Как пьют воду жирафы?

Жираф опровергает эволюцию

Если вы путешествуете по огромным саваннам Африки, вы увидите очень много животных различных форм и размеров. Тем не менее, ни одно из этих животных не может сравниться по высоте с жирафом (См. ЖИРАФЫ: животные, которых нельзя не заметить в толпе). При более близком знакомстве с этим животным, вы увидите, что жираф проделывает удивительный подвиг – наклоняется для того, чтобы пить воду. Жираф считается самым высоким в мире наземным животным, и его высота может достигать около 12 футов в высоту (около 3,6 метров). Для того чтобы наклониться и напиться, жираф использует свои очень интересные особенности, которые расположены под его знаменитой пятнистой кожей. Одной такой особенностью является длинная шея жирафа. На протяжении десятилетий эволюционная теория пытается объяснить феномен шеи жирафа, но все эти догадки не могут объяснить ни анатомическое, ни физиологическое превосходство, которое показывает жираф. Вильям Корлис заметил в своей книге «Биологические Аномалии»: «По сути, Природа очень аномальна или, другими словами, Природа все еще далеко не понята. Многое все ещё необходимо разгадать» (1995, стр. 5). Могла ли существовать причина на то, чтобы многие животные, как например жираф, были настолько нетипично отличны от других животных?

  		Есть и другие животные, у которых вытянута шея

Есть и другие животные, у которых вытянута шея. Как далее отмечает Корлис: «У некоторых млекопитающих животных, которые объедают побеги, образовалась особенно длинная шея, что помогало им доставать листья, растущие слишком высоко; к таким животным относились дибатаги (газель Кларка) и геренуки (жирафовая газель)» (стр. 106). Но среди всех животных с длинной шеей, жираф, наверное, потрясает больше всего. Корлис сравнил жирафа с другими подобными животными:

«Шея жирафа настолько длинная, что должны были произойти очень значительные изменения тела во время (предполагаемой) эволюции от окапи-подобных животных с короткой шеей»(стр. 106)

Давайте на минуту предположим, что жираф и в самом деле эволюционировал в результате случайных процессов на протяжении длительного времени. Для того чтобы шея жирафа удлинялась, сердце должно было бы работать сильнее, чтобы проталкивать кровь вверх по шее к мозгу. Бристол Фостер сказал следующее о шее жирафа в National Geographic:

«Для того чтобы поднимать кровь к голове на восемь футов, сердце должно быть исключительно большого размера с толстыми мышечными стенками, а давление крови — в два или в три раза больше, чем кровяное давление человека — вероятно, самое высокое среди всех существующих животных»(1977, стр. 409).

Для того чтобы жираф мог выжить, его сердце должно было эволюционировать одновременно вместе с шеей. Пока происходили все эти изменения, жираф лакал воду из близлежащего озера. Он протягивал свои передние лапы и опускал шею ниже уровня тела, чтобы попить воды. Если вам когда-нибудь приходилось находиться вниз головой какое-то время, то вам известно ощущение приливающей в голову крови. Подобным образом сердце жирафа настолько большое и сильное, что обычно оно вкачивало бы слишком большое количество крови в мозг. Это, возможно, приводило бы к неотвратимому увеличению давления крови в голове жирафа. Однако благодаря особым клапанам, которые находятся внутри сосудов шеи жирафа, этого не происходит. Эти клапаны перекрывают поток крови во время того, как жираф пьёт. Более того, если бы жираф увидел хищника и попытался убежать от него сразу же после того, как разогнул шею и поднял голову, то естественно было бы подумать, что жираф потеряет сознание, так как его кровяное давление в этот момент сильно падает. И снова, та же самая сеть сосудов спасает жирафа, разгоняя кровь так, что кровяное давление остаётся постоянным. Откуда взялись эти клапаны? И как они эволюционировали с сердцем и шеей? Эволюция не способна ответить на эти вопросы.

Популяция и статус вида

Жираф – живое олицетворение Африканской саванны, он миролюбив и отлично уживается с людьми. Аборигены охотились на парнокопытных без особого пыла, но завалив животное, использовали все его части. Мясо шло в пищу, из сухожилий делали струны для музыкальных инструментов, из шкур – щиты, из волос – кисточки, а из хвоста – красивые браслеты.

Плавают ли жирафы?

Долгое время считалось, что жирафы не умеют плавать. Однако, согласно исследованию 2010 года, они могут это делать, хотя и не очень изящно. Исследование показало, что взрослый жираф может плавать в воде на глубине более 2,8 метра, если это действительно необходимо.

Зачем такая длинная?

Сколько хлопот у жирафа с этой длинной шеей! Зачем она ему вообще? У ученых существует две основные гипотезы. Согласно одной, длинная шея представляет собой результат полового отбора, согласно другой, более распространенной, она возникла в результате пищевой конкуренции и помогает жирафам с удобством объедать высокие ветки, до которых не дотягиваются другие травоядные обитатели саванны, весьма многочисленные. В течение многих лет люди воспринимали эту версию как само собой разумеющуюся. Тем, кто наблюдал африканские дикие пастбища, наполненные травоядными всех размеров, ничего другого и в голову прийти не могло. Однако первые эксперименты, подтверждающие преимущества длинношеих за трапезой, ученые провели только в начале XXI века.

Рис. 4. Акации, обнесенные высокой оградой, доступ

Рис. 4. Акации, обнесенные высокой оградой, доступны только жирафам и объедены равномерно. Деревья общего пользования обглоданы наподобие зонтика. Светлые прямоугольники — огороженные акации, темные — неогороженные. Изображение: «Химия и жизнь»

Южноафриканские исследователи Элисса Камерон и Йохан дю Туа поставили очень простой опыт. Выбрав в Национальном парке Крюгера участок саванны, где паслись жирафы, они обнесли на этом участке несколько акаций забором высотой 2,2 м. От границы кроны он отстоял на 1 м. Для взрослых жирафов такой забор не помеха, они могут обгладывать ветки на четырехметровой высоте и легко наклониться за ограду. Остальные животные не могли объедать огороженные деревья (от слонов забор берегли). В непосредственной близости от экспериментальных акаций ученые наметили контрольные деревья примерно такой же высоты, так что каждое огороженное дерево имело соразмерную пару. Спустя два влажных сезона исследователи сравнили биомассу листьев на побегах, расположенных на разной высоте. (Ученые использовали усредненные данные для десяти случайно выбранных веток.) У экспериментальных акаций она была практически одинаковой на всех ветках, а на контрольных деревьях нижние ветви оказались гораздо более объеденными, чем верхние. И только на четырехметровой высоте количество листьев на огороженных и неогороженных акациях практически не отличалось. Глядя на эти результаты, ученые пришли к выводу, что длинная шея возникла у жирафов в ходе эволюции и помогает им избежать конкуренции за пищу с другими травоядными. И хотя этот эксперимент в научной прессе хорошенько покритиковали за то, что они не учитывают многих факторов, он, безусловно, заслуживает упоминания как попытка научно обосновать очевидный факт.

Ученые сгибают змей

Борьбу сердечно-сосудистой системы с силой тяжести очень удобно изучать на змеях. Эти создания бывают водяными и наземными. Водяные змеи практически не испытывают влияния силы тяжести: они парят в воде, а перепад давления в их сосудистой системе минимален. Наземные рептилии силу тяжести ощущают в полной мере, особенно древесные. Заползая на деревья, они принимают почти вертикальное положение. Эти отличия в образе жизни сказались на особенностях сердечно-сосудистой системы.

У водяных змей почти не развиты, а точнее, утеряны в ходе эволюции механизмы регуляции артериального давления, которое у них ниже, чем у наземных, и много ниже, чем у древесных. Расстояние между головой и сердцем у древолазающих видов составляет в среднем 17% от длины тела, у наземных — 19%, у змей, проводящих много времени в воде, — 23%, а у исключительно водяных видов — 33%.

Чем ощутимее влияние силы тяжести и вертикальнее голова, тем ближе к ней сердце. Но, приближаясь к голове, оно удаляется от заднего конца тела, что порождает другую проблему: труднее становится возвращать в сердце кровь из нижних (или задних) вен. Что же важнее для нормального мозгового кровоснабжения: расстояние от сердца до головы или до хвоста?

Ответ на этот вопрос нашел австралийский физиолог Роджер Сеймур, профессор университета Аделаиды, который более 30 лет исследует механизмы регуляции давления и много работает со змеями. А змеи еще тем хороши, что их, в отличие от других позвоночных, можно согнуть в произвольном месте под значительным углом. Задирая рептилиям голову или опуская хвост, Роджер Сеймур и его немецкий коллега Иоахим Арндт определили, какой вклад вносят в мозговое кровообращение расстояние между головой и сердцем и застой венозной крови.

Ученые работали с двумя видами змей: бородавчатой арафурской змеей Acrochordus arafure и австралийским водяным питоном Liasis fuscus. Арафурская змея не ядовита. Она обитает в пресных реках и озерах Северной Австралии и на сушу не выползает. А питон, хотя и называется водяным, потому что живет во влажных местах, существо сухопутное и древолазающее. Средняя длина арафурских змей — 120 cм при массе 800 г. Питоны несколько крупнее, их средний размер около полутора метров, а масса превышает 1700 г. Рептилий поймали в Северной Австралии и самолетом доставили в Аделаиду, где держали в индивидуальных аквариумах или террариумах и кормили питонов белыми мышами, а водяных змей золотыми рыбками.

Рис. 1. Устройство для сгибания и наклона змеи под

Рис. 1. Устройство для сгибания и наклона змеи под разными углами. Изображение: «Химия и жизнь»

Курортная жизнь закончилась, когда рептилий охладили на льду до пяти градусов и в таком полубесчувственном состоянии вставили им катетеры для измерения давления в основной артерии, ведущей к голове, и главной вене, собирающей кровь с задней части тела. На подготовленных таким образом змей натягивали трикотажный рукав и вставляли их, зачехленных, в две акриловые трубки: в одну — переднюю часть змеи, в другую — заднюю. Между трубками оставался зазор шириной примерно 10 см на уровне сердца (положение сердца определяли пальпацией). Трубки были такого диаметра, что змея могла в них свободно дышать, но не изгибаться, а трикотажный рукав, прикрепленный к концам трубок, не позволял ей сбежать через зазор. Всю эту конструкцию прикрепляли к планке, подвижно соединенной с градуированной доской, и сгибали змею в области сердца, либо приподнимая на заданный угол переднюю часть тела, либо опуская заднюю и вызывая таким образом застой венозной крови, либо наклоняя все туловище (рис. 1). Голову рептилиям не опускали, а хвост не поднимали, потому что изучение прилива крови к опущенной голове не входило в задачу данного исследования.

В течение ночи животное приходило в себя и отогревалось в станке, а наутро его принимались гнуть под углами 30, 45 или 70 градусов. Изменение позы занимало пять секунд, а через две минуты рептилию возвращали в горизонтальное состояние. Между двумя наклонами проходило также не менее двух минут.

Оказалось, что задранная голова влияет на мозговое кровообращение в значительно большей степени, чем опущенный хвост. Например, если приподнять переднюю часть питона на 45 градусов, давление в артерии, питающей голову, уменьшится на 27%, а если опустить хвост на тот же угол — только на 14%. Когда змею наклоняли целиком, давление становилось меньше на 41% (27+14). Этот эффект сохраняется и при других углах наклона.

Если у питонов поднятая голова влияет на кровоснабжение мозга примерно вдвое сильнее, чем опущенный хвост, то у арафурских змей разница четырехкратная. У них, бедняжек, система регуляции давления совсем плоха, и любой наклон ее расстраивает. Если же задрать им голову на 70 градусов, давление крови в артерии падает до -3 мм рт. ст. и кровоснабжение мозга практически прекращается. (Когда на такой же угол наклоняли все тело, давление понижалось до -20 мм рт ст.)

Следовательно, в деле мозгового кровоснабжения определяющую роль играют расстояние между головой и сердцем и угол наклона головы относительно земли. Неудивительно поэтому, что у древесных змей сердце почти в два раза ближе к голове, чем у водяных.

Ссылки и примечания

  1. Corliss, William R. (1995), Biological Anomalies: Mammals I (Glen Arm, MD: The Sourcebook Project).
  2. Foster, Bristol (1977), “Африканские нежные гиганты — жирафы” National Geographic, 152[3]:402-417, September.
  3. Hitching, Francis (1982), Шея жирафа (New York: Ticknor and Fields).
  4. Wesson, Robert (1991), Beyond Natural Selection (Cambridge, MA: MIT Press).

Теги

Adblock
detector