Das Rätsel, warum Zebras Streifen haben, ist endlich gelöst

Zebrastreifen verblüffen beißende Fliegen und verringern ihre Fähigkeit, kontrollierte Landungen durchzuführen

von GrrlScientist für Forbes | @GrrlScientist

HINWEIS: Ursprünglich veröffentlicht unter dem Titel: „Warum Pferde gestreifte Pyjamas tragen sollten“

Im Laufe der Jahrhunderte gab es viele Erklärungen, warum Zebras Streifen haben und Pferde nicht. (Bildnachweis: Igorowitsch / CC0)

Ein kürzlich veröffentlichter Artikel des Verhaltens- und Evolutionsökologen Tim Caro, der die Tierfärbung an der University of California in Davis untersucht, und ein internationales Forscherteam berichten, dass Zebras Streifen entwickelt haben, um die Raubtiere durch Fliegenbisse zu reduzieren. Diese Schlussfolgerung ergab sich aus einer eleganten Reihe von Experimenten mit Pferden, in Gefangenschaft lebenden Zebras und Pferden im gestreiften Schlafanzug, die zeigten, dass gestreifte Oberflächen verhindern, dass beißende Fliegen eine kontrollierte Landung durchführen (ref).

So viele neugierige Menschen, so viele neugierige Ideen

Von Wissenschaftlern wie Alfred Russel Wallace und Charles Darwin bis zu populären Schriftstellern wie Rudyard Kipling haben die Menschen lange darüber nachgedacht, warum die Zebras gestreift sind, während ihre nahen Cousins, Pferde, schlicht sind. In den letzten 150 Jahren hat die Öffentlichkeit eine Vielzahl von Erklärungen für Zebrastreifen erhalten, die von Tarnung (ref), verwirrenden Raubtieren (ref & ref) und Signalisierung an andere Zebras (ref: US / UK) bis hin zur Reduzierung reichen Überhitzung (ref), aber erst kürzlich wurden diese Ideen ernst genug genommen, um wissenschaftlich getestet zu werden.

Vor ein paar Jahren schlug Professor Caro eine neue und überraschende Antwort auf diese uralte Frage vor: Streifen verhindern, dass beißende Fliegen auf einem Zebra landen (ref) - eine Hypothese, die von Forschern allgemein akzeptiert wird. Aber warum oder wie erreichen Streifen dies? Niemand wusste es genau.

Beißende Fliegen bergen ernsthafte Gesundheitsrisiken

Diejenigen, die in der Nähe von Pferden leben oder mit ihnen arbeiten, wissen, wie irritierend Bisse von Bremsen sein können. Das Beißen ist jedoch ein kritischer Teil ihres Lebenszyklus: Weibliche Tabanidenfliegen benötigen eine Blutmahlzeit, um Eier zu produzieren.

In Afrika, wo Zebras leben, tragen Tabanidenfliegen eine Reihe von Krankheiten, die für Zebras tödlich sind, darunter Trypanosomiasis, infektiöse Anämie bei Pferden, afrikanische Pferdekrankheit und Influenza bei Pferden (ref). Sie übertragen diese Krankheiten durch ihren Biss, der so invasiv ist wie eine Injektionsspritze. Zebras sind sehr anfällig für Infektionen durch Insektenstiche, da sie dünnhäutig sind und beißenden Fliegen einen einfachen Zugang zu einer Kapillare ermöglichen. Aber warum sind Streifen so effektiv, um Angriffe von Fliegen zu reduzieren? Da wilde Zebras schwer zu erreichen sind, ist es schwierig zu wissen, wie genau sich Streifen auf das Verhalten der Fliegen auswirken.

Gestreifte Oberflächen verblüffen Tabanidenfliegen und verhindern so kontrollierte Landungen

Das Forscherteam verglich das Verhalten von Bremsen (Haematopota pluvialis und Tabanus bromius), als sie versuchten, auf drei Zebras und neun einheitlich gefärbten weißen, grauen, braunen und schwarzen Pferden zu landen und sie zu beißen, die in ähnlichen Gehegen in der Hill Livery in Bristol, Großbritannien, leben. Das Video der Forscher zeichnete einzelne Pferde und Zebras auf oder machte sich insgesamt 16,3 Stunden lang Notizen aus genauen Beobachtungen, während Bremsen um diese Tiere herum summten.

Ein Pferd trägt für diese Studie einen gestreiften Mantel. (Bildnachweis: Tim Caro)

Professor Caro und seine Mitarbeiter berichten, dass sich Bremsen den Studienpferden und Zebras gleichermaßen näherten, sie umkreisten und berührten, wahrscheinlich vom Geruch angezogen, aber weniger als ein Viertel so oft auf den Zebras landeten. Warum? War dieser Effekt auf unterschiedliche Düfte oder unterschiedliche Oberflächenfarbmuster zurückzuführen? Um diese Frage zu beantworten, bekleideten Professor Caro und seine Mitarbeiter sieben der Studienpferde entweder mit einem festen schwarzen, festen weißen oder schwarz-weiß gestreiften Mantel. Sie entdeckten, dass Bremsen viel seltener auf dem gestreiften Fell selbst landeten (Abbildung 2) - aber sie landeten genauso oft auf den bloßen Köpfen der Studienpferde, eine elegante Bestätigung ihrer Hypothese.

Abb. 2. Mittlere (und SE) Anzahl der Tabanidenfliegen (a), die Stoffmäntel mit unterschiedlichen Schattierungen und Mustern berühren oder (b) landen und © auf dem bloßen Kopf von 7 verschiedenen Pferden landen. *** = p <0,0001. (doi: 10.1371 / journal.pone.0210831)

Aber weil die Bremsen sowohl die Pferde als auch die Zebras gleichermaßen belästigten, wann wurden die Auswirkungen der Streifen offensichtlich? Um diese Frage zu beantworten, zeichnete das Forschervideo das Verhalten von Bremsen um die Studienzebras und einige der Studienpferde auf oder machte ausführliche Notizen.

Sie stellten fest, dass sich die Bremsen im Gegensatz zu dem, was sie für Pferde sahen, den Zebras mit einer weitaus schnelleren Geschwindigkeit näherten und nicht langsamer wurden, als sie den Abstand zum Tier schlossen und häufig gegen das Zebra stießen, bevor sie wegflogen (Abbildung 3).

Abb. 3. Mittlere Fluggeschwindigkeit (in Pixel pro Videobild) von Tabaniden während der letzten 0,5 Sekunden der Annäherung an Pferde (durchgezogene Linie) und Zebras (gestrichelte Linie). Grauzone = ± SE. N (Pferd nähert sich) = 39; N (Zebra nähert sich) = 26. (doi: 10.1371 / journal.pone.0210831)

Dieser Effekt wurde nur im letzten Moment der Annäherung einer Bremse beobachtet, als sie sich innerhalb von ein bis zwei Metern von den Zebras befanden. So ist es möglich, dass die Streifen des Zebras die herannahenden Bremsen verblüffen und verwirren. Professor Caro und seine Mitarbeiter schlagen vor, dass diese Verwirrung auf die niedrig aufgelöste Sicht der Bremsen zurückzuführen sein könnte, die auf der Erkennung von Bewegungen beruht. (Eine solche „Bewegungsblendung“, die durch kontrastreiche Muster erzeugt wird, die die Wahrnehmung der Bewegung eines gestreiften Objekts durch einen Beobachter beeinträchtigen, wurde auch für andere Insekten berichtet [ref]).

Seltsamerweise stellten Professor Caro und seine Mitarbeiter fest, dass graue Pferde weitaus seltener von Bremsen umkreist und berührt wurden als Zebras, obwohl die Landerate für beide ähnlich war. Dies steht im Gegensatz zu den gleichen Kreis- und Berührungsraten für Zebras und nicht graue Pferde, obwohl Bremsen weitaus seltener auf einem Zebra landeten. Dies ist eigenartig, da Zebras von weitem grau erscheinen.

Zebras reagieren aggressiv auf angreifende Bremsen

Die Forscher verglichen auch die Reaktionen der Studienpferde und Zebras auf angreifende Bremsen. Grundsätzlich waren die Reaktionen der Pferde viel passiver als die der Zebras. Zum Beispiel beobachteten Professor Caro und seine Mitarbeiter, dass die Studienzebras aufhörten zu fressen, wenn sie wiederholt von einer Fliege umkreist wurden, oft mit dem Mund darauf schnappten oder sogar wegliefen - Verhaltensweisen, die bei den Studienpferden nie beobachtet wurden.

Die Studienzebras zeigten auch eine viel höhere Rate an Schwanzschwingen als die Studienpferde. Diese Beobachtung steht im Einklang mit der Schwanzschwungrate von wilden einfachen Zebras sowie von in Gefangenschaft gehaltenen Zebras, die vom Berliner Zoo gehalten werden. Aber weil der Schwanz eines Zebras nur 25% seiner Körperlänge erreichen kann, müssen auch andere Faktoren im Spiel sein: diese schillernden Streifen.

Menschen können viel von Zebras lernen

Zebrastreifen sind ein ausgeklügeltes Mittel gegen beißende Insekten. Im Gegensatz dazu entwickelten sich Pferde nicht in Gegenwart des gleichen Evolutionsdrucks, dem Zebras ausgesetzt waren, und dies spiegelt sich in ihrem Mangel an Streifen wider. Die Ergebnisse dieser Studie können jedoch von Pferdehaltern und Züchtern angepasst werden, um die Lebensqualität ihrer Pferde zu verbessern, indem sie mit gestreiften Decken versehen werden.

Ein dunkles Pferd in einem gestreiften Mantel. (Bildnachweis: Tim Caro.)

Die Ergebnisse dieser Studie gelten auch für Menschen: Camper, Wanderer, Vogelbeobachter und andere Menschen im Freien könnten die Vorteile reduzierter Insektenstiche nutzen, indem sie Kleidung und Körperfarbe mit kontrastreichen Streifen tragen. Tatsächlich wurde erst vor einem Monat eine andere Studie von einem anderen Forscherteam veröffentlicht, die herausfand, dass Schwarz-Weiß-Streifen gut zur Reduzierung von Fliegenangriffen auf Menschen geeignet sind (ref). Die Autoren dieser clever gestalteten Studie stellten fest, dass weiß gestreifte Körperbemalung oder Tätowierungen unter den indigenen Völkern Afrikas, Australiens und Papua-Neuguineas eine gängige Praxis sind. Diese Völker haben dunkelbraune Haut und leben in Regionen, in denen es viele beißende Insekten gibt. Obwohl berichtet wird, dass die gestreiften Designs für diese Völker eine wichtige kulturelle Bedeutung haben, reduzieren Streifen auch die Reizung und Krankheitsübertragung durch blutsaugende Insekten.

Wie jede gute Forschung wirft diese Studie einige interessante Fragen auf. Sind beispielsweise die Reaktionen der Bristol-Bremsen ähnlich wie bei Fliegen und anderen beißenden Insekten in Afrika? Wie könnte sich die Art der Materialien, aus denen die Mäntel der Pferde hergestellt wurden, auf die Reaktionen der Bremsen auswirken? Wie können sich die unterschiedlichen Wärmebelastungen von schwarzen und weißen Streifen auf die Fähigkeit einer Bremse auswirken, nach der Landung eine Kapillare zu finden? Und was kann beißende Bremsen besser verwirren: dünne oder dicke Streifen? Professor Caro und seine Kollegen arbeiten bereits hart daran, diese letzte Frage zu beantworten. Sie untersuchen auch, wie andere Muster und unterschiedliche Kontrastfarben dazu beitragen können, dass Bremsen nicht erfolgreich auf ihren Wirten landen.

Quelle:

Tim Caro, Yvette Argueta, Emmanuelle Sophie Briolat, Joren Bruggink, Maurice Kasprowsky, Jai Lake, Matthew J. Mitchell, Sarah Richardson und Martin How (2019). Vorteile von Zebrastreifen: Verhalten von Tabanidenfliegen um Zebras und Pferde, PLoS ONE, 14 (2): e0210831 | doi: 10.1371 / journal.pone.0210831

Ursprünglich veröffentlicht in Forbes am 21. Februar 2019.