Способы движения позвоночных животных

Животные в движении: кто как шагает?

National Geographic №200, май–июнь 2020

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.

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. З а один цикл преодолевается расстояние, превышающее длину тела этой многоножки.

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.

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.

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.

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.

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

Квадрокоптер, iPhone 13 Pro Max и другие призы ждут: участвуйте в фотоконкурсе «Широка моя страна»

Акула бодро шагает по дну на плавниках: видео

Сайгаки: ликбез о степных антилопах

Взятие зимнего: зачем ехать в Петербург в холодный сезон

Источник

Способы передвижения животных

Урок 23. Биология 7 класс. Животные. ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Способы передвижения животных»

Передвижение животных — это любой из множества методов, которые животные используют для перемещения из одного места в другое.

Некоторые виды передвижения (изначально) являются самоходными. Например, бег, плавание, прыжки, полет, подпрыгивание, парение и планирование — это самоходный вид передвижения.

Есть также много видов животных, транспортировка которых зависит от среды обитания, тип перемещения, называемый пассивным перемещением, например, парусный спорт (некоторые медузы), кайтинг (пауки), катание (некоторые жуки и пауки) или верховая езда на других животных.

Животные перемещаются по разным причинам. Например, чтобы найти пищу, партнёра, подходящую среду обитания или избежать хищников.

Для многих животных способность двигаться необходима для выживания, и в результате естественный отбор сформировал у них методы и механизмы передвижения.

Например, мигрирующие животные, которые путешествуют на большие расстояния (такие как полярная крачка), обычно имеют механизм передвижения, который требует очень мало энергии на единицу расстояния.

Движение — одно из основных свойств живых организмов. Несмотря на многообразие существующих способов передвижения, их можно разделить на 3 основные группы: амебоидное движение, движение при помощи жгутиков и ресничек, движение с помощью мышц.

Амебоидное движение присуще корненожкам — подклассу простейших животных, образующих временные цитоплазматические выросты — ложноножки, которые служат для передвижения и захвата пищи.

При этом у клеток образуются выросты цитоплазмы, число и величина которых постоянно меняются, как меняется и сама форма клетки.

Движение при помощи жгутиков и ресничек свойственно обычно мелким беспозвоночным животным, обитающим в водной среде.

Однако оно характерно не только для жгутиконосцев и инфузорий, но и некоторым многоклеточным животным и их личинкам.

У высокоорганизованных животных клетки, имеющие жгутики или реснички, встречаются в дыхательной, пищеварительной, половой системах.

Строение всех жгутиков и ресничек практически одинаково.

Вращаясь или взмахивая, жгутики и реснички создают движущую силу и закручивают тело вокруг собственной оси. Увеличение числа ресничек ускоряет передвижение.

Движение с помощью мышц осуществляется у многоклеточных животных. Мышцы образованы мышечной тканью. Главная особенность мышечной ткани — способность сокращаться. За счёт сокращения мышц и осуществляется движение.

У круглых червей поочерёдное сокращение продольных мышц вызывает характерные изгибы тела. За счёт этих телодвижений червь двигается вперёд. Кольчатые черви освоили новые способы движения в связи с тем, что в их мускулатуре, помимо продольных мышц, появились поперечные мышцы. Поочерёдно сокращая поперечные и продольные мышцы, червь, используя щетинки на сегментах тела, раздвигает частички почвы и движется вперёд.

Пиявки освоили шагающие движения, используя для прикрепления присоски.

Брюхоногие моллюски двигаются благодаря волнам сокращения, пробегающим по подошве ноги. Обильно выделяемая слизь облегчает скольжение и ускоряет движение.

Двустворчатые моллюски двигаются с помощью мускульной ноги, а головоногие освоили реактивный способ передвижения, выталкивая воду из мантийной полости.

Многие ракообразные для передвижения по грунту используют ходильные ноги, а для плавания им служит либо хвостовой плавник, либо плавательные ноги.

Любой из этих способов передвижения возможен при наличии хорошо развитой мускулатуры и подвижном сочленении конечностей с туловищем.

У большинства членистоногих специальными органами передвижения служат не только ноги, но и (в зависимости от систематической принадлежности) другие образования, например крылья у насекомых.

Движение всех позвоночных животных, имеющих внутренний скелет, также осуществляется с помощью мышц. У рыб это происходит в основном за счёт мышц хвоста и туловища, у земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих — за счёт мышц конечностей, которые осуществляют такие виды движения, как бег, прыжки, плавание, полет, лазание и т. д.

Когда птица колибри зависает в воздухе у цветка, её крылья совершают 50—80 взмахов в секунду.

Есть и другие способы перемещения в зависимости от среды обитания и образа жизни.

Животные перемещаются в четырёх типах окружающей среды: водной (в воде или на воде), воздушной (по воздуху), наземной (на земле или другой поверхности, включая деревья), ископаемой (под землёй).

Особенности перемещения животных в различных средах

На воде удержаться на плаву можно за счёт плавучести. Если тело животного менее плотное, чем вода, оно может оставаться на плаву. Это требует мало энергии для поддержания вертикального положения, но требует больше энергии для передвижения в горизонтальной плоскости по сравнению с менее плавучими животными.

Основное средство, с помощью которого рыба создаёт тягу, — это раскачивание тела из стороны в сторону, в результате чего волновое движение заканчивается большим хвостовым плавником.

Морские млекопитающие колеблют своё тело вверх и вниз. Другие животные, (например, пингвины, ныряющие утки), перемещаются под водой способом, который получил название «водный полёт».

Головоногие моллюски, используют реактивную тягу для быстрого перемещения, впитывая воду, а затем выбрасывая её обратно в виде взрывной волны.

Дельфины иногда катаются на носовых волнах, создаваемых лодками, или занимаются сёрфингом на естественных волнах.

Передвижение животных по поверхности воды

Парусница — колониальный представитель гидроидов — плывущий по ветру моряк, у которого нет никаких средств передвижения, кроме парусного спорта. Небольшой жёсткий парус поднимается в воздух и ловит ветер.

В то время как более крупные животные, такие как утки, могут перемещаться по воде, плывя, некоторые мелкие животные перемещаются по воде, не прорываясь через поверхность. Это поверхностное передвижение использует поверхностное натяжение воды. К таким организмам относится насекомое водомерка. Дело в том, что её конечности гидрофобны, что не позволяет им влиять на структуру воды.

Другая форма передвижения (при которой нарушен поверхностный слой) используется ящерицами василисками. Они способны бегать по поверхности воды, удерживаясь за счёт частых ударов перепончатых задних ног.

Благодаря тому, что ящерицы опускают лапы горизонтально на воду, поверхностная плёнка воды не успевает прорваться под весом тела. Каждый раз, опуская лапу, ящерица как бы захватывает пальцами пузырёк воздуха, благодаря чему не намокает при беге.

Перемещение по воздуху

Гравитация — главное препятствие для полёта. Поскольку ни один организм не может иметь такую низкую плотность, как воздух, летающие животные должны генерировать достаточную подъёмную силу, чтобы подниматься и оставаться в воздухе.

Один из способов добиться этого — использовать крылья, которые при движении по воздуху создают восходящую подъёмную силу на теле животного.

Летающие животные должны быть очень лёгкими, чтобы летать. Также животное должно иметь веретенообразную форму тела и мощные лётные мышцы.

Вместо активного полёта некоторые (полу) древесные животные снижают скорость падения, планируя.

Перемещение по земле

Формы передвижения на суше включают ходьбу, бег, подпрыгивание или прыжки, волочение и ползание или скольжение.

Для передвижения по земле животным требуется прочный скелетный и мышечный каркас. А также равновесие. Например, человеческие младенцы учатся ползать прежде, чем они смогут стоять на двух ногах, что требует хорошей координации, а также физического развития.

Прыжок можно отличить от бега, галопа и других походок, при которых все тело временно находится в воздухе, по относительно большой продолжительности воздушной фазы и большому углу начального запуска. Многие наземные животные используют прыжки, чтобы убежать от хищников или поймать добычу, однако относительно немногие животные используют это в качестве основного способа передвижения.

Некоторые животные приспособлены для передвижения по негоризонтальным поверхностям. Одна обычная среда обитания таких лазающих животных — деревья. Например, гиббон — малая человекообразная обезьяна, специализирован для передвижения по деревьям.

Другой случай — снежный барс, который также обладает впечатляющим балансом и способностями к прыжкам, (например, способностью прыгать на высоту до 17 м).

Животные, живущие на скалах, (например в горах), передвигаются по крутым или даже почти вертикальным поверхностям, осторожно балансируя и прыгая. Например, у каменистого горного козла есть мягкая резиновая прокладка между копытами для захвата и передвижения по горам.

У животных, передвигающихся под землёй, свои особенности в строении.

Покровы тела подземного жителя должны позволять ему беспрепятственно продвигаться в плотной почве как вперёд, так и назад (не всегда можно развернуться в узком ходу).

Передвижению способствуют слизистые выделения, позволяющие скользить в почве (как у червя), короткая шерсть, (как у крота), которая способна заглаживаться как вперёд, так и назад.

Также животные, которые передвигаются в почве, имеют короткие копательные конечности или копательные зубы (как у слепушонка).

Источник