Багира

Вторник, 11 21st

Последнее обновлениеСр, 08 Нояб 2017 2pm

Тайны истории на Дзене — Дзен-канал «Тайны истории»
Тайны истории в Telegam — Телеграмм-канал «Тайны истории»

Движение — один из главных отличительных признаков животного. Если существо шевелится, значит, оно живое. Некоторым довольно и такой малости, другим совершенный двигательный аппарат позволяет показывать чудеса скорости, ловкости, выносливости и непринуждённой грации.

Как двигаются животные

Журнал: Древо познания, №41, 2003 год
Рубрика: Животные и растения
Автор: Редакция

Фото: движение птицыПрикоснитесь к похожим на лепестки щупальцам актинии — они тотчас сожмутся в комочек. Скрытый в коже животного рецептор генерирует слабый электрический импульс, который, мгновенно пробегая по сети нервных клеток, включает в действие мышечные волокна. Они сокращаются и втягивают щупальце подальше от раздражителя. Некоторое время спустя мышечные волокна расслабятся, и щупальца снова расправятся.
Таков незамысловатый механизм почти всех движений любого животного. Само движение — не ни иное, как результат мышечных сокращений под воздействием нервных импульсов. Это, как правило, рефлекторная реакция, т.е. прямая связь между рецептором и мышцей, заставляющая актинию втягивать щупальца, но может быть и осознанная команда. Обычно в данном процессе участвуют оба генератора сигналов. Животное знает, чего хочет, но необходимыми для этого сокращениями мышц автоматически управляет центральная нервная система. Мы ведь тоже не командуем своим ногам, как ходить, а просто выбираем направление.
Такую координацию движений можно наблюдать и у некоторых простейших одноклеточных животных вроде инфузории-туфельки. Это действительно похожее на туфельку микроскопическое существо плавает в воде, гребя тысячами крохотных волосков, или ресничек. Синхронные движения ресничек, волнами пробегающие вдоль тела, перемещают туфельку вперёд. При столкновении с препятствием начинается обратное волновое движение, и инфузория сначала пятится назад, а затем сворачивает в сторону.
Реснички функционируют по принципу домино: каждая своим движением подталкивает соседнюю, и импульсы волнами прокатываются всё дальше.
Во многом схожий эффект присущ и некоторым многоклеточным. Поток импульсов пробегает по нервным волокнам, стимулируя одну мышцу за другой, и порождает волнообразное движение конечностей многоножки или сокращения мышц земляного червя.
Сложными движениями птиц и млекопитающих управляет головной мозг. Именно он рассылает потоки импульсов по сети нервных волокон, заставляя каждую мышцу делать то, что от неё требуется.

Мышцы и скелеты

Мышца представляет собой пучок волокон, состоящих из тонких и толстых нитей. Тонкие нити скользят между толстыми, а те, в свою очередь, снабжены особыми выростами — поперечными мостиками. При поступлении стимулирующего нервного сигнала эти мостики цепляются за тонкие нити и втягивают их в просветы между толстыми, укорачивая длину всего волокна. С прекращением нервного сигнала тонкие нити снова выскользнут наружу, и мышца расслабится.
Мышца способна только сокращаться и расслабляться, она не может растягиваться сама. Для растяжения расслабленного мускула требуется какая-то иная сила — пружинный механизм иди другая мышца.
Медуза использует принцип пружины. Её зонтик состоит из студенистого вещества, пронизанного сетью эластичных волокон. Радиальные и круговые мышцы плывущего животного ритмично сокращаются, выталкивая воду из полости зонтика. Когда мышцы расслабляются, эластичные волокна придают зонтику прежнюю форму, растягивая мышцы и подготавливая их к очередному сокращению. Студенистое вещество медузы — это своего рода мягкий и упругий скелет, служащий опорой для мышц.

Мягкий скелет

У многих животных «скелет» и того мягче, он представляет собой лишь заполненный жидкостью мускульный мешок. Этот гидростатический скелет сам по себе не обладает упругостью и действует лишь благодаря тому, что жидкости не поддаются сжатию, а окружающие мышцы сгруппированы и два или больше противоположных по своему действию пучка.
Так, у земляного червя одна группа мышц охватывает всё тело рядом колец, а другие — продольные — тянутся от головы до самого хвоста, Круговые мышцы, сокращаясь, сжимают жидкость внутри такого гидростатического скелета, распределяя её по всему телу, и оно вытягивается в струйку. При расслаблении круговых и сокращении продольных мышц происходит обратный процесс. Жидкость — а вместе с ней и тело — сжимается в короткий толстый цилиндр.
Обладатели жёстких скелетов не могут так же легко изменять форму тела, но зато они используют принцип работы противодействующих мышц. К примеру, гибкий спинной хребет рыбы служил прочным каркасом и опорой для расположенных вдоль боков крупных мышечных групп, (сокращая левую групп), рыба подтягивает хвост влево; затем, расслабив левые мышцы и сжав правые, подтягивает ею вправо. Попеременно сокращая и расслабляя противоположные мышцы, рыба придаёт телу форму буквы S и гибкими волнообразными движениями перемещается в воде, то есть плывёт.

Движение в толще воды

Плотность водной среды почти не уступает плотности тел обитающих в ней животных. Чтобы быстро двигаться в воде, животное должно иметь обтекаемую форму, иначе на преодоление сопротивления среды потребуется слишком много энергии, Водная среда отчасти компенсирует вес, позволяя экономить энергию, которую наземное животное расходует лишь на то, чтобы удерживаться на нотах. И благодаря сопротивлению воды лёгкого движения хвоста достаточно, чтобы стремительно ринуться вперёд.
Обитатели водоёмов пользуются четырьмя способами передвижения: реактивным, волнообразными телодвижениями, гребками и с помощью эффекта подводного крыла.
Признанный мастер реактивного метода — медуза. Распустив зонтик, она втягивает в его полость воду, после чего толчком выбрасывает её назад, а сама продвигается вперёд (или вверх). Тем же реактивным способом, но гораздо энергичнее, пользуется кальмар. Всосав воду в жаберную камеру, он затем с силой выталкивает её через особое отверстие — сифон. Развиваемая при этом реактивная тяга настолько сильна, что в погоне за добычей кальмар выскакивает из воды, проносясь несколько метров над поверхностью.
Характерные для большинства рыб волнообразные телодвижения получаются при поочерёдных сокращениях прикреплённых к позвоночнику боковых мышц. Проходя вдоль тела, волна мышечных сокращении воздействует на водную среду, перемещая рыбу вперёд и в сторону, но, поскольку обтекаемая голова испытывает гораздо меньшее сопротивление среды, нежели широкий и плоский «борт», рыба плывёт вперёд. Этим методом пользуются все виды водоплавающих — от морских улиток до акул, — но лучше всех его освоили длиннотелые существа, угри и морские змеи.
Рыбьи плавники усиливают этот эффект, но предназначение у них совсем иное. Когда нужно двигаться медленно и точно, рыба часто помогает себе плавниками, подгребая ими, словно маленькими вёслами. Таким способом можно маневрировать боком или даже забраться в расщелину хвостом вперёд, и многие обитатели коралловых рифов успешно им пользуются. Его взяли на вооружение многие водяные насекомые и ракообразные, приспособив конечности для гребли.
Совершенно иначе пользуются своими плавниками рыбы. К примеру, похожие на крылья самолёта грудные плавники акулы создают при движении в воде подъёмную силу и держат акулу на плаву, пока она двигается. Дело в том, что плотность акульего тела относительно велика, и, остановившись хоть на миг, морская хищница тотчас идёт ко дну. Кроме того, подводные крылья обеспечивают рыбам чрезвычайно высокую скорость плавания.
Точно такой же контур подводного крыла имеет изогнутый полумесяцем хвост рыбы-парусника, Быстро виляя из стороны в сторону, он буквально сам себя тянет вперёд, толкая рыбу со скоростью до 100 км, час — многим катерам за ней не угнаться. Для подобных целей предназначены и укороченные пингвиньи крылья-плавники. Их энергичные маховые движения позволяю пингвину плавать с изумительной ловкостью и быстротой.

Движение на суше

Вес наземных животных не компенсируется средой. Поэтому передвижение по суше дело гораздо более трудоёмкое, Тяжелее всех приходится ползающим животным, которые прокладывают себе путь, в толще земли или на поверхности, волнообразно сокращая лишённое конечностей тело. У земляных червей и многих других существ эти волны действуют по принципу «тяни-толкай»: отдельные сегменты один за другим сжимаются и удлиняются, подтягивая и подталкивая друг друга.
Тем же, хоть и не столь выраженным, способом пользуется улитка, у которой мышечные сокращения волокон пробегают по увлажнённой слизью подошве. Вся «ходовая часть» улитки работает благодаря клейкой слизи, которая обеспечивает надёжное сцепление подошвы с поверхностью и в то же время разжижается при трении, стелясь под единственную ногу удобной скользкой дорожкой. Похоже может двигаться и змея, цепляясь за почву расширенными брюшными щитками. Однако змеи предпочитают ползти, извиваясь, как утри, и «плывут» по земле, волнообразно изгибая сильное тело и опираясь о камни и травяные стебли. Исключение составляет, пожалуй, только рогатый гремучник, с его своеобразным боковым ходом. Он «шагает» извилинами тела, выбрасывая их над землёй.
Куда легче передвигаться тем, у кого есть конечности. Поскольку плотность воздуха очень невелика, сухопутным животным требуются достаточно крепкие ноги, а, значит, прочный скелет и хорошо развитые подвижные суставы. Конечности членистоногих — например, насекомых и пауков — представляют собой пустотелые армированные трубки, в которых заключены управляющие ими мышцы. Каждый сустав имеет собственные сгибательные и разгибательные мышцы.
У позвоночных животных мышцы сгруппированы вокруг скелетных костей, иногда наделяя конечности значительной силой. Правда, некоторые наземные рептилии мало пользуются ногами, а кое-кто и вовсе от них избавился за ненадобностью, Так, самцы слепых сцинков прекрасно обходятся без передних конечностей, а самки — без всех четырёх.
Зато млекопитающие нашли конечностям самое широкое применение, проявляя настоящие чудеса скорости, ловкости и — если говорить о нас с вами — физической сноровки. Например, непревзойдённый спринтер, гепард, способен бежать со скоростью 95 км час, а серый кенгуру одним прыжком преодолевает расстояние до 12 м. У обоих рекордсменов сила мышц сочетается с пружинистым действием эластичных сухожилий, которые буквально катапультируют животное вперёд.

Полёт

Взлетевшего в мощном прыжке кенгуру поддерживает на лету только сила, с которой он оттолкнулся от земли. Многие другие животные сумели найти разные способы держаться в воздухе затрачивая сравнительно мало энергии. К примеру, белка-летяга, прыгнут с ветки, расправляет кожистую перепонку между конечностями и, почти не теряя высоты, планирует несколько десятков метров до другого дерева.
Летягу держит в полёте лобовое сопротивление встречного воздушного потока, создаваемое этим необычным парашютом. У более высокоразвитых летунов сформировались настоящие крылья, создающие подъёмную силу точно так же, как акульи плавники в воде.
С их помощью альбатрос часами парит в небе, то снижаясь, то снова набирая высоту в воздушных потоках. Он способен пролететь сотню километров и более, ни разу не взмахнув крыльями.

Маховые движения

Маховые движения крыльев, разумеется, генерируют энергию. Мах вниз создаёт в неподвижном воздухе подъёмную силу, подтягивая насекомое пли птицу вперёд и вверх. При махе вверх угол крыла изменяется так, чтобы энергия равнялась нулю, поскольку в противном случае созданная подъёмная сила тянула бы птицу назад. Рекорд скорости горизонтального активного полёта принадлежит печному иглохвосту из семейства стрижей — более 170 км. час.
Зато крохотные колибри и многие насекомые умеют неподвижно зависать в воздухе, с немыслимой частотой взмахивая крылышками вперёд-назад. Это движение с весьма сложной траекторией создаёт практически постоянную подъёмную силу.

Знаете ли вы?

● Крылья комара машут с частотой более тысячи раз в секунду, издавая знакомый пронзительный писк, который предупреждает нас о приближении надоедливого насекомого.
● Аэродинамические свойства летающих насекомых по сей день во многом остаются загадкой. Так, толстяк-шмель теоретически просто не должен летать — его крылья слишком малы, чтобы создавать достаточную подъёмную силу.
● Многие рыбы, например, скумбрия, всю жизнь проводят в непрерывном движении, пользуясь силой «красных мышц», обладающих при малых скоростях почти неограниченной выносливостью. Когда нужно ускориться, в работу включаются расположенные по бокам мощные «белые мышцы». Однако они быстро устают и нуждаются в передышке.
● Маленькие паучата умеют летать без всяких крыльев. Паучок просто прядёт тонкую нить нужной длины, ветер её подхватывает и, случается, относит странника на несколько километров.
● Обыкновенная лягушка передвигается прыжками. Силу толчка обеспечивают мускулистые задние конечности, выталкивающие лягушку вперёд и вверх.
● Гиббон странствует по лесу, хватая ветку за веткой передними лапами. Такой способ передвижения с помощью рук, а не ног, типичен для приматов.

Канал сайта

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Вы здесь: Главная Статьи Природа Как двигаются животные