stringtranslate.com

Вертикальное цепляние и прыжки

Галаго прыгает

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]

Вертикально цепляющиеся и прыгающие приматы

Индри-индри, цепляющийся за дерево
Propithecus verreauxi прыгает с дерева
P. verreauxi использует похожую форму передвижения по земле.

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 позы

Вариации позы в полете

Вариации позы в полете

Вариации вертикальных прыжков можно разделить на три типа на основе различий в позе в полете: [1]

(A) Во время вертикального прыжка с вытянутой вперед бедренная кость вытягивается. (ex. Indriidae )
(B) Во время прыжка с прицепом в вертикальном положении туловище находится в субортоградном положении , а все конечности расположены перед телом (например, Галаго ) .
(C) Во время вертикального прыжка с опущенными конечностями туловище находится в проноградном положении , все конечности располагаются под телом. (например, Cheirogaleus )

Вариации позы цепляния

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.

Морфологические специализации

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]

Соображения относительно точки старта

Диаметр ветви точки запуска

Углы запуска варьируются в зависимости от высоты и необходимой дальности.

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 точки пуска

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]

Ископаемые доказательства

Локомоторные адаптации у эоценовых полуобезьян

Ида — ископаемый примат раннего эоцена, который предоставил первые доказательства вертикального цепляния и прыжков.

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]

Ископаемые приматы раннего эоцена: Ида

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]

Ссылки

  1. ^ abc Хант, Кевин Д.; Кант, Джон ГХ; Гебо, Дэниел Л.; Роуз, Майкл Д.; Уокер, Сюзанна Э.; Юлатос, Дионисиос (1996). «Стандартизированные описания локомоторных и постуральных режимов приматов». Primates . 37 (4): 363–387. doi :10.1007/bf02381373. ISSN  0032-8332. S2CID  37235291.
  2. ^ abcd Демес, Б.; Юнгерс, В. Л.; Флигл, Дж. Г.; Вундерлих, Р. Э.; Ричмонд, Б. Г.; Лемелин, П. (1996). «Размер тела и кинематика прыжков у малагасийских вертикальных цепляющихся и прыгающих» (PDF) . Журнал эволюции человека . 31 (4): 367–388. doi :10.1006/jhev.1996.0066. ISSN  0047-2484. S2CID  84810171. Архивировано из оригинала (PDF) 21.06.2020.
  3. ^ ab Райан, TM; Кетчем, RA (2005). «Угловая ориентация трабекулярной кости в головке бедренной кости и ее связь с нагрузками на тазобедренный сустав у прыгающих приматов». Журнал морфологии . 265 (3): 249–263. doi :10.1002/jmor.10315. PMID  15690365. S2CID  28975464.
  4. ^ ab Ni, X.; Gebo, DL; Dagosto, M.; Meng, J.; Tafforeau, P.; Flynn, JJ; Beard, KC (2013). «Самый старый известный скелет примата и ранняя эволюция хаплорин». Nature . 498 (7452): 60–64. Bibcode :2013Natur.498...60N. doi :10.1038/nature12200. PMID  23739424. S2CID  4321956.
  5. ^ abcde Napier, JR; Walker, AC (1967). «Вертикальное цепляние и прыжки — недавно признанная категория локомоторного поведения приматов». Folia Primatologica . 6 (3–4): 204–219. doi :10.1159/000155079. PMID  6070682.
  6. ^ ab "Кто такая Ида?". National Geographic. 2011-10-24 . Получено 2018-11-02 .
  7. ^ abc Walker, SE (2005). «Прыгающее поведение Pithecia pithecia и Chiropotes satanas в восточной Венесуэле». Американский журнал приматологии . 66 (4): 369–387. дои : 10.1002/ajp.20162. PMID  16104032. S2CID  15006017.
  8. ^ Kinzey, WG; Rosenberger, AL; Ramirez, M. (1975). «Вертикальное цепляние и прыжки у неотропического антропоида». Nature . 255 (5506): 327–328. Bibcode :1975Natur.255..327K. doi :10.1038/255327a0. PMID  805378. S2CID  35759389.
  9. ^ ab Garber, PA (1992). «Вертикальное цепляние, малый размер тела и эволюция адаптаций к питанию у Callitrichinae». American Journal of Physical Anthropology . 88 (4): 469–482. doi :10.1002/ajpa.1330880404. PMID  1503119.
  10. ^ Бейкер, Джереми Дж.; Сирайт, Кэтрин Дж.; Стамп, Маделин Атцева; Керер, Мэтью Б.; Шанафельт, Коллин; Грэм, Эрик; Смит, Тимоти Д. (2011-07-19). "Анатомия бедра и онтогенез мускулатуры нижних конечностей у трех видов нечеловеческих приматов". Anatomy Research International . 2011 : 580864. doi : 10.1155/2011/580864 . ISSN  2090-2743. PMC 3335645. PMID  22567295 . 
  11. ^ ab Crompton, RH; Blanchard, ML; Coward, S.; Alexander, RM; Thorpe, SK (2010-07-01). «Повторный взгляд на вертикальное цепляние и прыжки: исследование передвижения и среды обитания у западного долгопята Tarsius bancanus с помощью логлинейного моделирования». International Journal of Primatology . 31 (6): 958–979. doi :10.1007/s10764-010-9420-8. S2CID  45884124.
  12. ^ Sussman, RW (2003). "Глава 3: Lorisiformes". Экология и социальная структура приматов . Pearson Custom Publishing. стр. 78. ISBN 978-0-536-74363-3.