Этим вопросом озадачились физики Филипп Байндер из Гавайского университета в Хило (США) и Дейл Тейлор из Кейптаунского университета (ЮАР). Поначалу они думали, что животные понижают давление воздуха в пищеводе и желудке, позволяя атмосферному давлению пропихивать жидкость в шею, как в гигантскую трубочку для коктейлей. Но расчеты показали, что жирафы не способны создать разницу давлений, необходимую для подъема воды от губ к плечам. В одном ветеринарном учебнике 1890 года они нашли фразу о том, что жвачные животные, такие как коровы и овцы, используют язык в качестве поршня, чтобы накачивать воду в пищевод. Поразмыслив, физики представили модель поршневого насоса, объясняющую питьевой процесс у жирафа.
В типичном поршневом насосе движение поршня создает разряжение в полости, и туда через один клапан засасывается жидкость. При обратном движении поршня этот клапан закрывается, но открывается второй, через который жидкость проталкивается в другой отдел. У жирафа первым клапаном служат губы, вторым – надгортанник в задней части ротовой полости, а поршень – это нижняя челюсть. Погружая губы в воду, жираф оттягивает челюсть, и в рот засасывается вода. Затем губы смыкаются, надгортанник расслабляется, и челюсть выталкивает воду в пищевод со скоростью 3 м/с – ее вполне достаточно, чтобы противостоять давлению воды, уже скопившейся в пищеводе.
По подсчетам ученых, всего в пищевод жирафа может поместиться около 5 литров воды. Чтобы их туда набрать, ему потребуется 17 поршневых циклов и 25 секунд питья. Но накачивать шею водой до предела, конечно, от жирафа никто не требует. Как только он сам решит, что насосал достаточно, он поднимает шею, и вода под действием гравитации и при поддержке перистальтики попадает в желудок, омывая пожеванных птах.
Теперь, узнав о встроенном насосе, вы больше никогда не сможете смотреть на жирафа по-прежнему. Осталось только подтвердить модель, просветив жирафа рентгеном во время питья, заодно и узнать, чем там в это время занимается его длиннющий язык. Вот только где взять такую большую рентген-машину и такого покладистого жирафа, который бы позволил себя облучить и не лягался?
По материалам: Inside Science. Иллюстрация: K. Vanderwall
Научная статья: The Physics Teacher (Binder & Taylor, 2015)
