Стало ясно, как змеи двигаются вперед, не используя позвоночник
Стало ясно, как змеи двигаются вперед, не используя позвоночникПрофиль
Избранное
Роботы-животные 15 января 2018, 14:43 15 января 2018, 15:43 15 января 2018, 16:43 15 января 2018, 17:43 15 января 2018, 18:43 15 января 2018, 19:43 15 января 2018, 20:43 15 января 2018, 21:43 15 января 2018, 22:43 15 января 2018, 23:43 16 января 2018, 00:43
- Дарья Загорская
.
Фото Joseph Fuqua II/UC Creative Services.
Более 70 лет биологи не могли точно описать механизм, при помощи которого некоторые змеи двигаются вперёд, не изгибая своё тело. Но теперь с помощью современных инструментов учёные раскрыли эту загадку.
Змеи используют различные способы передвижения, которые позволяют им незаметно подкрадываться к жертве или скрываться от врагов. Чаще всего мы представляем их изгибающимися в форме латинской буквы S. Некоторые обитатели пустынь, такие как гремучие змеи, ползают по сыпучим пескам боком. Но до сих пор учёные не до конца понимали, как питонам, анакондам и гадюкам удаётся ползать прямолинейно без каких-либо изгибов тела.
Профессор Брюс Джейн (Bruce Jayne) из Университета Цинциннати давно занимается исследованием динамики пресмыкающихся. Ранее учёный раскрыл механику трёх видов локомоции змей, и теперь пришло время внимательно рассмотреть самую загадочную технику передвижения.
В далёком 1950 году британский биолог Ганс Лиссман (Hans Lissmann) первым обратил внимание на прямолинейное движение змей. Он предположил, что ключевую роль в способности пресмыкающихся ползать без помощи позвоночника играет работа мышц в сочетании с рыхлой, гибкой и мягкой кожей на животе. Но технологии середины двадцатого века не позволили подтвердить эту гипотезу.
Теперь Джейн и его коллега Стивен Ньюман (Steven Newman) использовали цифровые камеры высокой чёткости для записи движения ползущего удава и одновременно регистрировали электрические импульсы в отдельных мышцах. На тело змеи были нанесены контрольные точки, с помощью которых учёные фиксировали мельчайшие движения чешуйчатой кожи. Это позволило создать электромиограмму, которая отражала взаимодействие между мышцами, кожей и телом змеи.
Исследователи выяснили, что у ползущего удава кожа на животе сжимается и растягивается немного сильнее, чем на боках и спине. Чешуя на нижней части тела действует как протектор автомобильной шины, обеспечивая сцепление с землёй, а волновая работа мышц непрерывно тянет позвоночник вперёд.
Основную роль в этом процессе играют два типа мышц, связывающих рёбра с кожей. Сначала один набор мускулов тянет кожу вперёд, затем она закрепляется на земле и вторая группа подтягивает позвоночник. При этом мускулатура змеи разбита на сегменты, которые последовательно активируются от головы к хвосту. В результате позвоночный столб перемещается с постоянной скоростью, а тело в каждый момент времени опирается на несколько участков кожи.
«Змеи эволюционировали от роющих предков и, двигаясь таким образом, они могут проникать в узкие отверстия или туннели, где невозможно сгибать тело и отталкиваться», — объясняет Ньюман в пресс-релизе.
Учёные говорят, что 70 лет назад Лиссман в целом правильно описал прямолинейное движение змей, но, не имея высокоточных инструментов, он предположил, что ключевую роль играют только те мышцы, что отвечают за сокращение кожи.
Результаты исследования, опубликованные в издании The Journal of Experimental Biology, могут быть полезны не только биологам, но и инженерам-робототехникам, которые давно работают над созданием роботизированных змей и червей. В будущем такие устройства смогут проникать в труднодоступные пещеры, искать людей под завалами и даже исследовать другие планеты. И техника прямолинейного движения, позаимствованная у удава, будет им весьма полезна.
- новости
Весь эфир
Авто-геолокация
Змеи ползают за счет неравномерного коэффициента трения и постоянного перераспределения веса
Наука
Ученые выяснили, что змеи ползают за счет неравномерности силы трения между телом и земной поверхностью, а также постоянного перераспределения своего веса, и на основе этого предлагают создать мобильных роботов для работ при разборе завалов или даже в разведке.
В том, что фантазия природы существенно превосходит человеческую, сомневаться не приходится: удивительные формы, яркие цвета, всевозможные размеры живущих и вымерших представителей флоры и фауны зачастую просто не вписываются в рамки нашего восприятия. Но, в отличие от персонажей фантастических книг и фильмов, у реальных организмов каждая из этих выразительных черт необходима для выполнения той или иной функции. Особенно это сказывается на способе передвижения.
Лёгкие секреты крокодильей грации
Аллигаторы обладают удивительным механизмом маневрирования. Как выяснили американские учёные, под водой…
17 марта 15:27
Гладкие чешуйки рыб, покрытые тонким слоем слизи; прочные и при этом легкие перья птиц; тонкие кожистые перепонки летающих ящеров; когти кошачьих; отстоящий большой палец у приматов; многочисленные «находки» для прямохождения, которыми так гордится человек; шесть, а то и больше пар ног у членистоногих. А ведь каждой из этих конечностей надо управлять, да ещё и балансировать остальным телом, чтобы вновь не пришлось его поднимать.
В этом плане змеи, черви и безногие амфибии сделали правильный выбор — если ты уже находишься на поверхности, то и падать тебе, собственно, некуда. А вот механика их передвижения оказалась гораздо сложнее, чем казалось. Дэвид Ху из Университета Нью-Йорка и его коллеги
доказали, что характерное ползание обеспечивается неравномерным распределением силы трения по контактирующей с землей поверхности тела и постоянным перераспределением веса.
Большая змея – к большому теплу
Останки самой крупной змеи в истории Земли указывают на невероятно жаркий климат тропиков 60 млн лет назад…
05 февраля 17:39
Этим они принципиально отличаются от своих «собратьев» по несчастью — червей и безногих амфибий. Последние синтезируют обильное количество слизи, черви — проталкивают себя вперед, цепляясь небольшими волосками. А вот в случае со змеями до недавнего времени оставалось лишь полагаться на гипотезы.
Согласно одной из них, сила трения в продольном направлении была значительно меньше таковой в поперечном.
Если добавить сюда способность извиваться, то петли будут обеспечивать необходимую устойчивость, при этом движение будет продолжаться вперед. Демонстрация этого подхода — колесные змейки-роботы, тело которых легко двигается вперед и совсем не двигается вбок. Тем не менее, и им требуются точки опоры, от которых можно отталкиваться. В случае с песком или голым камнем такой подход не сработает.
Авторы публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences существенно расширили существующие представления о движении этих рептилий. Их подопечными стали 10 молодых молочных змей (королевская змея Кэмпбелла или Lampropeltis triangulum campbelli). Эти змейки, обитающие в Северной Америке, известны тем, что внешне очень напоминают ядовитых коралловых аспидов, хотя сами гораздо менее опасны.
Для начала экспериментаторы усыпили пресмыкающихся и измерили силу трения во всех направлениях.
Как и предполагалось, при движении в сторону она оказалась почти в два раза больше, а назад — в полтора, чем при движении вперед.
Но это лишь в том случае, если поверхность шероховатая. Если же в роли подложки выступало что-нибудь сверхгладкое, то сила трения во всех направлениях стремилась к нулю. Впрочем, чуда от змей и не ждали — было бы странным полагать, что чешуйки по-разному цепляются за то, за что в принципе зацепиться невозможно.
Полученная модель объясняет и способность змей передвигаться по наклонной поверхности и дает расчетные скорости, почти приближающиеся к реальным.
close
100%
Недостающие «километры в час» ученые объясняют своеобразной волной, которую змея пускает по своему телу. Её удалось зарегистрировать при видеозаписи движения на зеркальной поверхности. При этом рептилии не полностью отрывают свое тело, а лишь уменьшают нагрузку на те или иные участки, постоянно перемещая центр масс.
Авторы даже рассчитывают найти своей находке практическое применение — подобные роботы в ряде случаев существенно превосходят колесных и даже «шестипалых». Колеса будут абсолютно бесполезны, если высота препятствия больше половины диаметра колеса, а конечности требуют гораздо больше места для маневра, чем тонкое гибкое тело.
Так что при разборе завалов или в разведке такие змеи-роботы могут принести немало пользы. Осталось только научиться изготавливать чешую, подобную змеиной.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Картина дня
Военная операция на Украине. День 398-й
Онлайн-трансляция специальной военной операции на Украине — 398-й день
Последствия инцидента с дроном: США стало трудно собирать разведданные вблизи зоны спецоперации
CNN: возможности разведки США над Черным морем ухудшились после крушения дрона MQ-9 Reaper
Вмешаются Молдавия, Румыния, а вслед и НАТО с РФ: в Приднестровье указали на опасность эскалации конфликта в регионе
Глава ПМР Красносельский назвал конфликт в Приднестровье прямым путем к мировой войне
Москалькова предложила выдавать российские паспорта в зарубежных представительствах
Кадыров: операция по ликвидации двоих боевиков в Гудермесе длилась считанные минуты
Байден заявил, что банковский кризис в США еще не закончился, но ситуация под контролем
Посольство РФ: США хотят спустить на тормозах их причастность к ЧП на «Северных потоках»
Новости и материалы
Россия отменит роуминг c Казахстаном, Киргизией и Арменией
Посольство РФ: поддержка США спецтрибунала против России является откровенной профанацией
Верховный комиссар ООН Тюрк напомнил Украине о необходимости соблюдения свободы религии
Степанова: а не пошли бы вы на фиг со всеми своими рекомендациями, уважаемый МОК?
Делегация РФ на Конференции по разоружению назвала США и НАТО наибольшей угрозой миру
Байден не планирует в ближайшее время принимать Нетаньяху в Вашингтоне
Комментатор Губерниев резко ответил Вяльбе на слова о нейтральном статусе российских атлетов
На Сахалине зафиксировано землетрясение магнитудой 3,0
Месси преодолел отметку в 100 голов за сборную Аргентины
РИА Новости: ВС России получили в зоне СВО уже сотни новейших танков Т-90М и Т-72Б3М
Опрос: российские водители считают самой опасной маркой автомобиля BMW
В США частично затонула баржа с 1 400 тоннами метилового спирта
В России назвали регионы с высокой пожароопасностью
Глава ФЛГР Вяльбе заявила, что России не нужны международные соревнования на условиях МОК
Депутат Роднина назвала рекомендации МОК по допуску россиян «объедками с барского стола»
BFMTV: по всей Франции произошли столкновения протестующих с полицией
Полянский: до мира на Украине далеко из-за отсутствия дипломатических усилий Запада
Экс-футболист «Сельты» Мостовой назвал нового наставника «Торпедо» Клотета ноунеймом
Все новости
«Тяжелый удар для области»: губернатор Азаров напомнил Путину о трагедии в Макеевке
Путин выразил мнение, что после гибели военных в Макеевке 1 января переживает вся Россия
«Пострадавших нет». Дрон с украинским лозунгом упал в Новой Москве
В Новой Москве около железнодорожных путей нашли обломки беспилотника в цветах украинского флага
«Нередко сбывают ворованные Starlink»: Space X отключает на Украине терминалы спутниковой связи
Терминалы Starlink на Украине начали отключать из-за подозрений в мошенничестве
«Исключение любых нештатных ситуаций». Что потребуется при размещении ядерного оружия в Белоруссии
Эксперт Ходоренок объяснил, как Россия будет перевозить и охранять ТЯО в Белоруссии
«Мы должны остановить насилие». Байден требует запретить продажу автоматов в США
Женщина-трансгендер расстреляла в Нэшвилле трех школьников и трех учителей
Ресторатор Алексей Левин умер в ДТП под Орлом. Вместе с ним погибла его жена, детектив Светлана Левина
В ДТП под Орлом погибли детектив Светлана Левина и основатель «Сыроварни» Алексей Левин
Тарантино — актер. Какие роли он успел сыграть до 60
«Пошла пена изо рта». В казарме академии имени Буденного умерли трое курсантов
В военной академии под Санкт-Петербургом от неизвестных причин погибли трое курсантов
Интервью с Домиником Джокером — о новых песнях, «Фабрике звезд» и семье
Доминик Джокер рассказал о споре с Сосо Павлиашвили
Россия увеличила поставки нефти в Индию в 22 раза. Ее покупают со скидкой
Новак сообщил, что экспорт российской нефти в Индию в 2022 году вырос в 22 раза
«Нам есть, что сказать». Совбез ООН проведет заседание из-за размещения ядерного оружия России в Белоруссии
МИД России назвал неадекватной реакцию Запада на размещение ядерного оружия в Белоруссии
«Часто пациенты принимают паническую атаку за сердечный приступ»
Невролог Шиндряева: панические атаки не опасны для здоровья, но снижают качество жизни
Тест: угадайте советский учебник по обложке
Вспомните, по каким школьным предметам эти учебники
Исследование змей может улучшить робототехнику для передвижения по узким туннелям после стихийного бедствия — ScienceDaily
Змеи известны своими культовыми S-образными движениями. Но у них есть менее заметный навык, дающий им уникальную суперсилу.
Змеи могут ползать по прямой.
Биолог из Университета Цинциннати Брюс Джейн изучал механику движения змей, чтобы точно понять, как они могут двигаться вперед, как поезд в туннеле.
«Это очень хороший способ передвижения в ограниченном пространстве», — сказала Джейн. «Этим передвижением пользуются многие змеи с тяжелым телом: гадюки, удавы, анаконды и питоны».
Его исследование под названием «Ползать, не покачиваясь» было опубликовано в декабре в Журнале экспериментальной биологии .
Змеи обычно плавают, карабкаются или ползают, сгибая свой позвоночник в змеевидные кольца или используя передние кромки, чтобы отталкиваться от предметов. Крайний пример их разнообразия движений дал название гремучей змее.
Джейн, профессор биологических наук в Колледже искусств и наук Макмикена Калифорнийского университета, уже открыла механизм трех видов передвижения змей, называемых гармошкой, серпантином и боковым движением. Но прямолинейное движение змей, называемое «прямолинейным передвижением», привлекло меньше внимания, сказал он.
Эта координация мышечной активности и движений кожи была впервые исследована в 1950 году биологом Х.В. Лиссманн. Он предположил, что мышцы змеи в сочетании с рыхлой, гибкой и мягкой кожей живота позволяют ей двигаться вперед, не сгибая позвоночник.
«Прошло уже почти 70 лет, как этот тип передвижения не был хорошо понят», — сказала Джейн.
Джейн и его аспирант и соавтор Стивен Ньюман проверили гипотезу Лиссмана, используя оборудование, недоступное исследователям в 1950-х годах. Джейн использовала цифровые камеры высокого разрешения для съемки удавов, одновременно записывая электрические импульсы, генерируемые определенными мышцами. Это произвело электромиограмму (похожую на ЭКГ), которая показала координацию между мышцами, кожей змеи и ее телом.
Для исследования Ньюман и Джейн использовали удавов, крупных змей, известных тем, что они перемещаются по лесной подстилке по прямой линии. Они записали видео высокой четкости, на котором змеи движутся по горизонтальной поверхности, отмеченной контрольными отметками.
Исследователи также добавили контрольные точки по бокам змей, чтобы отслеживать тонкое движение их чешуйчатой кожи.
Когда змея продвигается вперед на несколько дюймов, кожа на ее животе изгибается гораздо сильнее, чем кожа на грудной клетке и спине. Брюшные чешуи действуют как гусеницы на шине, обеспечивая сцепление с землей, поскольку мышцы тянут внутренний скелет змеи вперед по волнообразной схеме, которая становится плавной и бесшовной при быстром движении.
Мышцы змеи последовательно активизируются от головы к хвосту удивительно плавным и плавным образом. Две из ключевых мышц, ответственных за это, простираются от ребер (costo) до кожи (кожных), что дало им название реберно-кожные.
«Позвоночник движется вперед с постоянной скоростью, — сказал Ньюман. «Один набор мышц тянет кожу вперед, а затем закрепляется на месте. А противоположные мышцы-антагонисты тянут позвоночник».
Преимущество такого движения очевидно для хищника, поедающего грызунов и других животных, проводящих время под землей.
«Змеи произошли от роющих предков. Вы можете пролезть в гораздо более узкие норы или туннели, двигаясь таким образом, чем если бы вам приходилось сгибать свое тело и нажимать на что-то», — сказал Ньюман.
Исследование было частично поддержано грантом Национального научного фонда.
Джейн сказала, что описание Лиссмана 1950 года в основном было правильным.
«Но он предположил, что мышца, укорачивающая кожу, является механизмом, толкающим змею вперед. Он ошибся», — сказала Джейн. «Но, учитывая то время, когда он проводил исследование, я поражаюсь тому, как он смог это сделать. Я безмерно восхищаюсь его идеями».
Промышленность пыталась имитировать безногие, змеиные движения змей в роботах, которые могут осматривать трубопроводы и другое подводное оборудование. Ньюман сказал, что роботы, которые могут использовать прямолинейное движение змеи, могут найти глубокое применение.
«Это исследование может дать информацию для робототехники. Было бы большим преимуществом иметь возможность двигаться по прямой линии в небольших замкнутых пространствах.
Они могли бы использовать змееподобных роботов для поиска и спасения среди обломков и разрушенных зданий», — Ньюман. сказал.
Прямолинейное передвижение — это низкая передача для змей, которые в противном случае могут развить удивительную скорость. Они используют его только тогда, когда они расслаблены. Исследователи заметили, что змеи возвращались к традиционным гармошкам и змеиным движениям, когда их пугали или подталкивали к движению.
Заядлая велосипедистка Джейн изучала физиологию и биомеханику езды на велосипеде в лаборатории в Ривешеле. Он постоянно изучает состояние сердечно-сосудистой системы всадников. Он измеряет их потребление кислорода за одну минуту на килограмм веса тела, чтобы узнать больше о том, как велосипедисты могут увеличить способность своих мышц сжигать лактазу.
Но больше всего его всегда восхищали змеи. Его работа была опубликована в более чем 70 журнальных статьях, большинство из которых посвящено некоторым аспектам поведения или биологии змей.
Совсем недавно Джейн изучала передвижение змей, особенно удивительную способность некоторых из них лазить по деревьям.
Джейн преподает зоологию позвоночных, физиологию и биомеханику человека в Калифорнийском университете.
Неизменный интерес Джейн к змеям позволил науке проникнуть в суть многих ранее незадокументированных поведенческих явлений. Он изучал крабоядных змей в Малайзии и проверяет остроту зрения змей в своей импровизированной оптической лаборатории в Калифорнийском университете.
Испытав пределы своей подвижности, Джейн сможет больше узнать о сложном управлении движениями змеи. Это может пролить свет на то, как люди могут выполнять скоординированные движения.
«Что позволяет им двигаться во всех этих различных направлениях и иметь дело со всей этой трехмерной сложностью, так это разнообразие или пластичность нейронного контроля над мышцами», — сказала Джейн. «Даже если бы у животного была физическая сила, чтобы что-то сделать, у него не обязательно был бы нейронный контроль».
Джейн хочет узнать больше о том, как это усовершенствованное управление моторикой способствует удивительным изгибам змеи.
«Они двигаются столь увлекательными способами. Это потому, что у них такое невероятное разнообразие двигательных паттернов, которые может генерировать нервная система?» он сказал.
«Несмотря на то, что все змеи имеют одинаковый план тела, есть полностью водные змеи, змеи, которые передвигаются по плоским поверхностям, змеи, которые передвигаются в горизонтальной плоскости, змеи, которые ползают. Они ходят повсюду», — сказал он. «И причина, по которой они могут ходить повсюду, заключается в том, что у них так много разных способов контролировать свои мышцы. Это довольно интригующе».
Четыре типа движения змей:
Змеиное движение: также называемое боковой волнистостью, это типичное движение змей из стороны в сторону по пересеченной местности или в воде.
Концертина: Змеи скручиваются в чередующиеся кривые, прежде чем выпрямиться, чтобы двигаться вперед.
Боковой ветер: Змеи изгибаются волнами как из стороны в сторону, так и в вертикальной плоскости, чтобы поднять тело, чтобы образовать всего несколько точек контакта с землей. Это помогает гремучим змеям перемещаться по горячему песку или взбираться на дюны.
Прямолинейный: Специализированные мышцы двигают кожу живота змеи, толкая ее вперед по прямой линии. Это позволяет змеям проскальзывать через норы, не намного большие, чем они сами.
Как передвигаются змеи? — AZ Animals
Думаешь, ты знаешь змей?
Больше полезного контента:
↓ Продолжить чтение, чтобы увидеть это потрясающее видео
Ключевые моменты
- Змеи сокращаются и расслабляются мышцами тела вверх и вниз по длине их тела. Что происходит, так это создание силы в нескольких точках одновременно, которая активирует мышцы спины.
- Змеи также используют акт напряжения мышц, что требует значительно больше энергии, чем другие методы движения.
- Зоологи уже давно определили четыре типа движения, которые змеи используют для навигации по окружающей среде.
Сильные конечности и замечательный метаболизм гепардов позволяют им развивать наземную скорость в 80 миль в час, в то время как обыкновенный стриж имеет развитое тело и крылья, которые позволяют ему оставаться в воздухе в течение 10 месяцев.
Напротив, скольжение змеи может показаться немного не впечатляющим.
Эти рептилии потеряли свои ноги в результате естественного отбора и выросли, чтобы покрыть все континенты, кроме Антарктиды, не испытывая при этом явной необходимости возвращаться назад.
Но более 3000 различных видов змей на планете очень разнообразны. Во многих случаях мы можем видеть, как змеи могли развить уникальные характеристики, чтобы помочь смягчить недостаток ограниченной подвижности по сравнению с проворной — и типично млекопитающей — добычей, такой как крысы и кролики.
Яд и камуфляж особенно распространены, но здесь задействовано больше эволюционных изощрений, чем может показаться неспециалисту.
Тем не менее, как и у всех других рептилий, движение остается важной частью способности змей к выживанию. Так как же двигаются змеи? Зоологи уже давно определили четыре типа движения, которые змеи используют для навигации по окружающей среде, но мы продолжаем узнавать больше о том, как они передвигаются.
Мы также обнаруживаем, что часто существует гораздо больше нюансов и различий между стилем движения видов змей, которые могут казаться нам идентичными.
Кроме того, змеи известны своими S-образными движениями. Однако у них есть менее известный навык — способность ползти по прямой. Биологи считают, что причина этого в том, чтобы помочь им выбраться из замкнутого пространства. Многие тяжелые змеи, такие как гадюки, удавы и питоны, полагаются на эту довольно удобную способность.
Исследователи часто предлагают новые и более тонкие схемы для объяснения передвижения змей. Многие из них являются разумными вариантами, но четыре общепризнанных метода продолжают оставаться наиболее обобщенной структурой, которая у нас есть.
Вот что мы знаем о том, как змеи передвигаются без ног.
1. Боковая волнистость
Голова и шея змеи направляют ее тело при движении.©iStock.com/Schumaher
Как часто двигаются змеи? Каков один из их предпочтительных методов перемещения из одной точки в другую?
Если вы когда-нибудь видели змею в дикой природе, скорее всего, она использовала боковые волнообразные движения. Это наиболее распространенная форма передвижения змей, в основном потому, что она продолжает оставаться очень эффективным методом передвижения. Африканская черная мамба признана одной из крупнейших змей в мире, и они могут развивать максимальную скорость в 12 миль в час с помощью своего традиционного скольжения.
То, что кажется бесшовным и плавным змеевидным движением по поверхности земли, является результатом сокращения и расслабления мускулов змеи вверх и вниз по всей длине ее тела. Создавая силу в нескольких точках одновременно и последовательно активируя мощные спинные мышцы по всей длине своего длинного тела, они могут эффективно волнообразно перемещать свое тело вперед по сегментам.
Эти мышцы создают импульс, но голова и шея направляют тело змеи.
Боковая волнистость также получила такое широкое распространение, потому что это такой гибкий способ передвижения без ног. Тяга их чешуи превратила многие виды змей, включая зеленую древесную змею, в потрясающих альпинистов.
Морские змеи изгибаются в поперечном направлении, чтобы охотиться на рыбу в воде, и у них даже развились плавники, напоминающие весла, которые помогают им более эффективно преодолевать большие расстояния в воде. Несмотря на это, змеям потребовались некоторые очень специфические модификации, чтобы они могли двигаться таким образом.
От впечатляюще гибкой связи между их позвоночником и кожей до их чешуи, предназначенной для сцепления с поверхностью, как гусеницы шины, фирменное скольжение змеи требует конвергенции узкоспециализированных черт, развивающихся в течение длительного периода времени. Но наиболее впечатляющими могут быть их навыки мелкой моторики, которые должны быть в состоянии быстро приспосабливаться к изменениям трения и контролировать колебания различных сегментов своего скользящего тела вокруг препятствий.
Боковая волнистость является стандартной для большинства змей, но она также кажется одной из самых сложных. Исследователи заметили явные различия в характере и поведении волнистых змей, особенно заметные различия между змеями, которые извиваются на суше и в воде.
По мере развития исследований вполне вероятно, что боковые волнообразные движения в конечном итоге будут подразделяться на более широкий диапазон стилей движений.
2. Передвижение с гармошкой
Метод движения, известный как гармошка, кажется одним из самых простых подходов к движению. Однако есть причина, по которой мы видим, что гораздо меньше змей полагаются на него по сравнению с боковой волнистостью. Чтобы использовать этот второй метод, змеи выгибают свои длинные тела вверх, напрягая мышцы, затем используют дополнительную длину, чтобы толкать передние половины своего тела вперед и тянуть заднюю половину назад.
Это простая форма движения, которая позволяет змеям двигаться по прямой линии, а не волнообразно, но такое напряжение мышц приводит к значительному увеличению расхода энергии по сравнению с другими методами движения.
Тот факт, что он не идеален по скорости, также является еще одним недостатком.
Исследование 2018 года, посвященное окаменелостям черепов рептилий и змей, предлагает как правдоподобную предпосылку для давно остававшегося без ответа вопроса о том, как змеи произошли от рептилий, так и ключ к разгадке того, почему у змей развилась такая особая форма подвижности. Новый предок змеи, по-видимому, является типом роющей рептилии, и естественный отбор в конечном итоге уменьшил размер их ног до нуля.
Этот уникальный подход к изгибу имеет смысл для обеспечения импульса движения вперед, необходимого для проникновения в утрамбованную грязь и почву. В то время как змеи, использующие движения гармошкой, могут считаться более примитивными, чем другие виды, правда в том, что этот стиль движения просто лучше всего приспособлен для определенных видов в определенных условиях.
Большинство змей, которые передвигаются таким образом, происходят от крупных видов, таких как питоны и удавы, но древесные виды также отдают предпочтение стилю передвижения.
Соединительное движение движений гармошкой значительно облегчает преодоление расстояния между ветвями или конечностями при пересечении древесных высот.
3. Закручивание в сторону
Гремучие змеи Sidewinder хорошо известны своим движением закручивания в сторону.©Галина Савина/Shutterstock.com
Гремучие змеи Сайдвиндер — это змеи, наиболее известные своим стилем бокового движения, но они не единственные змеи, демонстрирующие такое поведение. Хотя функционально это похоже на то, как работает боковая волнистость, змеи, изгибающиеся в стороны, позволяют только части своего тела касаться поверхности земли и используют это в качестве фокуса для регулировки остальной части тела.
Это сложнее, чем кажется, поскольку извивающаяся змея отрывает свое тело от земли. Это может показаться хаотичным и неэффективным способом передвижения, но гремучая змея может развивать скорость до 18 миль в час в местах своего обитания по всей Мексике и на юго-западе Америки.
Sidewinding, по-видимому, имеет очень ограниченное применение в большом змеином сообществе, но это только потому, что он был разработан для условий очень специфических мест обитания.
В случае с гремучей змеей и сахарской рогатой гадюкой проблема, которую необходимо преодолеть, — это рыхлый и горячий песок палящей пустыни. Сведение к минимуму прямого контакта с песком и регулярное смещение точек соприкосновения помогают змее избежать смещения песка под собой.
Гомалопсин является исключением. Эти змеи, обитающие по всей Индонезии и Австралии, используют метод бокового движения, чтобы ориентироваться в своих грязных экосистемах. Сайдвиндеры пустыни могут эффективно преодолевать большие расстояния без ног, но они особенно искусны в лазании. Расположив свой вес как можно ближе к дюнам, по которым они взбираются, они могут подняться практически по самой крутой песчаной поверхности.
4. Прямолинейное передвижение
Как двигаются змеи, когда им нужно производить как можно меньше шума?
Прямолинейная локомоция похожа на движение гармошкой в том смысле, что она позволяет змеям идти по прямой линии и, как правило, является предпочтительной формой навигации для более крупных змей, но змеи используют сильные мышцы живота, а не поднимаются в высокие кольца.
.
Хотя это делает прямолинейное передвижение плохим методом лазания по деревьям, считается, что оно коренится в том же методе рытья нор, который определял передвижение первых потомков змей. Поднимая тело и продвигаясь вперед более медленными и менее драматичными движениями, более крупные змеи могут двигаться с постоянной скоростью, сводя к минимуму затраты энергии.
Прямолинейное движение часто является предпочтительным выбором для самых крупных видов змей. Это потому, что, хотя прямолинейное движение является одной из самых медленных форм передвижения, оно дает змеям возможность двигаться почти бесшумно. Это явное преимущество для охотников из засад, таких как удавы. Но для большинства змей прямолинейное движение обычно существует как единственный инструмент в их большом наборе инструментов движения.
Древесные змеи сочетают прямолинейное движение с передвижением по спирали при перемещении по деревьям, и есть некоторые свидетельства того, что большинство видов змей будут использовать его, даже когда они в основном перемещаются, используя боковые волнообразные движения.
Прямолинейное движение также является предпочтительным выбором, когда змее нужно протискиваться через тесные пространства или перемещаться по туннелям. Этот метод оказался настолько эффективным в труднопроходимой местности, такой как грязь и камни, что инженеры начали использовать прямолинейное движение в качестве альтернативы колесным роботам.
В частности, в сложных условиях эти типы роботов демонстрируют большие перспективы не только для навигации по окружающей среде, но и благодаря их надежности и сравнительно низкой частоте механических отказов.
Далее…
- Как поймать змею – Нужно правильно поймать змею? Нажмите здесь, чтобы избежать дорогостоящих ошибок!
- Как змеи какают? – Какают все, кроме бабочек, а как это делают змеи? Продолжайте читать, чтобы учиться!
- Как спариваются змеи? – Как размножаются змеи? Живорожают или откладывают яйца? Факты могут вас удивить!
Откройте для себя змею-монстра, которая в 5 раз больше анаконды
Каждый день A-Z Animals рассылает одни из самых невероятных фактов в мире из нашего бесплатного информационного бюллетеня.