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，針對斑馬條紋具有的可能功能，已經(jīng)提出了多達18種不同的解釋，這些解釋可以分為以下四個主要類別：（1）反掠食，包括偽裝和視覺混亂的各個方面；（2）促進社交互動；（3）阻止咬人的入侵；（4）調(diào)節(jié)體溫。但是，在這項研究中，研究者對假設(shè)（4）進行了檢驗。

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

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

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，對流空氣渦流可能會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)來在陽光下冷卻斑馬體。

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

由于一些懸而未決的問題，通過斑馬條紋進行冷卻的假設(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理問題至今仍未解決。這項工作的目的是通過紅外熱成像技術(shù)測試單色白，黑，灰色以及條紋斑馬的熱物理模型，來驗證條紋對溫度調(diào)節(jié)的假設(shè)。

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

我們進行了現(xiàn)場實驗和紅外熱成像測量，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，灰色條紋圖案來模擬斑馬體。將這些桶在露天環(huán)境中放置四個月，同時不斷測量其核心溫度。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行了比較。陽光照射的斑馬條紋桶再現(xiàn)了陽光照射的斑馬的表面溫度特性。

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

通過紅外熱成像技術(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有明顯的核心溫度差異，與氣溫和風速也無關(guān)。各個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)的所有這些實驗結(jié)果為斑馬條紋具有降溫效果的假設(shè)提供了反例，因為條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.