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斑馬紋演化之謎:不是保護色?

2017/4/21 — 10:13

via pixabay.com

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一直以來,動物學界對斑馬紋有什麼用提出多個不同假說。而事實上,遠至啟發達爾文出版演化論的英國生物學家 Alfred Russel Wallace (1823—1913) 已經對問題有非常大的興趣。但究竟哪個說法才是對的呢?這問題也困擾著美國野生生物學家 Tim Caro 。

他為了尋找答案,可以去到好盡⋯⋯

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清晨 4 時, Caro 已弄醒同事。他們睡眼惺松並嘮叨抱怨著,但仍隨著 Caro 來到村莊邊緣——那些「野獸」藏身之地,並被指示座下。在眼睛休息一分鐘適應光線後, Caro 要求同事們有否看到什麼,如有的話能否指出牠們在哪。

雖然他們身處東非坦桑尼亞卡塔維國家公園,所謂的「野獸」只是披上角馬高角羚、斑馬皮毛的木板或者只是晾衫繩。 Caro 想知道究竟破曉前斑馬紋能否真的作為保護色。因為這個時段有大量獵食者覓食,而 Caro 又無法假手於草原上的動物行動進行觀察。亦因為他的研究並非常人可忍耐,他已經碌爆人情卡。

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如果你被弄醒,那件事最好是令人興奮又或難以預計,但這些實驗並非如此。

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以上的實驗只是 Tim Caro 廿年斑馬紋研究的其中一個。 他認為,要調查所有現存斑馬紋出現的假說是個極大挑戰 。這樣做不單會找到正確原因,同等重要地否定所有錯誤假說。

Caro 的新書《斑馬紋 (Zebra Stripes) 》正正列出他廿年研究的所有細節,小至斑馬毛髮的反射值,大至如何設定獵食者音效等;此書並非為普通人而寫,相反 Caro 希望其他學者以及想成為科學家的讀者閱讀後,理解科學背後的嚴謹與堅持。

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保護色假說

斑馬紋 = 保護色是最為普遍的說法。之前說過, Caro 曾在清晨擾人清夢,他亦曾在黃昏亦做過相關實驗:整整一個星期,他在太陽剛下山後每隔五分鐘就問同事能否看到目標,直至完全天黑。

他將得到的數據,再對比獅子、鬣狗等掠食者的眼睛結構,如形狀、感光細胞多少以及分光靈敏度等。他指出,很多掠食者都是雙色視覺,原本就難以察覺斑馬紋的存在;朝暮時斑馬本體更會呈模糊的灰色,被吃與否根本跟紋理無關。

角馬、高角羚、斑馬皮毛木板
Credit: Tim Caro

角馬、高角羚、斑馬皮毛木板
Credit: Tim Caro

警告色假說

有說斑馬紋是一種警告色 (aposematism) ,用以驚告掠食者:「吃我會很危險!」不過,通常擁有警告色的動物是較遲緩、會發出噪音或有異味。斑馬明顯不是遲頓的生物,但牠們是否較吵呢?

Caro 將自己的 Land Rover 越野車分別泊在高角羚、斑馬與黑面狷羚群旁邊並錄下牠們發出的所有聲音,每次半小時。結果?最吵耳的是高角羚。 Caro 又發現斑馬身上有很多傷口,如果紋理是警告色的話是 complete fail 。

混淆假說

黑白相間的斑馬紋有指是可以混淆獵者,超過一隻斑馬群在一起時會被誤以為是體型較大的動物,令其他動物不易對斑馬下手。但在 Caro 的記錄下,這並不正確。此外,獅子獵食斑馬已有為數不少的文獻記載,所以這個假說絕對不正確。

社會認同假說

支持此說的學者認為斑馬紋是讓斑馬辨別朋友。同科的馬確實會根據顏色與紋理辨認同伴,但 Caro 發現,斑馬大腦與其他馬科動物相若,根本不須演化出深淺相間的紋理作為視覺輔助。故此,這假說也不對。

溫度調節假說

著名動物學家 Desmond Morris 於 90 年代初提出,黑色紋能吸熱,白色紋則可反射陽光,為斑馬身體產生對流,令牠們散熱更快。為了測試說法, Caro 便以紅外線相機拍攝多種動物,最後發現斑馬的體溫並不比其他物種低,而且說法也不乎合物理學說,這方面就要問余海峯了。

驅蒼蠅假說

此前已有文獻指某些吸血蒼蠅討厭接觸黑白相間的表面,但牠們卻受動作所吸引。結果, Caro 分別披上牛羚皮與斑馬皮在高溫下周圍行一個小時,甚至走進角馬群中,要求助手數身上的采采蠅數目。

這套斑馬服並非實驗著用,而是 Caro 兒子送贈的「禮服」。
Credit: Tim Caro

這套斑馬服並非實驗著用,而是 Caro 兒子送贈的「禮服」。
Credit: Tim Caro

而這一系列的實驗終有小成果。他與同事製作斑馬紋捕蠅器,同樣發現采采蠅較不喜斑馬紋。另外,團隊又發現斑馬與其無紋近親亞洲野驢分佈地區,斑馬身處的地方有較吸血昆蟲品種,顯示斑馬紋有「抗蟲」功效。

Tim Caro 現時正在研究昆蟲與斑馬紋關係,找出蒼蠅如何逼使馬科動物祖先演化出斑紋。其中一個重要問題是,為何蒼蠅這麼討厭黑白紋,另一個重心是究竟斑馬是較易受失血影響,還是受蒼蠅散播的傳染病影響。

去年不文諾貝爾生物獎就由分別扮羊與扮鹿的 Thomas Thwaites 、 Charles Foster 瓜分,今年 Tim Caro 扮斑馬相信很大機會獲獎,讓大眾知道扮鬼扮馬其實對科學也有很大貢獻。

來源:
Wired, The Man in the Zebra Suit Knows the Secret of the Stripes

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