Ученые связали длину ног жирафа с его знаменитой длинной шеей.

Новости МирТесен

Благодаря длинным ногам сердце у жирафов расположено высоко, что способствует снижению кровяного давления и уменьшает энергетические затраты на обеспечение кровоснабжения мозга. Если бы эта особенность не существовала, жирафам было бы невозможно иметь шею, достигающую двух метров, поскольку сердечно-сосудистая система не выдержала бы такую нагрузку.

Жираф обладает не только самой длинной шеей среди всех животных, но и самым высоким артериальным давлением – в среднем от 200 до 250 миллиметров ртутного столба, что в два раза превышает показатели человека. Такое высокое давление необходимо для обеспечения кровоснабжения мозга, который расположен на расстоянии двух-трех метров выше сердца. Это создает значительную нагрузку на сердце, в результате чего левый желудочек, отвечающий за прокачивание крови по всему организму, расходует 16% энергии организма в состоянии покоя. Для сравнения, у типичного млекопитающего сопоставимого веса, но с обычной шеей, этот показатель был бы около 9%.

Длинная шея позволяет жирафу доставать до сочных листьев, содержащих много белка и растущих на верхушках акаций, в то время как зебры и антилопы, питающиеся травой, такой возможности лишены. Однако для чего жирафу нужны столь длинные ноги? Несмотря на свою длину, жираф не отличается скоростью бега. У водопоя ему необходимо широко расставлять конечности, чтобы наклонить голову, и он подвергается риску, так как из этого положения сложно быстро подняться и убежать при приближении хищника.

Согласно палеонтологическим свидетельствам, у предков жирафов в первую очередь удлинились конечности, а затем начала формироваться более длинная шея. Специалисты считают, что удлиненные ноги помогали сердцу справляться с перекачкой крови. Авторы недавнего исследования, опубликованного в Journal of Experimental Biology, количественно оценили, как рост ног повлиял на работу сердечно-сосудистой системы жирафа.

Математическое моделирование позволило ученым сопоставить три сценария для животного массой 651 килограмм. Первая модель представляет собой реального жирафа с характерными длинными конечностями и шеей, сердце которого находится на высоте 1,94 метра. По расчетам, затраты энергии на работу сердца составили бы 16% от общего метаболизма. Вторая модель – гибрид антилопы канны и жирафа, сочетающий тело и короткие ноги антилопы с шеей, вытянутой до высоты жирафа. Для обеспечения кровоснабжения головного мозга в условиях такого строения тела потребовалось бы значительно более высокое кровяное давление. В этом случае стоимость работы сердца увеличилась бы до 21%. Третья модель – антилопа канны с короткими ногами и шеей. По результатам расчетов, затраты энергии на работу сердца составили бы 8,9%.

Анализ демонстрирует, что увеличенная длина конечностей, поднимающая сердце жирафа почти на метр выше, чем у антилопы, уменьшает расстояние до головного мозга. Это позволяет снизить необходимое артериальное давление и уменьшить нагрузку на сердечную мышцу. Разница в 5%, составляющая 21% и 16%, указывает на то, что благодаря длинным ногам сердце жирафа экономит приблизительно четверть своих энергетических затрат. Кроме того, исследование выявило, что расположение сердца не может быть поднято выше, поскольку оно должно находиться на одном уровне с легкими для поддержания низкого давления в малом круге кровообращения.

Длинные конечности жирафа создают определенные трудности, поскольку они затрудняют процесс питья и затрудняют бегство от хищников. Однако эти же конечности позволяют сердцу расходовать на 25% меньше энергии. Именно удлинение ног в отдаленные эпохи стало причиной того, что предки жирафа смогли вытянуть шею, чтобы доставать до кормов, находящихся на большой высоте.