В чем жирафу помогает 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».
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.
Биологи выяснили, зачем жирафам длинные шеи
Как известно, жирафы являются самыми высокими сухопутными животными на Земле. Они могут достигать шести метров в высоту, а их шеи – двух метров в длину. Последняя черта является одним из самых ярких примеров эволюции. Исследователи даже расшифровали геном жирафа, чтобы узнать, как он заполучил такую длинную шею.
Но сам процесс эволюции – это одно, а вот причины, по которым животное начинает адаптироваться и изменяться, – совсем другое. Долгое время считалось, что длинная шея нужна жирафам, чтобы без усилий дотягиваться до листиков и веток деревьев. Кстати, дебаты по этому поводу ведутся со времён Чарльза Дарвина, который полагал, что животные сперва развили длинную шею, а уже потом научились ей пользоваться как преимуществом.
В 1949 году исследователи обратили внимание на тот факт, что ноги у жирафов также необычайно длинные, хотя изначально они были короче. Предполагалось, что это приспособление помогает убегать от хищников (жирафы, к слову, могут развивать скорость до 60 км/ч, не теряя равновесия).
Более того, существует гипотеза, что шея у жирафов выросла вслед за ногами, чтобы её обладатели могли дотянуться до воды. Правда, это теория критики не выдерживает, поскольку предки жирафов с длинными ногами и кроткими шеями спокойно жили миллионы лет и от жажды не умирали.
Другая гипотеза предполагает, что длинные шеи необходимы самцам жирафов для боёв в брачный период. Но в таком случае должен прослеживаться половой диморфизм – анатомические различия между самцами и самками одного вида. Кроме того, современные наблюдения показали, что самки выбирают самцов отнюдь не по длине шеи.
Теперь исследователи назвали ещё одну причину, по которой жирафы в течение долгих лет эволюционировали до звания самых длинношеих животных. По их мнению, всё дело в жарком климате и терморегуляции (жирафы обитают, напомним, в саваннах Африки).
Эволюционные биологи полагают, что не совсем обычное строение тела жирафа помогает ему избегать перегрева (впервые эта идея высказывалась ещё в 1963 году). Чтобы проверить это, команда под руководством Грэхема Митчелла (Graham Mitchell) из Университета Вайоминга (США) решила впервые измерить соотношение площади поверхности тела жирафа к его массе.
Измерения проводились в Зимбабве; в них приняли участие 60 жирафов – самцы, самки и детёныши. Для удобства их тела условно разделили на четыре части – голова, шея, туловище и конечности.
Результаты показали, что площадь поверхности тела жирафа не больше, чем площадь поверхности тела любого другого животного с такой же массой. Усреднённая площадь тела жирафа составляет 7,4 квадратных метра (от 2 до 11, в зависимости от размера особи).
По сути никакого преимущества в соотношении размеров жирафы не имеют: «дополнительная» площадь, которую создали их длинные ноги и шеи, «компенсировалась» совсем некрупным размерами тела.
Но, несмотря на это, длинные конечности и шеи всё-таки помогают животным в терморегуляции, а именно- отводят тепло, когда жираф стоит лицом к солнцу. Авторы работы отмечают, что дело здесь не в площади поверхности тела, а в его строении. Подобное строение называется долихоморфным: это понятие подразумевает обратное соотношение пропорций тела (узкое туловище и длинные конечности). Благодаря такому телосложению жирафы уменьшили площадь поверхности тела, на которую падают солнечные лучи.
Дело в том, что, когда жираф поворачивается к палящему солнцу лицом, на его «плоские» стороны – бока, которые составляют большую часть поверхности тела – лучи не попадают. В итоге получается, что площадь поверхности тела, которая нагревается прямыми лучами, у жирафов значительно меньше по сравнению с другими животными, которые имеют более широкие спины и грудные клетки. Наблюдения за поведением животных в дикой природе это подтвердили.
Более подробно исследование описывается в издании Journal of Arid Environments.
Кстати, ранее выяснилось, что молоко жирафов полезнее коровьего, и они охотно делятся им с чужими детёнышами.
Тем временем генетики обнаружили целых четыре новых вида жирафов, а экологи заявили о том, что жирафам грозит вымирание.
Новая версия: зачем жирафам длинная шея
Биологи из Вайомингского университета в Ларами раскрыли тайну длинной шеи у жирафов. По словам специалистов, эта часть тела защищает животных от перегрева, пишут СМИ.
Ранее предполагалось, что длинная шея дана жирафам для того, чтобы дотягиваться до листьев на высоких деревьях. Всерьез заинтересовавшись достоверностью этой теории, американские ученые решили провести свое исследование, в ходе которого изучили строение самых высоких наземных млекопитающих, измерили соотношение площади поверхности тела к их массе, а также проанализировали их генотип.
Научная работа проводилась на территории Зимбабве, в ней были задействованы около 60 особей жирафов разного возраста и половой принадлежности.
Результаты показали, что площадь тела этих представителей фауны не отличается от аналогичных показателей животных с таким же весом, а длинная шея и конечности животного играют важную роль в терморегуляции, помогая избежать тепловых ударов в условиях жаркого климата. То есть, поясняют биологи, благодаря такому телосложению жирафы уменьшили площадь поверхности тела, которой касаются солнечные лучи: когда пятнистое млекопитающее поворачивается к палящему солнцу мордой, на его бока, составляющие большую часть поверхности тела, лучи не попадают. В итоге получается, что площадь поверхности тела, которая нагревается прямыми лучами, у жирафов значительно меньше по сравнению с другими животными, которые имеют более широкие спины и грудные клетки.
Ранее ученые отметили, что жирафы находятся на грани вымирания. Так, за последние 30 лет их численность сократилась почти на 40%. Эксперты считают, что, если популяция животных не будет расти, они исчезнут.
Подписывайтесь и читайте нас в Telegram.
Геном жирафов помог ученым приоткрыть тайну его длинной шеи
МОСКВА, 18 мая – РИА Новости. Биологи впервые расшифровали геномы жирафов и окапи, их ближайших родичей. Данные помогли исследователям раскрыть некоторые детали того, как животные обзавелись длинной шеей и научились прокачивать кровь на высоту в 6 метров, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
«Необычное телосложение жирафов, особенно его длинная шея, ноги и экстаординарный рост, достигающий шести метров, является большой эволюционной загадкой, которая восхищает и удивляет человека уже восемь тысяч лет. Над ее решением бился сам Чарльз Дарвин, и только сегодня мы приближаемся к ее разгадке», — заявил Дуглас Кавенер (Douglas Cavener) из университета Пенсильвании в Филадельфии (США).
Кавенер и его коллеги попытались найти ответ на вопросы, волновавшие основоположника теории эволюции, расшифровав структуру полного генома жирафов и сопоставив его с ДНК окапи – ближайших родичей этих травоядных гигантов.
Как рассказывает Кавенер, окапи и жирафы разошлись на общем древе эволюции совсем недавно, примерно 10-12 миллионов лет назад. Это, вкупе с разительно иным обликом, сделало их геном идеальным инструментом для поиска генов, которые делают жирафа жирафом.
В общей сложности биологи выделили 70 генов, которые содержат в себе множество изменений, по всей видимости, отвечающих за различные адаптации тела жирафа к его образу жизни. Большая часть генов управляет работой кровеносной системы, ростом скелета и нервной системы, метаболизмом и умением переваривать листья акации, ядовитые для других животных.
Другие гены, как рассказывают исследователи, оказались связаны с невероятно длинными позвонками и костями ног жирафов. Два из них отвечают за рост шеи, а несколько других участков ДНК – за рост ног и общий рост костей тела. Кроме того, ученые нашли уникальные мутации в гене FGFRL1, отвечающем за рост соединительной ткани в зародыше, и в генах, определяющих структуру позвоночника и ног.
В ближайшее время Кавенер и его коллеги попытаются извлечь эти гены. Затем ученые вставят их в ДНК мыши при помощи геномного редактора CRISPR и проследят за тем, как изменится работа организма животных. Конечно, эти изменения вряд ли превратят грызуна в «жирафа», однако подобные опыты покажут, почему схожие мутации в ДНК человека приводят к развитию тяжелых наследственных заболеваний.