Древесное передвижение - это передвижение животных по деревьям. В местах обитания, где присутствуют деревья, животные эволюционировали, чтобы перемещаться в них. Некоторые животные могут лазить по деревьям только изредка, но другие ведут исключительно древесный образ жизни. Среды обитания создают многочисленные механические проблемы для животных, перемещающихся через них, и приводят к различным анатомическим, поведенческим и экологическим последствиям, а также к вариациям у разных видов. [1] Кроме того, многие из этих принципов могут быть применены к лазанию без деревьев, например, по каменным сваям или горам.
Самый ранний известный тетрапод со специализациями , которые адаптировали его для лазить по деревьям было суминия , синапсиды из поздней перми , около 260 миллионов лет назад. [2]
Некоторые животные обитают исключительно на деревьях , например, древесная улитка .
Биомеханика [ править ]
Древесные среды обитания создают для перемещающихся в них животных многочисленные механические проблемы, которые решаются разными способами. Эти проблемы включают движение по узким ветвям, движение вверх и вниз по склонам, балансировку, пересечение промежутков и устранение препятствий. [1]
Диаметр [ править ]
Особые трудности для животных представляет передвижение по узкой поверхности. Во время передвижения по земле расположение центра масс может колебаться из стороны в сторону, но во время передвижения по древесине это приведет к перемещению центра масс за край ветки, что приведет к тенденции к опрокидыванию. Кроме того, положение стопы ограничивается необходимостью соприкоснуться с узкой веткой. Эта узость сильно ограничивает диапазон движений и поз, которые животное может использовать для передвижения. [ необходима цитата ]
Наклон [ править ]
В древесных местообитаниях ветви часто ориентированы под углом к силе тяжести, в том числе вертикальные, что создает особые проблемы. Когда животное поднимается по наклонной ветке, оно должно бороться с силой тяжести, чтобы поднять свое тело, что затрудняет движение. 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, и у высокодревесных видов часто есть специальные методы контроля над их спуском. [ необходима цитата ]
Баланс [ править ]
Из-за высоты многих ветвей и потенциально катастрофических последствий падения равновесие имеет первостепенное значение для древесных животных. На горизонтальных и пологих ветвях основная проблема - это наклон в сторону из-за узкого основания опоры. Чем уже ветка, тем сложнее уравновесить морды данного животного. На крутых и вертикальных ветках опрокидывание становится меньшей проблемой, а крен назад или сползание вниз становится наиболее вероятной неудачей. [1] В этом случае ветви большого диаметра представляют большую проблему, поскольку животное не может разместить свои передние конечности ближе к центру ветви, чем задние.
Пересечение пробелов [ править ]
Ветви не непрерывны, и любое древесное животное должно иметь возможность перемещаться между промежутками в ветвях или даже между деревьями. Этого можно достичь, преодолевая промежутки, перепрыгивая через них или скользя между ними. [ необходима цитата ]
Препятствия [ править ]
Древесные среды обитания часто содержат множество препятствий, как в виде ветвей, выходящих из того, по которому перемещается, так и в виде других ветвей, сталкивающихся с пространством, через которое животное должно пройти. Эти препятствия могут препятствовать передвижению или могут использоваться в качестве дополнительных точек контакта, чтобы усилить его. В то время как препятствия, как правило, мешают животным с конечностями, [3] [4] они приносят пользу змеям, обеспечивая точки привязки. [5] [6] [7]
Анатомические специальности [ править ]
Древесные организмы демонстрируют множество специализаций для решения механических проблем перемещения по своей среде обитания. [1]
Длина конечности [ править ]
Древесные животные часто имеют удлиненные конечности, которые помогают им преодолевать пропасти, дотягиваться до фруктов или других ресурсов, проверять прочность опоры впереди, а в некоторых случаях - в плече . [1] Однако у некоторых видов ящериц размер конечностей уменьшен, что помогает им избегать препятствий движению конечностей из-за столкновения с ветвями.
Цепкие хвосты [ править ]
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 ветви. У обезьяны-паука и хохлатого геккона кончик хвоста имеет либо оголенный участок, либо липкую подушечку, что обеспечивает повышенное трение. [ необходима цитата ]
Когти [ править ]
Когти можно использовать для взаимодействия с грубым субстратом и изменения направления силы, которую животное прикладывает. Это то, что позволяет белкам лазить по стволам деревьев, которые настолько велики, что с точки зрения такого маленького животного, по сути, являются плоскими. Однако когти могут мешать животному хватать очень маленькие ветки, так как они могут слишком сильно обхватить животное и уколоть лапу. [ необходима цитата ]
Адгезия [ править ]
Адгезия - альтернатива когтям, которая лучше всего работает на гладких поверхностях. Влажная адгезия является обычным явлением у древесных лягушек и древесных саламандр и действует либо путем всасывания, либо за счет капиллярной адгезии. Сухая адгезия лучше всего характерна для специальных пальцев ног гекконов , которые используют силы Ван-дер-Ваальса для сцепления со многими субстратами, даже со стеклом. [ необходима цитата ]
Захватывающий [ править ]
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, от диаметра ответвления, при этом более крупные ответвления приводят к снижению способности захвата. К другим животным, кроме приматов, которые при лазании используют хватание, относятся хамелеон, у которого есть хватательные лапы, похожие на варежки, и многие птицы, которые хватаются за ветви, садясь или передвигаясь. [ необходима цитата ]
Двусторонние ножки [ править ]
Чтобы контролировать спуск, особенно по веткам большого диаметра, некоторые древесные животные, такие как белки , развили очень подвижные голеностопные суставы, которые позволяют вращать ступню в «перевернутую» позу. Это позволяет когтям цепляться за шероховатую поверхность коры, противодействуя силе тяжести. [ необходима цитата ]
Низкий центр масс [ править ]
Многие древесные виды занижают свой центр масс, чтобы уменьшить качку и опрокидывание при лазании. Это может быть достигнуто за счет изменения осанки, изменения пропорций тела или меньшего размера. [ необходима цитата ]
Маленький размер [ править ]
Маленький размер дает древесным видам много преимуществ: например, увеличение относительного размера ветвей по отношению к животному, более низкий центр масс, повышенная устойчивость, меньшая масса (позволяющая передвигаться по меньшим ветвям) и возможность перемещаться по более загроможденной среде обитания. [1] Размер, связанный с весом, влияет на планирующих животных, например, уменьшение веса на единицу длины морды и отверстия для «летающих» лягушек . [8]
Подвешивание под насестами [ править ]
Некоторые виды приматов , летучих мышей и все виды ленивцев достигают пассивной устойчивости, подвешиваясь под веткой. [1] И подача, и опрокидывание теряют значение, поскольку единственный способ потерпеть неудачу - это потерять сцепление с дорогой.
Поведенческие специализации [ править ]
Древесные виды имеют поведение, ориентированное на перемещение 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 позу «согнувшись», чтобы опустить центр масс, и используют походку с диагональной последовательностью . [ необходима цитата ]
Экологические последствия [ править ]
Передвижение по древесине позволяет животным получать доступ к различным ресурсам в зависимости от их способностей. Более крупные виды могут быть ограничены ветвями большего диаметра, способными выдержать их вес, в то время как более мелкие виды могут избежать конкуренции, перемещаясь по более узким ветвям. [ необходима цитата ]
Восхождение без деревьев [ править ]
Многие животные лазают в других средах обитания, например, в скалах или горах, и в этих средах применяются многие из тех же принципов из-за уклонов, узких уступов и проблем с балансом. Тем не менее, было проведено меньше исследований конкретных требований к передвижению в этих средах обитания. [ необходима цитата ]
Пожалуй, самый исключительные из животных , что двигаться по крутому или даже вблизи вертикальных граней пород пути тщательной балансировки и прыгал являются различными типами горного жилого caprid , таких как овцы берберийских , винторогий , яков , козлы , тары , скалистым горного козел , и серны . Их приспособления могут включать мягкую резиновую подушечку между копытами для захвата, копыта с острыми кератиновыми краями для размещения на небольших опорах и выступающие росистые когти. Снежный барсбудучи хищником таких горных капризов, также обладает впечатляющим балансом и прыгающими способностями; возможность подпрыгнуть до ≈17 м (~ 50 футов). К другим балансирам и прыгунам относятся горная зебра , горный тапир и даманы . [ необходима цитата ]
Брахиация [ править ]
Брахиация - это особая форма древесного передвижения, используемая приматами для очень быстрого передвижения, висящего под ветвями. [9] Возможно, это воплощение древесного передвижения, оно включает в себя раскачивание руками из одной опоры в другую. Лишь несколько видов являются брахиаторами , и все они - приматы; это основное средство передвижения среди паукообразных обезьян и гиббонов , которое иногда используется самками орангутангов . Гиббоны являются экспертами в этом способе передвижения, качаясь от ветки к ветке на расстояние до 15 м (50 футов) и путешествуя со скоростью до 56 км / ч (35 миль в час). [ необходима цитата ]
Планирование и парашютный спорт [ править ]
Чтобы перекрыть промежутки между деревьями, многие животные, такие как белка-летяга, приспособили мембраны, такие как патагия, для планирующего полета . Некоторые животные могут замедлить свой спуск в воздухе, используя метод, известный как парашютный спорт, например Rhacophorus (вид « летающих лягушек »), который адаптировал перепонки пальцев ног, позволяя им падать медленнее после прыжков с деревьев. [10]
Альпинизм без конечностей [ править ]
Многие виды змей очень древесные, и некоторые из них развили специальную мускулатуру для этой среды обитания. [11] При перемещении в древесных средах обитания змеи медленно передвигаются по голым ветвям, используя особую форму передвижения гармошкой , [12] но когда вторичные ветви выходят из движущейся ветви, змеи используют боковую волнистость , гораздо более быстрый способ. [13] В результате змеи лучше всего работают на небольших насестах в загроможденной среде, в то время как организмы с конечностями, кажется, лучше всего работают на больших насестах в незагроможденной среде. [13]
Древесные животные [ править ]
Многие виды животных являются древесными, их слишком много, чтобы перечислять их по отдельности. Этот список состоит из явно или преимущественно древесных видов и высших таксонов.
- Приматы
- Кошки
- Фруктовые летучие мыши
- опоссумы
- опоссумы
- Ленивцы
- Муравьеды
- Деревья
- Козы
- Colugos
- Кинкажу
- Виверриды
- Белки и многие другие грызуны
- Попугаи
- Гекконы
- Хамелеоны
- Многие другие ящерицы
- Зеленые древесные питоны
- Изумрудные древесные удавы
- Мамба
- Коричневые древесные змеи
- Многие другие змеи
- Палочковые насекомые
- Многие другие членистоногие
- Древесные улитки
- Коалы
См. Также [ править ]
- Подвешивающее поведение
- Портал деревьев
Ссылки [ править ]
- ^ Б с д е е г Картмилл, М. (1985). Альпинизм. В функциональной морфологии позвоночных , ред. М. Хильдебранд, Д. М. Брамбл, К. Ф. Лием, Д. Б. Уэйк, стр. 73–88. Кембридж: Belknap Press.
- ^ Fröbisch, Jörg ; Рейс, Роберт Р. (2009). «Позднепермские травоядные суминия и ранняя эволюция древесных пород в экосистемах наземных позвоночных» . Труды Королевского общества B . 276 (1673): 3611–3618. DOI : 10.1098 / rspb.2009.0911 . PMC 2817304 . PMID 19640883 .
- ^ Джонс, Захари М .; Джейн, Брюс С. (15.06.2012). «Диаметр окуня и паттерны ветвления оказывают интерактивное влияние на передвижение и выбор пути ящериц-анолов» . Журнал экспериментальной биологии . 215 (12): 2096–2107. DOI : 10,1242 / jeb.067413 . ISSN 0022-0949 . PMID 22623198 .
- ^ Hyams, Сара E .; Джейн, Брюс С .; Кэмерон, Гай Н. (2012-11-01). «Структура древесной среды обитания влияет на скорость движения и выбор окуня у белоногих мышей (Peromyscus leucopus)». Журнал экспериментальной зоологии, часть A: экологическая генетика и физиология . 317 (9): 540–551. DOI : 10.1002 / jez.1746 . ISSN 1932-5231 . PMID 22927206 .
- ^ Джейн, Брюс С .; Херрманн, Майкл П. (июль 2011 г.). «Размер и структура окуня имеют видозависимые эффекты на передвижение крысиных змей и удавов по древесине» . Журнал экспериментальной биологии . 214 (13): 2189–2201. DOI : 10,1242 / jeb.055293 . ISSN 0022-0949 . PMID 21653813 .
- ^ Astley, Генри C .; Джейн, Брюс С. (март 2009 г.). «Древесная среда обитания влияет на характеристики и способы передвижения кукурузных змей (Elaphe guttata)». Журнал экспериментальной зоологии, часть A: экологическая генетика и физиология . 311A (3): 207–216. DOI : 10.1002 / jez.521 . ISSN 1932-5231 . PMID 19189381 .
- ^ 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. DOI : 10.1007 / s00359-010-0593-6 . PMID 20957373 . S2CID 6663941 .
- ^ Эмерсон, SB; Кёль, MAR (1990). «Взаимодействие поведенческих и морфологических изменений в эволюции нового локомоторного типа:« Летающие »лягушки». Эволюция . 44 (8): 1931–1946. DOI : 10.2307 / 2409604 . JSTOR 2409604 . PMID 28564439 .
- ^ Friderun Ankel-Simons (27 июля 2010). Анатомия приматов: Введение . Эльзевир. ISBN 978-0-08-046911-9.
- ^ Джон Р. Хатчинсон. «Планеризм и парашютный спорт» . www.ucmp.berkeley.edu . Регенты Калифорнийского университета.
- ^ "Джейн, BC (1982). Сравнительная морфология semispinalis-spinalis мышцы змей и корреляции с движением и сокращением. J. Morph, 172, 83-96" (PDF) . Проверено 15 августа 2013 .
- Перейти ↑ Astley, HC и Jayne, BC (2007). Влияние диаметра и наклона окуня на кинематику, характеристики и способы передвижения по древесине кукурузных змей ( Elaphe guttata ) " J. Exp. Biol. 210, 3862-3872. Архивировано 17 июня 2010 г., на Wayback Machine
- ^ a b "Astley, HC a. J., BC (2009). Древесная структура среды обитания влияет на производительность и способы передвижения кукурузных змей ( Elaphe guttata ). Журнал экспериментальной зоологии, часть A: экологическая генетика и физиология 311A, 207- 216 " (PDF) . Проверено 15 августа 2013 .
Источники [ править ]
- Бертрам, JEA; Руина, А .; Пушка, CE; Чанг, YH; Коулман, MJ (1999). "Точечно-массовая модель передвижения гиббона" (PDF) . J. Exp. Биол . 202 (Pt 19): 2609–2617. PMID 10482720 . Архивировано из оригинального (PDF) 04 марта 2016 года . Проверено 31 декабря 2010 .
- Картмилл, М. (1974). Подушечки и когти при передвижении по деревьям. В «Передвижении приматов» (изд. Ф. Дж. Дженкинс), стр. 45–83. Нью-Йорк: Academic Press.
- Джейн, Британская Колумбия; Райли, Массачусетс (2007). «Масштабирование осевой морфологии и способности к перекрытию щелей коричневой древесной змеи ( Boiga irregularis )» (PDF) . J. Exp. Биол . 210 (7): 1148–1160. DOI : 10,1242 / jeb.002493 . PMID 17371914 . S2CID 2671049 .
- Ламмерс, А .; Бикневичюс, АР (2004). «Биодинамика древесного передвижения: влияние диаметра субстрата на локомоторную кинетику у серого короткохвостого опоссума ( Monodelphis domestica )» (PDF) . J. Exp. Биол . 207 (24): 4325–4336. DOI : 10,1242 / jeb.01231 . PMID 15531652 . S2CID 24341872 . Архивировано из оригинального (PDF) на 2019-07-05 . Проверено 31 декабря 2010 .
- Ламмерс, AR (2000). «Влияние наклона и диаметра ветвей на кинематику древесного передвижения». Являюсь. Zool . 40 : 1094.
- Соча, JJ (2002). «Планирующий полет в райском дереве змей» (PDF) . Природа . 418 (6898): 603–604. DOI : 10.1038 / 418603a . PMID 12167849 . S2CID 4424131 . Архивировано из оригинального (PDF) 18 июля 2011 года.
