الفيزياء في عالم الحيوان: الزرافة و "مضختها"

بالنسبة للبشر ، تبدو العديد من الحيوانات مألوفة ، يبدو أنها لم تعد قادرة على مفاجأتنا. ولكن في الواقع ، فإن أي كائن حي على الأرض هو مختبر كيميائي حيوي كامل ، يحتوي على عدد من الآليات المثيرة للاهتمام. تم نشر العديد من الحيوانات بالفعل على Geektimes ، ولكن ، بالطبع ، بعيدًا عن الجميع.

هل تساءلت يوما كيف تشرب الزرافة الماء؟ ربما رأى شخص ما حيوانًا يفعل ذلك في حديقة حيوانات؟ في الواقع ، مع مثل هذه الرقبة الطويلة ، مثل الزرافة ، لا يمكن أن تشرب. يوجد في جسده العديد من الأجهزة التي تسمح لك بإرواء عطشك دون أي مشاكل عندما تريد. ظاهريًا ، كل شيء بسيط - يمتد الحيوان إلى الأمام ، ويميل رقبته ، ولمس سطح الماء بشفتيه. الأكثر إثارة للاهتمام مخفي عن أعين الإنسان.

قليلا عن العنق

ستعقّب عنق الزرافة حياة الحيوان ، إن لم يكن لسلسلة من آليات التعويض. على سبيل المثال ، من أجل رفع الدم إلى الرأس بعدة أمتار ، زاد حجم قلب الحيوان ، وأصبحت جدرانه أكثر سمكًا من ، على سبيل المثال ، أوكابي ، أحد أقارب الزرافة. ضغط الدم لهذا الحيوان أكبر مرتين أو حتى ثلاث مرات من ضغط الدم للشخص. يمر هذا القلب حوالي 60 لترًا من الدم في الدقيقة ، ووزنه 12 كجم. دم الزرافة أكثر كثافة ولديه ضعف كثافة خلايا الدم عن البشر. وفقًا لبعض العلماء ، يعد هذا المؤشر واحدًا من أعلى المؤشرات بين جميع الحيوانات الموجودة.

وهنا تظهر بعض المشاكل الأخرى. على سبيل المثال ، إذا لم يكن هناك عدد من آليات التعويض ، فإن ارتفاع ضغط الدم سيؤدي ببساطة إلى قتل الزرافة عندما تخفض رأسها لأسفل. سيتم ضخ كمية كبيرة من الدم في دماغه. لكن أوعية العنق لها صمامات محددة تحمي دماغ الحيوان. تحدث مشكلة مماثلة ، فقط العكس في الإشارة ، إذا جاز التعبير ، عندما ترفع الزرافة رأسها. يحدث هذا بسرعة ، وإذا لم يكن لمجموعة أخرى من آليات التعويض ، فإن ضغط الدم في هذه اللحظة قد انخفض بشكل كبير. ربما لم يقتل هذا الحيوان ، لكنه كان سيفقد وعيه في كل مرة ترفع رأسك إلى ارتفاعها الأصلي. جميع السفن ، غير العادية في الهيكل ، تأتي إلى الإنقاذ ، والتي هي قادرة على الحفاظ على ضغط الحيوان عند نفس المستوى تقريبًا.

الزرافة كبيرة جدا. إنه أطول حيوان في العالم. في عملية الحركة ، تنشأ حمولات زائدة والتي ، في حالة طبيعية ، دون تكييف الجسم مع هذه الأحمال ، ستقتل هذا الحيوان ببطء. على سبيل المثال ، يتراكم الماء باستمرار في أطرافه. من أجل منع هذه الظاهرة أثناء الحمل الزائد في البشر ، يتم استخدام الدعاوى الخاصة ذات التصميم الخاص. الزرافة لها "زي" خاص بها من هذا النوع ، خلقته الطبيعة نفسها أثناء التطور. لديها نسيج ظهاري قوي ومرن ونسيج ضام مرن بشكل غير عادي.

يمكن للزرافات الجري بسرعة ، في حالة الحاجة الملحة ، يمكنها الزرع بسرعة 55 كم / ساعة ، أي على مسافات قصيرة يمكنها تجاوز حصان السباق. ومع ذلك ، كقاعدة ، تمشي هذه الحيوانات ببطء ، وتتحرك في نفس الوقت كل من الحوافر اليمنى ، ثم كلاهما يسارًا. بسبب وزنها الثقيل وأرجلها الرقيقة ، يمكن للزرافات المشي فقط على سطح صلب.

كيف تشرب الزرافة؟

ولكن نعود إلى الماء وعملية إخماد عطش هؤلاء العمالقة. لوقت طويل كان يعتقد أن الحيوانات تمكنت من شرب الماء بسبب حقيقة أنها تخلق منطقة من الضغط المنخفض في المريء والمعدة. وهكذا ، جادل العلماء في السابق ، يرتفع الماء من المصدر إلى أسفل الحلق ثم يتدفق إلى المريء والمعدة. في الواقع ، الزرافة غير قادرة على إنشاء منطقة ضغط منخفض بهذه الطريقة.



أي أنه تم إنشاؤه ، ولكن بطريقة مختلفة - بفضل الإجراءات المتزامنة للعناصر المختلفة في رقبة الحيوان. وتشكل لسان المزمار من ناحية ، وشفاه الحيوان من ناحية أخرى ، في هذه العملية. تميل الزرافة نحو الماء بطريقة خاصة تضغط شفتيه وتبدأ في امتصاص الماء ، ويتم إغلاق "صمام" لسان المزمار. ثم تغلق الشفتين ، ويفتح "الصمام" في لسان المزمار ، مما يسمح للماء بالانتقال إلى المريء.

تتكرر هذه العملية مرارا وتكرارا. في مرحلة ما ، يرفع الحيوان رأسه ورقبته ، ويمر الماء إلى المعدة. يتكرر ذلك عدة مرات حتى تسكر الزرافة. وفقا للباحثين ، يتم حقن الماء في جسم الحيوان بسرعة حوالي 10 كم / ساعة. هذا يكفي لضمان أن تدفق المياه يخلق ضغطًا عند مدخل المريء ، بحيث لا يتدفق الماء الموجود بالفعل. في المجموع ، يمكن أن يكون حوالي 5 لترات من الماء في المريء في نفس الوقت. تضمن كل دورة حقن دخول 300 مليلتر من الماء إلى المريء. في 25 ثانية ، يمكن للزرافة تنفيذ ما يصل إلى 17 دورة من هذا القبيل.



من المثير للاهتمام ، تم الحصول على جميع هذه البيانات من قبل فيزيائي.فيليب بيندر ، الذي ذهب العام الماضي إلى إحدى الحدائق الوطنية بجنوب إفريقيا. راقب الحيوانات لفترة طويلة ، من مسافة قريبة ، حتى يتمكن خلال فترة الملاحظة من فهم ما يحدث بالضبط في رقبة الزرافة عندما يشرب. يظهر أحد مقاطع الفيديو التي تم إنشاؤها في حديقة حيوان حديقة حيوان فينيكس في أريزونا عملية إخماد العطش بواسطة زرافة من مسافة قريبة.


من أجل ضمان الأداء الطبيعي للجسم ، كان على الطبيعة زيادة رئتي الزرافة أثناء التطور حتى تتمكن من التنفس على ارتفاع 3 أمتار ، مما يضخ الهواء إلى الرئتين. لقد تغيرت هذه العظام والعضلات والأنسجة الضامة - لأنه كما ذكر أعلاه ، تعاني الزرافة من الحمل الزائد باستمرار.

تعيش الزرافات في السافانا في أفريقيا. اليوم يمكن العثور عليها فقط جنوب وجنوب شرق الصحراء ، وخاصة في السافانا في شرق وجنوب إفريقيا. تم القضاء على السكان في شمال الصحراء من قبل الإنسان في العصور القديمة: خلال فترة مصر القديمة ، كانت موجودة في دلتا النيل وعلى شواطئ البحر الأبيض المتوسط. لسوء الحظ ، انخفض نطاق الزرافات مرة أخرى بشكل ملحوظ في القرن العشرين. يعيش أكبر عدد من الزرافات اليوم في المحميات والاحتياطيات.

Source: https://habr.com/ru/post/ar399797/