Меню

Животные как средство передвижения

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.

Читайте также:  Какое средство принять от цистита

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.

Вкусная работа: как в Центре Hill’s дегустируют корма для животных

Акула бодро шагает по дну на плавниках: видео

Стоунхендж и каменные лабиринты России и Скандинавии

Россия из дома: фотосборник по итогам конкурса «National Geographic Россия»

Источник

Передвижение животных

Некоторые животные, например ленивцы или улитки, стали притчей во языцех из-за своей медлительности. Но даже столь медленное передвижение обеспечивает безопасность, пищу и контакт с себе подобными. Движение — одно из основных свойств животных. Губки, кораллы, усоногие раки и устрицы, неподвижные во взрослом состоянии, имеют личиночные стадии, способные плавать.

Например, усоногие раки шевелят своими «ножками», пропуская через себя насыщенную пищей и кислородом воду. Губки процеживают воду благодаря биению жгутиков, имеющихся на выстилающих полость тела клетках.

Как передвигаются животные, не имеющие конечностей?

У дождевого червя на каждом из многочисленных сегментов тела есть по две пары жестких щетинок. Они помогают червю, сначала вытягиваться вперед, а затем подтягивать заднюю часть тела.

У пиявки на обоих концах тела есть по присоске. Прикрепившись к чему-нибудь задней присоской, она продвигает тело вперед и прикрепляется передней. Освободив заднюю присоску, пиявка подтягивает тело вперед, при этом середина тела ненадолго выгибается дугой.

Морские звезды тоже передвигаются с помощью присосок. В каждом луче имеется желобок, покрытый сотнями маленьких трубчатых «ножек», действующих по гидравлическому принципу: они прикрепляются к поверхности, когда из них выкачана вода, а когда она их снова наполняет, «ножки» отделяются.

Почему блохи так хорошо прыгают?

Обыкновенная блоха может прыгать на 30 см с лишним. Это более чем в 100 раз превышает длину ее собственного тела. Для сравнения: большой кенгуру способен прыгнуть на расстояние, лишь в шесть раз превышающее длину тела, хотя такой прыжок может достигать 12 м.

Сила прыжка, как и большинства других движений животных, определяется мышцами. Мышца при сокращении становится короче, а при расслаблении — длиннее. Один конец каждого двигательного мускула прикреплен к неподвижной части скелета, а другой -к подвижной, скажем к ноге или хвосту.

Кенгуру имеют внутренний скелет. У блох, как и у всех насекомых, — скелет наружный. Присоединение мышц к внешнему скелету создает очень эффективный тип рычага. В результате, совершая свой невероятный прыжок, блоха тратит не больше энергии, чем кенгуру, которые прыгают не так впечатляюще, если сопоставить размер их тела с дальностью прыжка.

Использование реактивной тяги животными

Медуза, работает как насос, втягивая воду в свой зонтик она потом сокращается и выталкивает ее наружу. Вода выбрасывается в одну сторону, а медуза, соответственно в другую. Когда морские гребешки захлопывают створки раковины, тем самым выпрыскивают из них воду, им удается удирать от щупалец морской звезды.

Читайте также:  Состав дезинфицирующего средства аналит

У кальмара на нижней стороне тела есть воронкообразная трубка, через которую толчками выпускается вода. Он поворачивает «сопло» в нужную сторону и тем самым определяет курс своего движения.

Для чего нужны хвосты животным?

Рыба умеет плавать и без хвоста, но уже не так хорошо. Энергия, обеспечивающая ей перемещение в воде, создается волнообразными движениями как тела, так и хвоста. Кроме того, хвост служит рулем. Рак быстро перемещается задом наперед за счет махов хвостом. Головастик плавает, водя хвостом из стороны в сторону. У животных, обитающих в воде, хвосты служат основной движущей структурой.

Наземные животные используют хвост для захвата, опоры, общения с себе подобными, в том числе для привлечения партнера. Для животных, населяющих сушу, хвосты не так важны при передвижении. Тем не менее пушистый хвост белки выполняет роль руля и стабилизатора, когда она прыгает; у птиц хвост — очень важная часть летного механизма; а таким длиннохвостым бегунам, как лисицы, хвост служит балансиром.

Мчащиеся антилопы, прыгающие лягушки, порхающие бабочки, рыскающие акулы — будь то на суше, в воде или в воздухе — большинство животных передвигаются за счет сокращения мышц. Часто мышцы прикреплены к жесткому скелету (например, кости у млекопитающих, раковина у моллюсков). Не имеющие скелета животные, такие, как кальмар и медуза, используют реактивную тягу.

Движение животных

В воде

Инфузория, известная под названием «туфелька», передвигается в воде с помощью похожих на волоски ресничек, которые совершают маховые движения.

Медуза движется за счет реактивной тяги. Когда зонтик медузы выталкивает из себя воду, животное перемещается в противоположном направлении. Когда зонтик раскрывается, в него вновь набирается вода.

На суше

Многие гусеницы как бы меряют своим телом поверхность. Передние и задние ноги цепляются за нее попеременно, так что тело выгибается дугой.

У дождевого червя каждый сегмент тела сокращается независимо от других. С помощью щетинок сократившийся сегмент (более короткий и толстый) удерживается на месте, а другие подтягиваются к нему.

В галопе лошадь какое-то время как бы парит в воздухе. В этом аллюре нет такого момента, когда две ноги животного отталкиваются или приземляются одновременно.

В воздухе

«Летящая» змея может замедлять свое падение и управлять им, выпрямляя тело и расправляя брюшные чешуйки.

У альбатросов гигантский размах крыльев. Поскольку ветры над морем дуют с разной скоростью (чем выше, тем больше скорость), альбатрос плавно снижается, затем поворачивает и поднимается вверх с потоком воздуха.

У сумчатых и обыкновенных летяг между передними и задними конечностями натянуты перепонки, играющие роль парашюта.

Источник



Самые важные «транспортные» домашние животные

Уже прошло много тысяч лет с того времени когда человек впервые одомашнил животных ради своих нужд. Многие из них рассматривались им в качестве пищи, но некоторые стали верными друзьями и помощниками, как в хозяйстве, так и в дальних путешествиях. Однако не все животные могли быть использованы как средство передвижения.

Но нашлись и те, которые хоть и не сразу, но все-таки подчинились воле человека и позволили ему оседлать себя. Спустя некоторое время люди научились запрягать животных, что позволило им не только путешествовать самим, но и перевозить тяжелые грузы. Такими помощниками обычно становились животные, которые водились в той местности, где жил сам человек.

Лошади

Невероятная выносливость, быстрота движения, сила и способность к выполнению полезной роботы делают лошадь незаменимым помощником для человека. Оседлав лошадь, человек смог передвигаться на более длинные расстояния, что позволило ему открывать новые для себя земли. Уже позже лошадей впрягались в телеги, сани, повозки и прочее. В сельском хозяйстве лошадь в основном использовалась как тяговая сила.

Кроме того лошади стали участниками многих военных действий. Несмотря на автоматизацию и механизацию лошади и по сей день используются для вспашки огородов, в перевозке небольших грузов, уборке сена и т.д. Они необходимы лесникам, ветеринарам и другим специалистам, живущим в сельской и особенно горной местности.

Читайте также:  Контейнер для моющего средства для посуды

Слоны

В странах Африки и Азии слоны были поистине незаменимы. Основной их задачей была перевозка людей и перенос грузов. В Юго-Восточной Азии и сейчас используют слонов как тягловых, вьючных и верховых животных.

Африканские слоны ранее использовались в военных целях в Египте (285 год до н. э.), однако их трудом пользовались значительно реже, нежели трудом индийских слонов. В настоящее время азиатские слоны являются в основном объектом экотуризма и могут быть своеобразным «транспортом» в различных парках и заповедниках дикой природы.

Собаки

В местах, где дуют сильные ветры, и почти круглый год лежит снег, собаки стали главными помощниками в жизни людей. Кроме того ездовые собаки стали неизменными спутниками многих полярных исследователей. Благодаря собакам были сделаны многочисленные географические открытия в Арктике. Так, например, оба полюса Земли, были покорены именно на собачьих упряжках (в 1909 году – Северный полюс, а в 1911 г. – Южный).

Стоит отметить, что практически ни одна экспедиция за Полярный круг не обходилась без ездовых собак. Ездовые собаки таких пород как сибирский хаски, аляскинский маламут, самоед, гренландская собака, эскимосская лайка и некоторые другие породы могут проходить – около 70-80 км в сутки. Первые ездовые собаки появились около 7800-8000 лет назад. Ездовых собак используют и в наши дни.

Северные олени

Северный олень (лат. Rangifer tarandus) — еще одно ценнейшее верховое и упряжное животное тайги и тундры. Этих оленей используют для перевозки грузов, перекочевки во время охоты на песца. Кроме того верхом на оленях проводят разведку горных богатств. И это только небольшая часть примеров, когда северный олень используется как транспортное животное.

В условиях многоснежных ветреных и морозных зим северные олени способны передвигаться с приличной скоростью. Во время длительных поездок эти животные выживают за счет подножного корма, ни одно животное не может «похвастаться» такими способностями. По утверждению ученых, одомашнивание северного оленя произошло приблизительно в первых столетиях нашей эры.

Верблюды

Верблюды (лат. Camelus) незаменимы в странах Африки и Азии (Ближний Восток), там их используют и как вьючных, и как упряжных животных. Были одомашнены приблизительно около 2 тысяч лет до н. э. В качестве тягловой силы их используют от 4 до 25 лет. Такие верблюды способны переносить груз вес, которого может составлять до 50% от своего собственного.

При дальних переходах способны проходить от 30 до 40 км в день. Во времена античности существовали и боевые верблюды, которые часто использовались для устрашения противника. Верблюд с всадником способен проходить приблизительно 100 км в день. Это выносливое животное, которое может длительное время обходиться без пищи и воды.

Осел сыграл очень важную историческую роль в культурной и хозяйственной жизни человека. Считается, что осел был одомашнен гораздо раньше, чем лошадь – примерно в 4 тыс. году до н. э. Его активно использовали как вьючное и гужевое животное, которое способно перенести на своей спине груз весом около 75% от своей собственной массы.

А передвигаемая ослом повозка может превышать его собственный вес в 3, а то и 4 раза. С таким грузом ослик легко может преодолеть расстояние в 30 км. Это очень выносливое и трудолюбивое животное, работающее наравне с человеком в течение 8-10 часов кряду.

Волы использовались и используются в сельском хозяйстве в первую очередь в качестве тягловой силы, для распашки земли. Во многих странах Азии (развивающихся) их использую как источник энергии и гужевой транспорт. А в таких странах как Вьетнам, Пакистан, Индонезия и Камбоджа долгое время запрягали волов в специальную двухколесную повозку.

Страусы

В отличие от других животных страуса оседлали исключительно для развлечения. Страусиные скачки приводятся только в США, ЮАР и Австралии, где они пользуются невероятной популярностью.

Источник