Вопрос о том, активно ли передвигаются животные, имеет однозначный ответ: да․ В отличие от растений, которые обычно прикреплены к одному месту и могут расти или тянуться только в одном направлении, животные обладают уникальной способностью — активно перемещаться в пространстве․ Этот процесс в биологии называется специальным термином локомоция․
Что такое локомоция и зачем она нужна?
Локомоция — это активное перемещение организма в пространстве, которое осуществляется за счет работы внутренних механизмов․ У всех животных в активном движении участвуют одни и те же органы: скелет и мышцы․ Однако способы перемещения у разных видов невероятно разнообразны: от стремительного полета колибри до медленного рытья подземных тоннелей кротами․
Активное движение жизненно необходимо животным для выживания․ Оно позволяет:
- Искать и добывать пищу;
- Убегать от хищников и спасать свою жизнь;
- Искать партнера для размножения;
- Мигрировать в более благоприятные условия обитания;
- Защищать свою территорию․
Энергия и метаболизм: цена активного движения
Локомоция животных тесно связана с их метаболизмом — скоростью обмена веществ․ Активное передвижение требует огромных затрат энергии․ Например, гепард во время бега развивает скорость до 110 км/ч, но уже через 30 секунд такого спринта он начинает перегреваться и задыхаться․
У теплокровных животных (с постоянной температурой тела) мышцы всегда прогреты и в любой момент готовы к активному действию․ Хладнокровным животным при низких температурах окружающей среды приходится «замедляться» или идти на ухищрения․ Например, некоторые бабочки перед взлетом «дрожат», чтобы прогреть свои мышцы․
Хитрости для экономии энергии
Поскольку движение требует много энергии, животные прибегают к различным уловкам для её экономии:
- Птицы парят при попутном ветре, а морские жители плывут в попутном течении․
- «Паук-колесо» скручивает ноги в форме колеса и скатывается по песчаной дюне, используя силу гравитации․
- Рыба-прилипала использует видоизмененный спинной плавник-присоску, чтобы прикрепляться к крупным рыбам и путешествовать на большие расстояния пассивно, экономя собственные силы․
Среды обитания и способы передвижения
Движение животных происходит в четырех различных средах: наземной, воздушной, водной и подземной․ В каждой из них действуют свои физические законы: в воздухе и на земле главное препятствие, гравитация, а в воде и под землей — силы трения․ Рассмотрим основные типы локомоции․
Бег и ходьба
Большинство животных перемещается по земле при помощи ног․ Количество ног варьируется: у наземных позвоночных чаще всего четыре (четвероногие), у насекомых — шесть, у паукообразных, восемь, а у многоножек — до 750! У некоторых четвероногих передние конечности в ходе эволюции превратились в крылья или ласты, поэтому они ходят на двух задних ногах․
У животных, проводящих часть времени в воде, конечности адаптировались к плаванию: между пальцами натянута перепонка, превращающая лапу в ласту (выдры, утки, лягушки)․ Это позволяет им одинаково хорошо маневрировать в воде и передвигаться по суше․
Акробаты и прыгуны
Жителям деревьев не нужна скорость по прямой, им важна цепкость и координация․
- Гекконы удерживаются на гладком стекле благодаря миллиардам микроскопических волосинок на лапах․
- Горные козлы имеют копыта с мягкими подушками, которые принимают форму скалы и прилипают к ней․
- Гиббоны на 80% времени передвигаются с помощью рук․ Этот способ называется брахиация, маятникообразные скачки с ветки на ветку․
К прыгунам относят кенгуру, зайцев, лягушек и кузнечиков․ У них задние конечности мощнее передних․ Прыжок происходит не только за счет мышц, но и благодаря связкам и сухожилиям, которые накапливают энергию при растяжении (как тетива лука) и отдают её при толчке․ Абсолютные чемпионы — блохи, длина прыжка которых в 170 раз превышает длину их тела․
Ползуны и копатели
Движение под землей, самое медленное и энергозатратное․ Кроты своими лапами-лопатами прокапывают всего 20 метров в день, но получают взамен безопасность от хищников․ К типичным ползающим относятся змеи, улитки и слизни․
- Улитки передвигаются за счет волнообразных движений ноги, выделяя слизь для сцепления с поверхностью․ Они невероятно медленны: 1 км улитка проползает за неделю!
- Змеи не имеют точек опоры и используют сложную систему мышц, позволяющую им ползать четырьмя различными способами в зависимости от рельефа․
Полет и планирование
Независимо друг от друга полет освоили насекомые, птицы и летучие мыши․ Изогнутая форма крыла птиц создает подъемную силу, противодействующую гравитации․ Сапсан в пикирующем полете развивает скорость до 320 км/ч!
Однако существуют животные-планеристы (белки-летяги, шерстокрылы), которые не могут набирать высоту собственными силами․ Их «полет» — это контролируемое падение с использованием кожных складок, похожих на парашют․
Плавание
Вода в тысячу раз плотнее воздуха, что создает свои особенности․ Водные животные частично поддерживаются жидкостью на плаву, поэтому им не требуется такая мощная мускулатура, как для полета․ Тюлени плавают за счет задних ласт, морские львы — передних, а пингвины буквально «летают» под водой с помощью жестких ласт․ Головоногие моллюски (кальмары, осьминоги) используют реактивное движение, резко выбрасывая воду из мантийной полости․
Изучение локомоции: наука бионика
Знания о том, как животные активно передвигаются, приносят огромную пользу человечеству․ Наука бионика конструирует роботов, подсматривая решения у природы․ Радиоуправляемые тараканы, механические гекконы, дроны-стрекозы и четвероногие роботы-собаки — всё это примеры того, как изучение локомоции животных помогает инженерам создавать технологии будущего․
Так активно ли передвигаются животные? Безусловно, да․ Локомоция, это основа их выживания, адаптации и эволюции․ От самых медленных улиток до самых быстрых птиц и скрытных подземных кротов — природа изобрела бесчисленное множество способов для преодоления пространств, и каждый из этих способов является шедевром биологической инженерии․