Wissenschaft kann unterhaltsam sein und sich mit Fragen befassen, die uns Kinder schon immer erfolglos gestellt haben. Zum Beispiel: Warum haben wir 10 Finger und nicht nur acht? Warum hat die Giraffe nicht nur einen langen Hals, sondern am Kopf zwei Höcker? Das Zebra-Geheimnis schien 2019 gelüftet: Die schwarz-weißen Streifen irritieren Pferdebremsen derart, dass sie die Landung auf dem Fell nicht gut hinbekommen. Bremsen oder die Tsetsefliege können nicht rechtzeitig bremsen und knallen gegen die Tiere, prallen von ihnen wieder ab oder brausen vorbei. Anscheinend stören die „Brems(en)streifen“ bei der richtigen Entfernungsschätzung
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Abb. 1: Video bei Wikipedia – Zebrastreifen als evolutionäres Plus.
Die Insekten suchen sich lieber einfarbige, am besten dunkle Oberflächen, dort klappt es mit der Landung besser. Und da die Bremsen der Gattung Tabaninae und Glossiniden (Tsetsefliege) in Afrika häufig Krankheiten übertragen, die für Pferde wie Zebras tödlich enden, war das Streifenmuster ein evolutionärer Vorteil. Einiges spricht für diese Plagegeister-Theorie, so dass selbst Wikipedia in einem netten Kinder-Video diese unterhaltsam vertritt (Abb. 1)
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Abb. 2: Das Pferd im Zebrakleid – Joren Bruggink (links) and Jai Lake (rechts) beim Bremsengucken.
Wie haben die Forscher das herausgefunden? Auf einer Weide eines Hofs bei Hill Livery, Dundry, North Somerset in England beobachteten der Biologe Tim Caro und seine Helfer echte Zebras und einfarbige Pferde aus einer Entfernung von ein bis zwei Metern und werteten Kamera- und Videoaufnahmen aus. Akribisch verfolgten sie den Anflug der beißenden Insekten und zeichneten ihr Verhalten auf. In einem zweiten Versuch zogen sie Pferden eine Art weißen Poncho über, den sie vorher mit schwarzen Stoffstreifen versehen hatten (Abb. 2). Die derart kostümierten Pferde wurden auf eine Nachbarweide neben unverkleidete Braune gestellt. Beide Versuche ergaben: die gestreifte Oberfläche irritierte die Blutsauger, sie brachen ihre „Angriffe“ signifikant öfter ab und landeten wenn, dann nur sehr kurz auf den Zebras bzw. den Zebradarstellern. Leichter hatten sie es am einfarbigen Pferd
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Abb. 3: Steppenzebras im Berliner Zoo.
Aber wenn das schwarz-weiße Muster so vorteilhaft ist, warum haben andere Tiere nicht auch diese Fellmusterung entwickelt? Und müssen es Streifen sein? Ein Forscherteam ist genau dieser letzten Frage nachgegangen und hat festgestellt, dass auch unser schwarz-weiß geflecktes schwarzbuntes Niederungsrind, die Holstein-Kuh (Abb. 4) oder das braun-weiß gefleckte Pinzgauer Rind von Parasiten und Bremsen eher verschont wird als das einfarbige „Braunvieh“. Je heller das Fell und je kleiner die dunklen Flecken, desto unattraktiver ist das Fell für angreifende blutsaugende Tabaniden, auch in unseren Breiten. Da der lästige Insektenbefall das Wachstum und auch die Milchproduktion der Rinder beeinträchtigen, schlagen die Forscher vor, Rassen mit vielen kleinen dunklen Flecken zu züchten
Dieses Prinzip ließe sich praktisch auch auf menschliche Kleidung übertragen: Durch das Tragen gestreifter oder gepunkteter Tücher kann man sich vor den Blutsaugern schützen. Nicht empfehlenswert ist dagegen einheitlich dunkle Kleidung. Man könnte mit Dalmatinern einen Gegenversuch starten: Diese müssten ja wegen ihrer Musterung deutlich besser vor Bremsen geschützt sein als etwa ein Weimaraner.
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Abb. 4: Holstein-Kuh auf einer Weide in der Rhön.
Ein Team um Martin How von der University of Bristol beschrieb 2020, dass der Bremsenabwehr-Effekt selbst dann auftritt, wenn Pferde in schwarz-weiß karierte Decken gehüllt würden, oder wenn die Streifen waagerecht verlaufen statt senkrecht
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Abb. 5: Das enger gestreifte Grévy-Zebra kann man auch im Tierpark Berlin bewundern.
Wie so oft in der Wissenschaft: Jede Antwort generiert neue Fragen. Vielleicht werden die Insekten auch von den widersprüchlichen Temperaturverhältnissen auf der Zebra-Oberfläche irritiert, weniger von den Farben: Schwarze Fellstreifen sind deutlich wärmer als weiße. Die Frage ist auch, ob die Bremsen in unseren Breiten sich tatsächlich gleich verhalten wie die im tropischen Afrika – davon gingen die Forscher einfach aus. Logisch wäre es eigentlich, wenn die Insekten sich an die gestreifte Herausforderung im Laufe von Jahrzehntausenden ihrerseits angepasst hätten. Zusätzlich wirkt der Geruch der Zebrahaut abschreckend auf Bremsen
Die Frage, warum gerade diese Art von Streifenmuster und warum ausgerechnet in den Farben schwarz und weiß hervorgebracht wurden, ist nicht eindeutig beantwortet. Zumal ja bewiesen wurde, dass Karos die gleiche Wirkung haben – warum sind Zebras nicht gefleckt oder gar kariert
Ferner wurden dem schwarz-weißen Zebramuster in den Studien stets nur einfarbiges Grau, Braun oder Schwarz gegenüber gestellt – wie aber sähe es mit schwarz-gelben, braun-weißen oder sogar grün-roten Streifen (Komplementärfarben) und andersfarbigen, anderen Mustern aus? Bei Meerkatzen finden sich sehr farbenfrohe Gestaltungen – in diesen Fällen ist aber noch niemand auf die Idee gekommen, diese könnten der Abschreckung von Insekten dienen.
Als eindeutig kann die Insekten-Abschreckungs-Theorie daher noch nicht gelten – wir wissen noch zu wenig über Psychologie und Wahrnehmung von saugenden Insekten und anderen Schmarotzern wie Zecken
Und daher gibt es auch andere Erklärungsversuche. Einer davon wirkt auf den ersten Blick lustig: die „Kühlungsthese“. Wegen der Streifen erhitze sich das Fell der Tiere ungleichmäßig und damit auch die Luft darüber, heißt es. Die Luft am Zebra bewege sich schneller als an einem einfarbigen Tier. Heiße Luft steige schneller auf als warme, so bildeten sich Luftwirbel, die das Fell kühlen.
Aber wenn es so einfach wäre, könnten wir im Sommer zur Kühlung schwarz-weiß gestreifte Kleidung tragen oder Häuser rund ums Mittelmeer schwarz-weiß anstreichen statt einfach nur weiß. Welche Energiemengen man so sparen könnte – teure Klimaanlagen würden überflüssig! Warum hat sich das nicht durchgesetzt? Vermutlich, weil es den Kühlungseffekt durch gestreifte Muster so nicht gibt.
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Abb. 6: Kein Kühleffekt allein durch Streifen.
Susanne Akesson von der schwedischen Universität Lund führte 2018 ein entsprechendes Experiment durch: Auf einem Feld wurden in verschieden gefärbte Felle gehüllte Wasserfässer gelegt, darunter auch zwei mit Streifen bzw. Zebramuster (Abb. 6). Ob Streifen oder nicht: die Wassertemperatur in den Zebrafässern blieb im mittleren Bereich, als wären sie einheitlich grau
Was die Forscherin aber nicht berücksichtigt hatte, waren Schweißdrüsen. Im Gegensatz zu Hunden oder Katzen
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Abb. 7: Zebras in der Serengeti – wieviele Tiere sehen Sie?
Schon Charles Darwin machte sich so seine Gedanken zum Thema
Die Tarnungsthese erscheint auf den ersten Blick völlig widersinnig, denn es gibt eigentlich kaum etwas Auffallenderes als ein schwarz-weißes Zebra. Einen Sinn ergibt sie vielleicht, wenn man sich in die Wahrnehmung der Fressfeinde versetzt. Löwen oder Hyänen nehmen Farben nämlich schlechter wahr als Menschen und sehen im wesentlichen Grautöne. Aus einer Entfernung von mehr als 50 Metern (tagsüber) bzw. 9 Metern (nachts) erscheinen den Löwen die Zebras fast einfarbig grau. Somit haben Streifen zumindest keine gegenteilige, auffälliger machende Wirkung. Eine Graslandschaft erscheint den Jägern eher senkrecht gelb-grau gestreift – vor diesem Hintergrund ist ein gewisser Zebrastreifen-Tarneffekt vielleicht doch nicht ganz auszuschließen
Doch die Tarnungsthese gilt seit 2016 als im wesentlichen widerlegt
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Abb. 8: Streifenmuster als Gefahrensignal? Bei einem Krait-Biss liegt die Ãœberlebensrate nur um 65%.
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Abb. 9: Die selten gewordene dunkle Zweizahnbiene (Dioxys tridentata) ist schwarz-weiß gestreift.
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Abb. 10: Die auch in Europa häufige Zebra- oder Harlekin-Springspinne wird maximal 1cm groß und ist für Menschen harmlos.
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Abb. 11: Der Schwarzschwanz-Preussenfisch (Dascyllus Melanurus) verteidigt sein Revier aggressiv gegen Artgenossen.
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Abb. 12: Streifen-Stinktier (Skunk) – schwarz-weiß als Warnsignal?
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Abb. 13: Der Katta hat einen auffallenden schwarz-weißen Schwanz. Erinnert er an den giftigen Krait?
Generell ist die Frage, welchen Zweck die Haut- oder Fellfärbung bei Tieren hat. Gestreift sind auch Tiger, Katzen oder Streifenhörnchen. Gefleckt sind Geparden, Leoparden oder Giraffen. Gestreifte Schlangen wie der Malaiische Krait (
Warum Fische bunt sind, weiß man nicht genau. Als Gründe für die Schwarz-weiß-Färbung des Schwarzschwanz-Preußenfisches (Abb. 11) werden z.B. vermutet: Abgrenzung des Territoriums (Abschreckung von Artgenossen zur Verteidigung des Reviers), Identifikation von Artgenossen (wie beim Zebra ist die Musterung der Fische so individuell wie ein Fingerabdruck beim Menschen) und selbst ein Tarneffekt wird bei den exzentrisch gemusterten Fischen nicht ausgeschlossen
Das Stinktier (Abb. 12) ist auffallend schwarz-weiß gefärbt – wer einmal eine Ladung abbekommen hat, merkt sich die Gleichung schwarz-weiß = unangenehm, besser weg hier
Bei wieder anderen weiß man es nicht genau: Wozu dienen das Kobaltblau des Eisvogels oder das Grellorange des Clownsfischs, das schillernde Bunt des Pfaus, Kampffisches oder Paradiesvogels wirklich? Männliche Mandrillen haben Hinterteile in Blau und Rosa, angeblich um ihren sozialen Status anzuzeigen. Aber warum haben sich gerade diese Farben und diese Muster durchgesetzt? Auch andere Meerkatzenartige wie Husarenaffen, Südliche Grünmeerkatzen, Zwergmeerkatzen und Lomami-Meerkatzen haben ungewöhnliche Fell- und Hautfarben. Ob diese Farben auch Bremsen abwehren, wurde noch nicht untersucht. Ebenfalls offen ist die Frage, warum Lemuren wie der Katta (Abb. 13) einen schwarz-weiß gestreiften Schwanz haben.
Vielleicht gilt der Abschreckungsaspekt auch für Zebras? Könnte den Zebras nicht allein schon ein bißchen Respekt helfen, den ihr Outfit bei Raubtieren auslöst und sie auf Abstand hält? Oder vielleicht finden sich Zebras wegen ihrer Streifen einfach gegenseitig sehr attraktiv, was bei der Vermehrung hilft? Denn attraktiv sind sie ja, sonst würden sich nicht so viele Wissenschaftler mit ihnen beschäftigen 🙂
Die Natur ist multifaktoriell; niemals kann eine Wirkung auf nur eine Ursache allein zurückgeführt werden. Die Natur bildet ein Geflecht von Wechselwirkungen und „Survival of the Fittest“
Sind Zebras eigentlich schwarz mit weißen Streifen oder weiß mit schwarzen? Wenigstens diese Frage ließ sich leicht beantworten. Forscher „rasierten“ ein Zebra und stellten fest: die darunter liegende Haut ist schwarz (wie übrigens auch an den Nüstern), auch dort, wo das Fell weiß ist. Mithin lautet die Antwort: Ein Zebra ist schwarz mit weißen Streifen
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[1] Der Biologe Tim Caro von der Universität Bristol sah die Abschreckungsthese 2019 durch seine Experimente bestätigt. n-tv.de: Kurioses Experiment – Rätsel um Zebrastreifen scheint gelöst, Studie bei journals.plos.org: Benefits of zebra stripes: Behaviour of tabanid flies around zebras and horses (02/2019). Das dem so sein könnte, wurde schon 1940 vermutet (Harris RHTP. Bericht über die Bionomik der Tsetsefliege. Peitermaritzburg. 1940. Südafrika: Provinzverwaltung von Natal). ▲
[2] wikipedia.de: Zebras. Zu den durch Pferdebremsen und die Tsetsefliege übertragenen Krankheiten gehören die berüchtigte Tierseuche Nagana und die Afrikanische Trypanosomiasis (Schlafkrankheit), Pferdeanämie, Pferdegrippe. Die Insekten übertragen viele weitere Krankheiten wie Milzbrand, Weilsche Krankheit, Tularämie und Lyme-Borreliose und auch Parasiten wie den Augenwurm Loa loa auf den Menschen. Trotzdem gibt es keine schwarz-weiß gestreiften Menschen, warum nicht? ▲
[3] journals.plos.org: Benefits of zebra stripes: Behaviour of tabanid flies around zebras and horses (02/2019). Zebras haben zusätzlich aggressivere Abwehrmechanismen: Mit dem längeren Schwanz erreichen sie 25 Prozent der Körperoberfläche. Sie schütteln den Kopf, schnappen nach den Insekten und laufen davon. Pferde reagieren oft nur mit Muskelzucken, um sie zu vertreiben.▲
[4] journals.plos.org: Spottier Targets Are Less Attractive to Tabanid Flies: On the Tabanid-Repellency of Spotty Fur Patterns (08/2012). „Tabanid flies respond strongly to linearly polarized light, and we show that bright and dark parts of cattle coats reflect light with different degrees and angles of polarization that in combination with dark spots on a bright coat surface disrupt the attractiveness to tabanids.“ – Je heller das Fell und je kleiner die dunklen Flecken, desto unattraktiver ist das Fell der Rinder für angreifende blutsaugende Bremsen. ▲
[5] royalsocietypublishing.org: Zebra stripes, tabanid biting flies and the aperture effect (08/2020). ▲
[6] resjournals.onlinelibrary.wiley.com: Do tsetse flies ’see‘ zebras? A field study of the visual response of tsetse to striped targets (06/1992). ▲
[7] cambridge.org: Landing responses of the tsetse fly Glossina morsitans morsitans Westwood and the stable fly Stomoxys calcitrans (L.) (Diptera: Glossinidae & Muscidae) to black-and-white patterns: a laboratory study. ▲
[8] journals.plos.org: Spottier Targets Are Less Attractive to Tabanid Flies: On the Tabanid-Repellency of Spotty Fur Patterns (08/2012): Je schmaler die Streifen und je kleiner die Flecken, desto geringer ist ihre Attraktivität für Tabaniden. ▲
[9] journals.plos.org: Zebra skin odor repels the savannah tsetse fly, Glossina pallidipes (Diptera: Glossinidae) (10/2019). Die Forscher stellten fest, dass eine Mischung aus Kuhurin und Aceton (reife Äpfel) die Tsetsefliege anlockt (Fallenbau). Von Zebras gewannen sie Odeur-Extrakte („Um Kontaminationen mit menschlichem Geruch und Zebrakot zu minimieren, wurden mit latexbehandschuhten Händen Hautgerüche gesammelt und die Hinterbeine, die Analregion und die Genitalien der Tiere sorgfältig gemieden“) und stellten fest, dass eine Mischung aus 6-Methyl-5-hepten-2-on (Aldrich, 99%), Acetophenon (Sigma-Aldrich, ≥ 99%); Geranylaceton (Aldrich, 65% Geranylaceton und 35% Nerylaceton), Heptanal, Octanal, Nonanal und Decanal (Aldrich, 95%) tatsächlich die Tsetsefliege vertreibt. Das könnte erklären, warum sich Fliegen, selbst wenn ihnen die Landung gelungen ist, durchschnittlich nur kurz (ca. 1 Sekunde) auf dem Zebra aufhalten. Nun geht es darum, für Mensch und Tier ein nachhaltiges „Repellent“ aus Zebraduft zu entwickeln. Weit hergeholt ist dies nicht: Zum Beispiel wehren Beagle-Hunde die braune Hundezecke mit speziellen Düften ab, Hühner die Anopheles-Mücken und Wasserböcke die Tsetsefliegen. ▲
[10] Die Streifenmuster von Zebras sind so individuell wie Fingerabdrücke. Von allen Grévy-Zebras werden diese in einer Streifen-ID-Datenbank des Berliner Tierparks gemeinsam mit dem Marwell Zoo in England erfasst, um den Fortbestand der Art zu sichern. Das Grévy-Zebra ist im Bestand stark gefährdet, es gibt nur noch weniger als 2.000 Individuen in fortpflanzungsfähigem Alter – tierpark-berlin.de: Grévy-Zebra. ▲
[11] royalsocietypublishing.org: Zebra stripes, tabanid biting flies and the aperture effect (06/2020): „The visual control of flight by sensing and responding to optic flow is an essential component of the visual ecology of flying insects and is considered to be strongly conserved across the arthropoda“. Bei Annäherung werde „der optische Fluss“ gestört und somit die Entfernungsschätzung – aber wie kommt es genau zu Störung dieses optischen Flusses bei der Annäherung und nur bei diesen Insekten? ▲
[12] nature.com: Experimental evidence that stripes do not cool zebras (06/2018). ▲
[13] Hunde und Katzen haben Schweißdrüsen nur an wenigen haarlosen Körperstellen, z.B. an den Pfoten. Das reicht zur Thermoregulierung nicht aus – m.focus.de: Auch Hunde haben Schweißfüße, blog.loadmedical.com: Schweißdrüse: Verschiedene Arten bei Hund, Katze und Pferd. ▲
[14] tandfonline.com: Do zebra stripes influence thermoregulation? (06/2019). ▲
[15] wikipedia.org: Zebras, Abschnitt „Tarnung vor Beutegreifern“. ▲
[16] wildexplained.com: Sind Lions farbenblind? Welche Farben sehen Löwen?. „Aus der Sicht eines Löwen erscheint die Welt also überwiegend in Blau-, Grün- und Gelbtönen. Andere Farben wie Rot oder Lila können ähnlich wie Blau oder Grün erscheinen, jedoch in gräulich schattierten Versionen.“ ▲
[17] journals.plos.org: Zebra Stripes through the Eyes of Their Predators, Zebras, and Humans (01/2016). „In conclusion, compared to the uniform pelage of other sympatric herbivores it appears highly unlikely that stripes are a form of anti-predator camouflage.“ ▲
[18] zslpublications.onlinelibrary.wiley.com: Prey preferences of the lion (Panthera leo) (02/2006) – „Gemsbok, buffalo, wildebeest, giraffe and zebra are significantly preferred.“ royalsocietypublishing.org: Zebra stripes, tabanid biting flies and the aperture effect (08/2020) – „Most damning, lions kill zebras more than expected from their abundance across 40 study sites in Africa suggesting that confusion is an unlikely functional explanation for stripes.“ ▲
[19] Löwen jagen am liebsten Beute im Bereich von 100 bis 400 kg, in Rudeln auch schwerere Tiere – zslpublications.onlinelibrary.wiley.com: Prey preferences of the lion (Panthera leo) (02/2006). ▲
[20] bing.net: Auskunft des Copiloten. ▲
[21] wildexplained.com: Liste von gestreiften Tieren. ▲
[22] wikipedia.org: Der Ausdruck Survival of the Fittest wurde ursprünglich vom britischen Sozialphilosophen Herbert Spencer im Jahr 1864 geprägt. Charles Darwin übernahm diesen Ausdruck ab der 5. englischsprachigen Auflage in sein Werk „Die Entstehung der Arten“ von 1869. Dieser Ausdruck ergänzt seinen zum Fachterminus gewordenen Begriff „Natural Selection“ (natürliche Selektion). ▲
[23] nationalgeographic.de: Haben Zebras auch Streifen auf ihrer Haut? ▲
Beitragsbild: Anastasovski Goran, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons , bearbeitet durch Mirke (gespiegelt), 02.02.2024.
Verwendung des PICR-Logos mit freundlicher Genehmigung durch PICR, 19.05.2024.
7207.1 ZDF/TerraX/R.Schlosshan/F.Haedecke/C.Ruby/F.Wienke/Gruppe5/Jochen Schmidt, CC BY 4.0, 18.02.2024. ▲
7207.2 School of Biological Sciences, University of Bristol, UK. Korrekte Bildbeschreibung: „Joren Bruggink [left] and Jai Lake [right] investigating how horse flies behave around horses wearing different coloured coats“. Mit freundlicher Genehmigung durch Joanne Fryer, 19.02.2024. ▲
7207.4 Verum, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons, 18.02.2024. ▲
7207.5 bobosh_t, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons, 18.02.2024. ▲
7207.6 Gábor Horváth, Lund University / Department of Biological Physics, ELTE Eötvös Loránd University, H-1117, Budapest, Pázmány sétány 1, Hungary, 2018. ▲
7207.7 Self, CC BY-SA 2.5, via Wikimedia Commons, bearb. durch Mirke (Ausschnitt), 18.02.2024. ▲
7207.8 Wibowo Djatmiko (Wie146), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons, bearb. durch Mirke (Ausschnitt), 18.02.2024. ▲
7207.9 USGS Bee Inventory and Monitoring Lab from Beltsville, USA, Public Domain, via Wikimedia Commons, bearb. durch Mirke (Ausschnitt), 19.02.2024. ▲
7207.10 Zygy, CC0, via Wikimedia Commons, bearb. durch Mirke (Ausschnitt), 18.02.2024. ▲
7207.11 Rickard Zerpe, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons, 18.02.2024. ▲
7207.12 La Nasa, Public Domain, via Wikimedia Commons, 18.02.2024. ▲