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眩惑运动运动动物的保护衣

2019-03-02 16:19:47 | 来源: 旅游

导语:斑马体表醒目的条纹是福还是祸?这些条纹的确让斑马容易暴露自己,但是在“眩惑运动”理论里,这些醒目的条纹可能是斑马能够巧妙逃避捕猎者的保护衣。

关键词:动物行为;伪装;眩惑运动;斑马

运动中的斑马能够迷惑敌人。(图片来源:维基传媒MC1 Eric Dietrich供图)

许多动物利用身体的颜色和图案将自己与背景环境融为一体,从而逃离捕猎者的注意。但是,这种保护色的策略还是远远不够的。一旦动物运动起来,这种伪装就露马脚了,捕猎者就可轻易地发现并捕捉到猎物。那么,运动过程中的动物该如何自保呢?

研究人员正在研究运动中的高对比度图案能否混淆捕猎者对动物去向的感知,如条纹和曲折线。然而,鉴于有关 “眩惑运动”的研究还很少,我们开发了一个络游戏来阐明这一理论。

由战争得来的教训

事实上,这个观点已有超过100年的历史,即:对动物而言,与其把精力放在防止被敌人发现上,还不如把精力放在逃避追捕上——这样效果更好。自然主义者Abbott Thayer认为,高对比度的图案可能会混淆对运动物体的速度和方向的感知,这会使得追踪和捕获更加困难。

事实上,次和第二次世界大战都应用过这种“眩惑运动”模式。他们试图通过在船上画出黑白相间的几何图案,来降低潜艇受到鱼雷攻击的成功率。然而,由于战争期间还有众多其他因素导致海军损失,因此,实际上并不清楚这种“眩惑运动”的预期效果。

1918年,百眼巨人号航空母舰带有伪装技术的船身。(图片来源:由维基传媒供图。)

自然界中又是怎样的呢?斑马体纹醒目,自达尔文时代起,科学家就一直对这些条纹的功能争论不休。的一项模拟研究认为,当斑马运动的时候,这些条纹能够形成与其运动方向相反的信号,这可能会迷惑捕猎者。可能有两种视觉效应会形成“眩惑运动”偏差:车轮效应和巴伯极效应。

车轮效应是以西部电影命名的,在西部电影里,货车上的车轮似乎通常都是向后转动的。这是因为视觉系统在一段时间内不停地进行“快照”,并把这些快照连起来形成一个连续的场景,就像录影胶带一样。在两个抽样事件中,如果车轮的一个辐条快速向前运动,我们就会误认为下个辐条是在向后运动(译者注:这主要是因为我们视觉系统形成的序列图像速度低于轮子的转动速度)。

巴伯极效应(也称为孔径效应)是指运动的条纹会混淆对真实运动方向的感知。这些由条纹产生的幻觉效应使我们很难判断一个运动物体的速度和方向。然而,有关斑马这方面的研究纯属理论层面,还未能检验这些条纹图案是否真的会影响自然界中捕猎者的判断。

Dazzle Bug

令人惊讶的是,直到近,有关“眩惑运动”模式有效性的首次检验测试才刚刚展开。一些研究让人充当 “捕猎者”来参与一项触屏电脑游戏,这些研究表明,带有醒目图案的目标比带有其他图案的目标更难以捕捉。然而,其他的研究未能发现眩惑运动模式的优势。所以,尽管图案能够影响我们对运动模式的感知,但是我们仍然还不清楚这其中的主导有效因素。

你能发现这些蜘蛛么?只要你静止不动,保护色还是很有效果的。(图片来源:由作者J Kelley提供)

我们正在利用一款电脑游戏—Dazzle Bug来解决运动过程中能够逃避捕猎者的图案模式。在这款游戏里,我们要求游戏者把自己当作捕猎者,并试图尽可能快地捕捉运动中的臭虫。每个臭虫的身体图案模式不同,并且运动模式随机。就像在自然界一样,那些带有容易捕捉图案的臭虫将会消失,而那些特别难以捕捉的臭虫会存活下来。经过一段时间后,

眩惑运动运动动物的保护衣

臭虫身体上的图案就会发生进化,它们的后代就变得更难捕捉。

这个公民科学项目能够我们看到逃避捕猎的有效的图案模式。我们可以利用这些结果来研究这些图案的视觉效果,并比较这些图案是否与自然界真实动物身体上的图案相匹配。

我们的发现将会为许多物种身上常见的条形图案的作用研究提供一些观点。这些图案可能是为了混淆捕猎者的视觉感知而进化形成的,但也可能是在其他选择压力下形成的,如吸引异性、调控体温等。在这个电脑游戏中,如果带有条形图案的臭虫得以生存和进化,这就能强有力地证明该图案确实能够混淆人类捕猎者的感知,这可能是通过产生上述那些效应(车轮效应和巴伯极效应)而造成的。由于对许多动物种群的运动感知几乎是相同的,因此这些幻觉能够迷惑许多其他的捕猎者。

如果我们发现条形图案之外的其他图案,如斑点、斑块、Z型线等图案在逃避捕猎时为有效,那么这个发现就会带来其他有趣的新问题:这些图案是如何产生混淆效应的呢?然而,不管结果如何,Dazzle Bug这款游戏都能够为身体图案在帮助动物生存的进化机制上提供一些视角。

关于作者:

Laura Kelley,剑桥大学研究员。

(翻译:万晓玲;审校:侯政坤)

原文链接[科学美国人博客]:

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