Tudományos vita végére kerülhet pont

Darwin (1871) és Wallace (1879) híres vitája óta foglalkoztatják a kutatókat a zebrák csíkos mintázatának lehetséges funkciói. Az eddig született hipotézisek egyike szerint napsütésben a zebracsíkok fölött periodikus konvektív légörvények alakulnak ki a fekete és fehér csíkok eltérő hőmérséklete miatt, melyek hűtik az állatok testét. E fizikailag reálisnak tűnő és ezért eddig sokak által elfogadott, de műig kísérletileg nem ellenőrzött feltételezést tesztelték az ELTE Természettudományi Kar – Horváth Gábor, Jánosi Imre, Pereszlényi Ádám, Száz Dénes, Barta András –, az Állatorvostudományi Egyetem – Gerics Balázs – és a svéd Lundi Egyetem – Susanne Åkesson – kutatói. A Scientific Reports folyóiratban  Experimental evidence that stripes do not cool zebras címmel publikált cikkükben cáfolták, hogy a zebracsíkoknak hűtő hatása lenne, amivel egy régi szakmai vitát döntöttek el.

A zebracsíkok rejtélyes szerepére felállított 18 hipotézis négy csoportba sorolható. Vagyis a csíkok a ragadozók ellen nyújtanak vizuális védelmet, beleértve a rejtőzködést és a vizuális megtévesztést; elősegítik a szociális kölcsönhatásokat; a vérszívó rovarok (cecelegyek és bögölyök) elleni vizuális védelmet látják el; valamint a testhőmérsékletet szabályozzák a hűtés által.

A 4. hipotézis fizikai alapja volna, hogy napsütésben a sötétebb és ezért melegebb csíkok fölött felszálló, míg a világosabb és ezért hidegebb csíkok fölött leszálló légáramlat alakul ki, így a periodikus légörvények hűthetik a testfelületet. A 3. hipotézist Horváth Gábor és kollégái korábban már igazolták magyarországi terepkísérletekkel. A tudósok ugyanis kimutatták, hogy a zebracsíkok védenek a vérszívó bögölyök ellen, mivel a csíkos vagy foltos mintázatok vizuálisan kevésbé vonzóak e rovarok számára, mint az egységes színűek.

1. ábra: A 2017 nyarán folyó hordós terepkísérlet elrendezése 6 különböző állatbőrrel bevont, vízzel telt fémhordóval, melyek maghőmérsékletét folyamatosan, 5 percenként mérték, egy meteorológiai állomás pedig egyfolytában regisztrálta a meteorológiai paramétereket.

A 2016 és 2017 nyarán Simon István gödi lovas tanyáján (Szálender tanya) folytatott több hónapos terepkísérletben (1. ábra) Horváth Gábor és kutatócsoportja lovak, szarvasmarhák és zebrák testének termodinamikai modelljeit vizsgálta: 60 literes, vízzel töltött fémhordókat vontak be fekete, fehér és szürke lovak és szarvasmarhák kikészített bőrével, valamint egy-egy mesterséges (fekete és fehér marhabőrcsíkokból összevart) csíkos és valódi zebrabőrrel. E hordókat a nyári hónapokban árnyékmentes területre helyezték, miközben a hordók vizének maghőmérsékletét 5 percenként folyamatosan mérték digitális hőmérőkkel. Regisztrálták továbbá a napsütötte hordókat borító bőrök fényvisszaverési spektrumát, egy hőkamerával pedig e bőrök hőmérsékletének napközbeni változását is rögzítették. Mindeközben egy automatikus meteorológiai állomás 5 percenként folyamatosan regisztrálta a léghőmérsékletet, a szélsebességet és a csapadékmennyiséget. Az erről szóló rövidfilm itt érhető el. 

A terepi mérési eredmények kiértékelése után kiderült, hogy mindig a fekete bőrrel burkolt hordó maghőmérséklete volt a legmagasabb, a fehér bőrrel borított hordóé a legalacsonyabb, a homogén szürke és zebracsíkos hordók maghőmérséklete pedig e két szélsőérték közé esett. Ami egyértelműen eldöntötte a zebracsíkok hűtő hatásáról folytatott régi polémiát, az pedig az az eredmény volt, hogy

a zebracsíkos és a szürke hordók maghőmérsékletei között nem volt szignifikáns különbség,

függetlenül a léghőmérséklettől és szélsebességtől. Ugyanis, ha a zebracsíkok fölött kialakuló konvektív légörvények jelentősen hűtötték volna a csíkos hordókat, akkor azok maghőmérsékletének szignifikánsan kisebbnek kellett volna lennie a szürke hordókénál. A szürke hordók megközelítően ugyanannyi napfényt nyeltek el, mint a csíkos hordók, mivel az előbbiek szürkeségi foka – amit a hordóról visszavert fény intenzitásspektrumának integrálásával határoztak meg a fehér hordóhoz viszonyítva – közel megegyezett az utóbbiak átlagos szürkeségi fokával. Ha tehát a feltételezett konvektív légörvények bizonyos meteorológiai viszonyok között ki is alakulnak a zebracsíkok fölött, ezen örvények hűtő hatása minimális, és nem képes kompenzálni (hűteni) a zebrabőr fekete csíkjainak nagy fényelnyeléséből eredő melegítő hatását.

Az NKFIH K-123930 Zebracsíkok termofiziológiai vizsgálata: új magyarázat a zebracsíkok szerepére című kutatási pályázatban a napsütötte zebracsíkok fölött kialakuló légáramlásokat Horváth Gábor és kutatócsoportja jelenleg a Biológiai Fizika Tanszék Környezetoptika Laboratóriumában folyó Schlieren-mérésekkel vizsgálja annak kiderítése érdekében, hogy milyen körülmények között alakulhatnak ki egyáltalán a régóta feltételezett periodikus konvektív légörvények, és ha tényleg kialakulnak, akkor mennyire ellenállóak a szélnek. Hiszen napsütésben a terepen szinte állandóak a helyi szelek, melyek elfújhatják e légörvényeket, valamint a zebrák mozgása sem kedvez az örvények keletkezésének és fennmaradásának.

A hasonló alapkutatások látszólag csak a „megszállott” tudósok számára érdekesek. Fontos azonban tudatosítani, hogy az emberiség tudáskincsének bővítése mellett minden megalapozott állítás egy-egy újabb fegyvertény lehet az áltudományos szélhámosságok ellen is. Ha majd például reklámokban kínálnak zebracsíkos ruházatot vagy tetőcserepeket, akkor legalább az evolúcióra nem hivatkozhatnak, hogy „tudományosan igazolt módon a zebrák is így hűtik magukat", mert mint kiderült, ez nem így van! Ugyanakkor

a zebracsíkos ruha a bögölyök ellen kiválóan véd

– tette hozzá Horváth Gábor.

A szakember és kollégái különleges kutatásaikért 2016-ban a fizikai tudományok kategóriában Ig Nobel-díjat is átvehettek.

A jelenlegi vizsgálatot a tudósok az NKFIH K-123930 és az ÚNKP-17-3 kutatási pályázatok segítségével valósították meg.