Когда рыбы вышли на сушу

[Solano]

http://www.gzt.ru/science/2006/04/06/212045.html




В Арктике найдены останки древнего предка всех сухопутных существ
Уникальная находка, сделанная американскими учеными в Арктическом регионе Канады, ознаменовала собой настоящий прорыв в изучении эволюции. На острове Эллесмер, что всего в 800 километрах от Северного полюса, найдены ископаемые останки животного, принадлежащего к тому важнейшему эволюционному периоду, когда жизнь делала только первые робкие шаги из вод мирового океана на сушу. Морской обитатель, названный палеонтологами Tiktaalik roseae и живший 375 миллионов лет назад, сочетает в себе признаки рыбы и сухопутного существа.

Хищная рыба длиной предположительно от 1,2 до 2,7 метра весьма комфортно чувствовала себя на мелководье, но при этом была способна и выходить на сушу, передвигаясь при помощи хорошо развитых грудных плавников. Череп этого доисторического хищника по форме напоминает череп современных крокодилов.


«Это животное ознаменовало переход жизни из океана на сушу, - заявил Нейл Шубин из Чикагского университета, руководитель научной группы, совершившей открытие. - Это уже не просто рыба, но в то же время ее нельзя назвать и полноценным сухопутным животным. Мы должны осознавать, что если бы не подобные первопроходцы, дальнейшее развитие всех сухопутных форм жизни, включая и человека, было бы невозможно».

«Tiktaalik roseae является представителем наикритичнейшего этапа эволюции жизни - его можно назвать общим предком всех животных, имеющих конечности, - земноводных, рептилий, птиц, млекопитающих, а также человека», - соглашается с ним Фэриш Дженкинс из Гарвардского университета. Изучив строение скелета Tiktaalik roseae, говорит он, можно с уверенностью утверждать, что рыба одинаково комфортно чувствовала себя как на мелководье, так и на суше.

В отличие от обычных рыб Tiktaalik roseae имел выраженную шею и крепкий скелетный каркас, который помогал ему передвигаться по земле. Строение четырех его плавников, на которые тот опирался при своих путешествиях вне водоема, отчетливо напоминает строение конечностей современных сухопутных животных, в частности, человеческой кисти. Этот способ передвижения роднит это существо с животными, пользующимися при перемещении по земле четырьмя конечностями - тетраподами.

«Tiktaalik, по сути, является и рыбой и тетраподом в одно и то же время, - продолжает доктор Шубин. - В шутку мы прозвали его «рыбопод». Официальное же название этой уникальной рыбы состоит из двух частей. Первая часть - Tiktaalik - была предложена старейшинами одного из местных племен. На их языке Tiktaalik означает «большая рыба». Вторая часть - roseae - призвана увековечить неизвестного спонсора исследовательского проекта.

Останки Tiktaalik roseae впервые были обнаружены в 2004 году после пятилетнего изучения скальных пород острова Эллесмер, которые представляли особый интерес для ученых, поскольку время их образования датировалось Девонским периодом - 380-375 лет назад. Именно тогда, как считается, жизнь вышла из воды на сушу. И хотя теперь эти породы располагаются в Арктическом регионе, во времена Девонского периода они находились поблизости от экватора.

[Krass]

Возвратиться к прошедшей без обсуждения, по сути очень интересной теме натолкнуло наблюдение за поведением красноухой черепахи в аквариуме. Так часто бывает, когда полученная информация должна вызреть где-то в глубине, что бы породить вопросы и стремление к ее пониманию.
То, что у черепахи отрицательная плавучесть (а не нулевая, что дало бы, наверное, ей преимущества в воде) понял довольно быстро. А вот то, как она плавает, заставило задуматься. То, что первые 1-2 толчка она делает «брасом», было понятно –анатомическое строение ее передних лап вполне соответствует этому стилю, (разовые толчки задними ногами для малых перемещений, тоже выполняются в “стиле брасса”, когда передние конечности убраны в панцирь), но потом она , получив первичный импульс к движения, переходит на полный аналог ходьбы четвероногого животного. Т.е. левая передняя – задняя правая и наоборот. На иноходь не перешла ни разу. Так же она перемещается и по суше.
И сразу же вопросы стали появляться один за другим.
А есть ли черепахи иноходцы и сохраняют ли они этот стиль, как в воде, так и на суше?
Почему, животные, когда бегут, переходят на галоп, вместо того чтобы ускорить перемещение конечностей? И “чистый” ли это галоп или в нем все же (судя по замедленным кадрам съемок) все же прослеживfется диагональное движение коненчностей? А как ведут себя иноходцы? Тоже переходят на галоп? А как иноходцы плавают - иноходью, или переходят на диагональ? И почему эволюция “отдала предпочтение” перекрестному движению конечностей? Ведь человек, впервые встающий на лыжи, даже, если он видел движение лыжника, очень часто начинает с иноходи. Особенно часто это происходит у детей. И главное, что им так удобнее. Да и сам иногда на лыжах сбивался именно на иноходь, правда, для скоростного бега все же иду обычным шагом, но на прогулочном режиме особой разницы не заметил в части утомляемости.
А строевой шаг? Всегда найдется человек, который, сколько ни учи, будет постоянно сбиваться на одностороннее движение рука-нога. Кстати, в некоторых армиях – именно такое односторонне движение конечностей, и соответствует строевому парадному шагу.
А как двигаются “маугли”? Переходят ли они на перемещение на ногах в случаях необходимости? И какова разница в движении “магули” воспитанных у разных видов?

Если жизнь зародилась в океане, а потом продолжила развитие на суше, то каким образом произошла (и произошла ли?) смена кинематики движения? Кстати , как работают плавниками рыбы – в спокойном состоянии и когда сплывут стремительно? Тоже диагональная схема или имеют место случаи одновременного толчка с обеих сторон? Понимаю, что плавники не основной движитель и не равны хвосту, но все же как-то участвуют в поступательном движении .Или только подруливают? Аквариумисты наверное могут об этом сказать.
А движения ластоногих на суше и в воде, чем не переходный момент к выходу на сушу? А у них парное или диагональное толчковое движение ластами на суше?
Если эволюция “выбрала” диагональную. схему кинематики движения конечностей, значит она более адаптирована к условиям жизни практически всех четвероногих видов животных и рыб. Что в таком случае сказать о двуногих вариантах (кенгуру)?.
И не есть ли иноходь отголосок эволюционного “перебора” вариантов в поисках оптимального? И есть ли какие то различия в работе (и структуре) мозга у иноходцев?
И каков процент иноходцев среди четвероногих и людей ? Есть ли какая-то связь между иноходью и леворукостью? А различия в работе нервной системы, вистибулярного аппарата? Ведь иноходь требует другой координации тела для поддержания равновесия.
Одни вопросы. Может есть из посетителей кто-то сведущий хотя бы в какой-то части ответов на них?

[Solano]

Интересные вопросы =)

[Krass]

Спасибо! Очень познавательно про рыб, расширил свой кругозор с Вашей помощью .
Я , в свою очередь, нашел у себя старое издание "Труды арктического интституа (т.LVI) Биология, из-во Глав. Упр. Севморпути, 1936 г.Лениниград). Сам том посвящен стандартам лаек СССР, но в главе Основы стандартизации собак и стандарт ездовых по сравнению с другими лайками", есть раздел -"Разбор аллюров собаки" со схемами движения, распределением рычагов и мускулов и т.д. даже есть таблица сопротивления воздуха и вязкого грунта, верескогового и моховыого болота на разных скоростях, испытываемые собакой на бегу.

[Krass]

Чуть шире об аллюрах.
Поскольку в интернет- виде не нашел (что вполне объяснимо, издание старое и с малым тиражом), то постарался перепечатать из вышеупомнутого источника ( с сокращениями).

Разбор аллюров собаки

(Аллюров чуть больше двух –шаг, карьер, галоп, сдержанный карьер, рысь.) По крайней мере так описано в этой работе.

“На самом медленном из аллюров, мы останавливаться не здесь будем. Этот аллюр, во-первых, требует малой затраты энергии и потому одинаково посилен, по крайней мере без нагрузки, всем типам сложения собаки, а во-вторых – его практическое значение (для человека, использующего собаку ) ничтожно, работа охотничьих и ездовых собак протекает на трех других аллюрах по преимуществу.
Самый скорый из аллюров собаки – карьер, как и у лошади. Однако от карьера лошади он отличается большей степенью участия в прыжке движения позвоночника, то сгибающегося, то выпрямляющегося. Аллюр это состоит из ряда последовательных прыжков, при которых, однако, тело собаки, т.е. колодка, шея, голова, благодаря инерции движения от предыдущего прыжка, продолжает перемещаться и до получения нового толчка, т.е., грубо-практически, движется с равномерной скоростью, а не толчками. (Сравните - стабилизатор орудия на современных танках. Природа давно изобрела –тело скачет, а глаза на цель) . Ход работы отдельных частей тела таков: с предыдущего прыжка собака падает на землю сначала одной из вытянутых вперед и вниз передних ног, затем выставляемой впереди первой другой передней конечностью; тем временем все тело по инерции перемещается вперед, так что передние конечности из положения вынесенного наперед переходят в положение отставленной назад конечности, туловище собаки одновременно сгибается выпуклостью вверх, задние ноги выносятся вперед передних, по их сторонам (!), касаются земли и затем отталкивающим движением их и выпрямлением позвоночника все тело собаки кидается в воздух, теряя на момент всякую опору. Часть энергии, потребной на подбрасывание переда собаки, берется от мускулов переднего пояса –выпрямителей, большого пилообразного мускула лопатки и др. но значительно большая часть этой работы идет за счет мускулатуры задних конечностей и туловища, так как центр тяжести всего тела находится уже над точками опоры, а не впереди их. Частично этот подъем переда от земли совершается сокращением мускулов, идущих от дистального (конечного) отдела бедренной кости к седалищным костям таза. , причем достаточный упор задних ного получается благодаря тому, что они ставятся не рядом (!), а одна несколько впереди другой; отчасти же помогает и сокращение продольной выпрямляющей мускулатуры спины.
По следу карьер легко распознается именно тем, что следы задних ног, шире расставленных, отпечатываются один слегка впереди другого, и притом спереди следов передних ног, поставленных тоже порядочно один впереди другого, но сближенных к срединной линии.. Чем тише карьер, тем ближе друг к другу и следы передних ног взаимно, и следы задних к следам передних. При ускорении карьера мы видим обратную картину. Из этого вытекает, что ускорение карьера сопровождается обязательным большим сгибанием спины.
Если мы выйдем из пределов кинологии и обратимся к другим зверям, то увидим, что специализация в карьере, при все большем участии в прыжках мускулов заднего пояса и туловища, ведет к переразвитию задних конечностей в ущерб передним (например –заяц). В дальнейшей эволюции вся работа по прыжку переносится на задний пояс, задние же ноги после пряжку, заносясь вперед, становятся на землю, а передние остаются поджатыми и земли не касаются совершенно. Этот вид бега свойственен тушканчикам и кенгуру; при этом первые, когда медленно передвигаются при кормежке, все-таки оставляют на грунте следы и передних лап. Скорость же тушканчика на коротких расстояниях такова, что набегу самого животного не рассмотреть, видно только какое-то молниеностное мелькание. Но бег его короток -20м, или около того, тот же тушканчик затаивается потом в полном изнеможении.
Представим себе теперь картину замедленного карьера; длина прыжка убывает, задние ноги заходят вперед от предних ног на меньшее расстояние, изгиб спины менее и отклонение костей ног (во всей системе в целом) от вертикали тоже меньше. Таим образом угол, угол, описанный, например, нижней частью передней ноги, с вершиной в точки соприкосновения лапы с землей, оказывается меньше. Притом же задние лапы –точка опоры всей системы при прыжке- относительно центра тяжести оказываются только слегка впереди иди на вертикали. В результате при замедлении карьера все большая часть работы по отталкиванию тяжело нагруженного переда переносится с задних конечностей на передние. Значение выпрямления спины, однако сохраняется, хотя и в меньшей степени. При дальнейшем замедлении карьера наступает , наконец , момент, когда задние ноги не опережают передних, а становятся несколько позади их и мы имеем дело со
вторым аллюром – галопом.
…………………………
..галоп в чистом виде у собак проявляется реже, чем сдержанны карьер. Часто собака на работе переходит со сдержанного карьера сразу на рысь.
Для последнего аллюра характерно: одновременное отталкивание тела с бросанием его вперед и слегка вверх (менее, чем на предыдущих аллюрах) одновременными усилиями одной задней ноги и одной накрест лежащей передней, причем другая накрест лежащая пара вытягивается вперед и становится одновременно на землю, вслед за чем отталкивается, а вперед заносится первая накрест лежащая пара. ЗА этот момент перемены ног продвижение тела вперед тоже не останавливается, и в общем скорость передвижения рысью даже более равномерна, чем на галопе.

[Лемур]

"И каков процент иноходцев среди четвероногих и людей ?"
А как вы себе представляете человека-иноходца? Это же технически невозможно.

[Krass]

Сообщение от Лемур

"И каков процент иноходцев среди четвероногих и людей ?"
А как вы себе представляете человека-иноходца? Это же технически невозможно.

В данном случае, под "иноходью" у людей я имею ввиду одновременное движение руки и ноги с одной строны, а не по диагонали. Ведь это часто встречается - и солдаты есть, которые не могут идти строевым шагом (сам был такой, только ослабишь контроль и пошла левая рука вместе с левой ногой) и лыжники начинающие (особенно дети) часто толкаются одноврменно ногой и рукой с одной стороны.