Zebrastreifen

Warum haben Zebras Streifen? Das kontrastierende schwarz-weiße Streifenmuster, das für Zebrapelage charakteristisch ist, wird über alle Zebraarten hinweg evolutionär konserviert, was darauf hinweist, dass es eine wichtige Funktion haben muss. Die drei Arten von Zebras sind Plains Zebra (Equus Quagga), Mountain Zebra (Equus Zebra) und Grévy-Zebra (Equus grevyi). Historisch sind die wichtigsten Hypothesen bezüglich der Funktion von Zebrastreifen die Abwehr von Raubtieren durch Tarnung vor oder die Verwirrung von Raubtieren, Signalisierung von Artgenossen zur Stärkung der sozialen Bindungen, Thermoregulation und zur Abwehr von Ektoparasiten (1).

Haben Zebras also Streifen, um die Räuberung zu reduzieren? Wenn ja, was ist der Mechanismus Tarnung oder Verwirrung? Die kurze Antwort lautet Nein zu Tarnung und Verwirrung. In Bezug auf Tarnung simulierte eine frühere Studie, die von Amanda D. Melin et al.

Abbildung 1: Zeigt die Auswirkungen einer Verringerung des Umgebungslichts auf das gleiche Bild einer kleinen Gruppe von Zebras bei 16 m. Die linke Spalte entspricht annähernd ihrem Aussehen bei Tageslicht (a), Dämmerung / Morgenröte © und Nacht (e). Die rechte Spalte ähnelt dem Aussehen der Zebras Löwen bei Tageslicht (b), Dämmerung (d) und Nacht (f). Basierend auf den in dieser Studie gefundenen Daten können Löwen und Hyänen die breitesten Zebrastreifen in einer Entfernung von mehr als 42,3 m bzw. 25,3 m nicht auflösen. Diese Messungen werden unter mesopischen Bedingungen (Morgendämmerung / Dämmerung) durchgeführt, wenn die meisten Jagdvorgänge auftreten. Aufgrund der Tatsache, dass Zebrastreifen für diese gewöhnlichen Raubtiere nur schwer aufzulösen sind, ist es unwahrscheinlich, dass sie als Tarnung gegen Raubtiere von Säugetieren wirken. Eine Studie wurde von Benedict G. Hogan et al. In Bezug auf die Streifen, die die Räuberung durch verwirrende Räuber reduzieren, wird untersucht, welche Muster die größte Verwirrung verursachen (3). Sie folgerten, dass lineare Streifenmuster, die parallel zur Bewegungsrichtung ausgerichtet waren, die meisten Verwirrungen verursachten. Zebras haben keine parallel zum Boden verlaufenden Streifen (Bewegungsrichtung), was darauf hinweist, dass sie kein Abstreifmuster haben, das die Verwirrung von Raubtieren unterstützt. Weitere Beweise, die die Behauptung stützen, dass Streifen nicht bei Verwirrung helfen, stammen aus einer Studie über die Beutevorlieben des Löwen, die von Matt W. Hayward und Graham I. H. Kerley (4) erstellt wurde. In dieser Studie stellten sie fest, dass Zebras signifikant häufiger genommen wurden, als dies aufgrund ihrer Verfügbarkeit zu erwarten wäre, was darauf hindeutet, dass ein Verwirrungseffekt höchstwahrscheinlich fehlt.

Könnte die Funktion der Zebrastreifen die sozialen Vorteile erhöhen? Laut einem Buch von Tim Caro mit dem Titel Zebrastreifen haben gestreifte Äquids im Vergleich zu ungestreiften Äquiden keine höheren Pflegungs- oder Assoziationsmuster (5). Dies zeigt an, dass Streifen die Kommunikation zwischen den Spezies nicht verbessern.

Vielleicht hilft das Streifenmuster des Zebras bei der Thermoregulation? Um dies zu testen, haben Gábor Horváth et al. führten eine Studie durch, bei der Feldversuche und thermografische Messungen kombiniert wurden, um die Rolle von Zebrastreifen bei der Thermoregulation zu untersuchen (6).

Abbildung 2: In der oberen Reihe sind die Modelle dargestellt, die aus wassergefüllten Metallfässern mit schwarzer Rinderhaut (a), weißer Rinderhaut (b), grauer Rosshaut (c), grauer Rinderhaut (d) und schwarz-weiß gestreiftes künstliches Zebra (e) und echtes Zebra-Fell (f). Die mittlere Reihe zeigt ein Thermogramm der Fässer, wobei die roten Pfeile und die grünen Pfeile den sonnenbeschienenen und den schattigen Bereich anzeigen. Die Temperatur der Fässer wurde kontinuierlich gemessen und die Durchschnittswerte wurden in der Grafik über die Länge des Fässers (untere Reihe) aufgetragen. Die rote und grüne Linie entsprechen den gleichen Regionen wie die roten und grünen Pfeile. In E und F ist der Temperaturunterschied zwischen den schwarzen und weißen Streifen zu sehen. Es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied in der Kerntemperatur zwischen gestreiften und grauen Fässern. Dies weist darauf hin, dass Zebrastreifen das Zebra nicht kühl halten und ihre Funktion daher nicht der Thermoregulation entspricht.

Somit bleibt die Hypothese, dass die Hauptfunktion der kontrastierenden schwarzen und weißen Streifen, die für alle drei Arten von Zebras charakteristisch sind, darin besteht, die Angriffe von Ektoparasiten zu verringern. Ist diese Hypothese also wahr? In Afrika sind Zebras, Tabaniden (allgemein bekannt als Pferdefliege) und andere beißende Fliegen der natürliche Lebensraum von Krankheiten wie Trypanosomiasis, infektiöser Equine Anämie, afrikanischer Pferdepest und für Zebras tödlicher Equine. Zebras sind besonders anfällig für diese Infektionen aufgrund ihrer dünnen Schicht, die es den beißenden Fliegen erlaubt, mit ihren Mundstücken erfolgreich nach Blut zu suchen. Dadurch entsteht ein Selektionsdruck zugunsten eines Mechanismus, der die Angriffe auf Zebras durch das Beißen von Fliegen reduziert. Eine Feldstudie aus dem Jahr 1981, die von Jeffrey K. Waage in Simbabwe durchgeführt wurde, verglich Fliegenfänge an bewegten und stationären schwarzen, weißen und gestreiften Modellen. Die Ergebnisse dieses Experiments waren, dass gestreifte Modelle im Vergleich zu den anderen Modellen deutlich weniger Fliegen bekamen (7). Eine weitere Studie von Ádám Egri et al. Bei der Anwendung von Modellpferden und Zielen hatten hungrige Ergebnisse, die die von Waage durchgeführten Forschungsergebnisse stützten (8). Sie untersuchten auch die Auswirkungen von Streifen mit unterschiedlichen Breiten und zeigten, dass Zebrastreifen in den Bereich der für Tabaniden am stärksten störenden Streifenbreite geraten.

Durch welchen Mechanismus reduzieren Streifen die Anzahl der Angriffe durch Beißen von Fliegen? Nun, da wir festgestellt haben, dass Streifen eine Rolle bei der Verringerung der Anzahl von Angriffen durch beißende Fliegen spielen, können wir untersuchen, wie genau sie dies tun. Martin J. How und Johannes M. Zanker führten im Jahr 2014 eine Studie durch, in der vorgeschlagen wird, dass Zebrastreifen das visuelle System des Beobachters mit fehlerhaften Bewegungssignalen überfluten, die optische Täuschungen erzeugen, die beißende Insekten aus der Luft verwirren (9). Zwei Jahre später wurde diese Hypothese von Kenneth H. Britten et al. Widerlegt. über eine Studie, die untersucht, ob Streifen Angriffe abwehren können, indem sie Fliegen beißen, indem sie die Polarotaxis besiegen oder die Form des Zebras verdecken (10). Sie stellten fest, dass die Reflexion von polarisiertem Licht des Zebras deutlich höher ist als die der umgebenden Vegetation, sodass ein deutliches Signal für die Annäherung eines positiv polarotaktischen Insekts (eines, das sein Ziel über die Reflexion von polarisiertem Licht erkennt) geleitet wird. . Daher ist es unwahrscheinlich, dass Zebrastreifen den Angriff von beißenden Fliegen über den Mechanismus der Polarisationsunterbrechung verringern. In der gleichen Studie gelangten sie zu dem Schluss, dass Streifen das Zebra in mäßiger Entfernung vor Fliegen verbergen und die Landung von Fliegen aus nächster Nähe durch einen von der Polarotaxis unabhängigen Mechanismus stören könnten. Diese Studien lieferten Anregungen und Spekulationen zum genauen Mechanismus, sie kommen jedoch nicht zu festen Schlussfolgerungen.

Aufbauend auf diesen Studien versucht das Papier - Vorteile von Zebrastreifen: Verhalten von Tabanidenfliegen um Zebras und Pferde herum - den genauen Mechanismus zu entdecken, durch den Streifen die Angriffe von Ektoparasiten verringern. (1) In dieser Studie untersuchten sie drei weibliche Zebras in Gefangenschaft (Equus quagga) und neun homogen gefärbte weiße, graue, braune und schwarze Hauspferde (drei weibliche und sechs männliche). In ihrer ersten Studie beobachteten sie die drei Zebras und neun Pferde 16,3 Stunden lang und zeichneten die Anzahl der Tabaniden (Fliege) auf, die sich umkreisen, sich berühren (<1 Sek.), Auf landen (> 2 Sek. - normalerweise 20 Sek. -10 Min.) Und Fehlversetzte Landungen (<2 Sek.). Sie beobachteten, dass es keinen signifikanten Unterschied zwischen Pferden und Zebras gab, wenn man die Anzahl der pro Minute kreisenden oder sich berührenden Tabaniden berücksichtigte. Dies weist darauf hin, dass Streifen die Anziehungskraft des Wirts nicht schon aus geringer Entfernung verringern. Sie beobachteten jedoch, dass signifikant weniger Tabaniden im Vergleich zu Pferden pro Minute erfolgreich auf Zebras landeten. Von den Tabaniden, die erfolgreich gelandet waren, untersuchten signifikant weniger die Haut der Zebras als die Pferde.

Für ihre zweite Studie legten sie drei Stoffdecken - schwarz, weiß und gestreiftes Zebra - aufeinanderfolgend in sieben der Pferde in zufälliger Reihenfolge an. Die Decken bedeckten die Leichen und Hälse der Pferde, ließen jedoch ihren Kopf und ihre Ohren frei. Zwei Beobachter, die von der getesteten Hypothese wussten, stellten sich zu beiden Seiten des Pferdes auf und zeichneten die Anzahl der Tabaniden auf, die auf beiden Seiten der Stoffdecke oder des unbedeckten Kopfes landeten.

Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse dieses Experiments. Die beiden oberen Diagramme (a und b) zeigen, dass wesentlich weniger Tabaniden die gestreiften Decken berührten oder landeten, verglichen mit den weißen oder schwarzen Decken. Es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied zwischen der Rate, mit der Tabaniden auf dem unbedeckten Kopf des Pferdes landeten (c). Diese Ergebnisse stimmen mit den vorherigen Beobachtungen überein, da Streifen in der Ferne wenig Wirkung hatten. In der Nähe störten sie jedoch die Landung, was dazu führte, dass sich die Tabaniden dem unbedeckten Kopf zuwenden.

Einige Probleme mit diesen Daten sind, dass sie sich in Großbritannien nicht im natürlichen Lebensraum von Zebras befinden und daher Tabaniden haben, die normalerweise keine Zebras fressen. Um dieses Problem zu lösen, schließen sie ein, dass visuelle Systeme von Insekten in allen Taxa stark konserviert sind. Es besteht kein Grund zu der Annahme, dass die visuellen Systeme europäischer Tabaniden sich erheblich von afrikanischen Tabaniden unterscheiden. Ich hätte auch gerne gesehen, wie sich das Einlegen von einfarbigen Blättern auf Zebras auswirkt. Menschen, die sich der getesteten Hypothese bewusst waren, hätten auch Vorurteile geschaffen und die Ergebnisse verzerrt.

In ihrer dritten Studie machten sie Videoaufnahmen von sieben Pferden und drei Zebras. Aus den Videos wurde die Zeitdauer, während der Tabaniden auf dem Equid blieben, der Verbleib auf dem Pelage und die Frage, ob die Tabaniden freiwillig abgegangen oder vom Equid weggedrängt wurden, von zwei Personen aufgezeichnet, die keine Kenntnis der getesteten Hypothese hatten .

Abbildung 4 zeigt Flugbahnen von Tabaniden um Hauspferde (a - c) und Zebras in Gefangenschaft (d - f), die ebenfalls aus dem Videomaterial ermittelt wurden. Die rote Linie zeigt die Flugbahn, die roten Punkte zeigen die Position des Tabanids im 0,1s-Abstand und die roten Pfeile zeigen die Flugrichtung an. Die blauen Sterne zeigen Orte an, an denen die Tabaniden Kontakt mit dem Equid hatten oder darauf landeten, und blaue Pfeile zeigen die Position des An- und Abfahrens an.

Abbildung 5 zeigt ein Diagramm der mittleren Fluggeschwindigkeit (Pixel / Videoframe) der letzten 0,5 Sekunden der Annäherung des Tabanids an Pferde (durchgezogene Linie) und Zebras (gestrichelte Linie). Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Tabaniden sich Zebras schneller näherten als Pferde und sich gegen Ende ihres Fluges nicht verlangsamen konnten, bevor sie Zebras, aber keine Pferde kontaktierten. Die Tabaniden stießen oft nur auf das Zebra, landeten aber nicht und sie verbrachten durchschnittlich weniger Zeit mit Zebras als Pferde. Diese Ergebnisse stimmen mit den vorherigen Ergebnissen überein, die darauf hinweisen, dass Zebrastreifen den Landemechanismus von Tabaniden beeinflussen.

Aufgrund dieser Forschung konnten sie den Schluss ziehen, dass die charakteristischen schwarzen und weißen Zebrastreifen die effektive Landung von Tabaniden verhindern, sobald sie sich in unmittelbarer Nähe des Zebras befinden. Sie stören jedoch nicht die Annäherung von Tabaniden aus der Ferne. Weitere Forschungen sind erforderlich, um genau zu untersuchen, wie sie die Landung von Tabaniden auf Zebras stören.

Quellen zitiert

  1. Caro, Tim et al. Vorteile von Zebrastreifen: Verhalten von Tabanidenfliegen um Zebras und Pferde. PLoS One 2019; 14: e0210831. Doi: 10,1371
  1. Melin AD, Kline DW, Hiramatsu C., Caro T. Zebra streifen durch die Augen ihrer Raubtiere, Zebras und Menschen. PLoS One 2016; 11: e0145679. Pmid: 26799935
  1. Hogan BG, Cuthill IC, Scott-Samuel NE. Blenden Sie Tarnung, Zielverfolgung und den Verwirrungseffekt aus. Behav Ecol. 2016; 27: 1547–1551. Pmid: 27656087
  1. Hayward MW, Kerley GI. Beutevorlieben des Löwen (Panthera Leo). J Zool. 2005; 267: 309–322.
  1. Caro T. Zebrastreifen. Chicago: Universität von Chicago Press, 2016.
    1. Horváth G., Pereszlényi Á, Száz D., Barta A., Jánosi IM, Gerics B., et al. Experimenteller Nachweis, dass Streifen keine Zebras kühlen. Sci Rep. 2018; 8: 9351. Pmid: 29921931
    2. Waage JK. Wie das Zebra seine Streifen bekam - beißende Fliegen als selektive Wirkstoffe bei der Entwicklung der Zebrafärbung. J Ent Soc Sth Afr. 1981; 44: 351–358.
    3. Egri A., Blaho M., Kriska G., Farkas R., Gyurkovszky M., Akesson S., et al. Polarotaktische Tabaniden finden Streifenmuster mit Helligkeits- und / oder Polarisationsmodulation am wenigsten attraktiv: ein Vorteil von Zebrastreifen. J Exp Biol. 2012; 215: 736–45. Pmid: 22323196
    4. Wie MJ, Zanker JM. Bewegung blendet durch Zebrastreifen. Zoology 2013; 117: 163–170.
    5. Britten KH, Thatcher T, Caro T. Zebras und beißende Fliegen: Quantitative Analyse des reflektierten Lichts von Zebramänteln in ihrem natürlichen Lebensraum. PLoS ONE 2016; 11: e0154504. Pmid: 27223616