動物色彩的解密者

蘇一橫

在觀察動物王國時，人們首先注意到的就是色彩。從非洲樹林棕褐色的蟑螂到南美草原色彩斑斕的閃蝶，動物們展示出各自不同風(fēng)格的色彩——有的單調(diào)，有的華麗。然而，動物們?yōu)槭裁撮L成這個樣子？它們的色彩中有什么秘密？這些有趣的問題，引起了許多生態(tài)學(xué)家的探究，比如美國生態(tài)學(xué)家蒂姆·卡羅。

蒂姆·卡羅于1952年出生于英國，自小熱愛自然，聰明勤奮。1969年，年僅17歲的蒂姆·卡羅考入了劍橋大學(xué)動物學(xué)專業(yè)，1973年拿到學(xué)士學(xué)位。27歲時，蒂姆·卡羅又在英國另一個名校圣安德魯斯大學(xué)獲得生態(tài)學(xué)博士學(xué)位。隨后，蒂姆·卡羅來到加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校，擔(dān)任野生生物學(xué)的教授。

在接近40年的學(xué)術(shù)生涯中，蒂姆·卡羅發(fā)表了上百篇高質(zhì)量的論文以及6本暢銷科普書，大都是對于動物保護(hù)的提倡以及關(guān)于動物顏色的研究。下面我們就來看一看，蒂姆·卡羅的一些有趣的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

食肉動物的“兇相”

被捕食的動物身上往往長有斑點(diǎn)和條紋，這是一種保護(hù)色，可以使動物和周圍環(huán)境融合在一起，從而避免被捕食者發(fā)現(xiàn)。而很多食肉動物則沒有這種身體偽裝，反而有著顯眼的外表，這表明食肉動物的長相有另外的意義。

比如，南美洲的安第斯熊長著一張令人印象深刻的面龐，在它的黑眉大眼的外側(cè)裹著一圈白色的“圓環(huán)”;非洲熱帶的麝貓身上布滿了斑點(diǎn)，脖頸以上還“戴著”項(xiàng)鏈般的環(huán)狀條紋，看上去很不好惹……除此之外，上百種食肉型哺乳動物都擁有自己獨(dú)特的面部和胸部標(biāo)記，蒂姆·卡羅一直試圖解釋這些現(xiàn)象。如今，他的研究已經(jīng)揭開了其中的一些謎題。

為了了解食肉動物面帶“兇相”的目的，蒂姆·卡羅收集了大約200種陸地食肉動物的照片。這些動物來自許多不同的捕食者家族，包括犬科動物、貓科動物、靈貓類、熊類、鼬科動物等等。他參考動物環(huán)境中的光照、植被等條件，利用每一類捕食者的多張照片來分析動物在環(huán)境中的顏色、色度以及與環(huán)境的色差，同時分析食肉動物的長相與它們的行為特征有何關(guān)聯(lián)。

在犬科動物中，蒂姆·卡羅發(fā)現(xiàn)，擁有復(fù)雜胸部色彩模式的捕食者往往更具社會性，比如全身披著黃褐色皮毛但胸部卻長有鮮明的白色“蝴蝶結(jié)”的埃塞俄比亞狼，它們在大群族中生活的時間更長，特別的標(biāo)記可能使它們能夠認(rèn)出彼此。對于非洲熱帶麝貓這樣的靈貓類動物來說，高度條紋化和帶有顏色斑點(diǎn)的面部可能起到了一種警示作用，因?yàn)樗鼈儾⒉皇侵車h(huán)境中的最強(qiáng)者，它們也需要“反擊”其他捕食者。另外，蒂姆·卡羅認(rèn)為，斑點(diǎn)和條紋或許還能幫助靈貓進(jìn)行捕獵，因?yàn)閺?fù)雜的面部特征可能會讓它們面前一些的獵物更難辨認(rèn)出危險，從而喪失警惕性。

對于熊的面孔，蒂姆·卡羅也有有趣的發(fā)現(xiàn)。一般來說，活動范圍同其他熊類有交叉的那些熊往往擁有更加復(fù)雜標(biāo)記的面孔。這或許能幫助熊識別自己的同類并且避免外部交配。對于印度尼西亞臭獾和非洲臭鼬那樣的鼬科動物，蒂姆·卡羅猜測，這些擁有更復(fù)雜面部標(biāo)記的動物更有可能從肛門中噴射惡臭有毒的流體，以便警告捕食者離它們遠(yuǎn)點(diǎn)。

蒂姆·卡羅的結(jié)論總體來說算是令人信服的，至少，他證明了動物皮毛顏色是由多種多樣的驅(qū)動因素進(jìn)化而來的。

熊貓毛色的秘密

熊貓是中國獨(dú)有的動物物種，它們憨態(tài)可掬，十分可愛，是中國的國寶。不過，相比于其他熊類，熊貓的顏色有些單調(diào)，只有黑色和白色，這是為什么呢？為了解答這個問題，蒂姆·卡羅做了一項(xiàng)有趣的研究。

由于黑白搭配的熊類只有熊貓一種，很難將熊貓與其他熊做比較，所以蒂姆·卡羅采用了“化整為零”的分析方法。他和同事仍然通過對比動物照片的方式來找線索，但是他們把熊貓身體的每個“黑塊”和“白塊”作為一個獨(dú)立的區(qū)域進(jìn)行研究。比如，蒂姆·卡羅將熊貓的不同身體部位與其他哺乳動物相應(yīng)部位的顏色特征作比較，試圖確定熊貓不同部位顏色的功能。

通過比較，蒂姆·卡羅發(fā)現(xiàn)，熊貓的臉、脖子、腹部和臀大部是白色的，耳朵、胳膊和腿大都是黑色的，其他哺乳動物都沒有這樣的特征。參考熊貓的進(jìn)化史以及它們的棲息地和行為，蒂姆·卡羅提出了自己的觀點(diǎn)。

首先，熊貓作為動物界的“活化石”，它們的歷史源遠(yuǎn)流長。早在數(shù)百萬年前的第四紀(jì)冰川期，熊貓就已經(jīng)存在了。在那個白雪皚皚的年代，能有一身黑白色的毛發(fā)是非常重要的。在雪地的白色背景下，熊貓的輪廓變得支離破碎。從遠(yuǎn)處看可能只有幾個黑斑，更像是幾塊石頭，這無論對于躲避騷擾或者捕食獵物來說都是很大的優(yōu)勢。在耳朵、四肢這些最容易變冷的地方，黑色有助于保持溫度，黑色的眼暈也可以避免面部反射強(qiáng)光從而刺激眼睛，是非常好的“生態(tài)墨鏡”。

即使到了今天，熊貓的棲息地仍然位于中國中部的山區(qū)，它們漸漸不像其他熊類那樣喜歡食肉，而是依賴山區(qū)的竹子，不需要通過變成“偽裝色”來進(jìn)行捕食。雖然竹子在中國很常見，但這并不是最容易消化的食物。由于能量的不足，熊貓的外表雖然看起來很胖，但它們還是沒能儲存到足以過冬的脂肪。這意味著熊貓一年四季都必須很活躍，當(dāng)寒冬降臨的時候它們也必須尋找食物來滿足自己的能量需求。所以，白色和黑色仍然要幫助它們?nèi)谌氡煅┑亍?/p>

另外，熊貓耳朵和眼暈的黑色或許同樣能展現(xiàn)出熊貓的“兇猛”氣質(zhì)，這個道理類似于前面提到的非洲熱帶麝貓。

斑馬條紋的用途

除了熊貓，斑馬是另一種少有的黑白搭配的動物——它們身著的是“條紋裝”。地球上現(xiàn)存的三種斑馬都有顯眼的黑白條紋，在其他顏色灰暗的非洲食草動物（比如水牛和羚羊）中顯得特別引人注目。尤其是在廣闊的熱帶稀樹草原上，這顯眼的外表似乎會讓斑馬更容易成為獅子的午餐。所以，斑馬的“條紋之謎”困擾了生態(tài)學(xué)家很長時間，連達(dá)爾文也無法解答。

不過，蒂姆·卡羅專門寫了一本關(guān)于斑馬的科普書，對斑馬條紋做出了一個相對科學(xué)的解釋。

在美國國家地理學(xué)會的資助下，蒂姆·卡羅和同事考察了非洲各地十幾個斑馬族群，研究了它們的條紋圖案，并測量了20多種環(huán)境因素，包括氣溫、土壤濕度、降雨量、攜帶病菌的蚊蠅以及獅子的分布范圍，然后把這些環(huán)境因素輸入到計算機(jī)模型中，以分析哪些因素和斑馬條紋的差異有關(guān)。結(jié)果表明，對斑馬的條紋影響最大的因素是氣溫，氣溫越高，斑馬身上的條紋越多。至于為什么氣溫會影響斑馬的條紋，那就是另一個問題了，不過蒂姆·卡羅認(rèn)為，這可能與攜帶病菌的蚊蠅有關(guān)。

在氣溫更高的地方，蚊蠅一般會更多，斑馬需要生出更多的條紋來抵御蚊蠅，因?yàn)楹笳咚坪醪幌矚g降落在有條紋的表面上。為了尋找證據(jù)，蒂姆·卡羅又做了一個實(shí)驗(yàn)。在英國一處棲息著許多牛虻（一種喜歡刺吸牲畜血液的昆蟲）的田野中，蒂姆·卡羅圈養(yǎng)了一些斑馬和單色馬，還為一些單色馬穿上了黑白條紋的外套——這讓它們看上去很像斑馬。然后，蒂姆·卡羅用攝像機(jī)進(jìn)行長時間拍攝，對錄像中牛虻的飛行行為進(jìn)行分析。

結(jié)果，蒂姆·卡羅發(fā)現(xiàn)了非常有趣的現(xiàn)象。斑馬條紋并不能阻擋從遠(yuǎn)處飛來的牛虻，這些昆蟲都以相同的速度飛向斑馬，穿外套的單色馬以及沒穿外套的單色馬。但是，在距離接近時，牛虻落在斑馬身上的平均速度只有落在單色馬身上的四分之一，而且，斑馬被牛虻叮咬的概率只有單色馬的百分之一。如果給單色馬穿上外套，它們被叮咬的概率會降低10倍。

為何斑馬條紋能夠抵御牛虻？蒂姆卡羅猜測，對于“近視眼”的牛虻來說，黑白條紋會進(jìn)一步模糊牛虻有限的視覺，使其出現(xiàn)“視力過載”，所以牛虻會減速，然后飛走。當(dāng)然，這只是一種猜測，蒂姆·卡羅希望在將來能夠通過精密儀器來模擬蚊蠅等昆蟲的視覺，找出牛虻受黑白條紋困擾的更深層的原因。