Das Rätsel, warum Zebras Streifen haben, wurde endlich gelöst

Zebrastreifen blenden beißende Fliegen und reduzieren deren 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 studiert, 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, Zebras in Gefangenschaft und Pferden, die gestreifte Schlafanzüge trugen. Dabei stellte sich heraus, dass gestreifte Oberflächen verhindern, dass beißende Fliegen eine kontrollierte Landung durchführen (ref).

So viele neugierige Leute, so viele neugierige Ideen

Von Wissenschaftlern wie Alfred Russel Wallace und Charles Darwin bis zu bekannten Schriftstellern wie Rudyard Kipling haben sich die Menschen lange überlegt, 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 der Bereitstellung von Tarnung (ref) über verwirrende Raubtiere (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 sind ein ernstes Gesundheitsrisiko

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

In Afrika, wo Zebras leben, tragen Tabaniden eine Reihe von Krankheiten, die für Zebras tödlich sind, einschließlich Trypanosomiasis, infektiöser Anämie bei Pferden, Pferdepest und Influenza (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 wirksam, um Angriffe durch 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 blenden Tabanidenfliegen und verhindern kontrollierte Landungen

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

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

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

Abb. 2. Mittlere (und SE) Anzahl der Tabanidenfliegen (a) Berühren oder (b) Landen auf Stoffmänteln unterschiedlicher Farbe und Muster und © Landen auf dem bloßen Kopf von 7 verschiedenen Pferden. *** = p <0,0001.
(doi: 10.1371 / journal.pone.0210831)

Aber da die Bremsen sowohl die Pferde als auch die Zebras gleichermaßen belästigten, wann zeigten sich die Auswirkungen der Streifen? Um diese Frage zu beantworten, zeichnete das Video der Forscher das Verhalten der Bremsen in der Umgebung der untersuchten Zebras und einiger der untersuchten Pferde 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 viel schnelleren Geschwindigkeit näherten und nicht langsamer wurden, als sie sich dem Tier näherten. Oft stießen sie mit dem Zebra zusammen, bevor sie davonflogen (Abbildung 3).

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

Dieser Effekt wurde erst im letzten Moment der Annäherung einer Bremse beobachtet, als sie sich in einem Umkreis von ein bis zwei Metern um die Zebras befanden. Daher ist es möglich, dass die Streifen des Zebras die Annäherung an Bremsen verwirren. Professor Caro und seine Mitarbeiter schlagen vor, dass diese Verwirrung auf die Vision der Pferdefliege mit geringer Auflösung zurückzuführen sein könnte, die sich auf das Erkennen von Bewegungen stützt. (Eine solche "Bewegungsblendung", die durch kontrastreiche Muster erzeugt wird, die die Wahrnehmung der Bewegung eines gestreiften Objekts durch einen Betrachter stören, wurde auch für andere Insekten berichtet [ref]).

Interessanterweise stellten Professor Caro und seine Mitarbeiter fest, dass graue Pferde mit weitaus geringerer Wahrscheinlichkeit 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 die Bremsen weitaus seltener auf einem Zebra landeten. Das ist eigenartig, weil Zebras von weitem grau erscheinen.

Zebras reagieren aggressiv auf angreifende Bremsen

Die Forscher verglichen auch die Reaktionen der untersuchten Pferde und Zebras auf angreifende Bremsen. Grundsätzlich waren die Reaktionen der Pferde viel passiver als die der Zebras. Zum Beispiel stellten Professor Caro und seine Mitarbeiter fest, dass die Zebras der Studie ihre Fütterung einstellten, wenn sie wiederholt von einer Fliege umkreist wurden. Oft schnappten sie mit dem Mund oder rannten davon - Verhaltensweisen, die bei den Versuchspferden nie beobachtet wurden.

Die Studienzebras zeigten auch viel höhere Raten des Schwanzschwappens als die Studienpferde. Diese Beobachtung steht im Einklang mit den Raten des Schwanzschwappens von wilden Flachzebras sowie von Zebras in Gefangenschaft, die im Berliner Zoo gehalten werden. Da der Schwanz eines Zebras jedoch nur 25% seiner Körperlänge erreichen kann, müssen noch andere Faktoren im Spiel sein: diese blendenden Streifen.

Die Menschen können viel von Zebras lernen

Zebrastreifen sind eine hoch entwickelte Abschreckung 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.
(Kredit: Tim Caro.)

Die Ergebnisse dieser Studie gelten auch für Menschen: Camper, Wanderer, Vogelbeobachter und andere Menschen im Freien könnten die Vorteile eines reduzierten Insektenstichs nutzen, indem sie Kleidung und Körperbemalung mit kontrastreichen Streifen tragen. Tatsächlich wurde vor einem Monat eine weitere Studie von einem anderen Forscherteam veröffentlicht, die herausfand, dass Schwarz-Weiß-Streifen gut geeignet sind, um Fliegenangriffe auf Menschen zu reduzieren (ref). Die Autoren dieser durchdachten Studie stellten fest, dass weiß gestreifte Körpermalereien oder Tätowierungen bei den indigenen Völkern Afrikas, Australiens und Papua-Neuguineas weit verbreitet sind. Diese Völker haben eine dunkelbraune Haut und leben in Regionen, in denen es viele beißende Insekten gibt. Obwohl berichtet wird, dass die Streifenmuster eine wichtige kulturelle Bedeutung für diese Völker haben, verringern 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 Bremer Bremsen mit denen der in Afrika vorkommenden Fliegen und anderer beißender Insekten vergleichbar? Wie könnten sich die Materialien, aus denen die Mäntel der Pferde hergestellt wurden, auf die Reaktionen der Bremsen auswirken? Wie können sich die unterschiedlichen Wärmebelastungen von schwarzen zu weißen Streifen auf die Fähigkeit einer Bremse auswirken, eine gelandete Kapillare zu finden? Und was ist besser, um beißende Bremsen zu 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 funktionieren können, um zu verhindern, dass Bremsen erfolgreich auf ihren Wirten landen.

Quelle:

Tim Caro, Yvette Argueta, Emmanuelle Sophie Briolat, 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 bei Forbes am 21. Februar 2019 veröffentlicht.