Рух
Тема
2 ПРОЦЕСИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ТВАРИН
& 40. Рух
1. Рухи м’якотілих безхребетних. Ви пам’ятаєте (рис. 1.1, с. 5), що рухливість є характерною ознакою тварин. Щоб здобути їжу, треба рухатися. Щоб не стати чиєюсь їжею, також треба рухатися. Те, як тварина рухається, насамперед залежить від того, як побудована опора її тіла. Не випадково й опору, і рух забезпечує одна система – опорно-рухова. Еволюцію тварин можна розглядати як удосконалення їхніх засобів руху.
Який спосіб руху є найбільш архаїчним? Вірогідно, переміщення завдяки
Подібним чином відбувалася й еволюція руху кишковопорожнинних. Опорою їхнього тіла також є гідроскелет, і рухи всього тіла дають їм змогу триматися у воді.
Круглі черви, кільчасті черви й молюски виникли внаслідок пристосування до різних способів руху з опорою на гідроскелет. Молюски, що ковзали твердою поверхнею, у ході еволюції вкрилися черепашкою. Утримання під черепашкою бульбашки газу стало пристосуванням, яке дало змогу їм піднятися в товщу води (рис. 16.4, с. 65). Наступним еволюційним кроком стало опанування головоногими молюсками реактивного рушія (рис. 40.1).
Рис. 40.1. Реактивний рух медузи (угорі) й наутилуса
(унизу)
Кільчасті черви засвоїли плавання із застосуванням “весел” – щетинок, що розташовані на кожному сегменті тіла.
2. Сегментовані кінцівки. Як ви знаєте, найчисленніша група тварин – тип Членистоногі. У самій назві типу відображена характерна для них ознака – сегментовані кінцівки. Кожний рух членистоногих відбувається в певному зчленуванні, за нього відповідають певні м’язи (рис. 40.2). Така система може здаватися складною, але саме вона є однією зі складових еволюційного успіху членистоногих.
Зовнішній скелет виник у водних тварин, а далі – забезпечив вихід на суходіл і навіть оволодіння польотом (рис. 40.3)!
3. Хребетні: від плавання – до польоту. Опорою тіла перших хребетних була хорда, яка за своїми ознаками дещо нагадувала гідроскелет: її пружність забезпечувалася внутрішнім тиском рідини. У & У 7 ми обговорювали, що становлення нашого типу пов’язано з пристосуванням до особливого типу руху – плавання завдяки хвилеподібним вигинам тіла. Видозміни саме цього способу руху залишаються характерними навіть для найдосконаліших плавців серед риб (рис. 40.4). Із часом риби розвинули “керма” – парні плавці-кінцівки та освоїли найрізноманітніші способи плавання (рис. 18.2, с. 71; 18.6, с. 73).
Рис. 40.2. Робота м’язів у тварин із зовнішнім (а) і внутрішнім (б) скелетами. Синім кольором показано м’язи, що забезпечують згинання або розгинання кінцівки.
Рис. 40.3. Муха дзюрчалка в польоті може зависати на одному місці!
Рис. 40.4. Роздивіться слід на воді! Вихідний для хордових спосіб руху розганяє летючу рибу так, що вона підіймається в повітря.
Рис. 40.5. Порівняйте розташування кінцівок рептилій (угорі) і ссавців (унизу)
Наступним еволюційним кроком з удосконалення тварин був перехід до чотириногості (див. &21). Чотириногі повзають, ходять, бігають, стрибають, риють ходи під землею, лазять по деревах, літають і навіть знову вертаються до плавання. Звісно, найефективнішим способом їх пересування є політ, походження якого у птахів ми вже обговорювали (див. & 25).
Важливим етапом в еволюції переміщення чотириногих був перехід до розташування кінцівок під тілом, а не з його боків. Коли крокодил ходить, він має безперервно “віджиматися”, утримуючи свою вагу на розставлених кінцівках. Олені, які втрьох прямували однією стежкою й зупинилися, майже не напружують свої м’язи, щоб утриматися на ногах (рис. 40.5).
4. Переміщення на двох ногах. Першими двоноге ходіння освоїли динозаври – група рептилій, що була поширена в мезозойську еру. Їхній еволюційний успіх був пов’язаний із переміщенням на випрямлених кінцівках. Але в цій групі прямо розташовувалися лише задні кінцівки – будова грудної клітини заважала динозаврам повернути донизу плече (рис. 40.6). Саме динозаври на початку мезозойської ери витіснили на другорядне місце звіроподібних рептилій (рис. 28.1,с. 111), нащадками яких стали ссавці. Ссавці в ході еволюції з успіхом перебудували грудну клітину й поставили всі кінцівки прямо.
Утім, переміщення на двох ногах має свої переваги. Воно зберігає сили й дає можливість покращити огляд території. Серед сучасних двоногих тварин є спритні й витривалі тварини (рис. 28.7, с. 112; 40.7).
Рис. 40.6. На цій реконструкції тиранозавра видно, що задні кінцівки динозаврів були випрямленими
Рис. 40.7. Переміщення на двох ногах допомагає страусу бути швидким і невтомним бігуном
Рис. 40.8. Завдяки життю в кронах дерев наші родичі отримали досконалу опорно-рухову систему
Рис. 40.9. Для мавп одна з причин, щоб піднятися на дві ноги, – перенесення дитинчат або їжі
Людина належить до приматів, які досконало пристосувалися до життя в кронах дерев (рис. 40.8). Декілька мільйонів років тому наші предки, що були лісовими мешканцями, освоїли двоноге ходіння землею. З часом це сприяло їхньому виходу на відкриті простори африканських саван. Вірогідно, завдяки переміщенню на двох ногах наші предки змогли переносити дитинчат або їжу (рис. 40.9).
Еволюція способів руху значною мірою зумовила еволюцію тварин у цілому. Вона пройшла шлях від рухів завдяки роботі поверхневих війок до оволодіння польотом.
1. Як тварини можуть утримуватися в товщі води? А як – піднятися в повітря? Чому літати набагато важче, ніж плавати?
2. Наведіть приклади тварин, що пристосовані до переміщення стрибками.
3. Чому саме оволодіння новими способами руху стало однією з причин еволюції тварин?
4. Які переваги отримали предки людини, що жили в африканських саванах, від того, що рухалися на двох ногах?
5. Рух велетнів. Найбільшими наземними тваринами були рослиноїдні динозаври (зауропосейдон, що мешкав на території сучасних США
В середині крейдяного періоду, сягав, вірогідно, 18 м заввишки та важив до 60т, рис. 40.10, с. 162). Серед м’ясоїдних двоногих динозаврів найпопулярнішим став тиранозавр (крейдяний період, Америка, рис. 40.6), що важив близько 6 т. Існували, ймовірно, і значно більші види, наприклад, масу спинозавра (крейдяний період, Африка) оцінюють у 13 т. Чи могли такі тварини рухатися швидко? Ні.
Рис. 40.10. Вірогідні розміри зауропосейдона та спинозавра (у порівнянні з людиною 1,8 м заввишки)
По-перше, чим більшою є тварина, тим важче їй нести своє тіло (рис. 30. 1, 30.2, с. 118-119). Ви вже знаєте, що зі збільшенням розмірів тіла його об’єм росте швидше, ніж площина його поверхні (рис. 23.9, с. 93). Вага тіла пропорційна його об’єму, міцність скелета – площі поперечного перерізу кісток, а сила – площі поперечного перерізу м’язів. Маленька дитина багато разів падає з висоти свого зросту і це, у більшості випадків, не є для неї трагічним. Для дорослої людини падіння з висоти її зросту є більш небезпечним, хоча її кістки твердіші. Великі динозаври могли спотикнутися й упасти лише один раз. Це призвело б до таких пошкоджень, після яких вони б не змогли повернутися до нормального життя. По-друге, не слід забувати, що динозаври не могли керувати своїми рухами так само моторно й упевнено, як це можуть ссавці. Для цього велетням бракувало розвитку відповідних відділів мозку. Нам важко уявити світ гігантських динозаврів, тому що ми не маємо з чим його порівнювати. Він значно відрізнявся від нашого світу ссавців.
