Почему у жирафа длинная шея и ноги. Почему у жирафа длинная шея? Почему у жирафа длинная шея по теории

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…

Детская областная общественная «Наученное общество учащихся «Поиск»
Муниципальное казенное образовательное учреждение «Горячеключевская
средняя общеобразовательная школа Омского муниципального района Омской
области»
ХХ Муниципальная научно практическая конференция школьников
НОУ «Поиск» Омского муниципального района
Тема: «Почему у жирафа шея длинная»
Учебно – исследовательская работа
Научное направление «Это интересно»
Выполнила:
ученица 1 а класса
МКОУ «Горячеключевская СОШ»
Рыковская Таисии Петровны
Научный руководитель:
учитель начальных классов
МКОУ «Горячеключевская СОШ»
Красильникова Ольга Викторов
1

Омск 2013
Содержание
Введение……………………………………………………………………………. 3
1.Кто такой жираф?………………,……………...……………………………… 5
2. Друзья и враги жирафа ………………………………………………………….6
3.Интересное о жирафах……………...…………………………………………….7
4. Так почему у жирафа шея длинная?.....................................................................8
Вывод…………………………………………………………………………… …9
Список используемой литературы……..……………………………………........10
2

Введение
Недавно вместе с родителями во время отдыха в Таиланде я побывала в
открытом зоопарке Бангкока, где видела и даже сама кормила очень интересное
животное – жирафа. Первое, что сразу вызвало мое удивление и от чего нельзя
было отвести глаза, это длинная шея жирафов. (Слайд 2)
Рвать цветы легко и просто
Детям маленького роста,
Но тому, кто так высок,
Нелегко сорвать цветок!
вспомнились мне стихи С. Маршака. Я решила выяснить: зачем жирафу такая
длинная шея, не мешает ли она животному?
Я спросила у родителей, они посоветовали самой попытаться найти ответ
на этот вопрос. Я спросила у одноклассников – знает ли кто – нибудь из них:
почему у жирафа длинная шея. Они точно не знали, но предполагали, что
длинная шея жирафа:
для красоты;
чтобы рвать листья с высоких деревьев; кости шеи жирафа длинные.
Я решила найти ответ на этот вопрос сама.
Цель моей работы: попытаться выяснить причину такой длинной шеи жирафа;
В процессе проведения исследования в своей работе я поставила следующие
задачи:
1. изучить образ жизни жирафов и их среду обитания;
2. узнать интересные факты о жирафах;
3

3. установить значение длинной шеи для животного;
4. сделать вывод: насколько нужна жирафу длинная шея. (Слайд 3)
Гипотиза: Если я прочитаю книги и другие материалы о жирафе, то я смогу
узнать, почему у него длинная шея.
Методы исследования:
энциклопедической литературы, опрос.
наблюдения,
беседа,
изучение научной,
5. Объект исследования: образ жизни жирафа. (Слайд4)
4

Кто такой жираф?
Жираф - это животное, обитающее в саваннах Африки. Они живут
стадами. Очень миролюбивы. (Слайд 5)
Его огромный рост достигает 6 м, и почти половина этой высоты приходится на
шею. Когда я кормила жирафа бананами, мне особенно понравились его черные,
густые, длинные ресницы.
Жирафы травоядные животные. Длинная и гибкая шея позволяет им
питаться листвой с верхушек деревьев и высоких кустарников - на высоте, где
у них нет соперников. (Слайд 6)
Чтобы попить воды, жирафу приходится принимать причудливые позы.
Иногда он широко раздвигает передние ноги и наклоняет переднюю часть
туловища и шею вперед, а иногда ноги просто подгибает. (Слайд 7)
Спят жирафы в не менее интересной позе. Они откидывают шею назад и кладут
голову на заднее бедро. (Слайд 8)
Я попыталась сама изобразить жирафа и увидела его так (Слайд 9)
5

Друзья и враги жирафа.
Врагов у жирафов немного, так как из хищников напасть на них могут
только львы, да и то группой. С жирафами охотно пасутся другие обитатели
саванны – антилопы, зебры, страусы. Жирафы, благодаря высокому росту,
отличному зрению способны еще издали увидеть крадущегося хищника.
Серьезным врагом для жирафа, к сожалению, является и человек. Он
долгое время убивал жирафов ради мяса.
6

3.Интересное о жирафах.
Читая о жирафе, я узнала много интересных фактов о животном. Вот
некоторые из них:
1. Жираф – самое высокое наземное животное планеты.
2. Длина языка жирафа составляет около 50 сантиметров. Им он может чистить
свои уши.
3. У жирафа очень большое сердце, которое весит 12 килограммов.
4. Жирафы умеют отдыхать стоя, иногда помещая голову между двумя
ветками, чтобы не упасть.
Жираф может обходиться без воды дольше, чем верблюд. (Слайд 10)
7

Так почему у жирафа такая длинная шея?
Как видим, жираф – очень интересное животное. Но все – таки, зачем ему
такая длинная шея. Нелегко ведь с ней: неудобно щипать траву или пить, спать
трудно.
Быть жирафом нелегко. Непростое дело...
У жирафа далеко голова от тела.
Как живет он, Боже мой? Я его жалею...
Как он с этакой длиной моет утром шею? –
шутливо говорит в своем стихотворении Юрий Беридзе. Изучая образ жизни
жирафа, я узнала вот что:
1. Длинная шея жирафа позволяет объедать листья на верхушках деревьев, и ему
достается нетронутая растительность на самой высоте. (Слайд 11)
2. Длинная шея, а, значит, высокий рост помогает издали заметить врагов.
(Слайд 12)
3. Шея жирафа вместе с сильными ногами – это превосходное оружие против
хищников. Даже львы. Охотясь на жирафа, всегда проявляет осторожность,
приближаясь к нему группой. (Слайд 13)
4. Даже с длинной шеи жираф не может достать пищу с земли – длина ног
всегда больше длины шеи. Жирафу постоянно приходится ставить ноги как
можно шире, чтобы стать меньше ростом и дотянуться, например, до воды.
8

Если бы шея жирафа была короткой, ему пришлось бы ложиться на живот и пить
воду лежа. (Слайд 14)
Но, оказывается, в природе существуют и короткошеие «жирафы» – окапи
(«лесные жирафы»). Они живут только в лесах Конго, где много зелени и им не
нужно высоко тянуть шею. Но окапи очень мало. Всего лишь 20 питомников в мире
могут похвастать наличием столь редкого животного. (Слайд 15)
Вывод
Узнав так много о жирафе, я пришла к выводу, что длинная шея жирафа –
это не ошибка природы, а прекрасное приспособление животного к условиям
жизни. Без длинной шеи у него было бы меньше пищи и больше врагов.
Своими наблюдениями и выводами я поделилась с одноклассниками –
теперь и они знают, почему у жирафа шея длинная. (Слайд 16)
9

Список используемой литературы
1. Альфред Брем «Жизнь животных». – М: Эксмо, 2011;
2. В. Д. Ильичев, О.Л. Силаева «Жирафы» // Биология. 815.4.2003.
№14 (688);
3. С. Маршак «В зоопарке»
4. http://www.portalslovo.ru;
5. http://ru.wikipedia.org;
6. http://www.

Forum
.zoologist.ru
10

Впервые я увидел жирафа в естественной среде обитания в национальном парке Аруша в Танзании, и был поражен желто-коричневой головой, грациозно скользящей на, казалось, невозможной высоте над верхушками высоких деревьев акации. Это было 11 лет назад, и примерно поэтому жираф остается одним из моих любимых животных. Но жираф мне мил не только из-за моих африканских впечатлений.

Будучи эволюционным биологом и профессором, я выводил Giraffa camelopardalis на сцену во время занятий - не в буквальном смысле - в качестве примера того, как естественный отбор сотворил создание, которое, с одной стороны, впечатляюще адаптировано к своей своеобразной экологической нише, а с другой стороны, является примером «неуклюжего, расточительного и неумелого» процесса эволюции, используя слова Дарвина. Иногда предполагают, что эти оплошности являются результатом мутаций или эволюционных ошибок. Но на самом деле они появляются из-за истории: того факта, что в любой ее точке у естественного отбора нет другого выбора, кроме как работать с тем, что уже есть. Ярче, чем другие животные, жирафы отражают то, что организмы не были созданы с нуля (или если были, то Великий Создатель был весьма неумелым). Скорее, они были сколочены методом проб и ошибок из их исторических предшественников.

Жирафы давно занимают особое место в сердцах эволюционистов, но по другой причине: в качестве примера, как отличить эволюцию по Дарвину от эволюции по Ламарку. Однако оказалось, что история не так проста; действительно, вообще ничто, касающееся этих удивительных и странных животных, не просто. Пристальный взгляд на их частную жизнь поставил спаривание под подозрение, наряду с жеванием, когда речь идет об их выдающейся анатомии, подняв вопросы, которые породили дебаты среди сегодняшнего (стоит признаться, небольшого) сообщества жирафологов.

Давайте начнем с самого очевидного. Высокий рост жирафа создает ряд трудностей, которые были решены с помощью примечательных приспособлений. Чтобы качать кровь на два метра выше сердца к возвышающейся голове животного, требуется исключительно высокое давление, в три раза больше систолического уровня у людей. Для того, чтобы не дать их артериям взорваться, жирафам требуются особые опорные структуры внутри кровеносных сосудов.

В другом направлении, чтобы предотвратить скапливание крови в ступнях, которые находятся в конце очень длинных ног, жирафы развили что-то вроде компрессионных чулков, которые люди используют после операций или чтобы предотвратить тромбоз глубоких вен во время длинных перелетов. 1 Придумка жирафов заключается в высокоэластичных стенках кровеносных сосудов в сочетании с обширной капиллярной сетью. Уменьшая перфузию жидкости в окружающие ткани, эти конструкцию удерживают кровь жирафа в сосудах, где она и должна быть, а не в окружающих тканях. У этих животных есть другая специально адаптированная система компрессии в шее, которая не дает слишком большому количеству крови приливать к голове, когда они наклоняются попить - что они делают не так часто, поскольку они получают бóльшую часть воды из листьев, которые они едят, используя свои очень гибкие 45-сантиметровые языки.

Хотя шеи жирафов исключительно длинные, на самом деле они уступают их ногам, поскольку эти колоссальные шеи - верьте или нет - слишком коротки. Для того, чтобы дотянуться до лужи, пьющему жирафу приходится широко расставлять ноги. И, кстати, тот же самый механизм контроля вытекания жидкостей работает в шее жирафа в обратную сторону, когда жираф перестает пить и поднимает голову вверх, позволяя относительно небольшой струйке крови стечь вниз, чтобы не возникла гипоксия мозга. 2

Название «жираф» произошло от арабского слова «zarafah», означающего «быстро идущий», и жирафы действительно используют свои длинные ноги, чтобы быстро ходить, хотя из-за их длинных ног-рычагов и немного качающихся, вертикально сбалансированных шей-колонн, кажется, что они двигаются медленно. По неясным причинам, но предположительно из-за подлинно жирафьей биомеханики, когда жирафам надо двигаться быстро, они не галопируют или скачут как практически все другие четвероногие, которые в таких случаях отрывают от земли то передние, то задние ноги. Вместо этого они одновременно поднимают переднюю и заднюю ноги с одной стороны, чередуя левые и правые, - а не задние и передние - такая манера называется «иноходь». На самом деле это очень эффективно и изящно, скорее уклюже, чем неуклюже, после того, как наблюдатель привыкнет к новизне. (Между прочим, верблюды тоже передвигаются иноходью, 3 что, возможно, объясняет название вида жирафа на латыни camelopardali , из-за древнего убеждения, что жирафы - полу-верблюды, полу-леопарды, последнее из-за заметно пятнистой и похожей на плитку раскраски жирафов.)

Теперь об этой примечательной шее. Сколько костей в шее жирафа? Ответ: семь (согласно исследованию Journal of Zoology 1999 года - восемь), 4 такое же число, как и в человеческой, только жирафья огромна, и каждый шейный позвонок в среднем 25 сантиметров длиной. А у мыши? Тоже семь, хотя - сюрприз - все очень маленькие. Мышиные.

Подробное фото шеи жирафа. Фото: Майк Тейлор и Мэтт Ведель

Вероятно самый известный факт про шею жирафа (по крайней мере, среди биологов) - это особенность ее нервов, в частности левого возвратного гортанного нерва, который посылает импульсы гортани животного. Забудьте на минуту, что жирафы, вероятно, самые тихие из крупных млекопитающих, они издают звуки, хотя и слабо. Никто не знает, почему они такие вкрадчивые, хотя понятно, что у их гортани та же базовая иннервация (связь органов с нервной системой - прим. Newочём ), что и у других, более шумных млекопитающих, хотя импульс проходит больший путь. Возможно, это как-то связано с их длинной шеей, или им просто нечего сказать. В любом случае, мышцы их гортани - как и нашей - стимулируются их гортанным нервом, и здесь мы можем наблюдать один из самых ошеломительных примеров чрезвычайно неразумного замысла в зоологии.

Гортанные нервы, обычно присутствующие у позвоночных, ответвляются от более крупного блуждающего нерва, играющего большую роль в парасимпатической системе позвоночных, который посылает сигналы всем основным внутренним органам, включая сердце и пищеварительную систему. У всех млекопитающих возвратные гортанные нервы ответвляются от блуждающего нерва на уровне дуги аорты, там где аорта - изначально восходящая от сердца с отходящими от нее сонными артериями, питающими шею и голову - ныряет назад, чтобы обеспечить кровью остальные части тела. Дуга аорты делает петлю на 180 градусов, что не является проблемой для правого возвратного гортанного нерва, который находится на «правильной» стороне, избегает изгиба аорты и идет прямо к гортани вдоль трахеи. Однако его левому товарищу приходится огибать дугу аорты снизу, прежде чем направиться в сторону гортани. Это немного анатомически неудобно, но не является большой проблемой для большинства позвоночных, включая человека, поскольку этот изгиб добавляет лишь несколько сантиметров пути.

В этом и заключаются одновременно интересная дилемма длинношеих животных и наглядный пример эволюции. Среди современных рыб и, предположительно, рыбьих предков современных млекопитающих, возвратные гортанные нервы (левый и правый) шли по прямой от мозга до жабр вдоль сердца. У короткошеих ранних млекопитающих все почти также, только левая ветвь, проходящая под сгибающейся частью арки аорты, была чуть длиннее и изгибистее. Но у тех тварей, которые в ходе эволюции развили длинные шеи, бедному левому возвратному гортанному нерву пришлось выполнять прямо-таки абсурдный объезд во время эмбрионального развития: выйти из мозга, направится вниз, чтобы пройти под этой постоянно удаляющейся аркой аорты, затем снова отправится вверх, чтобы, в конце концов, достичь гортани.

В случае жирафов для этого нелепого приспособления теперь требуется нерв 4,5 м длиной (2,3 м в одну сторону, затем обратно), хотя если бы он шел по прямой, то вся длина была бы 15 см. Откуда такая странность? Потому что жирафы эволюционировали от их прямых предков, которые в свою очередь эволюционировали от своих, и так до общего предка, рыбы, длина возвратных гортанных нервов которой была совершенно резонной. (И кстати, не тратьте всю свою жалость на жирафов: Существовали другие позвоночные потомки рыбы - в частности, динозавры-завроподы, - чьи 13,7 метровые шеи требовали намного более длинных нервов: примерно 27,5 метров! В недавнем техническом отчете - в журнале Acta Palaeontological Polinica, если быть точным - эту нелепость называли «памятником неэффективности». 5)

1. Hargens, A.R., Millard, R.W., Pettersson, K., & Johansen, K. Гравитационная гемодинамика и предотвращение отеков у жирафов (Gravitational haemodynamics and oedema prevention in the giraffe). Nature 329, 59-60 (1987).
2. Mitchell, G. & Skinner, J.D. Как жирафы адаптировались к их невероятному облику (How giraffes adapt to their extraordinary shape). Transactions of the Royal Society of South Africa 48, 207-218 (1993).
3. Dagg, A.I. Как двигается верблюд (The locomotion of the camel (Camelus dromedarius)). Journal of Zoology 174, 67-78 (1974).
4. Solounias, N. Уникальная анатомия шеи жирафа (The remarkable anatomy of the giraffe’s neck). Journal of Zoology 247, 257-268 (1999).
5. Wedel, M.J. Памятник неэффективности: предполагаемая форма гортанного нерва у динозавров-завроподов (A monument of inefficiency: The presumed course of the recurrent laryngeal nerve in sauropod dinosaurs). Acta Palaeontologica Polonica 57, 251-256 (2011).<.sub>

Чудеса эволюции на примере жирафа. Часть 2

Пока что все очень неловко. Но почему современные жирафы вообще развили такие проблематичные длинные шеи? Здесь жирафы помогут нам отличить эволюцию по Дарвину от эволюции по Ламарку. Ламарк считал, что шеи жирафов стали длинными, потому что их предки растягивали свои. По Дарвину ранние жирафы отличались друг от друга длиной шей, и обладатели более длинных более успешно размножались. Согласно концепции «наследование приобретенных характеристик» Ламарка - не особенно отличающейся от «пользуйся или выкидывай» - органы увеличиваются когда используются и уменьшаются, если нет. Практически все согласны, что у ранних жирафов шеи не очень отличались от шей других копытных.

Но Ламарк и его последователи представляли, что эти жирафы тянулись за все более высокими листьями на верхушках саванных деревьев (а жирафы действительно питаются с веток), и их шеи удлинялись, также, как мышцы растут при использовании, пока их потомки не приобрели самые длинные шеи. Взгляд Дарвина немного иной, и более точный: с увеличением конкуренции за лиственную растительность ранние жирафы с несколько более длинными шеями могли чуть лучше кормить себя, доставая высокорастущие листья.

Поэтому они производили больше потомства, шеи которого, в свою очередь, становились длиннее, чем у родителей. Поэтому естественный отбор предпочитал более длинные шеи, также как и необходимые приспособления вроде способности порождать и выдерживать очень высокое кровяное давление, при этом не допуская стекания крови в ноги, плюс неизбежные минусы вроде извилистого пути левого возвратного гортанного нерва.

Но на этом история не заканчивается. Существует еще одно конкурирующее объяснение того, почему у жирафов такие длинные шеи, и в нем фигурирует половой отбор. Сначала небольшое отступление. Хотя многие люди считают иначе, нет никакой принципиальной разницы между естественным отбором и половым. Естественный отбор происходит каждый раз, когда происходит дифференцированное размножение, при котором некоторые гены более успешны в передаче своих копий будущим поколения. Половой отбор включает конкуренцию за добывание и приобретение партнера, и является настолько же естественным, как и другие формы отбора, касающиеся, например, добычи еды, уклонения от хищников, сна при усталости или чесания когда чешется. Просто половой отбор иногда приводит к чертам - классическим примером является павлиний хвост - которые невыгодны в экологическом плане, но тем не менее позитивно отбираются, потому что в целом их вклад в пригодность через конкуренцию со своим полом или привлечение противоположного пола больше, чем прямые потери, касающиеся просто выживания.

Оказывается, жирафы-самцы больше злобные, чем ласковые: во время гона они сражаются, используя свои тяжелые, крепкие головы, закрепленные на длинных гибких шеях - получается что-то вроде средневекового моргенштерна или цепа. И чем длиннее шея, тем более сильными получаются удары. В связи с чем, предположение - известное как гипотеза «шеи для спаривания» - гласит, что длинные шеи прошли отбор потому что помогали самцам побеждать в схватках между собой. Также, самки могли предпочитать более длинношеих самцов отчасти потому что тогда у их потомства шеи тоже были бы более длинными. Соответственно, новые самцы более успешно конкурировали бы с другими самцами и были бы более сексуально привлекательными для самок своего поколения. Так или иначе, гены самцов, отвечающие за длину шеи, и гены самок, отвечающие за выбор более длинношеих партнеров, были бы переданы. 6 Это вариант того, что бихевиоральные экологи называют «гипотезой сексуального потомства», применимой также и к эволюции хвоста павлинов и других, на первый взгляд, странных черт самцов. Согласно этой гипотезе, длинная шея у жирафов-самок это сопутствующий эффект полового отбора среди самцов.

Это спорная идея, и последнее слово еще не сказано. 7 Поддерживает гипотезу «шеи для спаривания» открытие того, что мужские особи с более длинными шеями на самом деле более успешны в бою между собой и, более того, жирафихи действительно предпочитают удлиненные шеи у потенциальных партнеров, что придает термину necking еще одно значение (necking означает «целовать одетого партнера в область шеи» - прим. Newочём ). Кроме того, большая часть поиска пищи жирафов происходит на уровне плеч, а не на уровне вытянутой шеи. Вдобавок, жирафы на два метра выше других животных, питающихся листвой, что говорит о том, что конкуренция при кормодобывании не является основной движущей силой, стоящей за высотной эволюцией. С другой стороны, может быть, во время нехватки еды дополнительный рост оправдывает себя, и, более того, обычно самые питательные части листвы растений находятся на самом верху, в растущих кончиках. 8

Однако нет причины считать, что успех в добыче пищи и успех в сексе взаимоисключающие вещи в их возможном эволюционном влиянии. Эта перспектива является еще одним примером того, как эти долговязые, длинноногие гиганты с длинной шеей воплотили в себе разнообразие жизни, высеченной эволюцией. В то же время может быть сложно представить существо настолько невероятное как жираф вообще занимающееся сексом, не говоря уже о том, что они были сформированы под влиянием этого фактора. Но то же справедливо и для размышлениях о сексе между нашими родителями, и тем не менее то, что мы здесь, свидетельствует о том, что они - как и жирафы - занимались этим, по крайней мере иногда.

6. Simmons, R.E. & Scheepers, L. Победа с помощью шеи: половой отбор в эволюции жирафа (Winning by a neck: Sexual selection in the evolution of giraffe). American Naturalist 148, 771-786 (1996).
7. Mitchell, G., Van Sittert, S.J., & Skinner, J.D. Половой отбор не был причиной происхождения длинных шей у жирафов (Sexual selection is not the origin of long necks in giraffes). Journal of Zoology 278, 281-286 (2009).
8. Cameron, E.Z. & du Toit, J.T. Победа с помощью шеи: высокие жирафы избегают конкуренции с более короткими собратьями (Winning by a neck: Tall giraffes avoid competing with shorter browsers). The American Naturalist 169, 130-135 (2007).
9. Simmons, R.E. & Altwegg, R. Шеи-для-спаривания или конкурирующие животные? Критика идей, касающихся эволюции жирафа (Necks‐for‐sex or competing browsers? A critique of ideas on the evolution of giraffe). Journal of Zoology 282, 6-12 (2010).

Автор: Дэвид П. Бараш - эволюционный биолог и профессор психологии в Вашингтонском университете. Его самая последняя книга называется «Буддисткая биология: мудрость древнего востока и наука современного запада» (Buddhist Biology: Ancient Eastern Wisdom Meets Modern Western Science).
Оригинал: Nautilus .

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.

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 ? 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.