Вертикальное цепляние и прыжки (VCL) — это тип древесного передвижения, который чаще всего наблюдается среди приматов -стрепсиринов и долгопятов-гаплоринов . Животное начинает в состоянии покоя с торсом в вертикальном положении и фиксированными локтями, обеими руками цепляясь за вертикальную опору, например, за бок дерева или стебель бамбука . Чтобы переместиться с одной опоры на другую, оно отталкивается от одной вертикальной опоры задними конечностями , приземляясь на другую вертикальную опору после длительного периода свободного полета. [1] Вертикальные цепляющиеся и прыгающие приматы развили специализированную анатомию, чтобы компенсировать физические последствия этой формы передвижения. [2] [3] Эти ключевые морфологические специализации были выявлены в ископаемых остатках полуобезьян еще в эоцене . [4] [5] [6]
Вертикальное цепляние и прыжки наблюдались только у приматов, и в первую очередь у полуобезьян . [5] Было замечено, что несколько человекообразных обезьян демонстрируют такое поведение, например, Pithecia , [7] и по морфологическим адаптациям они похожи на полуобезьян , которые полагаются на VCL.
К таксонам вертикально цепляющихся и прыгающих мокроносых лягушек относятся: [5]
Таксоны вертикально цепляющихся и прыгающих сухоносых включают: [5]
Вариации вертикальных прыжков можно разделить на три типа на основе различий в позе в полете: [1]
Существует множество поз цепляния, которые приматы используют во время добычи пищи и отдыха на деревьях. Эти позы включают сидение, стояние на двух ногах , приседание, подвешивание на передних конечностях, подвешивание на передних и задних конечностях и многое другое. Стабилизация является ключом к тому, как приматы располагают себя во время цепляния. Расположение туловища зависит от распределения веса между руками, ногами и хвостом . [1] Вертикально цепляющиеся и прыгающие приматы также могут использовать свои хвосты, чтобы хвататься за соседние ветки, чтобы стабилизировать свои позиционные режимы.
Передвижение и движение являются основными факторами, влияющими на форму и структуру тела приматов, поэтому анатомия вертикальных альпинистов и прыгающих людей является высоко специализированной, что позволяет им эффективно перемещаться в пределах их древесной среды обитания. Особенности, обнаруженные в бедрах, коленях, ступнях, кистях, руках и хвостах, специализированы для облегчения лазания и прыжков у приматов, а также помогают в других позах, таких как подвешивание на хвосте и висение на ногах. С описанными особенностями эти приматы могут эффективно перемещаться по деревьям и легко добывать пищу. Размер тела также напрямую связан с тем, как быстро и как далеко примат может прыгать. [2] Существуют и другие специализации опорно-двигательного аппарата, которые отличают приматов, зависящих от VCL, такие как их тазобедренные суставы и мышцы. Прыгающие приматы имеют более проксимально расположенные малые и третьи вертела и имеют относительно большие мышцы для разгибателей бедра , разгибателей колена или подошвенных сгибателей голеностопного сустава. [10] Это адаптация, возникшая из-за возросшей потребности в движении задними конечностями.
Эволюцию ключевых особенностей анатомии приматов VCL можно объяснить, проанализировав, как они прыгают. Более длинные конечности обеспечивают улучшенные двигательные способности. Для прыжка приматам необходимо достичь определенной высоты и расстояния, а затем приземлиться на вертикальную опору. Следовательно, более длинные задние конечности обеспечивают больше времени и расстояния для ускорения и отталкивания, поэтому развились более длинные и сильные бедренные кости, поскольку они увеличивают расстояние, на котором происходит ускорение . [3] Кроме того, во время приземления более длинные конечности помогают замедлить тело , поскольку длина задних конечностей прямо пропорциональна времени, необходимому для приземления. Следовательно, более длинные конечности обеспечивают больше времени для замедления и могут предотвратить травмы после приземления с высокой скоростью . [2]
Перед прыжком приматы должны в первую очередь учитывать расстояние, которое они преодолевают, и устойчивость точки старта и точки приземления. Большая ветка предпочтительнее маленькой в качестве точки старта, так как более широкий диаметр обеспечивает более прочную основу для прыжка, а также снижает затраты энергии во время взлета. Фактически, было замечено, что долгопяты поднимаются на более низкую высоту, чтобы спрыгнуть с веток большего диаметра и приземлиться на них. Однако это также ограничивает высоту прыжка, так как примат должен иметь возможность приземлиться на ветку, которая достаточно большая, чтобы стабилизировать животное, а также минимизировать затраты энергии на поддержание равновесия во время приземления. [11]
Угол запуска, по-видимому, не зависит от вида, а диапазон углов варьируется от 30 до 70 градусов. Оптимальный угол баллистической траектории будет 45 градусов, [11] но часто животному нужно будет покрыть больше горизонтального, чем вертикального расстояния, или наоборот. В этих случаях траектория, отличная от 45 градусов, будет более выгодной для обеспечения большей высоты или большего диапазона (см. фото), поэтому вертикально цепляющиеся и прыгающие животные соответствующим образом корректируют свои углы запуска, чтобы компенсировать это. [12]
Существуют доказательства вертикальной цепляющейся и прыгающей адаптации в посткраниальном скелете ранних эоценовых ископаемых полуобезьян. Не имея общих черт четвероногих , посткраниальные кости и окаменелости эоценовых полуобезьян больше всего напоминают специализации вертикально цепляющихся и прыгающих. Общие морфологические элементы, выявленные в этих ранних ископаемых, включают высокий фаланговый индекс, низкий межмембральный индекс , бедренные кости с цилиндрической головкой и высокими, узкими надколенниковыми бороздками , а также сросшиеся малоберцовая и большеберцовая кости . [4] Высокий фаланговый индекс представляет собой удлинение фаланговых костей пальцев , что помогает вертикально цепляющимся, которым требуется повышенная хватательная сила в руках, чтобы поддерживать свой большой объем. Низкий межмембральный индекс представляет собой общую длину плечевой и лучевой кости в процентах от общей длины бедренной и большеберцовой кости . Особенности бедренной кости являются частью эволюции удлиненных бедренных костей, что помогает приматам в экстремальном диапазоне сгибания и разгибания, что позволяет им совершать прыжки. Таким образом, VCL, по-видимому, является единственной известной локомоторной адаптацией у приматов эоцена, то есть это одна из самых ранних, если не самая ранняя, локомоторная адаптация. [5] [2]
Самые ранние свидетельства VCL можно найти у молодого примата раннего эоцена по имени Ида. У нее были ноги, которые были длиннее рук, что говорит о том, что прыжки были ключевым аспектом ее передвижения. Предполагается, что ее смерть связана с ее близостью к карьеру Мессель , недалеко от Франкфурта, Германия . Горячая магма из земли, смешавшись с подземными водами, привела к взрывам, которые высвободили токсичные газы. Ида была найдена со сломанным запястьем, и считается, что из-за этого она не могла прыгать или цепляться за более высокие ветви деревьев, и поэтому ей пришлось оставаться ниже к земле, где она соприкоснулась с токсичными газами и умерла. [6]