Движение плавников и ласт
( Периофтальмус грацилис )
плавников и ласт Передвижение происходит главным образом при водном передвижении и редко при наземном передвижении . Из трех распространенных состояний материи — газа, жидкости и твердого тела — эти придатки приспособлены к жидкостям, преимущественно пресной или соленой воде, и используются для передвижения, управления и балансирования тела. Передвижение важно для того, чтобы спастись от хищников, добыть пищу, найти себе пару и закопаться в поисках укрытия, гнезда или еды. Водное передвижение состоит из плавания, тогда как наземное передвижение включает в себя ходьбу, «перетаскивание», прыжки, рытье, а также укрытие. Некоторые животные, такие как морские черепахи и илистые прыгуны, используют эти две среды для разных целей, например, используя землю для гнездования, а море — для охоты в поисках пищи.
Передвижение в воде с помощью плавников и ласт.
[ редактировать ]Водное передвижение рыб
[ редактировать ]Рыбы обитают в пресной или соленой воде, а некоторые исключения способны выходить на сушу ( иловые прыгуны ). есть мышцы, называемые миомерами У большинства рыб вдоль каждой стороны тела . Чтобы плавать, они поочередно сжимают одну сторону и расслабляют другую, от головы к хвосту. Таким образом, возникает волнообразная локомоция : сначала тело сгибается в одну сторону волной, распространяющейся вниз по телу, а затем назад в другую сторону, при этом сокращающиеся и расслабляющиеся мышцы меняются ролями. Они используют свои плавники, чтобы двигаться по воде в этом плавательном движении. Актиноптеригии , лучепёрые рыбы, демонстрируют эволюционную модель тонкой способности контроля над спинной и брюшной долями хвостового плавника . [1] В результате изменений в развитии были добавлены внутренние хвостовые мышцы, которые позволяют рыбам демонстрировать такие сложные маневры, как контроль во время ускорения, торможения и движения задним ходом. Исследования показали, что мышцы хвостового плавника имеют независимый характер активности от миотомной мускулатуры. Эти результаты показывают особые кинематические роли различных частей мускулатуры рыбы. Любопытным примером адаптации рыб является океанская рыба-луна , также известная как Мола-мола . [2] Эти рыбы претерпели значительные изменения в развитии: их спинной мозг стал дискообразным, а для движения появились два очень больших плавника. Эта адаптация обычно придает им вид, что они высокие, пока они высокие. Это удивительные рыбы еще и тем, что им принадлежит мировой рекорд по увеличению веса от малька до взрослой особи (в 60 миллионов раз больше ее веса).
Водное передвижение морских млекопитающих
[ редактировать ]Плавающие млекопитающие, такие как киты , дельфины и тюлени , используют свои ласты, чтобы двигаться вперед через толщу воды. Во время плавания сивучи имеют фазу толчка, которая длится около 60% полного цикла, и фазу восстановления, продолжающуюся оставшиеся 40%. Продолжительность полного цикла составляет от 0,5 до 1,0 секунды. [3] Изменение направления — это очень быстрый маневр, который начинается с движения головы к задней части животного, за которым следует спиральный поворот тела. Из-за того, что их грудные ласты расположены очень близко к центру тяжести , морские львы способны демонстрировать поразительную маневренность в направлении тангажа , крена и рыскания и поэтому не скованы, поворачиваясь случайным образом, как им заблагорассудится. [4] Предполагается, что повышенный уровень маневренности обусловлен их сложной средой обитания. Охота происходит в сложных условиях, где присутствуют каменистые прибрежные сообщества и лесные сообщества из водорослей, с множеством ниш, где может спрятаться добыча, поэтому для поимки требуется скорость и маневренность. Сложные навыки морского льва усваиваются на ранних этапах онтогенеза , и большинство из них совершенствуются к тому времени, когда детеныши достигают одного года. [5] Киты и дельфины менее маневренны и более скованы в своих движениях. Однако дельфины способны ускоряться так же быстро, как морские львы, но не способны так быстро и эффективно поворачивать. Как у китов, так и у дельфинов центр тяжести не совпадает с грудными ластами по прямой линии, что приводит к гораздо более жесткой и стабильной схеме плавания.
Водное передвижение морских рептилий.
[ редактировать ]Водные рептилии, такие как морские черепахи, преимущественно используют грудные ласты для движения по воде и тазовые ласты для маневрирования. Во время плавания они хлопают грудными ластами под телом и подтягивают их обратно в положение самолета, вызывая движение вперед. Во время плавания очень важно, чтобы они вращали передним ластом, чтобы уменьшить сопротивление в толще воды и повысить свою эффективность. [6] Морские черепахи демонстрируют естественный набор поведенческих навыков, которые помогают им ориентироваться в океане, а также определять переход от песка к воде после вылупления. При вращении по тангажу, рысканию или крену вылупившиеся птенцы способны противодействовать действующим на них силам, корректируя грудные или тазовые ласты и перенаправляясь в сторону открытого океана. [7]
Наземное передвижение
[ редактировать ]Наземное передвижение рыб
[ редактировать ]
Земное передвижение создает новые препятствия, такие как гравитация и новые среды, включая песок, грязь, ветки, бревна, мусор, траву и многое другое. Плавники и ласты являются придатками, адаптированными к водной среде, и обычно в такой среде они не очень полезны. Можно было бы предположить, что рыбы попытаются «плавать» на суше, но исследования показали, что некоторые рыбы эволюционировали, чтобы приспосабливаться к наземной среде. Илистые прыгуны, например, демонстрируют «ковыляющую» походку, которая позволяет им «ходить» по илистой поверхности, а также рыть норы, чтобы спрятаться в них. Илистые прыгуны также способны прыгать на расстояние до 3 см. Такое поведение описывается как начало J-образного изгиба тела примерно на 2/3 его длины (с хвостом, завернутым к голове), за которым следует выпрямление тела, которое толкает их, как снаряд, по воздуху. [8] Такое поведение позволяет им справиться с новой средой и открывает среду обитания для новых источников пищи, а также новых хищников.
Наземное передвижение морских рептилий.
[ редактировать ]
Рептилии, такие как морские черепахи, проводят большую часть своей жизни в океане. Однако их жизненный цикл требует, чтобы самки выходили на берег и строили гнезда на пляже. В результате птенцы выходят из песка и вынуждены бежать к воде. В зависимости от вида морские черепахи имеют либо симметричную походку (контралатеральные конечности движутся вместе), либо асимметричную походку (контралатеральные конечности движутся вместе). [9] Например, детеныши морских черепах-логгерхед обычно демонстрируют симметричную походку на песке, тогда как кожистые морские черепахи используют асимметричную походку на суше. Примечательно, что кожистые животные больше используют передние (тазовые) ласты во время движения вперед по земле. Морских черепах можно увидеть гнездящимися на субтропических и тропических пляжах по всему миру, и они демонстрируют такое поведение, как аррибада ( коллективное поведение животных ). Это явление наблюдается у черепах Кемпа Ридли , которые за одну ночь появляются сразу на пляже только для того, чтобы сложить гнезда.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фламманг, Б.Е. и Лаудер, Г.В., 2008. Модуляция и контроль формы хвостового плавника во время маневров ускорения, торможения и движения задним ходом у синежаберной солнечной рыбы Lepomis macrochirus . ДЖЕБ, 212: 277–286.
- ^ Ватанабэ, Ю. и Сато, К. 2008. Функциональная дорсовентральная симметрия в отношении плавания на основе подъема в океане Sunfish Mola mola . PLoS ONE 3(10): 1–7.
- ^ Годфри, SJ 1985. Дополнительные наблюдения за подводным передвижением калифорнийского морского льва ( Zalophus Californianus ). Водные млекопитающие, 11.2: 53-57.
- ^ Фиш, Ф.Е., Херли, Дж. и Коста, Д.П. 2003. Маневренность морского льва Zalophus Califonianus : поворотные характеристики нестабильной конструкции тела. ДЖЕБ. 206: 667–674.
- ^ Чечина О.Н., Коваленко Ю.В., Кулагина О.А., Михайленко А.А. 2004. Развитие локомоции у морских львов Eumetopias jubatus в раннем онтогенезе. Дж. Эвол. БХем. и физиол. 40 (1): 55–59.
- ^ Реноус, С. и Белс, В. 1993. Сравнение водного и наземного передвижения кожистой морской черепахи ( Dermochelys coriacea ). Дж. Зул. Лонд. 230: 357–378.
- ^ Авенс, Л., Ван, Дж. Х., Джонсон, С., Дьюкс, П. и Ломан, К. Дж. 2003. Реакция вылупившихся морских черепах на вращательное смещение. ДЖЕБ, 288: 111–124.
- ^ Суонсон, Б.О. и Гибб, AC 2004. Кинематика водных и наземных реакций побега илистых прыгунов. ДЖЕБ, 207: 4037–4044.
- ^ Винекен, Дж. 1997. Передвижение морских черепах: механизмы, поведение и энергетика. в CRC Press (под редакцией Лутца, П.Л. и Мьюзика, JA) 165–198.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Фогель, Стивен (1994) Жизнь в движущихся жидкостях : физическая биология потока. 2-е изд. Издательство Принстонского университета, Принстон, Нью-Джерси. ISBN 0-691-03485-0
- Макнил Александр, Роберт. (2003) Принципы передвижения животных . Издательство Принстонского университета, Принстон, Нью-Джерси ISBN 0-691-08678-8
Внешние ссылки
[ редактировать ]- http://www.people.fas.harvard.edu/~glauder/
- https://web.archive.org/web/20040804153413/http://darwin.wcupa.edu/%7Ebiology/fish/
- http://www.cbid.gatech.edu/
- http://seaturtle.org/
- http://www.ap.gatech.edu/Chang/Lab/APPH6232.html
- Исследование для этой статьи в Википедии было проведено в рамках курса нейромеханики передвижения (APPH 6232), предлагаемого в Школе прикладной физиологии Технологического института Джорджии.
| до |  | |
|---|---|---|
| Конечности | ||
| Крылья | ||
| Эволюция | ||
| Связанный | ||
