».

Этот эксперимент был одним из сотен исследований, которые он провел за 20 лет своей научной одиссеи в поисках ответа на вопрос: «Зачем зебре полоски?». Вопрос, на который пытался найти ответ почти каждый крупный биолог, начиная с Альфреда Рассела Уоллеса. «Это стало для меня вызовом — проверить все существующие гипотезы по этой теме, и не только найти верную, но и опровергнуть все оставшиеся», — говорит Тим Каро. Его новая книга «Zebra Stripes» («Полоски зебры») подробно рассказывает об исследовании.

Эта книга — не обычный научпоп. Она про то, как делается наука и полна подробностей, необходимых для повторения экспериментов, описанных в книге: дистанция, с которой надо смотреть на шкуры; отражательная способность шерсти зебры; тонкости установки тепловизионной камеры, снимающей инфракрасные снимки, и динамика, проигрывающего звуки хищников; гистограммы и диаграммы. Это книга для ученых, либо для тех, кто хочет ими стать. И, что особенно важно для последних, она содержит истории научных похождений Каро: рассказы о том, как он систематически прорабатывал гипотезу за гипотезой, пока не выяснил секрет полосок.

Гипотеза №1: полоски нужны зебре, чтобы прятаться от хищников

Самая популярная теория о необычном окрасе зебры основывается на идее, что полоски нужны ей для того, чтобы скрываться от хищников. Якобы полоски могут служить животному в качестве камуфляжа. Каро проверял гипотезу, тревожа коллег в предрассветное время, как описано выше. Но он также напрягал их по вечерам. В течении недели, как только наступали сумерки, он (каждые 5 минут) спрашивал своих сослуживцев, видят ли они зебру или какое-нибудь другое животное в тусклом свете. Каро записывал ответы в блокнот и спрашивал снова и снова до наступления полной темноты.

Ученый брал эти данные и сопоставлял с информацией об анатомии хищников — формой глаз льва и гиены, количеством в них колбочек и палочек (типы фоторецепторов в глазу — BN), спектральной чувствительности к свету. «Важно помнить, что большинство хищников с двухцветным зрением очень плохо различают полоски. В темное время суток зебра представляет собой для них серое пятно и полоски никак не влияют на восприятие ее силуэта», — заключил ученый.

Гипотеза №2: полоски как предупреждение для хищников

Камуфляж — лишь одна из теорий о предназначении полосок для защиты от хищников. Другая теория предполагает, что полосы предупреждают хищников, что зебры представляют опасность — такое явление называется апосематизм. «Апосематические животные окрашены предупреждающе, например, скунсы или дикобразы, — говорит Каро. — В дополнению к цвету, они часто намеренно громкие, неторопливые или сильно пахнущие, что сообщает хищникам об их опасности».

Зебры не медленные, но шумные. Но громче ли они других, более равномерно окрашенных травоядных, обитающих в саванне? Каро выяснил это, припарковав свой Land Rover рядом со стадом антилоп, зебр и топи. Он записывал каждый всхрап, мычание и ржание, который издавали животные. «Самым шумным видом оказались импалы», — говорит ученый. Подойдя поближе, он также заметил много ран на зебрах.

«Это не то, что ожидаешь увидеть на животном, предупреждающем хищников не нападать на него», — пояснил Каро, отвергнув и эту теорию.

Гипотеза №3: полоски нужны, чтобы сбить львов с толку

Другая популярная теория гласит, что полоски создают оптическую иллюзию у хищников и это сбивает их с толку. Двое и более зебр могут выглядеть, как одно животное, если бегут в группе. «Одним из способов проверить это — засесть в национальном парке на месяцы, ожидая попытки нападения хищников, но на это у меня не было ни времени, ни терпения», — объясняет Каро.

Поэтому ученый сам притворился хищником, направившись быстрым шагом к стаду зебр. Когда они начинали убегать, ученый доставал секундомер, карандаш, бумагу и записывал полученные данные. «Есть и другие варианты гипотезы о запутывании», — говорит Каро, проверивший их все.

Все эксперименты, проверяющие, запутывают ли полоски крупных хищников, провалились. И действительно, если взглянуть на данные, львы убивают и поедают зебр крайне успешно.

Гипотеза №4: с помощью полосок зебры узнают друг друга

Менее популярная гипотеза состоит в том, что полосы предназначены для узнавания. То, что зебры могут узнавать друг друга, не вызывает сомнений — так делают лошади. Но у лошадей довольно крупный мозг. Так что, возможно, зебры используют полосы для запоминания друг друга.  Но когда мозг зебры сравнили с мозгом других непарнокопытных, то не нашли особой разницы в размере. «Зачем зебрам использовать полосы, чтобы различать друг друга, если они и так могут это делать?» — задается вопросом Каро.

Гипотеза №5: полосы как регулятор температуры

В начале 1990-х известный натуралист Десмонд Моррис предположил, что так как черные полосы поглощают свет, а белые его отражают, то разница температур между ними при полуденном солнце создает поток воздуха, охлаждающего зебру. Чтобы проверить это, Каро взял инфракрасную камеру и спрятался с ней в кустах.

«Я делал снимки различных видов животных и выяснил, что зебры не холоднее других» —  говорит Каро. К тому же, физический аспект этой теории вообще не работает: когда зебра начинает двигаться, любые воздушные потоки, проходящие вдоль спины животного, распадаются.

Гипотеза №6: необычный окрас для избавления от мух

Вспоминая о том, как он брел, завернутый в шкуру зебры, по пыльной танзанийской дороге под полуденным солнцем, Каро признает, что ему следовало бы сперва проконсультироваться с экспертом-энтомологом. «Из литературы я знал, что некоторые виды жалящих мух не любят садиться на черно-белые поверхности», — рассказывает он. Каро также знал, что насекомых привлекают движущиеся объекты. Поэтому он в течение часа бродил по дороге в шкуре зебры, а его помощник считал, сколько мух цеце село на него за это время. Ради науки Каро проделал то же самое в шкуре антилопы гну.

И что же? «Я начал видеть реальные результаты. Мухам не нравились полоски! Это было большое достижение в исследовании. После 10 лет работы над этим проектом, я, наконец-то, начал видеть позитивные результаты относительно одной из гипотез», — делится впечатлениями Каро. Он провел больше экспериментов, в том числе установил полосатые ловушки для мух. С каждым новым экспериментом гипотеза подтверждалась все больше и больше. В конечном итоге Каро с коллегами провели картографический анализ, накладывая зоны обитания жалящих мух на места обитания зебр и их неполосатых сородичей, например куланов.

«Это был моментальный успех: полоски преобладают там, где особенно много жалящих мух», — делится Каро результатами исследования.

У ученого нет сомнений относительно связи между мухами и полосками. Теперь он хочет узнать, как именно мухи спровоцировали появление полос. По этому исследованию осталось лишь несколько вопросов. Во-первых, почему мухам не нравится черно-белые поверхности? И, во-вторых, развили ли зебры свою защиту против мух потому, что слишком чувствительны к потере крови или к болезням, которые переносят мухи.

Перевод для Barking News: Анастасия Федотова