Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Экспедиция «9 Легенд Русского Севера»
Природа

Животные в движении: кто как шагает?

Текст: Джейсон Трит, Брэд Скрайбер и Патрисия Хили. Рисунки: Брайан Кристи
18 сентября 2020
Animal Locomotion_spread1-4 copy.jpg
Белорукий гиббон (Hylobates lar). Прыгая между ветками, гиббон раскачивается, подобно маятнику, – такой способ перемещения называется брахиация. Разгоняясь, обезьяна отпускает обе руки и перелетает с одного дерева на другое.
Что придумала Природа, чтобы животные могли быстрее добраться до пищи или скрыться от хищников? Различия в строении ног позволяют найти оптимальное решение обеих задач.

Наземные животные нашли множество решений важной задачи: как с наименьшими затратами попасть из одной точки в другую. Способы передвижения отличаются в зависимости от размера и среды обитания, но цель всегда одна: быстрее добраться до пищи или скрыться от опасности.

Пошаговый цикл

При каждом шаге конечность наземного животного сначала переносит тело вперед, а затем возвращается в исходную позицию, приводя целую систему рычагов в готовность для следующего шагового цикла. Животные могут чередовать типы походки, изменяя продолжительность, частоту и очередность соприкосновения конечностей с грунтом.

Плавники как ноги

Некоторые современные рыбы способны передвигаться по суше, приподнимая тело на плавниках, а затем плюхаясь вперед. Конечности четвероногих позвоночных, в том числе земноводных, развились на основе плавников их рыбообразных предков, причем и сами конечности, и способность к хождению появились еще у водных видов. Предполагается, что некоторые из них в поисках еды или убежища выходили на сушу. В ходе естественного отбора «руки» и «ноги» приспособились к выполнению множества функций и поэтому приобрели разнообразные формы.

Стройный илистый прыгун (Periophthalmus gracilis)

Не такие стройные, как можно было бы предположить по названию, илистые прыгуны могут использовать для движения по берегу передние плавники: получается своего рода ходьба на костылях.

Тигровая амбистома (Ambystoma tigrinum)

Жизненный цикл земноводных включает превращение водных личинок во взрослых обитателей суши с широко расставленными лапами. На таких конечностях передвигались предки всех наземных позвоночных.

Animal Locomotion_spread1-4.jpg
Слева – амбистома, справа – илистый прыгун

С какой ноги ходить?

У членистоногих вес тела распределен между многочисленными конечностями, благодаря чему нагрузка на каждую из них снижается. Чтобы во время движения «многоножки» не путались в собственных ногах, требуется согласованная работа всех конечностей (которые иногда могут различаться длиной).

Атлантический краб-призрак (Ocypode quadrata)

Убегая, крабы-призраки часто останавливаются. Это замедляет накопление молочной кислоты и позволяет им пройти большее расстояние.

Обыкновенная мухоловка (Scutigera coleoptrata)

У мухоловок конечности передвигаются волнообразно, и каждый цикл начинается с задних ног, которые длиннее остальных. За один цикл преодолевается расстояние, превышающее длину тела этой многоножки.

Animal Locomotion_spread2_degate2_.jpg
Атлантический краб-призрак (слева), мухоловка (справа)

Бесконечное движение

Змеи используют мышцы, чешую и гибкое тело, чтобы передвигаться по самым разным поверхностям. На рыхлом песке удобнее ползать с малыми затратами на трение. В других случаях змеи передвигаются, упираясь изгибами тела в кочки, стенки нор, кору деревьев и отталкиваясь от них.

Четвероногие

Строение тел четвероногих, от проворной землеройки до шагающего тяжелой поступью слона, определяется физикой и физиологией. Крупным животным нужны мышцы помощнее, а их скелету приходится поддерживать намного больший вес. Мелкие – обычно двигаются быстрее, хотя энергию расходуют менее эффективно. Различия в строении ног позволяют найти оптимальное решение этой проблемы.

Африканский слон (Loxodonta africana)

Слоны, эти ходящие на цыпочках исполины, могут быстро передвигаться иноходью, но рысь и галоп им недоступны. У них приподнята пятка, и по строению ног они относятся к пальцеходящим, но, благодаря подушечке позади пальцев, их стопа амортизирует вес, подобно уплощенной стопе человека.

Animal Locomotion_spread3_degate.jpg

Гепард (Acinonyx jubatus)

Благодаря гибкому позвоночнику, который во время движения сгибается и разгибается, у гепардов получается невероятно широкий шаг. А легкий, пушистый хвост и острые когти обеспечивают устойчивость при резких поворотах на бегу.

Северный жираф (Giraffa camelopardalis)

У жирафов передняя часть тела тяжелее задней, и 10 процентов веса принимают на себя плечи. Приподнимая и приопуская длинную шею во время движения, жираф удерживает взгляд на одном уровне, что необходимо для сохранения равновесия.

Восточная серая белка (Sciurus carolinensis)

Когда белка бежит по стволу вниз, она разворачивает задние лапы так, чтобы пальцы приподнимались и когти удерживали вес тела. К тому же растопыренные лапы повышают цепкость.

Шпороносная черепаха (Centrochelys sulcata)

Эта растительноядная рептилия с крепким панцирем отдает предпочтение устойчивости, а не скорости и может забираться на крутые склоны. Благодаря тому, что конечности равномерно распределены вдоль тела, черепахи не переворачиваются.

AnimalLocomotion_spread4_degate.jpg
Жираф, серая белка и черепаха

Зеброхвостая игуана (Callisaurus draconoides)

Все ящерицы двигаются, изгибая тело то в одну, то в другую сторону, что позволяет шагать шире. Но представители данного вида способны выпрямлять лодыжки и, опираясь только на пальцы, за секунду преодолевать расстояние, в 50 раз превышающее длину тела.

Двуногость

Люди и птицы используют передние конечности для хватания или полета, а ходят на задних. Другие же современные животные передвигаются на своих двоих только в случае необходимости. Например, когда кенгуру едят, они используют все пять опор – четыре лапы и хвост, – но, набирая скорость, прыгают лишь на задних лапах. Растяжимые ахилловы сухожилия при каждом прыжке накапливают и высвобождают энергию, позволяя кенгуру набирать скорость без существенных затрат энергии.

Человек (Homo sapiens)

Ноги человека работают словно перевернутый маятник и более эффективны при ходьбе, чем при беге. При каждом шаге для переноса тела вперед используются импульс и сила тяжести.

Animal Locomotion_spread5_degate2.jpg

Тираннозавр (Tyrannosaurus rex)

Возможно, тираннозавры и были королями динозавров, но вряд ли они могли быстро бегать, поскольку под тяжестью многотонного тела кости ног просто сломались бы.

Африканский страус (Struthio camelus)

У страусов пятка находится на высоте нашего колена. Благодаря крупным мышцам, крепящимся к укороченной бедренной кости, а также длинным и легким берцовым костям, страусы способны передвигаться широкими, быстрыми шагами.

Animal Locomotion_spread5_degate2 copy.jpg

Посмотрите на робота, демонстрирующего, как ходили звери 290 млн лет назад. 

рекомендации
Информация

Как строили самое высокое здание в Центральной Азии

Звезда

Акула бодро шагает по дну на плавниках: видео

Восклицательный знак

На что способны HONOR Watch GS Pro: узнайте в спецпроекте «Время движения»!

Корзина, продукты, товары, супермаркет

Тест: как не попасть на крючок гринвошинга