Способы передвижения животных
Плаванье, ползанье, ходьба, прыжки, летание – какой вид передвижения круче?
Передвижения, то есть способность перемещаться с одного места на другое, ‒ один из важнейших признаков подавляющего большинства животных и играет огромную роль в их жизни. Благодаря активному перемещению с места на место происходит быстрая смена условий жизни, она ведет к совершенствованию всей организации животных, в первую очередь их нервной системы и органов чувств. Животным, способным к быстрому передвижению, легче защищаться от неблагоприятных условий существования, от различных врагов. Кроме того, благодаря перемещению происходит расселение вида, захват новых территорий с несколько отличными условиями жизни, а это способствует проявлению изменчивости ‒ предпосылке возникновения новых подвидов и видов.
В зависимости от условий среды и образа жизни в процессе эволюции у животных выработался определенный способ передвижения: плаванье, ползанье, лазанье, ходьба, бег, прыжки, планирование, летание.
Особенно разнообразно передвигаются наземные четвероногие животные. Подавляющее большинство их может не только ходить, но и бегать, прыгать, плавать, некоторые планируют. У них наблюдаются различные виды ходьбы (аллюра): очень медленный, быстрый или медленный рисеподобный шаг, быстрая рысь, прыжок, иноходь, галоп.
Медленный вид ходы ‒ это шаг, при котором животные по очереди очень медленно опираются на три или четыре ноги, вынося одну из них вперед. Так движутся, например, черепахи. Примерно 400 м проходят они в час. Но среди пресмыкающихся есть животные, которые передвигаются очень быстро. К ним относятся многие ящерицы ‒ жители открытых пространств (степей, пустынь, полупустынь). Такие ящерицы не ползают на брюхе, а бегают на вытянутых ногах с высоко поднятым брюхом.
Из-за скорости передвижения некоторые из ящериц получили соответствующие названия: прыткая ящерица, быстрая ящерица. К быстробегающим принадлежат агамы, песчаная, такырная и другие круглоголовки, наземные виды игуан, настоящие ящерицы и другие. Для них характерно передвижение рысью, а некоторые из них при быстром беге поднимают передние конечности и двигаются только на задних (некоторые игуаны, американские ящерицы-бегуны).
Самым быстрым видом передвижения является галоп. Он характерен для некоторых млекопитающих: почти всех копытных, хищников, беличьих, зайцеобразных. Чемпионом среди них есть гепард. Догоняя добычу он за короткое время развивает огромную скорость ‒ около 112-115 км / ч. Ему нужно только две секунды, чтобы бег его достигал уже 70 км / ч, а 650 м он пробегает за 20 секунд.
Одним из способов передвижения некоторых четвероногих животных являются прыжки в длину и высоту. И в этом способе перемещения есть свои рекордисты. В прыжках в длину особенно отмечаются кенгуру, в частности большой серый и большой рыжий. Хотя передние конечности этих животных развиты настолько, что они могут на них опираться, когда пасутся, однако прыжки на задних конечностях ‒ основной способ их передвижения. В этих гигантских животных на длинных и узких задних конечностях с крепкими когтями чрезвычайно развитая мускулатура, что дает им возможность осуществлять невероятной длины прыжки. Иногда они могут прыгать на 12 м в длину, развивая при этом скорость до 50 км / ч, но не на долгое время. Древесные кенгуру могут прыгать на 15-18 м, но не в длину, а сверху вниз, с одной ветки на другую.
Прыгать в длину приходится и некоторым хорошим бегунам ‒ хищникам и копытным. Известный «спринтер» вилорог во время бега может делать прыжок до 6 м в длину, а чернопятая антилопа ‒ более 10 м. Длинные прыжки делают все представители семейства кошачьих, в том числе крупные ‒ рысь, леопард, тигр, лев, гепард прыгают на значительное расстояние (гепард до 9 м).
В каждом классе позвоночных есть свои рекордсмены. Так, в классе рыб выпрыгивать из воды на значительную высоту могут такие пресноводные рыбы, как белый амур и толстолобик. Высота их прыжков достигает 4 м, а длина ‒ 8 м. В классе земноводных африканская гигантская лягушка Голиаф прыгает на 4 м. Из птиц выпрыгивать из воды на ледовую кромку высотой до 2 и более метров могут пингвины.
Передвигаться по земле с определенной скорость могут и безногие животные, например змеи. Способность передвигаться в воздухе присуща многим животным, даже типичным водяным жителям. Так, в тропических и субтропических морях живут летающие рыбы.
Планирующие полеты могут делать земноводные, из пресмыкающихся лучшим планеристом считается летучий дракон. Планирующие прыжки делают также некоторые млекопитающие, в частности шерстокрылы ‒ жители тропических лесов Явы, Суматры, Калимантана, Филиппин. Их летательная перепонка покрыта шерстью и соединяет шею, конечности и хвост. Они чемпионы среди «планеристов». Прыгая с верхушки дерева, шерстокрылы широко расставляют ноги и вытягивают хвост, от чего растягивается летательная перепонка, и тогда, почти не снижая высоты, они могут пролетать до 130-140 м. Значительно уступают шерстокрылам грызуны-летяги, которые очень похожи на белок. Максимальное расстояние их полета ‒ 30-60 м.
Настоящий полет ‒ это активное движение с помощью крыльев. Первыми, таким образом, начали передвигаться насекомые. Для них характерно наличие двух или одной пары крыльев и сильно развитых мышц. В лучших летунов на такие мышцы приходится 15-25% веса тела. Среди насекомых рекордсменом скорости является бабка коромысло: в секунду она пролетает 32 м, следовательно, 114 км / ч. Известны факты, когда австралийских бабок ловили в открытом море в 900 милях от материка.
С бабочек самыми скоростными летунами являются бражники ‒ большие и сильные ночные насекомые, передние крылья в которых длинные и узкие и вместе с задними сцеплены в единую летательную плоскость. Скорость полета таких бражников, как молочайный, олеандровый, мертвая голова, достигает 60 км / ч. Эти бабочки могут преодолевать за короткое время большое расстояние.
Полет ‒ типичный способ передвижения птиц. Вся их организация ‒ внешнее и внутреннее строение, физиология ‒ подчинены полету. Находиться долгое время в воздухе могут буревестники, альбатросы, грифы, орлы, но это благодаря парящему полету (пассивному), при котором птицы используют ветер или восходящие воздушные потоки, а взмахов крыльями не делают.
Из млекопитающих к настоящему и длительному полету приспособлены только рукокрылые. Их своеобразные крылья ‒ это эластичная кожистая перепонка между удлиненными четырьмя пальцами передних конечностей, которая переходит на предплечье, плечо, стороны тела, охватывает задние конечности (без стоп) и хвост.
Плавание ‒ самый древний вид передвижения живых организмов, но присущий он не только водным животным, которые постоянно живут в воде, в ней добывают пищу, в ней размножаются, но и многим наземным. Чемпионами по плаванию считаются древние обитатели морей ‒ кальмары. Благодаря «реактивному двигателю» ‒ воронке ‒ они могут развивать огромную скорость ‒ до 200 км / ч.
Источник
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
