چرا پاهای زرافه بیش از حد بلند است؟

تنها زرافه‌ها هستند که مستقیماً می‌توانند به این برگ‌ها برسند، در حالی‌ که پستانداران کوچک‌تر مجبورند در نزدیکی زمین با یکدیگر برای یافتن غذا رقابت کنند. این منبع غذایی انحصاری به زرافه امکان می‌دهد که در تمام طول سال تولیدمثل کند و در دوره‌های خشکسالی نیز بهتر از گونه‌های کوتاه‌تر زنده بماند.

با این حال، داشتن گردن بلند بهای گزافی دارد. قلب زرافه باید فشاری بسیار زیاد ایجاد کند تا بتواند خون را چند متر به سمت سر حیوان پمپ کند. فشار خون یک زرافه‌ی بالغ معمولاً بیش از ۲۰۰ میلی‌متر جیوه، یعنی بیش از دو برابر میانگین فشار خون در اکثر پستانداران است.

در نتیجه، قلب زرافه در حالت استراحت انرژی بیشتری از کل بدن یک انسان در حال استراحت مصرف می‌کند، و در واقع بیش از هر پستاندار دیگری با جثه‌ای مشابه انرژی نیاز دارد. با این حال، پژوهش جدیدی که در مجله Journal of Experimental Biology منتشر شده، نشان می‌دهد که قلب زرافه در نبرد خود با نیروی گرانش، از پاهای بسیار بلند حیوان بهره می‌گیرد.

در این پژوهش، هزینه انرژی مورد نیاز برای پمپاژ خون در بدن یک زرافه‌ی بالغ اندازه‌گیری و با جانوری خیالی مقایسه شد که پاهای کوتاه‌تر اما گردنی بلندتر داشت تا بتواند به همان ارتفاع از تاج درخت برسد. این موجود خیالی ترکیبی از بدن یک آنتیلوپ آفریقایی (به نام eland) و گردن یک زرافه بود. محققان آن را elaffe نامیدند.

نتایج نشان داد که این حیوان خیالی حدود ۲۱ درصد از کل انرژی مصرفی خود را صرف فعالیت قلب می‌کرد، در حالی که این رقم برای زرافه واقعی ۱۶ درصد و برای انسان تنها ۶.۷ درصد بود.

به‌واسطه قرار گرفتن قلب در ارتفاعی نزدیک‌تر به سر به‌لطف پاهای بلند، زرافه به‌طور خالص حدود ۵ درصد از انرژی دریافتی خود از غذا را صرفه‌جویی می‌کند. این میزان در طول یک سال معادل بیش از ۱.۵ تُن غذاست که می‌تواند تفاوت میان مرگ و زندگی در دشت‌های آفریقایی را رقم بزند.

جانورشناس گراهام میچل در کتاب How Giraffes Work توضیح می‌دهد که نیاکان زرافه‌ها پیش از آنکه گردن‌های بلندی داشته باشند، پاهای بلندی داشتند. از نظر انرژی، این نکته منطقی است، چراکه پاهای بلند کار قلب را آسان‌تر می‌کند، در حالی که گردن بلند آن را دشوارتر می‌سازد.

با این حال، تکامل پاهای بلند هزینه خاص خود را نیز داشته است. زرافه‌ها هنگام نوشیدن آب ناچارند پاهای جلوی خود را باز کنند، امری که باعث می‌شود در هنگام برخاستن یا فرار از شکارچیان کند و دست‌وپاگیر باشند. بر اساس آمار، زرافه‌ها بیش از هر پستاندار شکارشونده دیگری ممکن است برکه را بدون نوشیدن آب ترک کنند.

هزینه انرژی قلب در نسبت مستقیم با ارتفاع گردن افزایش می‌یابد، بنابراین حد و مرزی برای آن وجود دارد. دایناسور ساوروپود به نام Giraffatitan در موزه تاریخ طبیعی برلین بیش از ۱۳ متر ارتفاع دارد. گردن آن ۸.۵ متر طول دارد و برای رساندن خون به سر به فشاری حدود ۷۷۰ میلی‌متر جیوه نیاز خواهد داشت که تقریباً هشت برابر فشار خون در پستانداران معمولی است.

این مقدار فشار غیرممکن به نظر می‌رسد، زیرا انرژی مورد نیاز قلب برای پمپاژ خون از کل انرژی صرف‌شده در بقیه بدن بیشتر می‌شد. بنابراین دایناسورهای ساوروپود نمی‌توانستند سر خود را تا آن اندازه بالا ببرند بدون آنکه از حال بروند. در واقع، بعید است هیچ جانور خشکی در تاریخ بتواند از نظر قد از زرافه نر بالغ فراتر رود.