Почему у жирафа длинная шея

Жирафов трудно не заметить. В зоопарках или в естественной среде обитания – Центральной Африке – они возвышаются над остальными зверями. Еще бы! Ведь жираф является самым высоким наземным животным планеты. Длина шеи жирафа долгие годы озадачивала исследователей природы. Нередко приходится слышать: "Откуда у них такая длинная шея?"

Глядя, как трёхметровый (не считая шеи!) зверь вытягивает шею, длина которой – 2,5 метра, а затем высовывает язык длиной ещё сантиметров тридцать, добираясь до, казалось бы, недосягаемой ветки акации, можно подумать, что жирафы "отрастили" себе такую длинную шею в результате долгих упражнений. Но действительно ли жираф способен как-то повлиять на собственный рост? Разве изменение одного признака не влияет на организм в целом? Приглядимся к жирафу…

Жираф – млекопитающее, и следовательно, его анатомическое строение во многом должно быть похоже на строение других млекопитающих. Как у подавляющего большинства зверей, у жирафа семь шейных позвонков. А что, если бы у него не было этих семи звеньев между плечами и основанием черепа? Огромная голова жирафа должна постоянно пребывать наверху. Когда жираф стоит, то почти половина его 225-килограммовой шейной мускулатуры находится в напряжении. А мышечная масса напрямую связана с количеством суставов, которые ей необходимо поддерживать. Если бы суставов, к примеру, было всего два – на черепе и на груди, – вес животного был бы значительно меньше, и для его жизнедеятельности требовалось бы меньше энергии. А если бы недостаток пищи привёл в результате к изменению строения шеи, то разве этот эволюционный процесс не изменил бы также и количество шейных позвонков и суставов? Конечно, проблема подобной конструкции состояла бы в потере гибкости и резком ослаблении сопротивляемости при ударе по голове или шее.

Напротив, шея с большим количеством суставов потребовала бы больших затрат энергии и большей мышечной массы. Это привело бы к смещению вперёд центра тяжести тела жирафа; следовательно, голова тоже вытянулась бы вперёд, а задние ноги оторвались бы от земли – конечно, при том условии, что передним ногам оказалось бы под силу это выдержать. Так что семь шейных позвонков – это прекрасное конструктивное решение.

Из-за того, что голова жирафа находится так высоко, его огромное сердце должно быть способно подавать в мозг (на высоту 3 метров) достаточное количество обогащённой кислородом крови. Учитывая высочайшее кровяное давление, это могло бы создать серьёзные проблемы, когда жираф наклоняет голову (скажем, на водопое), если бы не уникальная система артерий с утолщёнными стенками, разнообразными клапанами, сетью мельчайших сосудов (rete mirabile – "чудесная сеть" ) и рецепторами, оценивающими кровяное давление. С их помощью кровоток в шее жирафа регулируется в зависимости от давления. Даже тем, кто считает всю эту систему лишь "адаптацией к высокому давлению в кровеносных сосудах", жираф представляется уникальным существом.

Жираф обладает в животном мире, пожалуй, самым сильным сердцем, потому что для подъёма крови по шее к мозгу ему необходимо кровяное давление почти вдвое выше обычного. С таким давлением только очень необычные особенности строения спасают жирафа от галлюцинаций, когда он наклоняет голову на водопое.

Не менее удивителен тот факт, что кровь у жирафа не скапливается в ногах, и жираф не истекает кровью, поранив ногу. Разгадка этого секрета – в очень прочной коже и внутренних связках, обеспечивающих целость сосудов и нормальный кровоток. Строение кожи жирафа стало предметом интенсивного изучения специалистов НАСА в связи с разработками новых космических скафандров. Кроме того, все артерии и вены на ногах жирафа расположены очень глубоко, и это тоже препятствует кровотечению. Капилляры, подходящие к поверхности кожи, очень мелки, и красные кровяные тельца у жирафа втрое меньше человеческих; благодаря этому они проходят через узкие капилляры. Очевидно, что эти уникальные особенности анатомии жирафа взаимосвязаны с длиной его шеи.

Но это ещё не всё. Мелкие красные кровяные тельца обладают относительно большой поверхностью, они лучше и быстрее усваивают кислород из лёгких. Это помогает эффективно снабжать кислородом и конечности, и голову.

Лёгкие, работая в согласии с сердцем, обеспечивают ткани кислородом, но жираф уникален и в этом смысле. Его лёгкие в восемь раз больше, чем у человека, а частота дыхания – в три раза меньше.

Такое медленное дыхание необходимо, чтобы при движении огромных масс воздуха не обветрилась ребристая четырёхметровая трахея. Зачем жирафу такие большие лёгкие? После вдоха ни одно животное физически не может сделать полный выдох. Проблема жирафа осложняется тем, что из-за длинной трахеи образуется очень большой объём воздуха "мёртвого пространства" – больше, чем человек может вдохнуть за раз. Чтобы компенсировать это, нужно увеличить объём лёгких – тогда воздух "мёртвого пространства" составит малую часть всего воздуха в дыхательных путях. И в теле жирафа успешно решена эта физическая задача.

Чудо рождения жирафа несёт неизгладимую печать разумного замысла. Новорожденный появляется на свет, падая с полутораметровой высоты, поскольку мать не может присесть на полусогнутых ногах, а лечь на землю означает неминуемо стать добычей льва или иного хищника. Причём голова детёныша, как и у других зверей, непропорционально велика, что осложняет роды. Но главное состоит в том, что эта голова соединена с 70-килограммовым туловищем посредством хрупкой длинной шеи. И если новорожденный будет падать головой вперёд, то, когда сверху упадёт туловище, детёныш неминуемо сломает шею; а если туловищем вперёд, то он всё равно сломает шею под тяжестью веса туловища, когда оно уже выйдет, а голова – ещё нет. Однако и из этого положения есть выход: у новорожденного жирафа очень узкие бёдра задних ног, а шея достаточно длинная, так что голова проходит вдоль тела к бёдрам. Таким образом, сначала выходят задние ноги, новорожденный опирается на них, его голова при этом поддерживается бёдрами, а шея благодаря чрезвычайной гибкости остаётся при этом в целости.

Такое чудо становится возможным только при совокупности строго определённых особенностей строения и именно такой длине шеи. Через несколько минут новорожденный уже стоит в грациозной позе между ног матери. За четыре года, которые проходят от рождения до достижения зрелости, шея жирафа вырастает от одной шестой до одной трети общего роста животного. Благодаря этой особенности жираф быстро получает возможность наклоняться к воде, стоя на длинных ногах. В первый же год жизни юный жираф питается почти исключительно материнским молоком, а это не составляет труда.

С экологической точки зрения жираф идеально вписывается в окружающую среду. Быстрорастущие деревья создают слишком много тени и тем самым уничтожают траву, служащую пищей для других животных саванны, поэтому такие деревья необходимо "подстригать". Кроме того, травоядным животным нужен "часовой", который сумеет разглядеть в высокой траве бесшумно крадущихся хищников из семейства кошачьих. Жираф прекрасно подходит на эту роль не только из-за роста, но и благодаря отличному зрению и особенностям поведения. Предупредив других зверей об угрозе несколькими взмахами хвоста, он бесстрашно выходит навстречу опасности. Огромный рост, прочная шкура, смертоносная сила удара задних копыт и стремительная походка делают взрослого жирафа весьма непривлекательной добычей для любого хищника.