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斑馬紋演化之謎:真係有助大熱天時降溫

2019/6/17 — 18:19

via pixabay.com

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馬科動物為何只有斑馬演化出黑白相間的紋理?人類有多達 18 個不同假說,主流意見就指是斑馬用黑白紋調節體溫。不過研究了 20 年斑馬紋的 Tim Caro 曾在《斑馬紋 (Zebra Stripes) 》一書否定說法年初 Caro 團隊刊於 PLOS One 的研究亦重申,斑馬紋的主要用途是影響吸血昆蟲的視覺,令其難以著陸叮咬斑馬。

最新刊於《自然歷史期刊》的研究則再次推翻「斑馬紋不是調節體溫」的說法,並首度以 2 隻生活於非洲天然棲息地的斑馬,分析黑白紋間的溫差,發現在每天最熱的七個小時裡,兩種不同顏色的間紋,黑色紋溫度會比白色紋高 12-15°C ,並會在斑馬皮上產生對流有助降溫。

是次研究由生態學家 Stephen Cobb 及妻子 Alison Cobb 進行。 Alison 指,過去 40 年他們都與 Tim Caro 一樣做類似實驗,以斑馬皮套在鐵水桶上,再對比套有其他動物皮毛的水桶溫度,但明顯與現實仍有差異,因此決定在非洲追蹤活生生的斑馬,了解這種馬科動物仍可在大熱天時悠然自在地於草原漫步。

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Alison Cobb 1991 年在非洲研究斑馬之情況。
Credit: Stephen Cobb

Alison Cobb 1991 年在非洲研究斑馬之情況。
Credit: Stephen Cobb

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團隊後來將斑馬皮套在馬身上,發現斑馬紋也有類似溫差,黑色紋溫度會高 16°C 。不過,套上斑馬皮並不等於能讓馬可調控體溫:活斑馬的黑色紋只會升至 56°C ,斑馬皮的黑色紋則會暴升至 71°C 。

當然加了一層皮毛已相當熱吧,然而 Stephen 與 Alison 認為還有其他機制幫助調控斑馬體溫。經過細心調查,發現對流可能受馬科動物包括斑馬分泌的泡沫汗加強,而泡沫汗本身已比正常汗水有更大表面面積,加快其蒸發速度幫助降溫。

另一方面, Stephen 與 Alison 又發現斑馬黑色紋上的毛髮會竪起,可能在早上已將較涼空氣吸住,然後容許空氣流動與泡沫汗蒸發得更快,從而令斑馬在日間感到更涼快。

Stephen 與 Alison 發現斑馬黑色紋上的毛髮會竪起。
Credit: Alison Cobb

Stephen 與 Alison 發現斑馬黑色紋上的毛髮會竪起。
Credit: Alison Cobb

Stephen 與 Alison 在總結時表示,斑馬紋、泡沫汗與黑色紋毛髮竪起都是斑馬在炎熱天氣下降溫的三種重要因素。此外,他倆又指出 Caro 團隊認為斑馬紋有阻止吸血昆蟲叮咬研究的結論並非不正確,只是他們認為黑白紋以物理方式造成空氣渦流 (eddy) ,才是阻止吸血昆蟲著陸的原因。

當然,研究無法完全停止學界對斑馬紋的爭議,相反更可看到斑馬紋機制比人類想像中複雜得多,未來相信會有更多相關研究解構斑馬紋演化之謎。不過, Alison 就在新聞稿指:「我已經 85 歲了,這些粗活還是留給其他學者做吧!」

報告:
Cobb, A. & Cobb, S. (2019).Do zebra stripes influence thermoregulation?. Journal of Natural History, 53:13-14, 863-879. DOI: 10.1080/00222933.2019.160760

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