Почему у жирафа длинная шея? Казалось бы, ответ очевиден. Его еще в начале XIX века дал выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк. Он утверждал, что жираф сотворил себе сам это чудо природы благодаря своему чрезмерному усердию. Животные из поколения в поколение тянулись вверх, чтобы объедать кроны деревьев. Так у них и появилась длинная шея, которая передавалась потомкам.
Вроде бы все логично, но... Ламарк глубоко заблуждался. Вообще шея жирафа - прекрасный пример того, как развивается наука. Главный ее принцип - во всем сомневаться, особенно в очевидном. Поэтому в каждом ответе ученые сразу же ищут новый вопрос. В такой череде "вопрос - ответ - новый вопрос - новый ответ и так далее" наука познает мир. И она доказала, что Ламарк неправ, что сколько бы сотен тысяч лет жирафы ни тянулись к расположенным на высоте листьям, это к их длинной шее никакого отношения не имеет. На самом деле во всем виноваты генетика и естественный отбор. Благодаря мутациям рождались разные животные: с просто длинной шеей, с более длинной, а также с очень длинной. А дальше в дело вступал естественный отбор: из этого множества жирафов с шеями разной длины побеждали длинношеие. Они лучше питались, так как дотягивались до листьев, которые другим были недоступны. Они были здоровее, конкурентоспособнее, плодили больше потомства с такими же длинными шеями.
Это один из самых знаменитых примеров, как работает естественный отбор, и жирафы с их удивительными шеями попали во все учебники. Казалось бы, здесь можно ставить точку, но наука и на этот раз не успокоилась. Она задалась новым вопросом: только ли в недосягаемых листьях причина? Были предложены самые разные версии. Скажем, такая: длинная шея в первую очередь нужна была самцам жирафов. "Рекордсмен" легче побеждал соперника в схватке за самку, а, может, слабый пол почему-то предпочитал более длинношеих самцов. Иными словами, длина шеи жирафов была признаком, по которому работал половой отбор.
Еще одна гипотеза: длинная шея защищает от перегрева. Ведь температурный баланс зависит от соотношения поверхности тела к его объему. Чем больше поверхность, тем быстрее тепло уходит, чем больше объем тела, тем больше тепла в нем задерживается. Для большого животного в жарком климате важно избавляться от избытка тепла, чтобы не перегреться. Возможно, длинная шея вместе с длинными ногами у жирафов увеличивают поверхность тела относительно объема, помогая им охлаждаться. Ученые из ЮАР сделали расчеты и показали, что соотношение поверхность - объем у жирафа примерно такое же, как многих других животных. А значит гипотезу "шеи-холодильника" придётся отбросить. Но авторы тут же выдвинули новую версию: жираф может спасаться от перегрева, располагаясь головой всегда к Солнцу. Так они уменьшают площадь тела, освещаемую его лучами, - на шею свет просто не попадает. Вполне возможно.
Таких уникальных генов, кроме жирафа, нет больше ни у каких животных
Изучая феномен жирафа, ученые пришли к выводу, что длинная шея "потянула" за собой изменения во многих его органах. Чтобы качать кровь на высоту 5-6 метров, природа снабдила животное очень мощным сердцем. Оно пропускает 60 литров крови в минуту, весит 12 кг и создает давление, которое в три раза выше, чем у человека. Это большая работа даже в покое, но жирафы еще и любят побегать, они развивают скорость до 60 км/ч, что при их росте просто поразительно. И для этого им пришлось сильно изменить свою конституцию: зад скошен, туловище укорочено, а ноги сильно удлинены. Значит, над строением жирафа поработали не только "шейные" мутации, но множество других. Какие? На этот вопрос ответила международная группа ученых. Они сравнивали геномы жирафа и его ближайшего родича окапи, совсем на него не похожего. Несмотря на то что по эволюционным меркам они разошлись сравнительно недавно, всего 11-12 миллионов лет назад, окапи больше напоминает зебру - у него нет ни вытянутой шеи, ни сильного сердца, позволяющего качать кровь на большую высоту. Также изучались гены нескольких десятков других животных, от мыши до коровы. В итоге оказалось, что около 70 генов, которые есть и у человека, и у других млекопитающих, у жирафа "настроены" иначе. Таких специфических вариантов нет больше ни у каких животных. Причем именно эти гены отвечают за развитие скелета и сердечно-сосудистой системы.
Сейчас ученые намерены пойти дальше, понять, какие конкретно из этого ансамбля из 70 генов стали причиной появления длинной шеи. Для этого гены жирафа будут вводить в геном мыши. Когда родятся длинношеие грызуны, станет ясно, какой ген превратил жирафа в уникума природы.
Жираф удивительное животное, очень изящное, с тонкими ногами и высокой шеей. Он сильно отличается от других представителей животного мира, особенно своим ростом, который может превышать пять метров . Это самое высокое животное среди обитающих на суше. Его длинная шея составляет половину общей длинны тела.
Интерес к жирафу возникает и у детей и у взрослых, зачем ему такие длинные ноги и шея. Возможно, что вопросов было бы меньше, если бы животные с такой шеей чаще встречались в фауне нашей планеты.
Но жирафы имеют и другие особенности строения тела, сильно отличающиеся от других животных. Длинная шея состоит из семи позвонков, ровно столько же их и у любого другого животного, но форма их особенная, они сильно вытянуты. В связи с этим, шея не обладает гибкостью.
Сердце крупное, ведь его задача снабдить кровью все органы, а для того чтобы кровь достигла головного мозга нужно ее поднять на 2,5 метра. Кровяное давление у жирафа выше почти в два раза , чем у других животных.
Легкие жирафа тоже больших размеров, примерно в восемь раз больше чем у взрослого человека . Их задача перегонять воздух по длинной трахее, частота дыхания значительно меньше, чем у человека. А голова у жирафа очень маленькая.
Интересно, что спят жирафы чаще всего стоя, голову кладут на круп. Иногда, чтобы дать отдых ногам, жирафы спят на земле. При этом, найти место длинной шее, им довольно сложно.
Особенность строения тела жирафа ученые связывают с питанием, основой которого являются молодые побеги, листья и бутоны деревьев. Высота деревьев довольно большая. Такое питание позволяет выживать в жарких условиях, где животных питающихся травой много и летом, саванна полностью выжжена. Вот и получается, что жирафы в более выгодных условиях.
Любимой пищей жирафов является акация . Животное языком обхватывает ветку и притягивает ее ко рту, общипывает листочки и цветы. Строения языка и губ таково, что повредить их об колючки акации жираф не может. Процесс питания занимает у него шестнадцать и более часов в сутки, а количество пищи до 30 кг. Спит жираф всего один час .
Длинная шея доставляет и немало проблем. Например, чтобы просто напиться воды жираф широко расставляет ноги и наклоняется. Поза очень уязвима и жираф в такие моменты может легко стать добычей хищников. Жираф может обходиться без воды целую неделю, утоляя жажду жидкостью присутствующей в молодых листочках. Но когда он пьет, то выпивает 38 литров воды .
Со времен Дарвина считается, что шея жирафа приобрела свои размеры в результате эволюции, что жирафы в доисторические времена не имели столь роскошной шеи. По теории, во время засухи выживали животные с более длиной шеей, и по наследству передавали такую особенность потомству. Дарвин утверждал, что любое копытное четвероногое животное может стать жирафом. Вполне логичное утверждения, в рамках эволюционной теории. Но для его подтверждения нужны ископаемые свидетельства.
Ученые и исследователи должны бы находить различные переходные формы. Однако ископаемые останки предков сегодняшних жирафов, мало чем отличаются от живущих ныне. И переходные формы от короткой шеи к длинной, до настоящего времени не найдены.
Жираф – это животное с тонкими ногами и длинной шеей, изящное и очень удивительное. Его рост иногда может достигать отметки более 5 метров, и этим он очень отличается от других животных. Жираф является самым высоким животным среди обитателей суши. Половина общего роста жирафа – это только одна его шея!
Вопрос «Зачем жирафу ноги, и шея такой длины?» мучает людей всех возрастов. Но если бы животных с настолько длинной шеей на Земле жило больше, ответ на вопрос был бы очевиден. Жирафы также имеют и другие отличительные признаки строения организма, который не похож на тела остальных животных. Его шею образует система из семи позвонков, как и у других животных. Но форма позвонков жирафа не похожа на обычные. Они сильно вытянуты в длину. Именно из-за этого шея жирафа не такая гибкая, как, например, у нас.
Ты уже знаешь, что задача сердца – это обеспечить кровью все клетки тела. Чтобы кровь попала в мозг жирафа, ее нужно поднять на высоту более двух метров. Только большое сердце сможет выполнять эту задачу. По этой причине давление в крови у этих животных почти в два раза больше, чем у других.
Жираф дышит намного медленнее человека, но это не мешает ему иметь невероятно большие легкие. В сравнении с человеком, их объем почти в девять раз превышает наши. Их цель – циркулировать кислород по трахее, которая находится в шее.
Ты удивишься, но жирафы спят стоя. Они кладут голову на спину и засыпают. Но иногда, если их ноги устали, они могут уснуть на земле. При таком способе сна им трудно найти удобное положение для шеи. Еще один удивительный факт: сон жирафа длится лишь один час!
Ученые доказали, что строение организма жирафа напрямую связано с его питанием. Он кушает листья и ветки с деревьев. А так как в жарких условиях не только жираф питается растениями и травой, то его длинная шея незаменима для добычи пищи. Таким образом, жираф находится в наиболее выгодных условиях, чем другие обитатели засушливых мест.
Самым любимым лакомством у этих животных считается акация. Но ее колючки не способны навредить жирафу, потому что у него особенное строение ротовой полости. Жираф очень любит покушать. Этот процесс длится у него более пятнадцати часов каждый день, а вся пища может весить более 30 килограммов.
Но длинная шея – это не только положительные стороны, но и отрицательные. К примеру, чтобы попить жидкости, жирафу нужно расставить ноги и наклониться, чтобы достать до воды. В этом положении жираф становится очень уязвимым, и хищники с легкостью могут покалечить его или даже убить. По этой причине жираф способен жить без воды почти неделю, забирая жидкость из листиков и растений. Но когда он имеет возможность, то может выпить более 35 литров воды!
Тебе интересно, почему же шея жирафа стала такой длинной? Ученые уверены, что это произошло в ходе эволюции. Во время засухи животные с длинной шеей имели больше шансов на выживание, что и передавалось потомкам по наследству. Тогда должны находиться и переходные формы между современными жирафами и их предками. Но, к сожалению, ни одного такого животного пока найдено не было.
Раньше думали, что для еды, чтобы доставать ветки деревьев и объедать их. Оказалось - для полового секса. Не для самого акта, а для дискотечного мордобоя, ему предшествующего. Правда, это пока что гипотеза.
Большинство из нас привыкли считать, что длинная шея нужна жирафам для того, чтобы доставать еду с верхушек деревьев. Но, как узнал обозреватель, некоторые ученые полагают, что эта анатомическая особенность скорее связана с половой жизнью этих животных.
Жирафы - самые высокие из ныне живущих сухопутных млекопитающих, а благодаря своим длинным ногам и шее они кажутся особенно огромными. Самцы могут достигать в высоту 5.5 метра, самки обычно немного пониже. В естественной среде обитания эти прекрасные создания вытягивают шеи, чтобы сорвать листья с верхушек деревьев.
Жираф обитает «в местах, где почва, почти всегда сухая и лишенная травы, заставляет его ощипывать листву с деревьев и постоянно употреблять усилия, чтобы достать ее», - писал он в 1809 году в своей книге «Философия зоологии».
«Вследствие такой привычки, сохраняемой с давних времен всеми особями данной породы, передние ноги жирафы сделались длиннее задних, а ее шея [...] вытянулась».
В общем, по Ламарку, жирафья длинная шея образовалась за счет ее постоянного вытягивания и наследования этой анатомической особенности в течение многих поколений. Английский натуралист Чарльз Дарвин тоже считал, что такие необычайно длинные ноги и шея должны быть связаны с необходимостью добывать пропитание.
«Жирафа благодаря своему высокому росту, очень длинной шее, передним ногам, голове и языку обладает общим телосложением, удивительно адаптированным к обрыванию листьев с верхних ветвей деревьев», - говорится в его книге «О происхождении видов», изданной в 1859 году. Однако Дарвин не принял соображения Ламарка о причинах этого эволюционного изменения. По его мнению, длинная шея жирафа - результат непрерывного «естественного отбора». У длинношеих жирафов было больше шансов выжить в тяжелые времена, чем у их короткошеих соперников.
Теперь уже ясно, что Дарвин в общем правильно понял принципы эволюционного развития, а Ламарк заблуждался. Поэтому важно понять разницу между эволюционными механизмами, описанными обоими учеными. Жаль, правда, что для иллюстрации придется использовать именно жирафа.
Начать хотя бы с того, что Ламарк упомянул жирафа лишь единожды и мимоходом в одном из своих многочисленных трудов. Однако именно за это его и помнят, а вовсе не за идеи, которые послужили предтечей теории эволюции и сильно повлияли на Дарвина, и за остальной его вклад в развитие науки. Кроме того, гипотеза о том, что длинная шея сформировалась у жирафов ради добычи пропитания, которую выдвигали и Ламарк, и Дарвин, возможно, не вполне верна.
В 1996 году зоологи Роберт Симмонс и Лью Шиперс выступили с несколькими тезисами, поставившими под сомнение существующую теорию, известную под названием «соперничество за еду».
«В засушливый период (когда борьба за пропитание должна быть в самом разгаре) жирафы обычно питаются листвой с низких кустов, а не с высоких деревьев», - утверждают ученые в своей статье, вышедшей в американском научном журнале Аmerican Naturalist . Более того, чаще всего жирафы едят, склонив шею, - кстати, так получается быстрее.
Непонятно также, почему на протяжении вот уже более миллиона лет рост жирафа остается на два метра больше, чем у всех его соперников. Это явный перебор.
Симмонс и Шиперс выступили с альтернативным предположением о том, что длинная шея является результатом полового отбора, - эту гипотезу стали называть «шея ради спаривания». Самцы жирафа часто дерутся за расположение самок - этот ритуал называют «борьба шеями». Соперники встают бок о бок, а затем начинают колошматить друг друга головами.
«Жирафы наносят противнику удары по шее, груди, ребрам или ногам, пользуясь макушкой или затылком своего твердого черепа как дубинкой, с силой, способной сбить соперника с ног или лишить его чувств», - пишут Симмонс и Шиперс.
«Судя по всему, череп самца жирафа прекрасно приспособлен для такой специфической борьбы со своими сородичами», - отмечают авторы одного исследования, результаты которого были опубликованы в 1968 году.
По словам зоолога Энн Иннис Дагг из Университета Ватерлоо в канадской провинции Онтарио, которая изучает жирафов с 1950-х годов, в битвах (в 1960-х был даже зафиксирован смертельный случай) обычно побеждают самые крупные самцы, которые производят больше всех потомства. «У остальных жирафов остается не так много возможностей для спаривания». Кроме того, существуют доказательства того, что самки более благосклонно относятся к ухаживаниям со стороны более крупных самцов.
Однако за последнее десятилетие были собраны данные, свидетельствующие против гипотезы о «шее ради спаривания». В частности, в рамках исследования, проведенного в 2013 году, не было обнаружено никаких свидетельств в пользу того, что у самцов длина шеи (относительно массы тела) больше, чем у самок.
Иными словами, в длине шеи не проявляется никаких очевидных признаков полового диморфизма. В итоге авторы исследования пришли к выводу о том, что все-таки «гипотеза о соперничестве за еду является более вероятным объяснением высокого роста жирафов». Тем временем другие ученые нашли прямое подтверждение гипотезы о «соперничестве за еду».
Путем сооружения заграждений вокруг деревьев акации в ЮАР Элиссе Кэмерон и Йохану дю Туа удалось продемонстрировать, что в конкуренции за пищу с более низкорослыми соперниками жирафов, такими как антилопы штейнбок, импала и куду, «жирафы получают преимущество с точки зрения питания, поскольку могут достать листья, недоступные более мелким животным». Так говорится в статье, вышедшей в журнале American Naturalist в 2007 году.
Итоги их исследования стали «первым экспериментальным доказательством того, что чрезвычайно вытянутое тело жирафа является результатом естественного отбора, развившись в ответ на конкуренцию со стороны менее рослых видов травоядных». Эти исследования наводят на мысль о том, что Дарвин и Ламарк все же были правы.
Однако сторонники гипотезы о «шее ради спаривания» не сдаются, так что не исключено, что доля истины присутствует в обоих объяснениях. Так или иначе, эта история, возможно, еще не закончилась…
Как и у людей, шея у жирафов состоит из семи позвонков. Но, тем не менее, она гораздо длиннее, чем у нас. Это объясняется тем, что третий шейный позвонок животного в длину практически такой же, как кость, соединяющая плечевой и локтевой суставы человека. При этом ее ширина почти в 9 раз меньше.
Жирафы не сразу получили длинную шею
Согласно новому исследованию, опубликованному в Королевском сообществе открытых наук, удлинение шеи жирафа произошло постепенно. Процесс занял, по крайней мере, два этапа. Сначала шейные позвонки растянулись в сторону головы и лишь миллионы лет спустя - в направлении хвоста.
Почему жирафы имеют такую длинную шею - вопрос, который уже долгое время обсуждается учеными. По некоторым предположениям, это облегчает животным добычу пищи в виде высоких растений. Сторонники иного мнения считают, что подобная конструкция тела, возможно, сформировалась для защитной функции.
Ученые выделили два периода развития животных
Чтобы изучить, каким же именно образом животные получили такое приобретение, команда ученых во главе с Мелиндой Дановиц из Нью-Йоркского колледжа остеопатической медицины провела анализ 71 позвонка. Исследованию подверглись образцы представителей 11 различных видов жирафов. Среди них присутствовали позвонки девяти вымерших и двух живущих групп животных. Эти ископаемые кости были размещены в музеях по всему миру, а некоторые были обнаружены более века назад.
«Самое интересное то, что длина шеи жирафа, живущего много лет назад, не соответствует размерам шеи современного животного», - отметил один из соавторов исследования Никос Солониас. Также он добавил в своем заявлении: «Во-первых, у представителей видов раннего периода удлинена только передняя часть третьего позвонка. Те кости, которые были чуть «помоложе» оказались более крупными. Они уже успели пройти два этапа своего развития и были удлинены как в сторону головы, так и в сторону хвоста».
По ту сторону эпохи
Верхний конец позвонка первоначально растянулся около 7 миллионов лет назад. Этот вид животных, называемых самотерии (Samotherium), уже вымер. Этот представитель парнокопытных является самым дальним родственником современного жирафа. Второй этап развития животного - удлинение позвонка в хвостовой части - произошел гораздо позже, примерно 1 миллион лет назад.
Также команда обнаружила, что самый примитивный жираф появился уже с немного вытянутой шеей. Как заметила Дановиц, первые признаки удлинения позвонков могли появиться еще 25 миллионов лет назад. В таком случае предком жирафа вполне реально считать так называемого продремотериума (Prodremotherium).
