动物界的物理学：长颈鹿及其“水泵”

对于人类来说，许多动物似乎很熟悉，它们似乎不再能让我们感到惊讶。但是实际上，地球上的任何生物都是一个完整的生化实验室，其中包含许多有趣的机制。在Geektimes上已经发表了许多动物，但是，当然还远远没有。

您是否想过长颈鹿怎么喝水？也许有人甚至看见一个动物在动物园里这样做？其实，拥有这么长的脖子，就像长颈鹿一样，简直不能喝酒。在他的身体中，有几种设备可以让您在需要时缓解口渴，而不会出现任何问题。从表面上看，一切都很简单-动物伸出前肢并倾斜脖子，用嘴唇接触水面。最有趣的是隐藏在人眼中。

有点脖子

长颈鹿的脖子将使动物的生命复杂化，即使没有一系列补偿机制也是如此。例如，为了向头部增加几米的血液，该动物的心脏增大了，其壁变得比长颈鹿的近亲霍加皮厚得多。这种动物的血压是人的血压的两倍甚至三倍。该心脏每分钟传递约60升血液，其重量为12公斤。长颈鹿的血液更稠，血细胞密度是人类的两倍。一些科学家认为，该指标是所有现有动物中最高的指标之一。

这里还会出现一些其他问题。例如，如果不是采用多种补偿机制，则当长颈鹿降低头寸时，高血压只会杀死长颈鹿。大量的血液将被泵入他的大脑。但是脖子的血管有特定的瓣膜，可以保护动物的大脑。可以说，当长颈鹿抬起头时，会出现类似的问题，只是符号相反。这种情况很快发生，如果没有其他补偿机制，那么此时的血压将急剧下降。也许这不会杀死动物，但是每次抬起头到原始高度时，它就会失去知觉。所有结构异常的船只都应营救，能够将动物的压力保持在大致相同的水平。

长颈鹿很大。它是世界上最高的动物。在运动过程中会产生过载，在正常情况下，如果人体不适应这种负荷，就会简单地慢慢杀死该动物。例如，水会不断积聚在他的四肢中。为了防止人类超载时的这种现象，使用了特殊设计的特殊套装。长颈鹿有自己的这种“服装”，是自然界在进化过程中创造出来的。它具有结实而柔软的上皮组织和异常弹性的结缔组织。

长颈鹿可以快速奔跑，如果有紧急需求，它们可以以55 km / h的速度慢跑，也就是说，在短距离内它们可以超越赛马。但是，通常，这些动物走路缓慢，右蹄同时向左移动。由于它们的重量重且腿很瘦，因此它们只能在坚硬的表面上行走。

长颈鹿怎么喝？

但是回到水和解渴这些巨人的过程。长期以来，人们认为动物能够在食道和胃中形成低压区域，因此设法饮用水。因此，科学家先前认为，水从源头流到咽喉，然后流入食道和胃。实际上，长颈鹿无法以这种方式创建低压区域。



也就是说，它是通过不同的方式创建的-这要归功于动物颈部各种元素的同步作用。一方面，会厌，另一方面，动物的嘴唇也参与了这个过程。长颈鹿朝水倾斜，以一种特殊的方式压缩了他的嘴唇并开始吸收水，并且会厌的“阀门”被关闭。然后嘴唇合上，会厌中的“瓣膜”打开，这使水可以进入食道。

此过程一次又一次地重复。在某个时候，动物抬起头和脖子，水进入胃中。重复几次，直到长颈鹿喝醉为止。研究人员称，水以大约10 km / h的速度注入动物体内。这足以确保水流在食道入口处产生压力，从而使那里的水不会回流。总共大约有5升水可以同时进入食道。每个注射周期可确保300毫升水进入食道。在25秒内，长颈鹿最多可以执行17个这样的循环。



有趣的是，所有这些数据都是由物理学家获得的。菲利普·宾德（Philip Binder），去年去了南非的一个国家公园。他从近距离观察了很长时间的动物，因此在观察期间，他可以了解喝酒时长颈鹿脖子上到底发生了什么。在亚利桑那州凤凰城动物园制作的视频之一显示了近距离长颈鹿解渴的过程。


为了确保身体的正常功能，自然界必须在进化过程中增加长颈鹿的肺部，使其可以在3米的高度呼吸，从而将空气泵入肺部。这样的骨骼，肌肉和结缔组织已经发生了变化-因为如上所述，长颈鹿不断地承受着超负荷的压力。

长颈鹿生活在非洲的大草原上。今天，它们只能在撒哈拉沙漠的南部和东南部被发现，尤其是在东非和南非的稀树草原。撒哈拉沙漠以北的人口在古代被人类消灭了：在古埃及时期，它们存在于尼罗河三角洲和地中海沿岸。不幸的是，在20世纪，长颈鹿的范围再次大幅下降。如今，长颈鹿数量最多。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN399797/