Зебры, пожалуй, одни из самых красивых и необычных представителей семейства лошадиных, в первую очередь благодаря своим необычным черно-белым полоскам на теле. Ученые столетие ломали голову, зачем природа их так раскрасила. Были предположения, что такое чередование полос сбивает с толку хищников — увы, оно не оправдалось, у львов от зебр в глазах не рябит. Еще одно предположение говорило о том, что чередование полос обеспечивало различный прогрев кожи, что сбивало с толку кровососущих насекомых — и это оказалось не совсем так. 

Элисон и Стивен Коббы, биологи и авторы нового исследования, опубликованного в этом месяце в Journal of Natural History, утверждают, что разгадали эту тайну. По их словам, необычная окраска зебр помогает этим животным не перегреваться на солнце: пот, испаряясь, создает конвекционные потоки между полосами, помогая лучше охлаждать кожу. Добавляя сюда то, что зебры умеют поднимать шерсть на черных участках своего тела, тем самым увеличивая их площадь и ускоряя испарение пота, открывается интересный механизм того, как уникальный рисунок зебр помогает им управлять своей температурой в жару.

Чета биологов провела много лет вместе в странах Африки к югу от Сахары, где они вместе работали над исследованиями в области окружающей среды. В том числе они изучали зебр в их естественной среде обитания в Кении, чтобы понять роль полос в контроле температуры. Исследователи собрали полевые данные от двух живых зебр, жеребца и кобылы, и сравнили их со шкурой зебры, расправленной на вешалке.

Данные показали разницу в температуре между черными и белыми полосами, которая увеличивается по мере того, как в течение дня Солнце нагревает саванну. В то время как это различие в температуре стабилизируется на живых зебрах еще утром, и черные полосы в итоге оказываются на 12-15ºC горячее белых, полосы на безжизненной шкуре зебры продолжают нагреваться дальше, еще на целых 16ºC. Это явно указывает на то, что существует механизм подавления перегрева у живых зебр. Поэтому то, как именно зебры используют полосы для охлаждения, является ключом к пониманию того, почему все они имеют свой уникальный рисунок полос.

Figure

Как и все виды в семействе лошадиных, зебры потеют, чтобы не перегреваться. Недавние исследования показывают, что прохождение пота у лошадей от кожи до кончиков волос облегчается белком, называемым латерином, который также присутствует и у зебр. Это делает пот пенистым, увеличивая его площадь поверхности и уменьшая поверхностное натяжение, поэтому он быстрее испаряется и лучше предотвращает перегрев животного.

Исследователи предполагают, что перепады температур и активность воздуха на черных и белых полосах создают небольшие конвективные движения воздуха внутри и чуть выше полос, которые дестабилизируют воздух и водяной пар на кончиках волос и ускоряют процесс испарения.

Во время полевых исследований авторы также заметили — вероятно, впервые — что зебры обладают неожиданной способностью поднимать шерсть на своих черных полосах, в то время как на белых полосах шерсть остается приглаженной. Авторы предполагают, что поднятие черной шерсти в дневную жару, когда полосы находятся при разных температурах, способствует передаче тепла от кожи к поверхности волос. И, наоборот, когда полосы находятся при одинаковой температуре прохладным ранним утром, и нет движения воздуха, поднятые черные волосы помогают уловить воздух, чтобы уменьшить потери тепла в это время.

Figure
Хорошо видно, что шерсть поднимается только на черных полосках.

Эти три компонента — конвективные движения воздуха, потоотделение с помощью латерина и поднятие черной шерсти — работают вместе как механизм, позволяющий зебрам отводить пот с кожи, чтобы он мог более эффективно испаряться и помогать им остывать.

Авторы также предполагают, что конвекционные потоки от черных полос могут мешать садиться на кожу различным кровососущим насекомым. Такое поведение насекомых наблюдалось в недавно опубликованных исследованиях о полосах зебр и может дать дополнительное преимущество последним.

Есть данные из других недавних исследований, которые подтверждают идею о том, что контроль тепла может быть ключом к тому, почему зебры имеют такую уникальную раскраску. Было продемонстрировано, что полоски зебры становятся заметно более выраженными у животных, живущих в самом жарком климате, вблизи экватора. Размеры зебр также уменьшаются с приближением к экватору, обеспечивая большее соотношение площади поверхности к объему, что помогает животным лучше рассеивать тепло за счет испарения.

Элисон Кобб, ведущий автор новой статьи, говорит: «с тех пор, как я в детстве прочитала рассказ Киплинга «Как леопард получил свои пятна», я задавалась вопросом, для чего нужны полосы зебре. В течение многих лет, проведенных в Африке, нас всегда поражало, сколько времени зебры проводят на пастбище в палящую дневную жару, и мы чувствовали, что полосы могут помочь им каким-то образом контролировать свою температуру».

«Мои первые попытки сорок лет назад проверить эту гипотезу включали сравнение температуры воды в масляных бочках, накрытых разноцветным войлоком, но мне показалось, что это был недостаточно хороший эксперимент, и я хотела посмотреть, как ведут себя полосы на живых зебрах».


Конвекционные потоки воздуха рядом с полосками зебр не дают садиться кровососущим насекомым им на кожу. Лошадям и людям в этом плане не везет.

«Стив, человек, который позже стал моим мужем и соавтором, преподавал тогда биологию в Университете Найроби, и учил студента, работающего с зебрами, который сказал, что может успокоить их, чистя им шерсть метлой с длинной ручкой. Это придало мне смелости, и в 1991 году я попросила разрешения пойти в приют для животных в Национальном парке Найроби, чтобы посмотреть, смогу ли я приручить одну из диких зебр в загоне, расчесывая ее с помощью швабры. К одному из животных никогда не прикасался человек с момента его поимки. К моему огромному удовольствию, эта зебра нашла почесывание щеткой очень приятным и по мере того, как проходили дни, она постепенно позволяла мне чесать ее все больше и больше. Два года спустя я вернулась в Найроби и пошла в загон с щеткой. Та же кобыла-зебра подняла голову, пристально посмотрела на меня и подошла ближе, чтобы я снова могла ее почесать».

«Лишь несколько лет спустя у нас появилась возможность собирать полевые данные с зебр в Африке, и тогда же мы заметили их способность поднимать волоски на своих черных полосах, в то время как белая шерсть продолжала лежать. Это было совсем недавно. Когда была открыта роль латерина в том, чтобы помочь лошадям сохранять прохладу, все стало на свои места».

«Решение проблемы теплового баланса зебры умнее, сложнее и красивее, чем мы себе представляли. Конечно, предстоит еще много работы, чтобы собрать доказательства и полностью понять, как полосы помогают зебрам контролировать температуру, но мне сейчас 85, так что это станет задачей для других».