长颈鹿的心脏有多累

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长颈鹿是一种在比例上非常“抽象”的生物。成年长颈鹿,脑袋顶在五米高的天上,心脏在一米九的地方辛苦“打工”,每天的重要任务之一,就是把血液从胸口垂直往上泵两米多,送到大脑。散步要泵,奔跑要泵,就连优雅地低头喝个水,也要泵。长颈鹿的心脏约重11千克,血压足足是人类的2.5倍。那么问题来了,血压如此之高,长颈鹿究竟是怎么活下来的?答案可能藏在它们修长的四肢里。
长颈鹿的心脏,全年无休打“硬仗” 成年长颈鹿在心脏位置测量到的平均动脉血压高达200到250毫米汞柱,而其他哺乳动物的这一数值通常在90到100毫米汞柱左右。长颈鹿的血压是大多数动物的两倍还多。放到人类身上,这已经是远远高于重度高血压的危急数值了。为什么会这么高呢?因为只有足够的压力,血液才能到达高高的脑部。
血液在血管里垂直上升,每升高1米,心脏就需要额外提供77毫米汞柱的压力来对抗重力。长颈鹿的头部通常比心脏高出两米以上,那么心脏必须额外输出超过150毫米汞柱,才能保证血液顺利抵达大脑。这一结果的代价也非常高。为了维持这种血压,长颈鹿左心室的能量消耗,占到了全身静息代谢率的16%。而一头同等体重、脖子没有那么长的哺乳动物,这个数字只有9%。
更麻烦的是,这份负担没有任何喘息的空间。无论长颈鹿是站着、走路还是奔跑,血压都始终维持在高位。就连它把头低下去喝水的时候,高血压也并不会降下来。这是因为这种高血压已经深深植根于长颈鹿全身的生理结构和基因演化之中,变成了一种持续性的生理状态。可以说,由高血压带来的心脏高耗能,贯穿了长颈鹿的整个成年生活,成为心脏一份持续不断的沉重负担。
长颈鹿的大长腿:装上托举心脏的“电梯” 就没有什么办法能给长颈鹿的心脏降降压吗?有,而且事实上,演化早就已经这么做了——就是它们修长的四肢。腿越长,心脏离地面就越高。对于一头身高3.88米的成年长颈鹿来说,它的心脏大约位于距地面1.94米的位置,大概是肩关节的高度。心脏被“抬高”之后,它到大脑之间的垂直距离就被缩短了,需要对抗的重力更小,所需的血压自然也相对更低了。
在一项于2025年发表在《实验生物学杂志》的研究中,研究人员做了一个十分形象的对比实验。他们虚构了一种名叫“elaffe”的假想生物,它长着伊兰羚羊的身体和腿,却有着长颈鹿的脖子。他们想看看如果长颈鹿只有脖子长、腿和伊兰羚羊一样短的话,会变成什么样。结果发现,真实的长颈鹿由于心脏被抬高,平均动脉血压为214毫米汞柱,左心室的能量消耗占全身静息代谢率的16%;但假想的短腿长颈鹿心脏位置更低,为了把血泵到同样高度的头部,血压必须飙升到286毫米汞柱,左心室的能量消耗占比将高达21%。就是这样,长颈鹿利用长腿将心脏抬高到更靠近头部的位置,从而“节省”了从食物中摄取能量的5%。一年下来,这相当于节省了超过1.5吨的食物——这在非洲大草原上可能意味着生死之别。 文章来源:(1)长颈鹿脖子那么长,心脏要多努力才能把血泵到脑袋啊?——科普中国
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