Древесное передвижение -Arboreal locomotion

Леопарды — отличные альпинисты и могут нести свою добычу на деревьях, чтобы держать их вне досягаемости от падальщиков и других хищников.

Древесная локомоция - это локомоция животных на деревьях. В местах обитания, в которых присутствуют деревья, животные эволюционировали, чтобы двигаться в них. Некоторые животные могут взбираться на деревья только изредка, но другие ведут исключительно древесный образ жизни. Среды обитания создают многочисленные механические проблемы для движущихся через них животных и приводят к различным анатомическим, поведенческим и экологическим последствиям, а также к вариациям у разных видов. Кроме того, многие из этих же принципов могут быть применены к лазанию без деревьев, например, по скалам или горам.

Некоторые животные обитают исключительно на деревьях, например, древесная улитка .

Биомеханика

Древесные среды обитания создают множество механических проблем для движущихся в них животных, которые решаются разными способами. Эти проблемы включают в себя движение по узким ветвям, движение вверх и вниз по склону, балансировку, преодоление промежутков и преодоление препятствий.

Диаметр

Передвижение по узким поверхностям, например по ветке дерева, может создавать особые трудности животным, не приспособленным 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 привело бы к тому, что центр масс сместился бы за край ветки, что привело бы к тенденции опрокидываться и падать. Мало того, что некоторые древесные животные должны иметь возможность передвигаться по ветвям разного диаметра, они также должны есть на этих ветвях, что приводит к необходимости балансировать, используя руки для кормления. Это привело к различным типам захвата, таким как захват педалей, чтобы зацепиться за небольшие ветки для лучшего баланса.

наклон

Ветви часто ориентированы под углом к ​​силе тяжести в древесных местообитаниях, в том числе вертикальны, что создает особые проблемы. Когда животное движется вверх по наклонной ветке, оно должно бороться с силой тяжести, чтобы поднять свое тело, что затрудняет движение. Чтобы преодолеть эту трудность, многим животным приходится хвататься за субстрат всеми четырьмя конечностями и увеличивать частоту своей походки . И наоборот, когда животное спускается, оно также должно бороться с гравитацией, чтобы контролировать свой спуск и предотвратить падение. Спуск может быть особенно проблематичным для многих животных, и у высоко древесных видов часто есть специальные методы контроля их спуска. Один из способов, с помощью которого животные предотвращают падение при спуске, заключается в увеличении степени контакта их конечностей с субстратом для увеличения силы трения и торможения.

Остаток средств

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 равновесие имеет первостепенное значение для древесных животных. На горизонтальных и пологих ветвях основной проблемой является опрокидывание в сторону из-за узкого основания опоры. Чем уже ветвь, тем труднее уравновесить морду данного животного. На крутых и вертикальных ветвях опрокидывание становится менее проблемой, а наклон назад или скольжение вниз становятся наиболее вероятными поломками. В этом случае ветки большого диаметра представляют собой большую проблему, поскольку животное не может расположить передние конечности ближе к центру ветки, чем задние.

Пересечение пробелов

Некоторым древесным животным необходимо иметь 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 стоят близко друг к другу и их можно пересечь простым брахиативом . В других местах деревья не стоят близко друг к другу, и животные должны иметь особые приспособления, чтобы прыгать на большие расстояния или планировать.

Препятствия

Древесные среды обитания часто содержат множество препятствий, как в виде ветвей, выходящих из того, по которому перемещаются, так и в виде других ветвей, врезающихся в пространство, через которое животное должно двигаться. Эти препятствия могут препятствовать передвижению или могут использоваться как дополнительные контактные точки для его усиления. В то время как препятствия, как правило, мешают животным с конечностями, они приносят пользу змеям, обеспечивая опорные точки.

Анатомические специализации

Древесные организмы демонстрируют множество специализаций для решения механических проблем при перемещении по своей среде обитания.

Длина конечности

Древесные животные часто имеют удлиненные конечности, которые помогают им преодолевать пропасти, доставать фрукты или другие ресурсы, проверять твердость опоры впереди и, в некоторых случаях, брахиировать . Тем не менее, некоторые виды ящериц имеют уменьшенный размер конечностей, что помогает им избежать препятствий движению конечностей из-за ударяющихся ветвей.

Предварительные хвосты

Многие древесные виды, такие как древесные дикобразы , зеленые древесные питоны , изумрудные древесные удавы , хамелеоны , шелковистые муравьеды , паукообразные обезьяны и опоссумы , используют цепкие хвосты , чтобы хвататься за ветки. У паукообразной обезьяны и хохлатого геккона на кончике хвоста имеется либо оголенный участок, либо клейкая подушечка, которые обеспечивают повышенное трение.

Когти

Шелковистый муравьед использует свой цепкий хвост как третью руку для стабилизации и равновесия, а его когти помогают лучше хвататься за ветки и взбираться на них.

Когти можно использовать для взаимодействия с грубыми субстратами и изменения направления сил, прилагаемых животным. Именно это позволяет белкам взбираться на стволы деревьев, которые настолько велики, что с точки зрения такого маленького животного они практически плоские. Однако когти могут мешать животному хватать очень маленькие ветки, так как они могут слишком сильно обвиваться и уколоть лапу животного.

Адгезия

Адгезия — это альтернатива когтям, которая лучше всего работает на гладких поверхностях. Влажная адгезия распространена у древесных лягушек и древесных саламандр и функционирует либо за счет всасывания, либо за счет капиллярной адгезии. Сухая адгезия лучше всего характерна для специализированных пальцев гекконов , которые используют силы Ван-дер-Ваальса для сцепления со многими субстратами, даже со стеклом.

захват

Приматы используют фрикционный захват, опираясь 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, то есть от диаметра ветки, причем более крупные ветви приводят к снижению способности захвата. Другие животные, помимо приматов, которые используют хватание при лазании, включают хамелеона, у которого хватательные лапы похожи на рукавицы, и многих птиц, которые хватаются за ветки, когда садятся или передвигаются.

Реверсивные ножки

Чтобы контролировать спуск, особенно по ветвям большого диаметра, некоторые древесные животные, такие как белки , развили очень подвижные голеностопные суставы, которые позволяют вращать ступню в «обратном» положении. Это позволяет когтям зацепляться за шероховатую поверхность коры, противодействуя силе тяжести.

Низкий центр масс

Многие древесные виды опускают свой центр масс, чтобы уменьшить качку и опрокидывание при лазании. Это может быть достигнуто за счет изменения позы, изменения пропорций тела или уменьшения размера.

Маленький размер

Небольшой размер дает много преимуществ древесным видам: например, увеличение относительного размера ветвей по отношению к животному, более низкий центр масс, повышенная устойчивость, меньшая масса (что позволяет передвигаться по более мелким ветвям) и способность перемещаться по более загроможденной среде обитания. Размер, связанный с весом, влияет на планирующих животных, например, на уменьшение веса на длину рыла-отверстия для «летающих» лягушек .

Висит под насестами

Пальцы геккона прилипают к поверхностям посредством сухой адгезии, что позволяет им оставаться прочно прикрепленными к ветке или даже к плоской стене.

Некоторые виды приматов , летучих мышей и все виды ленивцев достигают пассивной устойчивости, зависая под веткой. И качка, и опрокидывание становятся неуместными, поскольку единственный способ потерпеть неудачу - потерять хватку.

Поведенческие специализации

Древесные виды имеют поведение, специализированное для перемещения в своей среде обитания, в первую очередь с точки зрения осанки и походки. В частности, древесные млекопитающие делают более длинные шаги, вытягивают конечности дальше вперед и назад во время шага, принимают более «согнутую» позу, чтобы опустить свой центр масс, и используют походку с диагональной последовательностью .

Экологические последствия

Передвижение по деревьям позволяет животным получать доступ к различным ресурсам в зависимости от их способностей. Более крупные виды могут быть ограничены ветвями большего диаметра, которые могут выдержать их вес, в то время как более мелкие виды могут избегать конкуренции, перемещаясь по более узким ветвям.

Восхождение без деревьев

Многие животные карабкаются в других местах обитания, например, в скалах или горах, и в этих местах обитания применяются многие из тех же принципов из-за уклонов, узких уступов и проблем с балансом. Однако было проведено меньше исследований конкретных требований к передвижению в этих средах обитания.

Возможно, наиболее исключительными из животных, которые передвигаются по крутым или даже почти вертикальным скалам, осторожно балансируя и прыгая, являются различные виды горных капридов , такие как берберийский баран , мархур , як , горный козел , тар , скалистый горный козел и серна . . Их приспособления могут включать мягкую резиновую подушечку между копытами для сцепления, копыта с острыми кератиновыми ободками для размещения в небольших опорах и выступающие когти росы. Снежный барс , будучи хищником таких горных капридов, также обладает потрясающим балансом и способностями к прыжкам ; способность прыгать на ≈17 м (~ 50 футов). Другие балансировщики и прыгуны включают горную зебру , горного тапира и дамана .

брахиация

Брахиация - это особая форма передвижения по деревьям, используемая приматами для очень быстрого передвижения, висящего под ветвями. Возможно, это воплощение древесного передвижения, оно включает в себя перемахивание руками с одной рукоятки на другую. Лишь несколько видов являются брахиаторами , и все они приматы; это основное средство передвижения среди паукообразных обезьян и гиббонов , и иногда используется самками орангутанов . Гиббоны являются экспертами в этом способе передвижения, перепрыгивая с ветки на ветку на расстояние до 15 м (50 футов) и путешествуя со скоростью до 56 км / ч (35 миль в час).

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 замедлить свой спуск в воздухе, используя метод, известный как прыжки с парашютом, например Rhacophorus (вид « летающих лягушек »), у которого адаптированы перепонки пальцев ног, позволяющие ему падать медленнее после прыжка с деревьев.

Восхождение без конечностей

Многие виды змей ведут древесный образ жизни, а некоторые из них развили специальную мускулатуру для этой среды обитания. При перемещении в древесных местообитаниях змеи медленно передвигаются по голым ветвям, используя специальную форму передвижения гармошкой , но когда вторичные ветви выходят из ветки, по которой перемещаются, змеи используют боковые волнообразные движения, гораздо более быстрый способ. В результате змеи лучше всего работают на маленьких насестах в загроможденной среде, в то время как организмы с конечностями лучше всего чувствуют себя на больших насестах в незахламленной среде.

Древесные животные

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

Многие виды животных ведут древесный образ жизни, их слишком много, чтобы перечислять их по отдельности. В этот список входят преимущественно или преимущественно древесные виды и высшие таксоны.

Эволюционная история

Самым ранним из известных лазающих четвероногих является варанопид амниота Eoscansor из позднего карбона ( пенсильвания ) Северной Америки, который явно специализировался на приспособлениях для хватания, вероятно, за стволы деревьев. Suminia , аномодонтный синапсид из России, датируемый поздней пермью , около 260 миллионов лет назад, также, вероятно, был специализированным альпинистом.

Смотрите также

использованная литература

Источники