Для чого зебрі смужки? Як вчений розгадав секрет чорно-білих тварин
О 4 годині ранку Тім Каро будить своїх колег. Заспані, вони прямують за ним до околиці села, де ховаються тварини. Тім саджає колег на стільці і, давши їм трохи звикнути до темряви, запитує, чи бачать вони кого-небудь і якщо так, то чи можуть показати, де саме.
Але справжніх тварин тут немає. Незважаючи на те, що табір розташований в танзанійському національному парку Катави, Каро просить ідентифікувати шкури антилопи гну, імпали і зебри, накинуті на стільці або розвішані на мотузках. Каро хоче знати, чи допомагають смужки тварині краще ховатися від хижаків в досвітній час, але проводити експеримент на справжніх тваринах дуже ненадійно. «Я втратив багато соціального капіталу на ті експерименти — каже Каро, — Якщо вас будять, то краще, якщо це буде чимось приємним або захоплюючим, а це не наш випадок».
Цей експеримент був одним із сотень досліджень, які він провів за 20 років своєї наукової одіссеї у пошуках відповіді на запитання: «Навіщо зебрі смужки?». Питання, на яке намагався знайти відповідь майже кожен великий біолог, починаючи з Альфреда Рассела Уоллеса. «Це стало для мене викликом — перевірити всі існуючі гіпотези щодо цієї теми, і не тільки знайти правильну, але і спростувати всі, що залишилися», — говорить Тім Каро. Його нова книга «Zebra Stripes» («Смужки зебри») докладно розповідає про дослідження.
Ця книга — не звичайний научпоп. Вона про те, як робиться наука і сповнена подробиць, необхідних для повторення експериментів, описаних у книзі: дистанція, з якої треба дивитися на шкури; відбивна здатність вовни зебри; тонкощі установки тепловізійної камери, що робить інфрачервоні знімки, і динаміка, який програє звуки хижаків; гістограми та діаграми. Це книга для науковців, або для тих, хто хоче ними стати. І, що особливо важливо для останніх, вона містить історії наукових пригод Каро: розповіді про те, як він систематично опрацьовував гіпотезу за гіпотезою, поки не з’ясував секрет смужок.
Гіпотеза №1: смужки потрібні зебрі, щоб ховатися від хижаків
Найбільш популярна теорія про незвичайне забарвлення зебри ґрунтується на ідеї, що смужки потрібні їй для того, щоб ховатися від хижаків. Нібито смужки можуть служити тварині в якості камуфляжу. Каро перевіряв гіпотезу, тривожачи колег в досвітній час, як описано вище. Але він напружував їх ще й вечорами. Протягом тижня, як тільки наставали сутінки, він (кожні 5 хвилин) питав своїх товаришів по службі, чи бачать вони зебру або якусь іншу тварину у тьмяному світлі. Каро записував відповіді в блокнот і питав знову і знову до настання повної темряви.
Вчений брав ці дані і зіставляв з інформацією про анатомію хижаків — формою очей лева та гієни, кількістю в них колбочок і паличок (типи фоторецепторів в оці), спектральної чутливості до світла. «Важливо пам’ятати, що більшість хижаків з двоколірним зором дуже погано розрізняють смужки. У темний час доби зебра являє собою для них сіру пляму і смужки ніяк не впливають на сприйняття її силуету», — підсумував учений.
Гіпотеза №2: смужки як попередження для хижаків
Камуфляж — лише одна з теорій про призначення смужок для захисту від хижаків. Інша теорія припускає, що смуги попереджають хижаків, що зебри становлять небезпеку — таке явище називається апосематизм. «Апосематичні тварини пофарбовані застережливо, наприклад, скунси або дикобрази, — каже Каро. — У доповнення до кольору, вони часто навмисно гучні, неквапливі або сильно пахнуть, що повідомляє хижакам про їх небезпеку».
Зебри не повільні, але галасливі. Але чи голосніші вони за інших, більш рівномірно забарвлених травоїдних, що мешкають в савані? Каро з’ясував це, припаркувавши свій Land Rover поруч зі стадом антилоп, зебр і драговини. Він записував кожен хрип, мукання та іржання, який видавали тварини. «Найгучнішим видом виявилися імпали», — говорить учений. Підійшовши ближче, він також помітив багато ран на зебрах.
«Це не те, що очікуєш побачити на тварині, яка попереджує хижаків не нападати на неї», — пояснив Каро, відкинувши і цю теорію.
Гіпотеза №3: смужки потрібні, щоб збити з пантелику левів
Інша популярна теорія говорить, що смужки створюють оптичну ілюзію у хижаків і це збиває їх з пантелику. Двоє і більше зебр можуть виглядати, як одна тварина, якщо біжать в групі. «Одним зі способів перевірити це — засісти в національному парку на місяці, чекаючи спроби нападу хижаків, але на це у мене не було ні часу, ні терпіння», — пояснює Каро.
Тому вчений сам удавсь хижаком, швидким кроком попрямувавши до стада зебр. Коли вони починали тікати, вчений діставав секундомір, олівець, папір і записував отримані дані. «Є й інші варіанти гіпотези про заплутування», — говорить Каро, який перевірив їх всі.
Всі експерименти, які перевіряли чи заплутують смужки великих хижаків, провалилися. І дійсно, якщо поглянути на дані, леви вбивають і поїдають зебр вкрай успішно.
Гіпотеза №4: за допомогою смужок зебри впізнають одна одну
Менш популярна гіпотеза полягає в тому, що смуги призначені для впізнавання. Те, що зебри можуть впізнавати один одного, не викликає сумнівів — так роблять коні. Але у коней досить великий мозок. Так що, можливо, зебри використовують смуги для запам’ятовування один одного. Але коли мозок зебри порівняли з мозком інших непарнокопитних, то не знайшли особливої різниці в розмірі. «Навіщо зебрами використовувати смуги, щоб розрізняти один одного, якщо вони і так можуть це робити?» — задається питанням Каро.
Гіпотеза №5: смуги як регулятор температури
На початку 1990-х відомий натураліст Десмонд Морріс припустив, що так як чорні смуги поглинають світло, а білі його відображають, то різниця температур між ними при полуденному сонці створює потік повітря, що охолоджує зебру. Щоб перевірити це, Каро взяв інфрачервону камеру і сховався з нею в кущах.
«Я робив знімки різних видів тварин і з’ясував, що зебри не холодніші за інших» — говорить Каро. До того ж, фізичний аспект цієї теорії взагалі не працює: коли зебра починає рухатися, будь-які повітряні потоки, що проходять уздовж спини тварини, розпадаються.
Гіпотеза №6: незвичайне забарвлення для позбавлення від мух
Згадуючи про те, як він брів, загорнутий в шкуру зебри, по курній танзанійської дорозі під полуденним сонцем, Каро визнає, що йому слід було б спершу проконсультуватися з експертом-ентомологом. «З літератури я знав, що деякі види жалячих мух не люблять сідати на чорно-білі поверхні», — розповідає він. Каро також знав, що комах приваблюють рухомі об’єкти. Тому він протягом години блукав по дорозі в шкурі зебри, а його помічник рахував, скільки мух цеце сіло на нього за цей час. Заради науки Каро зробив те ж саме в шкурі антилопи гну.
І що ж? «Я почав бачити реальні результати. Мухам не подобалися смужки! Це було велике досягнення в дослідженні. Після 10 років роботи над цим проектом, я, нарешті, почав бачити позитивні результати щодо однієї з гіпотез», — ділиться враженнями Каро. Він провів більше експериментів, у тому числі встановив смугасті пастки для мух. З кожним новим експериментом гіпотеза підтверджувалася все більше і більше. В кінцевому підсумку Каро з колегами провели картографічний аналіз, накладаючи зони проживання жалячих мух на місця проживання зебр та їхніх несмугастих родичів, наприклад куланів.
«Це був миттєвий успіх: смужки переважають там, де особливо багато жалячих мух», — ділиться Каро результатами дослідження.
У вченого немає сумнівів щодо зв’язку між мухами і смужками. Тепер він хоче дізнатися, як саме мухи спровокували появу смуг. За цим дослідженням залишилося лише кілька питань. По-перше, чому мухам не подобаються чорно-білі поверхні? І, по-друге, чи розвинули зебри свій захист проти мух тому, що занадто чутливі до втрати крові чи до хвороб, які переносять мухи.
