stringtranslate.com

Древесное передвижение

Леопарды — отличные альпинисты и могут забирать добычу на деревья, чтобы уберечь ее от падальщиков и других хищников.

Древесное передвижение – это передвижение животных по деревьям . В местах обитания , где присутствуют деревья, животные приспособились передвигаться по ним. Некоторые животные могут взбираться на деревья лишь изредка, но другие ведут исключительно древесный образ жизни. Среды обитания создают многочисленные механические проблемы для животных, проходящих через них, и приводят к множеству анатомических, поведенческих и экологических последствий, а также к различиям у разных видов. [1] Более того, многие из этих же принципов могут быть применены к лазанию без деревьев, например, по каменным сваям или горам.

Некоторые животные ведут исключительно древесный образ жизни, например, древесная улитка .

Биомеханика

Древесные среды обитания создают многочисленные механические проблемы для животных, перемещающихся в них, которые решаются различными способами. Эти задачи включают в себя передвижение по узким ветвям, движение вверх и вниз по склонам, балансировку, пересечение пропастей и преодоление препятствий. [1]

Диаметр

Передвижение по узким поверхностям, например по ветке дерева, может создать особые трудности для животных, не приспособленных к балансированию на субстратах малого диаметра . При передвижении по земле положение центра масс может колебаться из стороны в сторону. Но во время передвижения по деревьям это приведет к тому, что центр массы выйдет за край ветки, что приведет к склонности опрокидываться и падать. Некоторым древесным животным приходится не только передвигаться по ветвям различного диаметра, но и есть на этих ветвях, что приводит к необходимости сохранять равновесие, используя руки для еды. Это привело к появлению различных типов хватаний, таких как хватание педалей, чтобы зацепиться за небольшие ветки для лучшего баланса. [2]

наклон

В древесных местообитаниях ветки часто ориентированы под углом к ​​силе тяжести, в том числе вертикально, что создает особые проблемы. Когда животное поднимается по наклонной ветке, ему приходится бороться с силой гравитации, чтобы поднять свое тело, что усложняет движение. Чтобы преодолеть эту трудность, многим животным приходится захватывать субстрат всеми четырьмя конечностями и увеличивать частоту походки . И наоборот, когда животное спускается, оно также должно бороться с гравитацией, чтобы контролировать свое падение и предотвратить падение. Спуск может быть особенно проблематичным для многих животных, а виды, ведущие древесный образ жизни, часто имеют специальные методы контроля их спуска. Один из способов, с помощью которого животные предотвращают падение при спуске, — это увеличить степень контакта их конечностей с субстратом, чтобы увеличить трение и силу торможения. [3]

Баланс

Гиббоны — очень хорошие брахиаторы, потому что их удлиненные руки позволяют им легко раскачиваться и цепляться за ветки.

Из-за высоты многих ветвей и потенциально катастрофических последствий падения баланс имеет первостепенное значение для древесных животных. На горизонтальных и пологих ветвях основной проблемой является опрокидывание в сторону из-за узкого основания опоры. Чем уже ветка, тем больше затруднений в балансировке морды данного животного. На крутых и вертикальных ветвях опрокидывание становится менее серьезной проблемой, а опрокидывание назад или соскальзывание вниз становится наиболее вероятной неудачей. [1] В этом случае ветви большого диаметра представляют собой большую проблему, поскольку животное не может разместить передние конечности ближе к центру ветки, чем задние конечности. [ нужна цитата ]

Пересечение пробелов

Некоторым древесным животным необходима возможность перемещаться с дерева на дерево, чтобы найти пищу и убежище. Чтобы иметь возможность перебираться с дерева на дерево, животные выработали различные приспособления. В некоторых местах деревья расположены близко друг к другу, и их можно пересечь простым разветвлением . В других районах деревья не расположены близко друг к другу, и животным необходимы особые приспособления, чтобы прыгать на большие расстояния или планировать. [4]

Препятствия

Древесные места обитания часто содержат множество препятствий, как в виде ветвей, выходящих из той, по которой перемещается, так и других ветвей, мешающих пространству, через которое животное должно двигаться. Эти препятствия могут препятствовать передвижению или могут использоваться в качестве дополнительных точек контакта для его улучшения. Хотя препятствия, как правило, мешают животным с конечностями, [5] [6] они приносят пользу змеям, предоставляя точки опоры. [7] [8] [9]

Анатомические специализации

Древесные организмы демонстрируют множество специализаций для решения механических проблем, связанных с перемещением по среде обитания. [1]

Древесные животные часто имеют удлиненные конечности, которые помогают им преодолевать промежутки, достигать фруктов или других ресурсов, проверять твердость опоры впереди и в некоторых случаях раздвигать плечи . [1] Однако у некоторых видов ящериц уменьшен размер конечностей, что помогает им избегать препятствий в движении конечностей из-за наталкивающихся ветвей.

Многие древесные виды, такие как ревуны , зеленые древесные питоны , изумрудные древесные удавы , хамелеоны , шелковистые муравьеды , паукообразные обезьяны и опоссумы , используют цепкие хвосты , чтобы хвататься за ветки. У паукообразных обезьян и хохлатых гекконов кончик хвоста имеет либо оголенный участок, либо липкую подушечку, обеспечивающую повышенное трение.

Шелковистый муравьед использует свой цепкий хвост в качестве третьей руки для стабилизации и равновесия, а когти помогают лучше хвататься за ветки и карабкаться на них.

Когти можно использовать для взаимодействия с грубым субстратом и изменения направления силы, прилагаемой животным. Именно это позволяет белкам лазить по стволам деревьев, которые настолько велики, что кажутся практически плоскими с точки зрения такого маленького животного. Однако когти могут помешать животному хватать очень маленькие ветки, поскольку они могут слишком сильно обхватить и уколоть собственную лапу животного.

Адгезия — альтернатива когтям, которая лучше всего работает на гладких поверхностях. Влажная адгезия характерна для квакш и древесных саламандр и функционирует либо за счет всасывания, либо за счет капиллярной адгезии. Сухая адгезия лучше всего представлена ​​специализированными пальцами ног гекконов , которые используют силы Ван-дер-Ваальса для сцепления со многими подложками, даже со стеклом.

Приматы используют фрикционный захват, полагаясь на безволосые кончики пальцев. Сжатие ветки между кончиками пальцев создает силу трения, которая удерживает руку животного на ветке. Однако этот тип захвата зависит от угла силы трения; таким образом, в зависимости от диаметра ветки, при этом более крупные ветки приводят к снижению способности захвата. К животным, кроме приматов, которые используют хватку при лазании, относятся хамелеон, у которого хватательные лапы напоминают варежки, и многие птицы, которые хватаются за ветки, когда садятся или передвигаются.

Чтобы контролировать спуск, особенно по ветвям большого диаметра, у некоторых древесных животных, таких как белки , развились очень подвижные голеностопные суставы, которые позволяют поворачивать ступню в «перевернутое» положение. Это позволяет когтям цепляться за шероховатую поверхность коры, противодействуя силе тяжести.

Многие древесные виды опускают центр массы, чтобы уменьшить раскачивание и опрокидывание при лазании. Это может быть достигнуто путем изменения позы, изменения пропорций тела или уменьшения размера.

Небольшой размер дает много преимуществ древесным видам: такие как увеличение относительного размера ветвей для животного, более низкий центр массы, повышенная стабильность, меньшая масса (позволяющая передвигаться по меньшим ветвям) и способность перемещаться по более загроможденной среде обитания. [1] Размер, связанный с весом, влияет на планирующих животных, например, уменьшенный вес на длину мордового отверстия у «летающих» лягушек . [10]

Пальцы ног геккона прикрепляются к поверхности за счет сухой адгезии, что позволяет им прочно удерживаться на ветке или даже на плоской стене.

Некоторые виды приматов , летучих мышей и все виды ленивцев достигают пассивной устойчивости, зависая под веткой. [1] Как подача, так и опрокидывание становятся неуместными, поскольку единственным способом провала будет потеря хватки.

Поведенческие специализации

Древесные виды обладают поведением, приспособленным к передвижению в своей среде обитания, особенно с точки зрения позы и походки. В частности, древесные млекопитающие делают более длинные шаги, во время шага вытягивают конечности дальше вперед и назад, принимают более «приседающую» позу, чтобы опустить центр массы, и используют диагональную последовательность походки . [ нужна цитата ]

Брахиация

Брахиация — это особая форма древесного передвижения, используемая приматами для очень быстрого перемещения, висящего под ветвями. [11] Возможно, это воплощение древесного передвижения: оно включает в себя перемахивание руками с одной опоры на другую. Лишь немногие виды являются брахиаторами , и все они — приматы; это основное средство передвижения среди паукообразных обезьян и гиббонов , а также иногда используется самками орангутанов . Гиббонсы являются экспертами в этом способе передвижения: они перепрыгивают с ветки на ветку на расстояние до 15 м (50 футов) и передвигаются со скоростью до 56 км/ч (35 миль в час). [ нужна цитата ]

Планеризм и прыжки с парашютом

Чтобы преодолеть промежутки между деревьями, многие животные , такие как белка-летяга, приспособили перепонки, такие как патагия, для планирующего полета . Некоторые животные могут замедлять свое падение в воздухе, используя метод, известный как прыжки с парашютом, например, Rhacophorus (вид « летающей лягушки »), у которого адаптированы перепонки пальцев ног, позволяющие ему падать медленнее после прыжка с деревьев. [12]

Лазание без конечностей

Древесные улитки используют свою липкую слизь, чтобы лазить по деревьям, поскольку для этого у них нет конечностей.

Многие виды змей ведут древесный образ жизни, а у некоторых развилась специализированная мускулатура для этой среды обитания. [13] Двигаясь в древесной среде обитания, змеи медленно передвигаются по голым ветвям, используя специальную форму передвижения гармошкой , [14] но когда вторичные ветви выходят из перемещаемой ветки, змеи используют боковую волнистость , гораздо более быстрый способ. [15] В результате змеи лучше всего себя чувствуют на небольших насестах в загроможденной среде, в то время как организмы с конечностями, по-видимому, лучше всего себя чувствуют на больших насестах в незагроможденной среде. [15]

Эволюционная история

Самым ранним известным лазающим четвероногим является варанопид амниот Eoscansor из позднего карбона ( пенсильвания ) Северной Америки, который явно специализируется на приспособлениях для хватания, вероятно, за стволы деревьев. [16] Суминия , аномодонтный синапсид из России, датируемый поздней перми , около 260 миллионов лет назад, также, вероятно, был специализированным альпинистом. [17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Картмилл, М. (1985). Альпинизм. В «Функциональной морфологии позвоночных» под ред. М. Хильдебранд, Д.М. Брамбл, К.Ф. Лием и Д.Б. Уэйк, стр. 73–88. Кембридж: Белкнап Пресс .
  2. ^ Туссен, Северин; Херрел, Энтони; Росс, Каллум Ф.; Ожар, Фабьен; Пуйдеба, Эммануэль (2015). «Диаметр субстрата и ориентация в контексте типа пищи у серого мышиного лемура, Microcebus murinus: значение для происхождения хватания у приматов». Международный журнал приматологии . 36 (3): 583–604. дои : 10.1007/s10764-015-9844-2. ISSN  0164-0291. S2CID  14851589.
  3. ^ Нойфусс, Дж.; Роббинс, ММ; Боймер, Дж.; Хамл, Т.; Кивелл, ТЛ (2018). «Характеристики походки при вертикальном лазании у горных горилл и шимпанзе». Журнал зоологии . 306 (2): 129–138. дои : 10.1111/jzo.12577. ISSN  0952-8369. S2CID  53709339.
  4. ^ Грэм, Мишель; Соча, Джон Дж. (2020). «Идти на расстояние: биомеханика поведения, направленного на преодоление разрыва». Журнал экспериментальной зоологии. Часть A: Экологическая и интегративная физиология . 333 (1): 60–73. Бибкод : 2020JEZA..333...60G. дои : 10.1002/jez.2266 . ISSN  2471-5638. PMID  31111626. S2CID  160013424.
  5. ^ Джонс, Закари М.; Джейн, Брюс К. (15 июня 2012 г.). «Диаметр окуня и характер ветвления оказывают интерактивное влияние на передвижение и выбор пути ящериц-аноли». Журнал экспериментальной биологии . 215 (12): 2096–2107. дои : 10.1242/jeb.067413 . ISSN  0022-0949. ПМИД  22623198.
  6. ^ Хайамс, Сара Э.; Джейн, Брюс С.; Кэмерон, Гай Н. (1 ноября 2012 г.). «Структура древесной среды обитания влияет на скорость движения и выбор насеста белоногих мышей (Peromyscus leucopus)». Журнал экспериментальной зоологии. Часть A: Экологическая генетика и физиология . 317 (9): 540–551. Бибкод : 2012JEZA..317..540H. дои : 10.1002/jez.1746. ISSN  1932-5231. ПМИД  22927206.
  7. ^ Джейн, Брюс С.; Херрманн, Майкл П. (июль 2011 г.). «Размер и структура окуня оказывают зависящее от вида влияние на древесное передвижение крысиных змей и удавов». Журнал экспериментальной биологии . 214 (13): 2189–2201. дои : 10.1242/jeb.055293 . ISSN  0022-0949. ПМИД  21653813.
  8. ^ Эстли, Генри С.; Джейн, Брюс С. (март 2009 г.). «Структура древесной среды обитания влияет на работоспособность и способы передвижения кукурузных змей (Elaphe guttata)». Журнал экспериментальной зоологии. Часть A: Экологическая генетика и физиология . 311А (3): 207–216. Бибкод : 2009JEZA..311..207A. дои : 10.1002/jez.521 . ISSN  1932-5231. ПМИД  19189381.
  9. ^ Мэнсфилд, Рэйчел Х.; Джейн, Брюс С. (2011). «Структура древесной среды обитания влияет на выбор маршрута крысиными змеями». Журнал сравнительной физиологии А. 197 (1): 119–129. дои : 10.1007/s00359-010-0593-6. PMID  20957373. S2CID  6663941.
  10. ^ Эмерсон, SB; Кёль, Маргарита (1990). «Взаимодействие поведенческих и морфологических изменений в эволюции нового локомоторного типа:« летающих »лягушек». Эволюция . 44 (8): 1931–1946. дои : 10.2307/2409604. JSTOR  2409604. PMID  28564439.
  11. ↑ Фридерун Анкель-Саймонс (27 июля 2010 г.). Анатомия приматов: Введение. Эльзевир. ISBN 978-0-08-046911-9.
  12. ^ Джон Р. Хатчинсон. «Полет позвоночных: планеризм и прыжки с парашютом». Музей палеонтологии Калифорнийского университета . Регенты Калифорнийского университета.
  13. ^ «Джейн, Британская Колумбия (1982). Сравнительная морфология полуостистой-спинальной мышцы змей и корреляция с локомоцией и сжатием. Дж. Морф, 172, 83–96» (PDF) . Проверено 15 августа 2013 г.
  14. ^ Эстли, ХК и Джейн, Британская Колумбия (2007). Влияние диаметра и наклона насеста на кинематику, работоспособность и способы древесного передвижения кукурузных змей (Elaphe Guttata) »J. Exp. Biol. 210, 3862–3872. Архивировано 17 июня 2010 г., в Wayback Machine.
  15. ^ ab "Astley, HC aJ, BC (2009). Структура древесной среды обитания влияет на работоспособность и способы передвижения кукурузных змей (Elaphe Guttata). Журнал экспериментальной зоологии, часть A: Экологическая генетика и физиология 311A, 207–216. " (PDF) . Проверено 15 августа 2013 г.
  16. ^ Лукас, Спенсер Г.; Райнхарт, Ларри Ф.; Селески, Мэтью Д.; Берман, Дэвид С.; Хенричи, Эми К. (июнь 2022 г.). «Скансорический варанопид эвпеликозавр из Пенсильвании штата Нью-Мексико». Анналы музея Карнеги . 87 (3): 167–205. дои : 10.2992/007.087.0301. ISSN  0097-4463. S2CID  250015681.
  17. ^ Фрёбиш, Йорг; Рейс, Роберт Р. (2009). «Позднепермское травоядное животное Suminia и ранняя эволюция древесности в экосистемах наземных позвоночных». Труды Королевского общества Б. 276 (1673): 3611–3618. дои :10.1098/rspb.2009.0911. ПМК 2817304 . ПМИД  19640883. 

Источники