苏一横

在观察动物王国时，人们首先注意到的就是色彩。从非洲树林棕褐色的蟑螂到南美草原色彩斑斓的闪蝶，动物们展示出各自不同风格的色彩——有的单调，有的华丽。然而，动物们为什么长成这个样子？它们的色彩中有什么秘密？这些有趣的问题，引起了许多生态学家的探究，比如美国生态学家蒂姆·卡罗。

蒂姆·卡罗于1952年出生于英国，自小热爱自然，聪明勤奋。1969年，年仅17岁的蒂姆·卡罗考入了剑桥大学动物学专业，1973年拿到学士学位。27岁时，蒂姆·卡罗又在英国另一个名校圣安德鲁斯大学获得生态学博士学位。随后，蒂姆·卡罗来到加利福尼亚大学戴维斯分校，担任野生生物学的教授。

在接近40年的学术生涯中，蒂姆·卡罗发表了上百篇高质量的论文以及6本畅销科普书，大都是对于动物保护的提倡以及关于动物颜色的研究。下面我们就来看一看，蒂姆·卡罗的一些有趣的科学发现。

食肉动物的“凶相”

被捕食的动物身上往往长有斑点和条纹，这是一种保护色，可以使动物和周围环境融合在一起，从而避免被捕食者发现。而很多食肉动物则没有这种身体伪装，反而有着显眼的外表，这表明食肉动物的长相有另外的意义。

比如，南美洲的安第斯熊长着一张令人印象深刻的面庞，在它的黑眉大眼的外侧裹着一圈白色的“圆环”;非洲热带的麝猫身上布满了斑点，脖颈以上还“戴着”项链般的环状条纹，看上去很不好惹……除此之外，上百种食肉型哺乳动物都拥有自己独特的面部和胸部标记，蒂姆·卡罗一直试图解释这些现象。如今，他的研究已经揭开了其中的一些谜题。

为了了解食肉动物面带“凶相”的目的，蒂姆·卡罗收集了大约200种陆地食肉动物的照片。这些动物来自许多不同的捕食者家族，包括犬科动物、猫科动物、灵猫类、熊类、鼬科动物等等。他参考动物环境中的光照、植被等条件，利用每一类捕食者的多张照片来分析动物在环境中的颜色、色度以及与环境的色差，同时分析食肉动物的长相与它们的行为特征有何关联。

在犬科动物中，蒂姆·卡罗发现，拥有复杂胸部色彩模式的捕食者往往更具社会性，比如全身披着黄褐色皮毛但胸部却长有鲜明的白色“蝴蝶结”的埃塞俄比亚狼，它们在大群族中生活的时间更长，特别的标记可能使它们能够认出彼此。对于非洲热带麝猫这样的灵猫类动物来说，高度条纹化和带有颜色斑点的面部可能起到了一种警示作用，因为它们并不是周围环境中的最强者，它们也需要“反击”其他捕食者。另外，蒂姆·卡罗认为，斑点和条纹或许还能帮助灵猫进行捕猎，因为复杂的面部特征可能会让它们面前一些的猎物更难辨认出危险，从而丧失警惕性。

对于熊的面孔，蒂姆·卡罗也有有趣的发现。一般来说，活动范围同其他熊类有交叉的那些熊往往拥有更加复杂标记的面孔。这或许能帮助熊识别自己的同类并且避免外部交配。对于印度尼西亚臭獾和非洲臭鼬那样的鼬科动物，蒂姆·卡罗猜测，这些拥有更复杂面部标记的动物更有可能从肛门中喷射恶臭有毒的流体，以便警告捕食者离它们远点。

蒂姆·卡罗的结论总体来说算是令人信服的，至少，他证明了动物皮毛颜色是由多种多样的驱动因素进化而来的。

熊猫毛色的秘密

熊猫是中国独有的动物物种，它们憨态可掬，十分可爱，是中国的国宝。不过，相比于其他熊类，熊猫的颜色有些单调，只有黑色和白色，这是为什么呢？为了解答这个问题，蒂姆·卡罗做了一项有趣的研究。

由于黑白搭配的熊类只有熊猫一种，很难将熊猫与其他熊做比较，所以蒂姆·卡罗采用了“化整为零”的分析方法。他和同事仍然通过对比动物照片的方式来找线索，但是他们把熊猫身体的每个“黑块”和“白块”作为一个独立的区域进行研究。比如，蒂姆·卡罗将熊猫的不同身体部位与其他哺乳动物相应部位的颜色特征作比较，试图确定熊猫不同部位颜色的功能。

通过比较，蒂姆·卡罗发现，熊猫的脸、脖子、腹部和臀大部是白色的，耳朵、胳膊和腿大都是黑色的，其他哺乳动物都没有这样的特征。参考熊猫的进化史以及它们的栖息地和行为，蒂姆·卡罗提出了自己的观点。

首先，熊猫作为动物界的“活化石”，它们的历史源远流长。早在数百万年前的第四纪冰川期，熊猫就已经存在了。在那个白雪皑皑的年代，能有一身黑白色的毛发是非常重要的。在雪地的白色背景下，熊猫的轮廓变得支离破碎。从远处看可能只有几个黑斑，更像是几块石头，这无论对于躲避骚扰或者捕食猎物来说都是很大的优势。在耳朵、四肢这些最容易变冷的地方，黑色有助于保持温度，黑色的眼晕也可以避免面部反射强光从而刺激眼睛，是非常好的“生态墨镜”。

即使到了今天，熊猫的栖息地仍然位于中国中部的山区，它们渐渐不像其他熊类那样喜欢食肉，而是依赖山区的竹子，不需要通过变成“伪装色”来进行捕食。虽然竹子在中国很常见，但这并不是最容易消化的食物。由于能量的不足，熊猫的外表虽然看起来很胖，但它们还是没能储存到足以过冬的脂肪。这意味着熊猫一年四季都必须很活跃，当寒冬降临的时候它们也必须寻找食物来满足自己的能量需求。所以，白色和黑色仍然要帮助它们融入冰天雪地。

另外，熊猫耳朵和眼晕的黑色或许同样能展现出熊猫的“凶猛”气质，这个道理类似于前面提到的非洲热带麝猫。

斑马条纹的用途

除了熊猫，斑马是另一种少有的黑白搭配的动物——它们身着的是“条纹装”。地球上现存的三种斑马都有显眼的黑白条纹，在其他颜色灰暗的非洲食草动物（比如水牛和羚羊）中显得特别引人注目。尤其是在广阔的热带稀树草原上，这显眼的外表似乎会让斑马更容易成为狮子的午餐。所以，斑马的“条纹之谜”困扰了生态学家很长时间，连达尔文也无法解答。

不过，蒂姆·卡罗专门写了一本关于斑马的科普书，对斑马条纹做出了一个相对科学的解释。

在美国国家地理学会的资助下，蒂姆·卡罗和同事考察了非洲各地十几个斑马族群，研究了它们的条纹图案，并测量了20多种环境因素，包括气温、土壤湿度、降雨量、携带病菌的蚊蝇以及狮子的分布范围，然后把这些环境因素输入到计算机模型中，以分析哪些因素和斑马条纹的差异有关。结果表明，对斑马的条纹影响最大的因素是气温，气温越高，斑马身上的条纹越多。至于为什么气温会影响斑马的条纹，那就是另一个问题了，不过蒂姆·卡罗认为，这可能与携带病菌的蚊蝇有关。

在气温更高的地方，蚊蝇一般会更多，斑马需要生出更多的条纹来抵御蚊蝇，因为后者似乎不喜欢降落在有条纹的表面上。为了寻找证据，蒂姆·卡罗又做了一个实验。在英国一处栖息着许多牛虻（一种喜欢刺吸牲畜血液的昆虫）的田野中，蒂姆·卡罗圈养了一些斑马和单色马，还为一些单色马穿上了黑白条纹的外套——这让它们看上去很像斑馬。然后，蒂姆·卡罗用摄像机进行长时间拍摄，对录像中牛虻的飞行行为进行分析。

结果，蒂姆·卡罗发现了非常有趣的现象。斑马条纹并不能阻挡从远处飞来的牛虻，这些昆虫都以相同的速度飞向斑马，穿外套的单色马以及没穿外套的单色马。但是，在距离接近时，牛虻落在斑马身上的平均速度只有落在单色马身上的四分之一，而且，斑马被牛虻叮咬的概率只有单色马的百分之一。如果给单色马穿上外套，它们被叮咬的概率会降低10倍。

为何斑马条纹能够抵御牛虻？蒂姆卡罗猜测，对于“近视眼”的牛虻来说，黑白条纹会进一步模糊牛虻有限的视觉，使其出现“视力过载”，所以牛虻会减速，然后飞走。当然，这只是一种猜测，蒂姆·卡罗希望在将来能够通过精密仪器来模拟蚊蝇等昆虫的视觉，找出牛虻受黑白条纹困扰的更深层的原因。