Locomoția animalelor - Animal locomotion

Locomoția animalelor , în etologie , este una dintre metodele pe care animalele le folosesc pentru a se deplasa dintr-un loc în altul. Unele moduri de locomoție sunt (inițial) autopropulsate, de exemplu, alergare, înot, sărituri, zbor, sărituri, înălțare și planare. Există, de asemenea, multe specii de animale care depind de mediul lor pentru transport, un tip de mobilitate numit locomoție pasivă , de exemplu, navigația (unele meduze), zmeul (păianjeni), rularea (unii gândaci și păianjeni) sau călărirea altor animale ( Phoresis ).

Animalele se mișcă din mai multe motive, cum ar fi pentru a găsi hrană , un partener , un microhabitat adecvat sau pentru a scăpa de prădători . Pentru multe animale, capacitatea de mișcare este esențială pentru supraviețuire și, ca rezultat, selecția naturală a modelat metodele și mecanismele de locomoție utilizate de organismele în mișcare. De exemplu, animalele migratoare care parcurg distanțe mari (cum ar fi șerna arctică ) au de obicei un mecanism de locomoție care costă foarte puțină energie pe unitate de distanță, în timp ce animalele non-migratoare care trebuie să se deplaseze frecvent rapid pentru a scăpa de prădători sunt susceptibile de a avea costuri energetice, dar foarte rapid, locomoție.

Structurile anatomice pe care animalele le folosesc pentru mișcare, inclusiv cilii , picioarele , aripile , brațele , aripioarele sau cozile sunt uneori denumite organe locomotorii sau structuri locomotorii .

Etimologie

Termenul "locomoție" se formează în limba engleză din latină loco "dintr-un loc" (ablativ de locus "loc") + motio "mișcare, o mișcare".

Locomoție în diferite medii

Animalele se deplasează prin sau în patru tipuri de mediu: acvatic (în apă sau pe apă), terestru (pe sol sau pe altă suprafață, inclusiv arboricole sau locuințe în copaci), fosorial (subteran) și aerian (în aer). Multe animale - de exemplu animale semi-acvatice și păsări care se scufundă - se deplasează în mod regulat prin mai mult de un tip de mediu. În unele cazuri, suprafața pe care se deplasează facilitează metoda lor de locomoție.

Acvatic

Înot

Surfarea delfinilor

În apă, rămâne pe linia de plutire este posibilă utilizând flotabilitatea. Dacă corpul unui animal este mai puțin dens decât apa, acesta poate rămâne pe linia de plutire. Acest lucru necesită puțină energie pentru a menține o poziție verticală, dar necesită mai multă energie pentru locomoție în plan orizontal, comparativ cu animalele mai puțin plutitoare. Trageți întâlnite în apă este mult mai mare decât în aer. Prin urmare, morfologia este importantă pentru o locomoție eficientă, care este în majoritatea cazurilor esențială pentru funcții de bază, cum ar fi prinderea prăzii . O formă de corp fusiformă, asemănătoare unei torpile , este văzută la multe animale acvatice, deși mecanismele pe care le folosesc pentru locomoție sunt diverse.

Principalul mijloc prin care peștii generează împingere este prin oscilarea corpului de la o parte la alta, mișcarea de undă rezultată se încheie la o aripă mare de coadă . Un control mai fin, cum ar fi mișcările lente, este adesea realizat cu împingerea de la aripioarele pectorale (sau membrele frontale la mamiferele marine). Unii pești, de exemplu peștii șobolan ( Hydrolagus colliei ) și peștii batiformi (raze electrice, pești-ferăstrău, pești-chitară, patine și zgârieturi) își folosesc aripioarele pectorale ca mijloc principal de locomoție, numit uneori înot labriform . Mamiferele marine își oscilează corpul în direcția sus-jos (dorso-ventrală). Alte animale, de exemplu, pinguini, rațe scufundătoare, se mișcă sub apă într-un mod care a fost denumit „zbor acvatic”. Unii pești se propulsează singuri fără mișcarea de undă a corpului, la fel ca la caii de mare cu mișcare lentă și la Gymnotus .

Alte animale, cum ar fi cefalopodele , folosesc propulsia cu jet pentru a călători rapid, luând apă, apoi stropind-o înapoi într-o explozie explozivă. Alte animale înotătoare se pot baza predominant pe membrele lor, la fel cum fac oamenii atunci când înoată. Deși viața pe uscat provine din mări, animalele terestre au revenit la un stil de viață acvatic în mai multe ocazii, cum ar fi cetaceele complet acvatice , acum foarte distincte de strămoșii lor terestri.

Delfinii călătoresc uneori pe valurile de prova create de bărci sau navighează pe valuri rupte în mod natural.

Bentică

Scoici în mișcare de sărituri; acești bivalvi pot înota și ei.

Locomoția bentonică este mișcarea animalelor care trăiesc pe, în sau în apropierea fundului mediilor acvatice. În mare, multe animale merg peste fundul mării. Echinodermele folosesc în primul rând picioarele tubului pentru a se deplasa. Picioarele tubului au de obicei un vârf în formă de ventuză care poate crea un vid prin contracția mușchilor. Acest lucru, împreună cu o anumită lipiciune din secreția de mucus , asigură aderență. Valurile de contracții și relaxări ale picioarelor tubului se deplasează de-a lungul suprafeței aderente și animalul se mișcă încet de-a lungul. Unii arici de mare își folosesc și spinii pentru locomoția bentonică.

Crabii merg de obicei lateral (un comportament care ne dă cuvântul crabwise ). Acest lucru se datorează articulației picioarelor, ceea ce face ca mersul lateral să fie mai eficient. Cu toate acestea, unii crabi merg înainte sau înapoi, inclusiv raninidele , Libinia emarginata și Mictyris platycheles . Unii crabi, în special Portunidae și Matutidae , sunt de asemenea capabili să înoate, Portunidae mai ales că ultima lor pereche de picioare de mers sunt aplatizate în palete de înot.

Un stomatopod, Nannosquilla decemspinosa , poate scăpa rostogolindu-se într-o roată autopropulsată și aruncând cu capul înapoi la o viteză de 72 rpm. Pot călători mai mult de 2 m folosind această metodă neobișnuită de locomoție.

Suprafața acvatică

Velella se mișcă navigând.

Velella , marinarul de vânt, este un cnidarian fără alte mijloace de propulsie decât navigația . O mică navă rigidă se proiectează în aer și prinde vântul. Velele Velella se aliniază întotdeauna de-a lungul direcției vântului, unde pânza poate acționa ca un aerofil , astfel încât animalele tind să navigheze în vânt cu un unghi mic față de vânt.

În timp ce animalele mai mari, cum ar fi rațele, se pot mișca pe apă plutind, unele animale mici se deplasează peste ea fără a sparge suprafața. Această locomoție de suprafață profită de tensiunea superficială a apei. Animalele care se mișcă în așa fel includ călătorul de apă . Striderii de apă au picioare hidrofobe , împiedicându-i să interfereze cu structura apei. O altă formă de locomoție (în care stratul superficial este rupt) este utilizată de șopârla baziliscală .

Aerian

Zbor activ

O pereche de fluturi de zulf în zbor. Femela, deasupra, este în zbor rapid înainte cu un unghi mic de atac ; masculul, dedesubt, își răsucește aripile brusc în sus pentru a se ridica și a zbura spre femelă.

Gravitația este principalul obstacol în calea zborului . Deoarece este imposibil pentru orice organism să aibă o densitate la fel de mică ca cea a aerului, animalele zburătoare trebuie să genereze suficientă ridicare pentru a urca și a rămâne în aer. O modalitate de a realiza acest lucru este cu aripile , care atunci când sunt deplasate prin aer generează o forță de ridicare în sus a corpului animalului. Animalele zburătoare trebuie să fie foarte ușoare pentru a realiza zborul, cele mai mari animale zburătoare vii fiind păsări de aproximativ 20 de kilograme. Alte adaptări structurale ale animalelor zburătoare includ greutatea corporală redusă și redistribuită, forma fusiformă și mușchii puternici ai zborului; pot exista și adaptări fiziologice. Zborul activ a evoluat independent de cel puțin patru ori, la insecte , pterosauri , păsări și lilieci . Insectele au fost primul taxon care a evoluat zborul, cu aproximativ 400 de milioane de ani în urmă (mya), urmat de pterosauri aproximativ 220 mya, păsările aproximativ 160 mya, apoi liliecii aproximativ 60 mya.

Alunecând

Mai degrabă decât zborul activ, unele animale (semi) arborice își reduc rata de cădere prin alunecare . Alunecarea este un zbor mai greu decât aerul fără utilizarea forței ; termenul „volplanare” se referă și la acest mod de zbor la animale. Acest mod de zbor implică zborul pe o distanță mai mare pe orizontală decât pe verticală și, prin urmare, se poate distinge de o coborâre simplă ca o parașută. Alunecarea a evoluat în mai multe ocazii decât zborul activ. Există exemple de animale care alunecă în mai multe clase taxonomice majore, cum ar fi nevertebratele (de exemplu, furnici care alunecă ), reptile (de exemplu, șarpe zburător în bandă ), amfibieni (de exemplu, broască zburătoare ), mamifere (de exemplu, planor de zahăr , planor de veveriță ).

Pești zburători care decolează

Unele animale acvatice folosesc în mod regulat planor, de exemplu, pești zburători , caracatiță și calmar. Zborurile de pești zburători sunt de obicei de aproximativ 50 de metri (160 ft), deși pot folosi curenți ascendenți la marginea de vârf a valurilor pentru a acoperi distanțe de până la 400 m (1.300 ft). Pentru a aluneca în sus din apă, un pește zburător își mișcă coada de până la 70 de ori pe secundă. Mai mulți calamar oceanic , cum ar fi calmarul zburător din Pacific , sare din apă pentru a scăpa de prădători, o adaptare similară cu cea a peștilor zburători. Calmarii mai mici zboară în bancuri și s-a observat că parcurg distanțe de până la 50 m. Aripioarele mici către partea din spate a mantalei ajută la stabilizarea mișcării zborului. Ieșesc din apă expulzând apa din pâlnia lor, într-adevăr s-a observat că un calmar continuă să curgă apă în timp ce aerul oferă împingere chiar și după ce a părăsit apa. Acest lucru poate face din calmarul zburător singurele animale cu locomoție aeriană propulsată cu jet. S- a observat că calmarul zburător al neonului alunecă pe distanțe de peste 30 m, la viteze de până la 11,2 m / s.

Creșterea

Păsările în creștere pot menține zborul fără a bate din aripă, folosind curenți de aer în creștere. Multe păsări care alunecă sunt capabile să-și „blocheze” aripile extinse prin intermediul unui tendon specializat. Păsările în creștere pot alterna alunecări cu perioade de creștere în aerul în creștere . Se utilizează cinci tipuri principale de ridicare: termice , ridicare a creastei , unde de rotație , convergențe și creștere dinamică .

Exemple de zbor în creștere de către păsări sunt utilizarea:

  • Termale și convergențe de rapitori, cum ar fi vulturi
  • Ridicați creasta de pescăruși lângă stânci
  • Ridicarea valurilor de către păsările migratoare
  • Efecte dinamice în apropierea suprafeței mării de către albatrosi

Cu balonul

Balonarea este o metodă de locomoție utilizată de păianjeni. Anumiți artropode producătoare de mătase , în principal păianjeni mici sau tineri, secretă o mătase specială ușoară pentru balonare, călătorind uneori pe distanțe mari la altitudine mare.

Terestru

Pacific saltând blenny Alticus arnoldorum sărit
Pacific saltând blenny urcând o bucată verticală de plexiglas

Formele de locomoție pe uscat includ mersul pe jos, alergarea, săriturile sau săriturile , târârea și târârea sau alunecarea. Aici fricțiunea și flotabilitatea nu mai sunt o problemă, dar un cadru puternic scheletic și muscular este necesar la majoritatea animalelor terestre pentru sprijin structural. Fiecare pas necesită, de asemenea, multă energie pentru a depăși inerția , iar animalele pot stoca energie elastică potențială în tendoanele lor pentru a ajuta la depășirea acesteia. Echilibrul este, de asemenea, necesar pentru deplasarea pe uscat. Copiii umani învață să se târască mai întâi înainte de a putea sta pe doi picioare, ceea ce necesită o bună coordonare, precum și o dezvoltare fizică. Oamenii sunt animale bipede , stând pe două picioare și ținând unul pe pământ în orice moment în timp ce merg . La alergare , doar un picior este la sol cel mult o dată, și ambele părăsesc scurt terenul. La viteze mai mari impulsul ajută la menținerea corpului în poziție verticală, astfel încât mai multă energie poate fi utilizată în mișcare.

Jumping

Veverița cenușie ( Sciurus carolinensis ) la jumătatea saltului

Săriturile (sărarea) se pot distinge de mers, galop și alte mersuri în care întregul corp este temporar în aer prin durata relativ lungă a fazei aeriene și unghiul ridicat de lansare inițială. Multe animale terestre folosesc săriturile (inclusiv săriturile sau săriturile) pentru a scăpa de prădători sau pentru a prinde prada - cu toate acestea, relativ puține animale folosesc acest lucru ca mod principal de locomoție. Printre acestea se numără cangurul și alte macropode, iepure , iepure , jerboa , șoareci și șobolan cangur . Șobolanii cangur sare adesea de 2 m și se pare că până la 2,75 m la viteze de până la aproape 3 m / s (6,7 mph). Ei își pot schimba rapid direcția între salturi. Locomoția rapidă a șobolanului cangur cu coadă poate reduce la minimum costul energiei și riscul de prădare. Folosirea unui mod „mișcare-îngheț” poate, de asemenea, să îl facă mai puțin vizibil pentru prădătorii nocturni. Broaștele sunt, în raport cu mărimea lor, cei mai buni săritori dintre toate vertebratele. Broasca rachetă australiană, Litoria nasuta , poate sări peste 2 metri (6 ft 7 in), de peste cincizeci de ori lungimea corpului.

Leech se mișcă prin buclă folosind fraierele sale din față și din spate

Peristaltism și looping

Alte animale se mișcă în habitate terestre fără ajutorul picioarelor. Viermii se târăsc de un peristaltism , aceleași contracții ritmice care propulsează alimentele prin tractul digestiv.

Lipitorul care se mișcă pe o suprafață plană

Lipitorile și omizele de molii geometrice se mișcă prin buclă sau înclinare (măsurând o lungime cu fiecare mișcare), folosind mușchii lor circulari și longitudinali (asemeni peristaltismului) împreună cu capacitatea de a se atașa la o suprafață atât la capetele anterioare, cât și la cele posterioare. Un capăt este atașat și celălalt capăt este proiectat înainte peristaltic până când atinge în jos, cât poate ajunge; apoi primul capăt este eliberat, tras în față și reașezat; iar ciclul se repetă. În cazul lipitorilor, atașarea se face de către un fraier la fiecare capăt al corpului.

Alunecare

Datorită coeficientului său redus de frecare, gheața oferă posibilitatea altor moduri de locomoție. Pinguinii fie se băteau pe picioare, fie alunecă pe burtă peste zăpadă, o mișcare numită săniuș , care conservă energia în timp ce se mișcă rapid. Unii pinipedi au un comportament similar numit sanie .

Alpinism

Unele animale sunt specializate pentru deplasarea pe suprafețe neorizontale. Un habitat comun pentru astfel de animale cățărătoare este în copaci ; de exemplu, gibonul este specializat pentru mișcarea arborei , călătorind rapid prin brațare (vezi mai jos ).

Alții care trăiesc pe fețe de piatră, cum ar fi munții, se deplasează pe suprafețe abrupte sau chiar aproape verticale, prin echilibrare și săritură atentă. Poate cel mai excepționale sunt diferitele tipuri de imobile colective montane caprids ( de exemplu, Barbary de oaie , iac , ibex , stâncos capră de munte , etc.), ale cărui adaptări pot include un tampon moale cauciucata între copite de prindere, copite cu jante cheratină ascuțite pentru cazarea în puncte de sprijin mici și gheare proeminente de rouă. Un alt caz este leopardul de zăpadă , care fiind un prădător al unor astfel de capride are, de asemenea, echilibru spectaculos și abilități de salt, cum ar fi capacitatea de a sări până la 17  m (50  ft).

Unele animale ușoare sunt capabile să urce pe suprafețe netede netede sau să atârne cu capul în jos prin aderență folosind fraierele . Multe insecte pot face acest lucru, deși animalele mult mai mari, cum ar fi geckos, pot efectua și fapte similare.

Mergând și alergând

Speciile au un număr diferit de picioare rezultând diferențe mari de locomoție.

Păsările moderne, deși clasificate ca tetrapode , au de obicei doar două picioare funcționale, pe care unele (de exemplu, struț, emu, kiwi) le folosesc ca mod primar, bipedal , de locomoție. Câteva specii moderne de mamifere sunt bipede obișnuite, adică a căror metodă normală de locomoție este cu două picioare. Acestea includ macropods , șobolanii cangur și șoareci , springhare , soareci țopăit , pangolini și homininan maimuțe. Bipedalismul se găsește rar în afara animalelor terestre - deși cel puțin două tipuri de caracatițe merg pe biped pe fundul mării folosind două dintre brațele lor, așa că pot folosi brațele rămase pentru a se camufla ca un saltea de alge sau nucă de cocos plutitoare.

Nu există animale cu trei picioare - deși unele macropode, cum ar fi cangurii, care alternează între a-și sprijini greutatea pe cozile lor musculare și a celor două picioare posterioare ar putea fi privite ca un exemplu de locomoție tripedală la animale.

Animația unui tetrapod devonian

Multe animale familiare sunt patrupede , merg sau aleargă pe patru picioare. Câteva păsări folosesc mișcarea cvadrupedală în anumite circumstanțe. De exemplu, pantoful de pantof uneori își folosește aripile pentru a se îndrepta după ce a aruncat asupra prăzii. Pasărea proaspăt eclozată are gheare pe degetul mare și pe primul deget, permițându-i să urce cu dexteritate în ramurile copacilor până când aripile sale sunt suficient de puternice pentru un zbor susținut. Aceste gheare au dispărut în momentul în care pasărea ajunge la maturitate.

Un număr relativ mic de animale folosesc cinci membre pentru locomoție. Patrupedele preensile își pot folosi coada pentru a ajuta la locomoție, iar la pășunat, cangurii și alte macropode își folosesc coada pentru a se propulsa înainte cu cele patru picioare utilizate pentru a menține echilibrul.

Insectele merg în general cu șase picioare - deși unele insecte, cum ar fi fluturii nimfali , nu folosesc picioarele din față pentru mers.

Arahnidele au opt picioare. Majorității arahnidelor le lipsește mușchii extensori în articulațiile distale ale anexelor lor. Păianjenii și whipscorpionii își extind membrele hidraulic folosind presiunea hemolimfei lor . Solifugele și unii recoltatori își extind genunchii prin utilizarea îngroșărilor foarte elastice în cuticula articulației. Scorpionii , pseudoscorpionii și unii recoltatori au dezvoltat mușchi care extind două articulații ale picioarelor (articulațiile femur-rotulă și rotula-tibia) simultan.

Scorpionul Hadrurus arizonensis merge folosind două grupuri de picioare (stânga 1, dreapta 2, stânga 3, dreapta 4 și dreapta 1, stânga 2, dreapta 3, stânga 4) într-un mod alternativ. Această coordonare alternativă a tetrapodelor este utilizată pe toate viteza de mers.

Centipedele și milipedele au multe seturi de picioare care se mișcă în ritm metacronal . Unele echinoderme locomotează folosind numeroasele picioare tubulare de pe partea inferioară a brațelor. Deși picioarele tubului seamănă cu ventuzele în aspect, acțiunea de prindere este mai degrabă o funcție a substanțelor chimice adezive decât a aspirației. Alte substanțe chimice și relaxarea ampulelor permit eliberarea din substrat. Picioarele tubului se fixează pe suprafețe și se mișcă într-o undă, cu o secțiune a brațului atașată la suprafață pe măsură ce se eliberează alta. Unele stele de mare multi-armate, în mișcare rapidă, cum ar fi floarea-soarelui seastar ( Pycnopodia helianthoides ) se trag împreună cu unele dintre brațe, lăsând pe alții să se retragă în spate. Alte stele de mare își ridică vârful brațelor în timp ce se mișcă, ceea ce expune picioarele tubului senzorial și punctul ocular la stimuli externi. Majoritatea stelelor de mare nu se pot mișca rapid, o viteză tipică fiind cea a stelei de piele ( Dermasterias imbricata ), care poate gestiona doar 15 cm (6 in) într-un minut. Unele specii de vizuini din genurile Astropecten și Luidia au puncte mai degrabă decât fraieri pe picioarele lungi ale tubului și sunt capabile de mișcare mult mai rapidă, „alunecând” pe fundul oceanului. Steaua de nisip ( Luidia foliolata ) poate călători cu o viteză de 2,8 m (9 ft 2 in) pe minut. Stelele de floarea-soarelui sunt vânători rapizi și eficienți, care se deplasează cu o viteză de 1 m / min (3,3 ft / min) folosind 15.000 de picioare de tub.

Multe animale schimbă temporar numărul de picioare pe care îl folosesc pentru locomoție în diferite circumstanțe. De exemplu, multe animale cvadrupedale trec la bipedalism pentru a ajunge la răsfoirea la nivel scăzut a copacilor. Genul Basiliscus sunt șopârle arborice care folosesc de obicei cvadrupedalismul în copaci. Când sunt înspăimântați, pot să cadă în apă dedesubt și să alerge pe suprafața membrelor posterioare la aproximativ 1,5 m / s pe o distanță de aproximativ 4,5 m (15 ft) înainte de a se scufunda la patru picioare și de a înota. De asemenea, se pot susține pe patru picioare în timp ce „merg pe apă” pentru a crește distanța parcursă deasupra suprafeței cu aproximativ 1,3  m. Când gândacii aleargă rapid, se ridică pe cele două picioare din spate ca niște oameni bipedali; acest lucru le permite să alerge cu viteze de până la 50 de lungimi ale corpului pe secundă, echivalentul a „câteva sute de mile pe oră, dacă scalați până la dimensiunea oamenilor”. La pășunat, cangurii folosesc o formă de pentapedalism (patru picioare plus coada), dar trec la sărituri (bipedalism) atunci când doresc să se miște cu o viteză mai mare.

Rotire motorizată

Păianjenul floc -flac marocan ( Cebrennus rechenbergi ) folosește o serie de mișcări rapide, acrobatice flic-flac ale picioarelor sale similare cu cele folosite de gimnaste, pentru a se propulsa activ de pe sol, permițându-i să se deplaseze atât în ​​jos, cât și în sus, chiar și la o înclinare de 40%. Acest comportament este diferit de alți păianjeni vânători, cum ar fi Carparachne aureoflava din deșertul Namib , care folosește roata pasivă ca formă de locomoție. Păianjenul flic-flac poate atinge viteze de până la 2 m / s folosind clapete înainte sau înapoi pentru a se sustrage amenințărilor.

Subteran

Unele animale se mișcă prin solide, cum ar fi solul, prin vizuinarea folosind peristaltismul , ca la râme sau alte metode. În solidele libere, cum ar fi nisipul, unele animale, cum ar fi alunița aurie , alunița marsupială și armadillo zână roz , sunt capabili să se miște mai rapid, "înotând" prin substratul liber. Animalele care se îngropă includ alunițe , veverițe de pământ , șobolani goi goi , pești de țiglă și greieri .

Locomoția arbore

Un gibon brahiant

Locomoția arbore este locomotia animalelor din copaci. Unele animale pot scări copaci doar ocazional, în timp ce altele sunt exclusiv arbore. Aceste habitate prezintă numeroase provocări mecanice pentru animalele care se deplasează prin ele, ducând la o varietate de consecințe anatomice, comportamentale și ecologice, precum și variații ale diferitelor specii. Mai mult, multe dintre aceleași principii pot fi aplicate alpinismului fără copaci, cum ar fi pe grămezi de stânci sau munți. Cel mai vechi tetrapod cunoscut, cu specializări care l-au adaptat pentru urcarea copacilor a fost Suminia , o sinapsidă a Permianului târziu , cu aproximativ 260 de milioane de ani în urmă. Unele animale nevertebrate au un habitat exclusiv arboric, de exemplu, melcul copacului .

Brahierea (de la brachium , latină pentru „braț”) este o formă de locomoție arboreală în care primatele se leagănă de la membrele copacului la membrele copacului folosind doar brațele lor. În timpul brahierii, corpul este susținut alternativ sub fiecare membră anterioară. Acesta este principalul mijloc de locomoție pentru gibonii mici și siamangurile din sud-estul Asiei. Unele maimuțe din Lumea Nouă, cum ar fi maimuțele păianjen și muriquis, sunt „semibrahiatori” și se mișcă printre copaci cu o combinație de sărituri și brațieri. Unele specii din Lumea Nouă practică, de asemenea, comportamente suspensive folosindu-și coada prehensilă , care acționează ca o a cincea mână care prinde.

Energetică

Locomoția animalelor necesită energie pentru a depăși diverse forțe, inclusiv frecare , rezistență , inerție și gravitație , deși influența acestora depinde de circumstanțe. În mediile terestre , gravitația trebuie depășită, în timp ce rezistența aerului are puțină influență. În mediile apoase, fricțiunea (sau rezistența) devine provocarea energetică majoră, gravitația fiind mai puțin influențată. Rămânând în mediul apos, animalele cu plutire naturală consumă puțină energie pentru a menține o poziție verticală într-o coloană de apă. Alții se scufundă în mod natural și trebuie să cheltuiască energie pentru a rămâne pe linia de plutire. Tragerea este, de asemenea, o influență energetică în zbor , iar formele corpului aerodinamic eficiente ale păsărilor zburătoare indică modul în care au evoluat pentru a face față acestui lucru. Organismele fără membre care se deplasează pe uscat trebuie să depășească energic fricțiunea suprafeței, cu toate acestea, de obicei nu trebuie să cheltuiască energie semnificativă pentru a contracara gravitația.

A treia lege a mișcării lui Newton este utilizată pe scară largă în studiul locomoției animalelor: dacă este în repaus, pentru a se deplasa înainte, un animal trebuie să împingă ceva înapoi. Animalele terestre trebuie să împingă solul solid, animalele care înoată și zboară trebuie să împingă împotriva unui fluid (fie apă, fie aer ). Efectul forțelor în timpul locomoției asupra proiectării sistemului osos este de asemenea important, la fel și interacțiunea dintre locomoție și fiziologia musculară, în determinarea modului în care structurile și efectorii locomoției permit sau limitează mișcarea animalelor. De energeticii de locomoție implică consumul de energie de animale în mișcare. Energia consumată în locomoție nu este disponibilă pentru alte eforturi, astfel încât animalele au evoluat de obicei pentru a utiliza energia minimă posibilă în timpul mișcării. Cu toate acestea, în cazul anumitor comportamente, cum ar fi locomoția pentru a scăpa de un prădător, performanța (cum ar fi viteza sau manevrabilitatea) este mai importantă și astfel de mișcări pot fi scumpe din punct de vedere energetic. Mai mult, animalele pot folosi metode de locomoție scumpe din punct de vedere energetic, atunci când condițiile de mediu (cum ar fi într-o vizuină) exclud alte moduri.

Cea mai obișnuită metrică de utilizare a energiei în timpul locomoției este costul net (de asemenea, denumit „incremental”) al transportului, definit ca cantitatea de energie (de exemplu, Jouli ) necesară peste rata metabolică de bază pentru a deplasa o distanță dată. Pentru locomoția aerobă, majoritatea animalelor au un cost de transport aproape constant - deplasarea la o anumită distanță necesită aceeași cheltuială calorică, indiferent de viteză. Această constanță este de obicei realizată prin modificări ale mersului . Costul net al transportului de înot este cel mai mic, urmat de zbor, locomoția terestră a membrelor fiind cea mai scumpă pe unitate de distanță. Cu toate acestea, din cauza vitezei implicate, zborul necesită cea mai mare energie pe unitate de timp. Aceasta nu înseamnă că un animal care se mișcă în mod normal alergând ar fi un înotător mai eficient; cu toate acestea, aceste comparații presupun că un animal este specializat pentru acea formă de mișcare. O altă considerație aici este masa corporală - animalele mai grele, deși folosesc mai multă energie totală, necesită mai puțină energie pe unitate de masă pentru a se deplasa. Fiziologii măsoară în general consumul de energie prin cantitatea de oxigen consumată sau cantitatea de dioxid de carbon produsă în respirația unui animal . La animalele terestre, costul transportului este de obicei măsurat în timp ce merg sau rulează pe o bandă de alergare motorizată, fie purtând o mască pentru a captura schimbul de gaze, fie cu întreaga bandă de rulare închisă într-o cameră metabolică. Pentru rozătoarele mici , cum ar fi șoarecii căprioare , costul transportului a fost, de asemenea, măsurat în timpul rulării voluntare a roților.

Energetica este importantă pentru a explica evoluția alimentării deciziilor economice în organisme; de exemplu, un studiu al albinei africane, A. m. scutellata , a arătat că albinele pot schimba conținutul ridicat de zaharoză din nectarul vâscos pentru beneficiile energetice ale nectarului mai cald, mai puțin concentrat, ceea ce reduce și consumul și timpul de zbor.

Locomoția pasivă

Locomoția pasivă la animale este un tip de mobilitate în care animalul depinde de mediul lor pentru transport; astfel de animale sunt vagi, dar nu motile .

Hidrozoane

Physalia physalis

Omul portughez de război ( Physalia physalis ) trăiește la suprafața oceanului. Vezica umplută cu gaz sau pneumatofor (uneori numită „pânză”), rămâne la suprafață, în timp ce restul este scufundat. Deoarece bărbatul portughez din război nu are mijloace de propulsie, este mișcat de o combinație de vânturi, curenți și maree. Vela este echipată cu un sifon. În cazul unui atac de suprafață, pânza poate fi dezumflată, permițând organismului să se scufunde scurt.

Mollusca

Violet sea-melc ( Janthina janthina ) utilizează o plută spumă plutitor stabilizat prin amfifilica mucine a pluti la suprafața mării.

Arahnide

Păianjen roată ( Carparachne aureoflava ) este un păianjen vînător de aproximativ 20 mm în dimensiune și native în deșertul Namib din Africa de Sud . Păianjenul scapă de viespile pompilide parazite răsucind pe o parte și răsucindu- se cu dunele de nisip la viteze de până la 44 de rotații pe secundă. Dacă păianjenul se află pe o dună înclinată, viteza sa de rulare poate fi de 1 metru pe secundă.

Un păianjen (de obicei limitat la indivizii unei specii mici), sau păianjenul după eclozare, urcă cât de sus poate, stă pe picioarele ridicate cu abdomenul îndreptat în sus („vârful picioarelor”) și apoi eliberează mai multe fire de mătase din filare în aerul. Acestea formează o parașută în formă de triunghi care poartă păianjenul pe curenții de vânt, unde chiar și cea mai mică briză îl transportă. Câmpul electric static al Pământului poate asigura, de asemenea, ridicarea în condiții de vânt.

Insecte

Larvele de Cicindela dorsalis , est plaja tigru gândacului, este notabil pentru capacitatea sa de a face un salt în aer, bucla corpul său într - un dispozitiv rotativ și rola de-a lungul nisip la o viteză mare , folosind vânt pentru a propulsa in sine. Dacă vântul este suficient de puternic, larva poate acoperi până la 60 de metri (200 ft) în acest mod. Această abilitate remarcabilă ar fi putut evolua pentru a ajuta larva să scape de prădători, cum ar fi viespea tinidă Methocha .

Membrii celei mai mari subfamilii de viespi cuc, Chrysidinae , sunt în general cleptoparaziți , care își depun ouăle în cuiburi gazdă, unde larvele lor consumă oul sau larva gazdă cât este încă tânăr. Crizidinele se deosebesc de membrii altor subfamilii prin faptul că majoritatea au abdomenii inferiori aplatizați sau concavi și se pot înfășura într-o minge defensivă atunci când sunt atacați de o potențială gazdă, proces cunoscut sub numele de conglobare. Protejați de chitină tare în această poziție, sunt expulzați din cuib fără răni și pot căuta o gazdă mai puțin ostilă.

Puricii pot sări vertical până la 18 cm și orizontal până la 33 cm; cu toate acestea, deși această formă de locomoție este inițiată de purice, are un control redus asupra săriturii - ele sar întotdeauna în aceeași direcție, cu foarte puține variații în traiectoria dintre salturi individuale.

Crustacee

Deși stomatopodele prezintă de obicei tipurile de locomoție standard, așa cum se observă la creveții și homarii adevărați , o specie, Nannosquilla decemspinosa , a fost observată răsturnându-se într-o roată brută. Specia trăiește în zone puțin adânci, nisipoase. La maree joase, N. decemspinosa este adesea blocată de picioarele sale spate scurte, care sunt suficiente pentru locomoție atunci când corpul este susținut de apă, dar nu pe uscat. Creveții mantis efectuează apoi o întoarcere înainte în încercarea de a se rostogoli către următorul bazin de maree. N. decemspinosa s- a observat că se rostogolește în mod repetat timp de 2 m (6,6 ft), dar de obicei călătoresc mai puțin de 1 m (3,3 ft). Din nou, animalul inițiază mișcarea, dar are puțin control în timpul locomoției sale.

Transportul animalelor

Unele animale își schimbă locația deoarece sunt atașate de alt animal sau structură în mișcare sau locuiesc pe ele. Este, probabil, mai precis denumit „transportul animalelor”.

Remoras

Unele remore, cum ar fi acest naucrat Echeneis , se pot atașa scafandrilor.

Remorele sunt o familie ( Echeneidae ) de pești cu aripioare . Cresc până la 30-90 cm (0,98-2,95 ft) lungime, iar primele lor aripioare dorsale distincte iau forma unui organ oval modificat, asemănător fraierului , cu structuri asemănătoare lamelelor care se deschid și se închid pentru a crea aspirație și pentru a ține ferm împotriva pielii animalelor marine mai mari. Glisând înapoi, remora poate crește aspirația sau se poate elibera înotând înainte. Remoras se atașează uneori de bărci mici. Ei înoată bine singuri, cu o mișcare sinuoasă sau curbată. Când remora atinge aproximativ 3 cm (1,2 in), discul este complet format și remora se poate atașa la alte animale. Maxilarul inferior al remorei se proiectează dincolo de partea superioară, iar animalului îi lipsește o vezică înotătoare . Unele remore se asociază în primul rând cu specii gazdă specifice. Acestea se găsesc în mod obișnuit atașate de rechini, raze manta , balene, broaște țestoase și dugongi . Remorele mai mici se fixează, de asemenea, pe pești, cum ar fi tonul și peștele-spadă , iar unele remore mici călătoresc în gurile sau branhiile de raze manta mari, pești- soare oceanici , pești- spadă și pești- vele . Remora beneficiază de utilizarea gazdei ca transport și protecție și se hrănește și cu materiale aruncate de gazdă.

Pește pescar

La unele specii de pescar , atunci când un mascul găsește o femelă, el mușcă în pielea ei și eliberează o enzimă care digeră pielea gurii sale și a corpului ei, fuzionând perechea până la nivelul vaselor de sânge. Bărbatul devine dependent de gazda femelă pentru supraviețuire prin primirea substanțelor nutritive prin sistemul lor circulator comun și furnizează spermă femelei în schimb. După fuziune, masculii cresc în volum și devin mult mai mari față de masculii liberi din specie. Ei trăiesc și rămân funcționali din punct de vedere reproductiv atâta timp cât trăiește femeia și pot lua parte la reproduceri multiple. Acest dimorfism sexual extrem asigură, atunci când femela este gata să dea naștere, are un partener disponibil imediat. Mai mulți masculi pot fi încorporați într-o singură femelă individuală cu până la opt masculi la unele specii, deși unii taxoni par să aibă un singur mascul pentru fiecare femeie.

Paraziți

Mulți paraziți sunt transportați de gazdele lor. De exemplu, endoparaziții, cum ar fi viermii, trăiesc în tractul alimentar al altor animale și depind de capacitatea gazdei de a se deplasa pentru a-și distribui ouăle. Ectoparaziții precum puricii se pot deplasa pe corpul gazdei lor, dar sunt transportați pe distanțe mult mai mari de locomoția gazdei. Unele ectoparaziți , cum ar fi păduchi poate smuci oportunist o plimbare pe o muscă ( Phoresis ) și încearcă să găsească o nouă gazdă.

Modificări între mass-media

Unele animale locomotează între diferite medii, de exemplu, de la acvatic la aerian. Acest lucru necesită adesea moduri diferite de locomoție în diferite medii și poate necesita un comportament locomotor de tranziție distinct.

Există un număr mare de animale semi-acvatice (animale care își petrec o parte din ciclul de viață în apă sau, în general, au o parte din anatomia lor sub apă). Acestea reprezintă taxonii majori ai mamiferelor (de exemplu, castor, vidră, urs polar), păsări (de exemplu, pinguini, rațe), reptile (de exemplu, anaconda, broască țestoasă, iguana marină) și amfibieni (de exemplu, salamandre, broaște, tritoni) .

Peşte

Unii pești folosesc mai multe moduri de locomoție. Peștii care umblă pot înota liber sau alteori „pot merge” de-a lungul oceanului sau al fundului râului, dar nu pe uscat (de exemplu, gurnarul zburător - care de fapt nu zboară - și peștii lilieci din familia Ogcocephalidae). Peștii amfibi , sunt pești care sunt capabili să părăsească apa pentru perioade lungi de timp. Acești pești folosesc o serie de moduri locomotorii terestre, cum ar fi ondulația laterală , mersul asemănător unui trepied (folosind aripioare și coadă perechi ) și sărituri. Multe dintre aceste moduri locomotorii încorporează multiple combinații de mișcare pectorală , pelviană și aripioarelor cozii. Exemplele includ anghile , aruncatori de noroi și somnul care merge . Peștii zburători pot face salturi puternice și autopropulsate din apă în aer, unde aripioarele lor lungi, asemănătoare aripilor, permit zborul planos pe distanțe considerabile deasupra suprafeței apei. Această abilitate neobișnuită este un mecanism natural de apărare pentru a se sustrage prădătorilor. Zborurile de pești zburători sunt de obicei în jur de 50 m, deși pot folosi curenți ascendenți la marginea de vârf a valurilor pentru a acoperi distanțe de până la 400 m (1.300 ft). Pot călători cu viteze mai mari de 70 km / h (43 mph). Altitudinea maximă este de 6 m (20 ft) deasupra suprafeței mării. Unele conturi le aterizează pe punțile navei.

mamifere marine

Delfinii Pacificului cu fețe albe porpoising

Când înoată, mai multe mamifere marine, cum ar fi delfinii, focenele și pinipedele, sar frecvent deasupra suprafeței apei, menținând în același timp locomoția orizontală. Acest lucru se face din diverse motive. Când călătoriți, săriturile pot economisi delfini și foceni, deoarece există mai puține fricțiuni în aer. Acest tip de călătorie este cunoscut sub numele de „porpoising”. Alte motive pentru care delfinii și porpoizele efectuează porpoising includ orientarea, afișările sociale, luptele, comunicarea non-verbală , divertismentul și încercarea de a disloca paraziții . La pinipede, au fost identificate două tipuri de porpoising. „Porpoisingul ridicat” este cel mai adesea aproape (în limita a 100 m) de țărm și este adesea urmat de schimbări minore de curs; acest lucru poate ajuta la foci să-și obțină rulmentul pe siturile de plajă sau rafting. „Porpoisingul scăzut” este de obicei observat relativ departe (mai mult de 100 m) de țărm și deseori avortat în favoarea mișcărilor anti-prădători; aceasta poate fi o modalitate prin care focile pot maximiza vigilența la suprafață și, prin urmare, le reduc vulnerabilitatea la rechini

Unele balene își ridică (întreg) corpul vertical din apă într-un comportament cunoscut sub numele de „încălcare”.

Păsări

Unele păsări semi-acvatice folosesc locomoția terestră, înotul la suprafață, înotul subacvatic și zborul (de exemplu, rațe, lebede). Păsările de scufundare folosesc, de asemenea, locomoția scufundărilor (de exemplu, scufundători, auks). Unele păsări (de exemplu, ratite ) au pierdut locomoția primară a zborului. Cea mai mare dintre acestea, struții , urmăriți de un prădător, s-a știut că atinge viteze de peste 70 km / h și poate menține o viteză constantă de 50 km / h (31 mph), ceea ce face ca struțul cel mai rapid animal cu două picioare din lume: Strutii pot locomota și înotând. Pinguinii fie se băteau pe picioare, fie alunecă pe burtă peste zăpadă, o mișcare numită săniuș , care conservă energia în timp ce se mișcă rapid. De asemenea, sar cu ambele picioare împreună dacă vor să se miște mai repede sau să traverseze terenul abrupt sau stâncos. Pentru a ajunge pe uscat, pinguinii uneori se propulsează în sus cu o viteză mare pentru a sări din apă.

Modificări în timpul ciclului de viață

Modul de locomoție al unui animal se poate schimba considerabil în timpul ciclului său de viață. Balanțele sunt exclusiv marine și tind să trăiască în ape de mică adâncime și maree. Au două etape larvare netonice (înot activ), dar, ca adulți, sunt alimentatori cu suspensie sesili (nemotivi). Adesea, adulții sunt găsiți atașați de obiecte în mișcare, cum ar fi balene și nave, și sunt astfel transportați (locomoție pasivă) în jurul oceanelor.

Funcţie

Zooplankton de hrănire cu suspensie de berbec Paddlefish în acvariu

Animalele locomotează dintr-o varietate de motive, cum ar fi pentru a găsi hrană, un partener, un microhabitat adecvat sau pentru a scăpa de prădători.

Achiziționarea de alimente

Animalele folosesc locomoția într-o mare varietate de moduri de a-și procura hrana. Metodele terestre includ prădarea în ambuscadă , prădarea socială și pășunat . Metodele acvatice includ alimentarea cu filtru , pășunatul, alimentarea berbecului, alimentarea prin aspirație, proeminența și alimentarea pivotului. Alte metode includ parazitismul și parazitoidismul .

Cuantificarea mișcării corpului și a membrelor

Studiul de locomoție este o ramură a biologiei care investighează și modul în care a muta animalele cuantifica. Este o aplicație a cinematicii , utilizată pentru a înțelege modul în care mișcările membrelor animalelor se raportează la mișcarea întregului animal, de exemplu atunci când mergem sau zburăm.

Galerii

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe