涂有斑马状条纹的牛可以避免叮咬苍蝇

小岛(Kojima)、大石(Oishi)、松原(Matsubara)、内山(Uchiyama)、福岛(Fukushima)、松原(Matsubara)等人。(2020)更正：涂有斑马状条纹的奶牛可以避免叮咬苍蝇.公共科学图书馆第一版15(3)：e0231183。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231183视图更正。

实验和对比研究表明，斑马的条纹皮毛可以防止叮咬苍蝇的攻击。叮咬蝇是严重的家畜害虫，给畜牧业生产造成经济损失。我们假设，身上涂有黑白条纹的奶牛可以避免叮咬苍蝇攻击，并表现出较少的拒蝇行为。6头日本黑牛被分配到采用3×3拉丁方设计的处理中。治疗是黑白相间的条纹，黑色的条纹，没有条纹(全黑的身体表面)。记录的驱蝇行为有甩头、耳击、腿部拍打、皮肤抽搐和甩尾。每次观察后，使用商用数码相机拍摄每头牛右侧的照片图像，并从照片图像中计数身体和每条腿上的叮咬苍蝇。在这里，我们发现涂有黑白条纹的日本黑牛的叮咬苍蝇数量明显低于未涂黑条纹的牛和只涂黑条纹的牛。涂有黑白条纹的奶牛的驱蝇行为频率也低于未涂黑条纹的奶牛。因此，这些结果表明，在牛等牲畜上涂上黑白条纹可以防止叮咬苍蝇的攻击，并提供了一种在动物生产中不使用杀虫剂的情况下保护牲畜免受叮咬苍蝇的替代方法，从而为解决环境中的农药抗药性问题提供了一种解决方案。

斑马的身体表面有一个醒目的黑白条纹图案。在科学研究中产生了许多关于斑马条纹图案的功能假说，如伪装、对捕食者的混淆、向同种生物发出信号、调节体温和避免叮咬苍蝇[1]。在这些假设中，现在有几项研究表明，防止被咬苍蝇攻击是斑马条纹的功能。例如，Caro等人。[2]结果表明，在种和亚种水平上，体纹类的系统发育分布与蝇类的分布有关。此外，Egri et al.。[3]实验表明，蚊子避免降落在黑白表面，如托盘、木板、球和水桶。此外，Caro et al.。[4]证明了当放在马身上时，瓢虫苍蝇降落在条纹布外套上的可能性比落在黑色或白色外套上的可能性要小得多。相比之下，其他假说，如伪装、捕食者的困惑、社会互动和热管理都没有得到研究人员的支持[1，5-9]。

研究进一步表明，叮咬的苍蝇避免降落在白色[10]、条纹[3，11]和有斑点的表面[12]。窄于临界宽度(约5厘米)的条纹和小于阈值大小(直径约10厘米)的斑点有效地防止被咬的苍蝇落地，而且这些表面吸引的被咬的苍蝇比白色表面少[3，12]。

叮咬苍蝇是家畜的严重害虫[13-15]，先前的研究报告说，叮咬苍蝇会影响牛的行为并造成经济损失[16-18]。事实上，叮咬苍蝇减少了牛的放牧、进食和卧床时间，增加了牛的拒蝇行为(如抛头、踩脚、抽搐皮肤和甩尾)和聚集行为[15，18]。当动物为了避免叮咬苍蝇而争先恐后地寻找更好的位置时，聚集增加了热压力和受伤的风险，这可以减少饲养场肉牛的体重增加和奶牛的产奶量[15，17，18]。

我们假设，身上涂有黑白条纹的奶牛可以避免叮咬苍蝇，并减少它们的拒蝇行为。这可能是一种在动物生产中不使用杀虫剂而控制叮咬苍蝇的另一种环境友好的实用方法。因此，这项研究调查了在牛身上涂上斑马状条纹是否减少了落在牛身上的叮咬苍蝇的数量，并减少了它们驱蝇行为的频率。据我们所知，这是第一次评估斑马条纹绘画对苍蝇袭击活体动物的效果的研究。

所有程序均经爱知农业研究中心动物使用和关爱委员会批准(29-1)。试验于2017年8月和9月以及2018年10月在日本长谷市爱知农业研究中心(35°16ʹN，137°07ʹE)的1公顷天然牧场上进行。2017年10：00-12：00和2018年13：00-15：00实验日平均气温分别为30.4±1.7°C和20.1±2.2°C，分别为31.1±1.8°C和20.4±1.4°C。六个怀孕的Ja

六头奶牛中有三头是在2017年8月和9月使用的，另外三头是在2018年10月使用的。两年均采用相同的实验设计，但使用的动物不同。实验持续9天，连续3天为1个疗程。每头奶牛在三个时期内接受了所有三个处理(B&；W、B或CONT)，在一个时期内没有奶牛被分配到与其他两头奶牛相同的处理中。

牛被并排排列，并用绳子绑在地上的一根木桩上，绳子的长度足以让它们的头自由移动。每头牛每天观察两次(上午/下午)，对于每头牛和处理，总共获得了6次观察。每头奶牛的观察顺序对于每一次观察都是随机的。早上的观察在油漆后30分钟开始，以清新奶牛周围的空气，并让油漆的气味消散。根据Eicher等人。[19]，我们使用了间隔1分钟的瞬时扫描采样技术，持续30分钟；因此，每头奶牛在30分钟内每天观察两次，每次30分钟，每分钟进行30次瞬时扫描。使用这项技术，一名观察者记录了实验期间每头奶牛的驱蝇行为。记录的驱蝇行为有甩头、耳击、腿部拍打、皮肤抽搐和甩尾。每次观察时，在阳光或阴凉处同时观察所有三头奶牛的右侧，每观察30分钟后，使用商用数码相机(Pentax Optio RZ10)拍摄每头奶牛右侧的照片图像。身体和每条腿上的叮咬苍蝇都是从照片图像中计数出来的(图2)。图像分辨率为14M像素(4288×3216像素)。

此外，将薄的蓝色塑料板(T-Trap，Tset Ltd，日本爱知县)(40×40 cm)覆盖在透明、无味、无色的胶水上，放在地上诱捕和鉴定实验牛周围叮咬的苍蝇种类。

根据Kaps和Lamberson[20]进行统计分析。数据分析采用混合线性模型，使用SAS(SAS Inst.。Inc.，Cary，NC)。处理(B&；W、B和CONT)被分析为固定效应，拉丁方(2017和2018)、时段和在拉丁方内筑巢的动物被包括为随机效应。使用Tukey‘s检验进行固定效应内的多重比较。因变量为咬住腿、身体的苍蝇数量、咬住腿和身体的苍蝇总数、甩头、甩耳、甩腿、甩皮、甩尾的频率，以及这五种行为的总和(总行为)。

黑白条纹涂抹(B&；W)、黑色条纹涂抹(B)和不涂抹(CONT)对全黑体色日本黑牛叮咬苍蝇的影响如图3和表1所示(处理如图1所示)。B&；W奶牛腿部、身体以及腿部和身体上叮咬苍蝇的总数几乎是CONT和B奶牛的一半(P<；0.0001和P<；0.001)。相比之下，在叮咬苍蝇的数量上，CONT和B之间没有显著差异。

不同处理对驱蝇行为的影响如表1所示。B&；W组每30min可观察到39.8次驱蝇行为，显著低于CONT组(53.0次)和B组(54.4次)(P<；0.0001，约为20%)，B&A；W组每30min可观察到39.8次驱蝇行为，比CONT组(53.0次)和B组(54.4次)显著降低。B&；W奶牛的驱蝇行为数量较少，被认为是因为腿部和身体上咬苍蝇的数量较少。B&；W的甩头、耳鸣、拍腿和甩尾的频率也显著低于CONT和B(p<；0.05)牛，而皮肤抽搐的频率显著高于CONT和B(p<；0.05)牛。结果表明，B&；W的甩头、甩耳、甩腿和甩尾的频率显著低于CONT和B(p<；0.05)牛，而皮肤抽搐的频率显著高于CONT和B(p<；0.05)。

叮咬苍蝇是全世界最具破坏性的牛节肢动物害虫，咬苍蝇每年给美国牛生产造成的经济影响估计为22.11亿美元[18]。由于与这种害虫相关的经济损失，牛主主要采用杀虫控制措施[25]。然而，昆虫通常在引进一种新杀虫剂后的大约十年内就会产生抗药性[26]。Hogsette et al.。[27]证明角蝇很快就对一些杀虫剂产生了抗药性，因此，在美国一些地区，不再推荐在角蝇管理项目中使用浸透杀虫剂的耳标。在本研究中，黑白条纹减少了咬牛苍蝇的数量和牛除皮肤抽搐外的驱蝇行为的频率。Mulens等人的研究成果。[15]指出驱蝇行为可分为频度较高的行为和较少的行为

叮咬的苍蝇被气味、形状、运动、亮度、颜色、偏振和体温所吸引[3，10-12，15，31-41]。根据我们的研究结果，早期的研究报告说，叮咬的苍蝇不太可能降落在黑白条纹的表面[3，42-44]。例如，Waage[42]发现黑白条纹圆柱体(移动的或静止的)比均匀黑色或白色表面的模型捕获更少的叮咬苍蝇。在实验室研究中，Brady和Shereni[43]还观察到随着条纹数量和厚度的增加，着陆减少。吉布森[44]还表明，条纹宽度为5厘米的水平条纹固定目标捕捉到的咬人苍蝇最少，而垂直条纹目标比具有均匀黑色或白色表面的目标吸引力更小。Egri等人。[3]报告了类似的结果，并显示较少的蚊类苍蝇被捕获的条纹较窄。Bahóet al.。[11]进一步证明，条纹马模型比均匀的白色或黑色目标对Taanid的吸引力更低，即使它们释放出诱捕Taanid的CO2和氨气也是如此。此外，Caro et al.。[4]研究表明，穿着条纹布衣的活马比穿黑布或白布大衣的活马通过塔巴尼德着陆的次数要少得多。事实上，一些马匹饲养人曾试图在马匹上涂上斑马条，以抵御马蝇，马匹商店里也出售马匹的斑马条大衣。

我们的研究结果表明，在黑白相间涂抹的奶牛上叮咬苍蝇的数量明显少于全黑色和黑色条纹的奶牛(有关该物种的信息，请参见图3和表1的图例)。推测漆味也可能影响叮咬苍蝇的落地行为，但未涂漆和黑色条纹涂抹的奶牛之间差异不显著，说明漆味不会影响叮咬苍蝇的落地行为，说明漆味对叮咬苍蝇的落地行为没有明显的影响，说明漆味对叮咬苍蝇的落地行为没有明显的影响，说明漆味对叮咬苍蝇的落地行为没有影响。目前的结果表明，无论斑马纹的形式是什么(油漆或布料涂层)，对牛和马来说，斑马状条纹都可以减少接触苍蝇的机会。

为什么黑白条纹会阻止叮咬的苍蝇降落在表面？这种现象被解释为调制亮度或偏振光[3，10-12，40，45-49]。Caro等人。[4][4]研究发现，尽管条纹不会阻挡远处的蚊子的吸引力，但在飞行的最后阶段，即使条纹不会阻碍蚊子的吸引力，它们也会更快地接近它们的目标，并且在飞行的最后阶段未能在接触斑马表面之前减速。一种类似的解释是，控制昆虫接近和着陆的昆虫运动检测系统混乱[50]。然而，未来的研究将需要提高我们对这一机制的理解来支持这些假说。

叮咬苍蝇是严重的家畜害虫，给畜牧业生产造成经济损失。这项研究调查了在驯养的奶牛身上涂上斑马状条纹是否可以防止咬人的苍蝇攻击。我们发现，在牛身上涂上斑马状的条纹可以将叮咬苍蝇落在个体身上的几率降低50%。我们还发现，叮咬苍蝇的落地次数的减少与奶牛防御行为的减少是一致的。除了帮助解决环境中的杀虫剂抗药性问题外，这项工作还提供了一种替代传统杀虫剂的方法，用于减轻对牲畜的叮咬苍蝇攻击，从而改善动物福利和人类健康。

作者感谢我们的同事为数据收集所做的贡献。作者要感谢编辑和审稿人提出的建设性意见，这对加强这篇论文的表达非常有帮助。

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