斑馬紋的黑白條紋圖案的神秘作用一直是研究人員激烈討論的主題。到目前為止，針對(duì)斑馬條紋具有的可能功能，已經(jīng)提出了多達(dá)18種不同的解釋，這些解釋可以分為以下四個(gè)主要類別：（1）反掠食，包括偽裝和視覺(jué)混亂的各個(gè)方面；（2）促進(jìn)社交互動(dòng)；（3）阻止咬人的入侵；（4）調(diào)節(jié)體溫。但是，在這項(xiàng)研究中，研究者對(duì)假設(shè)（4）進(jìn)行了檢驗(yàn)。

根據(jù)假設(shè)（4），預(yù)計(jì)斑馬條紋將通過(guò)對(duì)流空氣渦流來(lái)冷卻身體，該對(duì)流空氣渦流是由交替的黑白條紋上的溫度梯度引起的。因?yàn)樵陉?yáng)光下，黑色斑馬條紋由于其對(duì)太陽(yáng)光的吸收要強(qiáng)于較冷的白色條紋（其具有更高的反射率）而更加溫暖。斑馬的紅外熱像圖顯示，陽(yáng)光照射的黑色條紋比陽(yáng)光照射的白色條紋要溫暖，并且它們之間的差異會(huì)隨著氣溫的升高而增加。但是，到了晚上，溫度差異會(huì)逆轉(zhuǎn)，黑色條紋比白色條紋更涼爽。

圖為通過(guò)紅外熱成像技術(shù)觀察使用的由不同皮革（黑牛皮、白牛皮、灰馬皮）覆蓋的三個(gè)陽(yáng)光桶的照片

根據(jù)溫度調(diào)節(jié)的假設(shè)，上升的氣流可能會(huì)在較暖的黑色條紋上形成，而上升的氣流則被相鄰的白色條紋中的較冷空氣替換為下降氣流。因此，對(duì)流空氣渦流可能會(huì)在黑白條紋的周期性模式之上累積。原則上，這些渦流可通過(guò)將熱空氣帶走到黑色條紋上或加速汗液在斑馬皮上的蒸發(fā)來(lái)在陽(yáng)光下冷卻斑馬體。

圖為通過(guò)紅外熱成像技術(shù)觀察使用的由不同皮革（灰牛皮、人工斑馬、真斑馬）覆蓋的三個(gè)陽(yáng)光桶的照片

由于一些懸而未決的問(wèn)題，通過(guò)斑馬條紋進(jìn)行冷卻的假設(shè)在物理和生理上都具有挑戰(zhàn)性。黑白斑馬條紋反射日光的方式大不相同，但有關(guān)總體冷卻效果的存在和機(jī)理問(wèn)題至今仍未解決。這項(xiàng)工作的目的是通過(guò)紅外熱成像技術(shù)測(cè)試單色白，黑，灰色以及條紋斑馬的熱物理模型，來(lái)驗(yàn)證條紋對(duì)溫度調(diào)節(jié)的假設(shè)。

圖為通過(guò)紅外熱成像技術(shù)觀察斑馬條紋的紅外熱像圖，紅色，黃色，白色，淺藍(lán)色和深藍(lán)色分別表示熱，暖，中，涼，冷5個(gè)等級(jí)

我們進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和紅外熱成像測(cè)量，以研究溫度調(diào)節(jié)是否適用于斑馬條紋的物體。將充滿水的金屬桶批上帶有馬、牛和斑馬皮以及黑色，白色，灰色條紋圖案來(lái)模擬斑馬體。將這些桶在露天環(huán)境中放置四個(gè)月，同時(shí)不斷測(cè)量其核心溫度。使用紅外熱成像技術(shù)，將表面的溫度分布與斑馬的溫度分布進(jìn)行了比較。陽(yáng)光照射的斑馬條紋桶再現(xiàn)了陽(yáng)光照射的斑馬的表面溫度特性。

圖為通過(guò)紅外熱成像技術(shù)觀察斑馬條紋的紅外熱像圖，紅色，黃色，白色，淺藍(lán)色和深藍(lán)色分別表示熱，暖，中等，涼，冷5個(gè)等級(jí)

通過(guò)紅外熱成像技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)即使在許多炎熱的天氣中，條紋桶和灰桶之間也沒(méi)有明顯的核心溫度差異，與氣溫和風(fēng)速也無(wú)關(guān)。各個(gè)模擬桶的平均核心溫度增加順序如下：白牛，灰牛，真斑馬，人造斑馬，灰馬，黑牛。因此，證明了斑馬條紋不能使身體保持涼爽，而灰色皮則挑戰(zhàn)了斑馬條紋的溫度調(diào)節(jié)作用。

紅外熱成像技術(shù)展現(xiàn)的所有這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果為斑馬條紋具有降溫效果的假設(shè)提供了反例，因?yàn)闂l紋涂層不能使身體核心溫度比具有相似平均白度的均質(zhì)灰色涂層保持更低的溫度。

參考資料：

Gábor Horváth, ádám Pereszlényi, Dénes Száz, et al. Experimental evidence that stripes do not cool zebras. Scientific Reports. 8(9351):1-12, 2018.