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格的色彩——有的單調，有的華麗。然而，動物們為什么長成這個樣子？它們的色彩中有什么秘密？這些有趣的問題，引起了許多生態學家的探究，比如美國生態學家蒂姆·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動物學專業，1973年拿到學士學位。27歲時，蒂姆·卡羅又在英國另一個名校圣安德魯斯大學獲得生態學博士學位。隨后，蒂姆·卡羅來到加利福尼亞大學戴維斯分校，擔任野生生物學的教授。

在接近40年的學術生涯中，蒂姆·卡羅發表了上百篇高質量的論文以及6本暢銷科普書，大都是對于動物保護的提倡以及關于動物顏色的研究。下面我們就來看一看，蒂姆·卡羅的一些有趣的科學發現。

食肉動物的“兇相”

被捕食的動物身上往往長有斑點和條紋，這是一種保護色，可以使動物和周圍環境融合在一起，從而避免被捕食者發現。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裹著一圈白色的“圓環”;非洲熱帶的麝貓身上布滿了斑點，脖頸以上還“戴著”項鏈般的環狀條紋，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特的面部和胸部標記，蒂姆·卡羅一直試圖解釋這些現象。如今，他的研究已經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境中的顏色、色度以及與環境的色差，同時分析食肉動物的長相與它們的行為特征有何關聯。

在犬科動物中，蒂姆·卡羅發現，擁有復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”的埃塞俄比亞狼，它們在大群族中生活的時間更長，特別的標記可能使它們能夠認出彼此。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的面部可能起到了一種警示作用，因為它們并不是周圍環境中的最強者，它們也需要“反擊”其他捕食者。另外，蒂姆·卡羅認為，斑點和條紋或許還能幫助靈貓進行捕獵，因為復雜的面部特征可能會讓它們面前一些的獵物更難辨認出危險，從而喪失警惕性。

對于熊的面孔，蒂姆·卡羅也有有趣的發現。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雜標記的面孔。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，這些擁有更復雜面部標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點。

蒂姆·卡羅的結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動因素進化而來的。

熊貓毛色的秘密

熊貓是中國獨有的動物物種，它們憨態可掬，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，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”作為一個獨立的區域進行研究。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·卡羅發現，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。

首先，熊貓作為動物界的“活化石”，它們的歷史源遠流長。早在數百萬年前的第四紀冰川期，熊貓就已經存在了。在那個白雪皚皚的年代，能有一身黑白色的毛發是非常重要的。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光從而刺激眼睛，是非常好的“生態墨鏡”。

即使到了今天，熊貓的棲息地仍然位于中國中部的山區，它們漸漸不像其他熊類那樣喜歡食肉，而是依賴山區的竹子，不需要通過變成“偽裝色”來進行捕食。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融入冰天雪地。

另外，熊貓耳朵和眼暈的黑色或許同樣能展現出熊貓的“兇猛”氣質，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”困擾了生態學家很長時間，連達爾文也無法解答。

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

在美國國家地理學會的資助下，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，然后把這些環境因素輸入到計算機模型中，以分析哪些因素和斑馬條紋的差異有關。結果表明，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·卡羅認為，這可能與攜帶病菌的蚊蠅有關。

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，因為后者似乎不喜歡降落在有條紋的表面上。為了尋找證據，蒂姆·卡羅又做了一個實驗。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·卡羅用攝像機進行長時間拍攝，對錄像中牛虻的飛行行為進行分析。

結果，蒂姆·卡羅發現了非常有趣的現象。斑馬條紋并不能阻擋從遠處飛來的牛虻，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，黑白條紋會進一步模糊牛虻有限的視覺，使其出現“視力過載”，所以牛虻會減速，然后飛走。當然，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。