• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11 августа
РНФ
450

Поясница жирафов и бегемотов потеряла гибкость из-за отказа от прыжкового бега и большого веса хозяина

4.6

Ученые определили, что подвижность позвоночника у парнокопытных тесно взаимосвязана со способом их бега и весом тела. Авторы пришли к такому заключению, проанализировав более семидесяти видов млекопитающих. Так, у парнокопытных с массой более трехсот килограмм подвижность поясничного отдела очень ограничена, из-за чего они не способны к прыжковому и скоростному галопу, который характерен для средних и мелких видов. Выявленные закономерности объясняют процесс бега парнокопытных, и на их основании можно проследить эволюцию типов передвижения в разных группах.

Поясница жирафов и бегемотов потеряла гибкость из-за отказа от прыжкового бега и большого веса хозяина / ©Getty images

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Anatomy. Млекопитающие имеют уникальную черту — их поясничный отдел позвоночника способен сгибаться в сагиттальной плоскости, то есть той, что делит тело на правую и левую половины. Яркий пример — то, как кошка выгибает спину. Вертикальная подвижность (то есть подвижность как раз в сагиттальной плоскости) между позвонками связана с адаптацией млекопитающих к специфическому типу бега — галопу, при котором за счет вертикальных изгибов позвоночника увеличивается длина шага как задних, так и передних конечностей.

Исследователи из Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН (Москва) и Палеонтологического института имени А. А. Борисяка РАН (Москва) изучили строение позвоночника млекопитающих и пришли к выводу, что пояснично-крестцовый сустав у многих копытных сильно отличается по строению и подвижности от других суставов позвоночника. Проанализировав его особенности у более чем семидесяти видов парнокопытных животных, ученые показали, что строение этого сустава ключевым образом влияет на подвижность спины в целом.

Оказалось, что амплитуда его вертикальной подвижности у представителей отряда копытных различается в семь раз (от 4,5 до 31 градуса). У маленьких и средних, например зебр и газелей, пояснично-крестцовый сустав в 3–4 раза более подвижный, чем другие поясничные суставы. При этом у животных одинакового размера его подвижность также может значительно отличаться. Ученые выяснили, что это связано с формой бега.

Известный биомеханик П. П. Гамбарян предложил классификацию способов галопа млекопитающих. Согласно ей, большинство мелких и средних копытных используют две формы галопа: скоростную и прыжково-скоростную. В первом случае животное набирает скорость за счет увеличения частоты шагов; такой галоп характерен для лошадей, северных оленей и сайгаков. При прыжково-скоростной форме бега увеличение длины шагов происходит за счет длинных прыжков. Оба способа позволяют парнокопытным, например антилопам и газелям, развивать довольно высокую скорость, до 80–90 км/ч.

Парнокопытные с самыми высокими и самыми низкими амплитудами сагиттальной гибкости в пояснично-крестцовом суставе / ©Belyaev et al. / Journal of Anatomy, 2022

В результате настоящего исследования удалось показать, что у видов, адаптированных к прыжково-скоростной форме бега, подвижность в пояснично-крестцовом суставе в среднем в полтора раза выше, чем у видов, адаптированных к скоростной форме. Однако такие формы бега доступны лишь для мелких и средних копытных. Анализ способов передвижения различных копытных животных показал, что вес в 200–400 килограммов является верхней границей для прыжковых форм бега. При увеличении размеров парнокопытные переходят к более экономичным формам галопа, таким как полутяжелая форма бега, характерная, например, для современных быков.

Галоп некоторых парнокопытных: северный олень (a), сайгак (b), личи (c) и газель Томсона (d). Фотографии любезно предоставлены Кевином Лисота, Николаем Денисовым, Okavango Horse Safaris, Полом Соудерсом (WorldFoto) / ©Belyaev et al. / Journal of Anatomy, 2022

Одновременно с отказом от прыжковых форм бега эти животные в значительной степени утрачивают и вертикальную гибкость спины. В результате у самых больших и тяжелых парнокопытных — бегемотов и жирафов — она низкая на протяжении всей поясницы, и пояснично-крестцовый сустав не выделяется на фоне соседних суставов. Авторы связывают это с тем, что у наиболее крупных копытных подвижность поясничного отдела спины и пояснично-крестцового сустава сильно ограничена из-за особенностей процесса роста. При экстремальном увеличении размеров копытные могут и вовсе отказываться от галопа, как это делают гиппопотамы, или даже потерять способность к передвижению без постоянной опоры на субстрат, как это происходит у слонов.

«В данном исследовании мы изучили амплитуду подвижности пояснично-крестцового сустава почти у 80 видов парнокопытных. Размер этих животных находится в диапазоне всего от нескольких килограмм до нескольких тонн. Мы выяснили, что подвижность в пояснично-крестцовом суставе определяется, в основном, формой бега и весом тела животного. Мы планируем продолжить исследование на еще более широком наборе видов», — рассказывает один из авторов статьи Руслан Беляев, научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:55
Алиса Гаджиева

Некоторые наши современники, отягощенные богатством, пытаются продемонстрировать свою успешность окружающим, покупая океанские острова. Оказывается, чем-то подобным занимались элиты Ирландии и Шотландии еще тысячу лет назад. Правда, масштабы были поскромнее.

Позавчера, 13:45
Александр Березин

Половина всего расхода энергии человечеством приходится на тепло, почти 50% из этого количества уходит на отопление и нагрев воды в домах. На электричество — всего 19%. Из этого ясно, что вопрос отопления даже важнее электроэнергетики, а без отказа от ископаемых топлив здесь зеленый переход невозможен. Однако, как показывает новая научная работа, водород в этой роли — лишь несбыточная мечта.

Вчера, 17:33
Никита Логинов

Владельцы собак нередко замечают, что в тяжелые периоды питомцы ведут себя необычно. Оказалось, это не игра воображения: собаки действительно могут ощущать негативные переживания окружающих людей и реагировать на них.

26 сентября
Анатолий Глянцев

Солнце несравнимо ближе к нам, чем любая другая звезда. До него всего восемь световых минут, тогда как до Проксимы Центавра — четыре с лишним световых года. Казалось бы, уж о Солнце-то мы должны знать все и даже больше. Однако не тут-то было. Naked Science рассказывает о загадках, которые все еще таит дневное светило.

27 сентября
Александр Березин

Индустриальная эпоха сделала мобилизацию нормой, но что мы знаем о ней и ее роли в истории России? В чем реальные корни ее необходимости, а где границы? Бывали ли у нас частичные мобилизации раньше? Чем они заканчивались? И чего, наконец, стоит ждать от нее в наши дни и в нашей стране?

Позавчера, 13:45
Александр Березин

Половина всего расхода энергии человечеством приходится на тепло, почти 50% из этого количества уходит на отопление и нагрев воды в домах. На электричество — всего 19%. Из этого ясно, что вопрос отопления даже важнее электроэнергетики, а без отказа от ископаемых топлив здесь зеленый переход невозможен. Однако, как показывает новая научная работа, водород в этой роли — лишь несбыточная мечта.

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

3 сентября
Алиса Гаджиева

В «Кратких сообщениях Института археологии» опубликована статья Михаила Казанского и Анны Мастыковой, в которой авторы обобщили все известное из самых разных источников (от позднеантичных авторов до материалов археологических раскопок) о народе акациры. В результате они не только узнали, где те жили во время Великого переселения народов, но и предположили, как это племя нашло общий язык с соседями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: