зачем жирафу такая длинная шея
Длинная шея жирафа: ради спаривания или ради еды?
Автор фото, Edwin Giesbers/naturepl.com
Большинство из нас привыкли считать, что длинная шея нужна жирафам для того, чтобы доставать еду с верхушек деревьев. Но, как узнал обозреватель BBC Earth, некоторые ученые полагают, что эта анатомическая особенность скорее связана с половой жизнью этих животных.
В естественной среде обитания эти прекрасные создания вытягивают шеи, чтобы сорвать листья с верхушек деревьев.
Как принято считать, первым предположение о том, что длинная шея сформировалась у жирафов в процессе эволюции, чтобы доставать пищу, недоступную другим травоядным, выдвинул французский зоолог Жан-Батист Ламарк.
Автор фото, Anup Shah/naturepl.com
«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.
Автор фото, Charles Summers/naturepl.com
Жирафы могут доставать до верхушек очень высоких деревьев
У длинношеих жирафов было больше шансов выжить в тяжелые времена, чем у их короткошеих соперников.
Автор фото, Denis-Huot/naturepl.com
Жирафы масаи (Giraffa camelopardalis tippelskirchi)
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.
Автор фото, Denis-Huot/naturepl.com
Жирафы обычно едят, склонив шею
В 1996 году зоологи Роберт Симмонс и Лью Шиперс выступили с несколькими тезисами, поставившими под сомнение существующую теорию, известную под названием «соперничество за еду».
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.
Автор фото, Anup Shah/naturepl.com
Жирафы-самцы дерутся шеями
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».
Зачем жирафу длинная шея? Неожиданное заключение ученых.
Известно много гипотез, почему у жирафа длинная шея. Например, самая распространенная, предложенная Чарльзом Дарвином, гласит, что вытянутая шея нужна жирафу для того, чтобы легко добираться до высоких веток деревьев и беспрепятственно получать пищу.
Некоторые выдвигали теорию, что длинная шея – результат полового отбора. Когда самцы борются за одну самку, они устраивают «бои шеями», чтобы сбить конкурента с ног. Лучше всего это получалось у длинношеих и крупных жирафов.
В новом исследовании, опубликованном в Journal of Arid Environments, ученые выяснили, что длинная шея жирафа дает большие преимущества с точки зрения терморегуляции в условиях засушливой африканской саванны.
Удлинение шеи ведет к увеличению отношения поверхности тела к массе, из-за чего отдача избытка тепла происходит эффективнее. Чтобы доказать эту гипотезу, исследователи изучили площадь поверхности тела у 60 жирафов обоих полов и разного возраста массой от 141 до 1358 кг.
Оказалось, что относительное соотношение площади к массе тела варьируется от 145 кв. см/кг у молодых жирафов до 90 кв. см/кг у взрослых особей.
Средний показатель поверхности тела у жирафов составил 7,3±2,5 кв. м, что сопоставимо с другими животными той же массы: дополнительная площадь, которую создают шея и длинные ноги, компенсируется уменьшенной головой и туловищем.
Небольшой диаметр шеи и ног тоже дает свои плюсы: он обеспечивает меньший нагрев от палящего солнца и дает повышенную эффективность отвода тепла за счет испарения.
Получив такие расчеты, ученые пришли к выводу, что длинная шея обеспечивает жирафу более выгодную геометрию, которая позволяет добиться эффективной терморегуляции в условиях африканской саванны.
Зачем жирафу такая длинная шея?
Когда-то в XIX веке Европа открыла жирафа, и не могла поверить, что такой чудное существо не является каким-то чудом природы. Сначала думали, что, может быть, это какой-то странный верблюд.
Фото из Музея Естественной Истории в Лондоне.
Сегодня мы уже знаем, что жираф-это животное единственное в своем роде – самое высокое, из тех какие ходят по земле. А его ближайший родственник, окапи, который немного напоминает помесь жирафа с зеброй. Эти два вида являются сегодня единственными живыми представителями семейства жирафовых.
Жираф имеет очень необычное строение тела. Дорастают даже до 6 метров в высоту, очень длинные ноги и очень длинная, непропорциональная по отношению к остальной части тела шею. Именно в связи с этой последней частью тела жирафа, исследователи задавали себе множество вопросов: зачем такая шея? Как он пьет? Как жираф держит такую шею в вертикальном положении? Не падает ли в обморок? Как кровь достигает мозга? Сколько костей имеет шея жирафа?
На все эти вопросы сегодня можно ответить, но начнем с конца.
Хотя огромная разница в размере жирафа и человека и длины самой шеи, мы не такие уж разные. В строении шейного отдела позвоночника жираф имеет ровно столько же, сколько человек – семь позвонков. Они просто намного длиннее, чем у человека.
Ученые из New York Institute of Technology в своих исследованиях над современными видами жирафов на основании останков их предков доказали. Что жирафы уже 16 миллионов лет назад имели более длинную шею, чем другие виды, встречающиеся в то же время. В ходе эволюционирования шея жирафов постепенно удлинялась: сначала увеличилась одна кость, и только потом следующая.
То, что шея жирафа так очень долго развивалась, не было случайностью. За это время их организм прекрасно приспособился к этой уникальности.
Несмотря на огромное расстояние между сердцем и мозгом, кровь к нему поступает без проблем, даже когда животное находится в вертикальном положении. Это происходит благодаря тому, что жираф имеет самые высокое кровяное давление из всех известных нам животных. Оно в два раза выше от нашего давления. Большое, сильное сердце качает кровь к мозгу, которая впоследствии возвращается в вены. Клапаны в виде карманов блокируют кровь, которая не стекает обратно в голову.
Шея жирафа очень гибкая, животное свободно может ею крутить по сторонам.
Несмотря на огромный вес, каким является сама шея, держать ее в вертикальном положении, не является для жирафов трудностью. Помогает ему специальные сухожилие, которое проходит вдоль всей шеи. Сухожилия постоянно напряженны, как у лука с тетивой, который держит его в таком изгибе.
Может показаться, что жираф со своей длинной шеей может дотянуться везде, где только нужно – также, чтобы попить воды.
К сожалению, это не так. Хотя шея жирафа очень длинная, он не может дотянуться до воды, не сгибая ног.
В этом плане зебра или любая антилопа построена гораздо практичнее, потому что просто опустит голову, чтобы без проблем попить. Жирафу, чтобы это сделать, нужно либо стоять широко раздвинув ноги или согнуть ноги в коленях и запястьях.
Обратите внимание, как широко жираф должен расставить ноги, чтобы дотянуться до земли.
Поэтому это дружественное животное не пьет слишком часто, и большинство, необходимого ей для гидратации жидкости черпает из листьев растений, которыми питается.
И здесь мы подходим к главному вопросу:
Зачем жирафу длинная шея?
Может быть, немного Вас разочарую, потому что нет однозначного ответа на этот вопрос, а те возможные причины, которые в настоящее время мы знаем, не являются окончательными.
Предполагается, что предки жирафов имели длинную шею, чтобы достичь недоступные для других животных листья. Это было бы довольно эффективным способом устранения конкурентов на пищу. Так утверждал Дарвин.
На самом деле – жирафы без проблем достают до веток, растущих в пяти метрах над землей или даже выше. Благодаря этому жираф может съесть гораздо больше, чем если бы у него была шея, что и других травоядных животных. Противники этой гипотезы отмечают, однако, что длинная шея жирафов требует предоставления гораздо большего количества питательных веществ, чем нужно другим видам. В добавлении, к исследованию о зависимости между периодом засухи и смертностью жирафов с 2010 года опровергли теорию Дарвина в этом вопросе. Потому что оказалось, что именно жирафы с длинной шеей умирают чаще.
Вторая теория предполагает, что шея необходима в боях за господство. Самцы жирафов занимаются так называемыми боями, чтобы определить, кто из них окажется сильнее и будет иметь больше шансов на внимание самки. Такой конкурс за господство может принимать различные формы, от несильного трения, до настоящей драки. В которой жирафы стараются как можно сильнее всего поразить противника шеей или рожками на голове.
Эта версия, однако, тоже не до конца убедительна.
Длинную шею и ноги жирафов связали с терморегуляцией
Южноафриканские зоологи предположили, что длинная шея и конечности нужны жирафам не для того, чтобы дотягиваться до листвы, а для терморегуляции. Площадь поверхности тела у жирафов примерно такая же, как у других животных с похожей массой. Но форма тела — длинные шея и ноги — позволяют животным эффективнее отводить тепло и избегать перегрева. Исследование опубликовано в Journal of Arid Environment, коротко об исследовании рассказывается в редакционной статье в Nature.
Жирафовые появились около 20-25 миллионов лет назад и у древнейших представителей семейства шея была вчетверо, а ноги — втрое короче, чем у современных жирафов. Постепенно, жирафовые «вырастили» шею с 55 до 220 сантиметров, а ноги — с 80 до 210 сантиметров. Исследователи неоднократно пытались объяснить, зачем жирафам такая анатомия. Французский естествоиспытатель Ламарк (1744-1829) предполагал, что жирафовые постоянно тянулись к ветвям деревьев и, в результате у них выросли шея и ноги. Дарвин и Уоллес считали, что, напротив, сначала у жирафов выросли шея, ноги и язык. Это позволило животным питаться листьями и обеспечило преимущество перед другими жвачными.
Позднее исследователи предлагали другие гипотезы: что шея у жирафов выросла вслед за ногами, чтобы животные могли дотянуться до воды; или что это результат полового отбора — самцы во время брачного сезона дерутся друг с другом шеями. Однако палеонтологические исследования показали, что у древнейших жирафовых ноги были вдвое длиннее шеи и, по-видимому, они не умирали от жажды. А из современных наблюдений стало ясно, что самки жирафов не отдают предпочтения каким-то конкретным самцам (например, с более длинными чем у остальных шеями). К тому же, в этом случае наблюдался бы половой диморфизм, то есть у самцов шеи были бы длиннее, чем у самок, которым не надо драться, чтобы оставить потомство.
В середине XX века было выдвинуто предположение, согласно которому длинные ноги и шея нужны жирафам для терморегуляции. Его автор отверг объяснение Дарвина и Уоллеса, считая, что рост дает преимущество только самцам, а более низкорослым самкам и детенышам все равно приходится конкурировать за растительность с другими копытными. По мнению исследователя, геометрия поверхности тела жирафа позволяет эффективно отводить избыточное тепло и избегать перегрева. Однако расчеты соотношения площади поверхности тела к его массе, которые могли бы подтвердить или опровергнуть гипотезу не проводились. Авторы нового исследования решили прояснить этот вопрос.
Ученые оценили соотношения площади поверхности тела к его массе для 60 жирафов: самцов, самок и детенышей, чья масса варьировала от 141 до 1358 килограммов. Авторы работы условно разделили жирафов на части и посчитали площадь поверхности каждой из них. Если часть тела жирафа можно было принять за геометрическое тело (например ноги — за цилиндры), то площадь ее поверхности исследователи считали по соответствующей формуле (для цилиндра — S=2πrh, где r — радиус, а h — высота цилиндра). Если же часть тела была сложной формы (например, голова), то площадь ее поверхности ученые вычисляли, исходя из массы и толщины кожи.
Результаты вычислений показали, что площадь поверхности тела у жирафов не больше, чем у других животных с похожей массой тела. «Дополнительная» поверхность ног и шеи уравновешивается сравнительно некрупным туловищем. В то же время, узкая длинная шея и тонкие ноги позволяют эффективнее отводить тепло, когда жираф стоит, повернувшись к солнцу. Как заключают исследователи, гипотезу о терморегуляции подтверждает не соотношение площади поверхности к массе, а форма тела.
Следует отметить, что авторы работы не отвечают на вопрос, почему другие травоядные, которые живут в сходных с жирафом условиях, не «вырастили» себе длинные шеи и конечности и как они решают вопрос с терморегуляцией.
Ранее зоологи опровергли одну из гипотез, объясняющих, зачем зебре нужны полоски. Согласно этому предположению, это камуфляж, который позволяет животным оставаться незамеченными для хищников. Авторы исследования проанализировали зрение хищников и показали, что они начинают различать полоски у зебр только на небольшом расстоянии, когда добычу уже можно найти и по запаху.
Почему у жирафа такая длинная шея
Жирафы красивые и довольно грациозные животные. А ведь они самые высокие животные на Земле. Примерно треть высоты жирафа составляет его длинная длинная шея. Почему же она у него такая длинная?
Длина шеи жирафа может достигать 2 метра в длину. Как и у людей, у жирафа внутри шеи не пустота, а семь позвонков. Каждый из которых может достигать в длину 25 сантиметров.
Существует несколько теорий почему у жирафа настолько длинная шея. Но пока ни одна из теорий не получила подтверждения.
Естественный отбор
Одна из теорий полагает, что длинная шея появилась у жирафов в результате естественного отбора. Связано это с тем, что самцы жирафов используют свою голову и мощный череп, чтобы бить врага. Таким образом, считается, что жирафы, у которых шея была длиннее и мощнее, выживали чаще, чем остальные. И они в итоге производили потомство. Так остались только длинношеие жирафы.
Кушали с верхушек деревьев
Ещё одна теория считает, что такая длинная шея появилась у жирафов в результате добычи еды с верхушек деревьев. Так как в местах обитания жирафов существует конкуренция за пищу, то жирафы с длинной шеей имеют преимущество. Считается, что чтобы добыть еду с верхних ярусов деревьев, жирафы вытягивают шею. Так постепенно шея и удлинилась. Но эта теория считается маловероятной.
Далеко гляжу
И наконец, есть и те, кто считает, что шея нужна жирафу чтобы издалека видеть врага. Но эта теория не кажется правдоподобной, так как тогда бы было больше животных с такими длинными шеями. И мы могли бы встретить, например, длинношеего тигра или длинношеего носорога.
Интересно и то, что у жирафа очень мало врагов. Главные враги жирафов это львы, крокодилы и, к сожалению, человек. Не смотря на свою высоту, жирафы очень быстрые. Они могут бегать со скоростью до 55 км/ч.