Передвижение плавников и ласт - Википедия - Fin and flipper locomotion

Вид ила прыгуна
(Periophthalmus gracilis )

Плавник и флиппер движение происходит в основном в водное движение, и редко в наземное движение. Из трех общих состояний материи - газа, жидкости и твердого тела, эти придатки адаптированы для жидкостей, в основном пресной или соленой воды, и используются для передвижения, управления и балансировки тела. Передвижение важен для того, чтобы убежать от хищников, добыть пищу, найти себе пару и закопать для укрытия, гнезда или пищи. Водное передвижение состоит из плавания, тогда как наземное передвижение включает в себя ходьбу, «хватание на костылях», прыжки, копание, а также укрытие. Некоторые животные, такие как морские черепахи и прыгуны Используйте эти две среды для разных целей, например, используя землю для гнездования, а море для охоты за едой.

Водное передвижение с ластами и ластами

Водное передвижение рыб

Рыбы живут в пресноводных или соленых средах обитания, за некоторыми исключениями могут выходить на сушу (прыгуны ). У большинства рыб есть линия мышечных блоков, называемая миомеры вдоль каждой стороны тела. Чтобы плавать, они попеременно сокращают одну сторону и расслабляют другую в последовательности, которая идет от головы к хвосту. Таким образом, волнообразное движение в результате сначала сгибается тело в одну сторону в виде волны, которая движется вниз по телу, а затем обратно в другую сторону, при этом сокращающиеся и расслабляющие мышцы меняют роли. Они используют свои плавники, чтобы продвигаться по воде в этом плавательном движении. Актиноптериги, то рыба с плавниками демонстрируют эволюционный образец способности тонкого контроля над дорсальной и вентральной долей хвостовой плавник.[1] В результате изменений в развитии были добавлены собственные каудальные мышцы, которые позволяют рыбе выполнять такие сложные маневры, как контроль во время ускорения, торможения и движения назад. Исследования показали, что мышцы хвостового плавника имеют независимый характер активности от миотомной мускулатуры. Эти результаты показывают конкретные кинематический роли для различных частей мускулатуры рыбы. Любопытный пример адаптации рыб - это океанская солнечная рыба, также известный как Мола Мола.[2] Эти рыбы претерпели значительные изменения в развитии, уменьшив их спинной мозг, придав им дискообразный вид, и приобрели два очень больших плавника для движения. Эта адаптация обычно дает им вид, что они такие же длинные, как и высокие. Они также удивительны тем, что удерживают мировой рекорд по прибавке в весе от жарить взрослому (в 60 миллионов раз больше его веса).

Водное передвижение морских млекопитающих

Плавательные млекопитающие, такие как киты, дельфины, и уплотнения, используйте ласты, чтобы двигаться вперед через толщу воды. Во время плавания у морских львов есть фаза тяги, которая длится около 60% от полного цикла, а фаза восстановления длится оставшиеся 40%. Полный цикл длится от 0,5 до 1,0 секунды.[3] Смена направления - это очень быстрый маневр, который инициируется движением головы к спине животного, за которым следует спиральный поворот тела. Из-за того, что их грудные плавники расположены так близко к их центр гравитации, морские львы способны демонстрировать поразительную маневренность в подача, рулон, и рыскание направления и поэтому не ограничены, поворачиваясь стохастически, как им заблагорассудится.[4] Предполагается, что повышенный уровень маневренности вызван их сложной средой обитания. Охота ведется в сложных условиях, включая прибрежные скалистые берега.ламинария лесные сообщества с множеством ниш для укрытия добычи, поэтому для поимки требуются скорость и маневренность. Сложные навыки морского льва усваиваются на ранней стадии онтогенез и большинство из них совершенствуются к тому времени, когда щенки 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 они не способны вращаться так быстро и так же эффективно. И у китов, и у дельфинов их центр тяжести не совпадает с их грудными ластами по прямой линии, что приводит к гораздо более жесткому и стабильному плаванию.

Водное передвижение морских рептилий

Водные рептилии, такие как морские черепахи преимущественно используют грудные плавники для движения по воде и тазовые ласты для маневрирования. Во время плавания они хлопают грудными ластами под своим телом и подтягивают их обратно в положение самолета, вызывая движение вперед. Во время плавания очень важно, чтобы они вращали передним ластом, чтобы уменьшить сопротивление через толщу воды и повысить свою эффективность.[6] Морские черепахи демонстрируют набор естественных поведенческих навыков, которые помогают им ориентироваться в океане, а также определять переход от песка к воде после вылупления. Если они вращаются в направлении тангажа, рыскания или крена, детеныши способны противодействовать силам, действующим на них, корректируя их грудными или тазовыми ластами и перенаправляя себя в открытый океан.[7]

Земное передвижение

Наземное передвижение рыб

Грязевые прыгуны в Гамбии

Передвижение по земле создает новые препятствия, такие как: сила тяжести и новые средства массовой информации, включая песок, грязь, ветки, бревна, мусор, траву и многое другое. Плавники и ласты - это придатки, адаптированные к водным условиям и обычно не очень полезные в такой среде. Можно предположить, что рыба попытается «плавать» на суше, но исследования показали, что некоторые рыбы эволюционировали, чтобы справляться с земной средой. Грязевые прыгуны, например, демонстрируют походку «с костылями», которая позволяет им «ходить» по грязным поверхностям, а также рыть норы, чтобы спрятаться. Грязевые прыгуны также могут прыгать на расстояние до 3 см. Это поведение описывается как начало J-образного изгиба тела примерно на 2/3 его длины (хвост обернут к голове), за которым следует выпрямление тела, которое толкает их как снаряд по воздуху.[8] Такое поведение позволяет им справляться с новой средой и открывает среду обитания для новых источников пищи, а также для новых хищников.

Наземное передвижение морских рептилий

Каретта Каретта Джекил-Айленд, Джорджия

Рептилии, например морские черепахи, большую часть своей жизни проводят в океане. Однако их жизненный цикл требует, чтобы самки выходили на берег и откладывали гнезда на берегу. Следовательно, птенцы выходят из песка и должны бежать к воде. В зависимости от вида у морских черепах описывается либо симметричная походка (противоположные по диагонали конечности движутся вместе), либо асимметричная походка (противоположные конечности движутся вместе).[9] Например, птенцы морских черепах логгерхедов обычно демонстрируют симметричную походку на песке, тогда как кожистые морские черепахи используют асимметричную походку на суше. Примечательно, что кожаные спины больше задействуют свои передние (тазовые) ласты во время движения вперед по земле. Морские черепахи гнездятся на субтропический и тропический пляжи по всему миру и демонстрируют такое поведение, как аррибада (Коллективное поведение животных ). Это явление наблюдается в Ридли Кемпа черепахи, которые появляются сразу за одну ночь только на пляж, чтобы отложить свои гнезда.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Фламманг, Б. и Лаудер, Г. 2008. Модуляция формы хвостового плавника и контроль во время ускорения, торможения и маневров задним ходом у синжабровой солнечной рыбы. Lepomis macrochirus. JEB, 212: 277-286.
  2. ^ Ватанабэ Ю. и Сато К. 2008. Функциональная дорсовентральная симметрия по отношению к плаванию на основе подъемной силы в океанской солнечной рыбе. Мола Мола. PLoS ONE 3 (10): 1–7.
  3. ^ Годфри, С.Дж. 1985. Дополнительные наблюдения за подводной локомоцией у калифорнийского морского льва (Залофус калифорнийский). Водные млекопитающие, 11.2: 53-57.
  4. ^ Фиш Ф.Э., Херли Дж. И Коста Д.П. 2003. Маневренность морского льва. Zalophus califonianus: токарные характеристики нестабильной конструкции кузова. JEB. 206: 667–674.
  5. ^ Чечина О.Н., Коваленко Ю.В., Кулагина О.А. и Михайленко, А.А. 2004. Развитие передвижения у морских львов. Eumetopias jubatus в раннем онтогенезе. J. Evol. БЧем. и Physiol. 40 (1): 55–59.
  6. ^ Ренус, С. и Белс, В. 1993. Сравнение водного и наземного передвижения кожистой морской черепахи (Dermochelys coriacea). J. Zool. Лондон. 230: 357–378.
  7. ^ Авенс, Л., Ван, Дж. Х., Джонсон, С., Дьюкс, П. и Ломан, К. Дж. 2003. Реакция вылупившихся морских черепах на вращательное смещение. JEB, 288: 111-124.
  8. ^ Суонсон, Б.О. и Гибб А.С. 2004. Кинематика реакции спасения прыгунов в воде и на суше. JEB, 207: 4037–4044.
  9. ^ Винекен, Дж. 1997. Передвижение морских черепах: механизмы, поведение и энергия. в CRC Press (под редакцией Lutz, P.L. и Musick, J.A.) 165–198.

дальнейшее чтение

  • Фогель, Стивен (1994) Жизнь в движущихся жидкостях: Физическая биология потока. 2-е изд. Princeton University Press, Принстон, Нью-Джерси. ISBN  0-691-03485-0
  • Макнил Александр, Роберт. (2003) Принципы передвижения животных. Princeton University Press, Princeton, N.J. ISBN  0-691-08678-8

внешняя ссылка