Divkājainība (bipedālisms): definīcija, evolūcija un piemēri

Divkājainība (bipedālisms): definīcija, evolūcija un piemēri — uzzini, kā attīstījās staigāšana uz divām kājām, no dinozauriem līdz putniem un mūsdienu dzīvniekiem.

Bipedālisms ir pārvietošanās, kurā organisms izmanto divas pēdas vai pakaļējās ekstremitātes, lai stāvētu un kustētos pa zemi. Dažiem tetrapodiem ir attīstījusies spēja pārvietoties galvenokārt ar divām kājām. Tos, kas pastāvīgi izmanto divas kājas kustībai, sauc par ierastajiem divkājaiņiem, savukārt tie, kas var gan stāvēt vai pārvietoties uz divām kājām, gan izmantot četras, bieži tiek dēvēti par neobligātajiem divkājaiņiem.

Tipi un uzvedība

Ir vairāki bipedālisma veidi un uzvedības īpatnības:

• Obligātie (ierastie) divkājaiņi: organisms galvenokārt un pastāvīgi pārvietojas uz divām kājām (piemēram, cilvēki un lielākā daļa putnu). Their anatomy is adapted to bipedal locomotion.
• Neobligātie (fakultatīvie) divkājaiņi: spēj uz laiku piecelties vai pārvietoties uz divām kājām — bieži, lai redzētu tālāk, aizbiedētu konkurentus vai plēsējus, parādītu ķermeņa valodu vai brīvi nēsātu priekšējās ķermeņa daļas. Daudzi zīdītāji, piemēram, surikates vai lielie primāti, demonstrē šo uzvedību.
• Specializētas bipedālas kustības: dažiem dzīvniekiem pārvietošanās uz divām kājām notiek speciālā veidā — piemēram, kenguri hopo, bet putni soļo vai skraida.

Evolūcija un piemēri

Agrīnie četrkājainie dzīvnieki izmantoja visas četras ekstremitātes locīšanai un staigāšanai. Tomēr evolūcijas gaitā bipedālisms atkārtoti attīstījās neatkarīgi vairākās grupās. Piemēram, agrākie dinozauri, it īpaši teropodi, bija pārsvarā divkājaini; no tiesiem teropodi ir cēlušies putni, kuri paši ir divkājaini un kuru priekšējās ekstremitātes pārvērtušās par spārniem. Tajā pašā laikā daži dinozauri miljonu gadu gaitā atgriezās pie četrkājainas gaitas (piemēram, daļa lielo četrkāju sauropodu un ornithischian grupu).

Žokļu evolūcija uz zemes rāda arī citur: cilvēku cilts ceļā bipedālisms attīstījās iespējams pirms aptuveni 6–7 miljoniem gadu (agrīnākie hominīni), ar labi dokumentētiem bipedālās gaitas pielāgojumiem Australopithecus pirms ~4–2 miljoniem gadu un tālākām modifikācijām Homo erectus un vēlākos Homo sugas pārstāvjos (apmēram 1,8 miljoni gadus un vēlāk).

Anatomija un biomehānika

Bipedālisms prasa vairākas ķermeņa pārmaiņas:

• mugurkaula un iegurņa pielāgojumi — mugurkauls var veidot “S” formu, kas palīdz amortizēt vertikālas kustības; iegurnis ir īsāks un platāks, lai atbalstītu orgānus stāvot un jūsu svaru;
• kāju un ceļu konstrukcija — garākas apakšējās ekstremitātes, cilpas muskulatūra un speciālas kājas struktūras (piemēram, pēdas garais loks cilvēkiem) nodrošina energoefektīvu soļošanu un lēkšanu;
• smaguma centra pārvietojums — lai stabili staigātu uz divām kājām, organisms bieži pārvieto smaguma centru tuvāk gurniem;
• locītavu atbalsts — kājas locītavas un smagas kaulu struktūras ir pielāgotas slodzes uzņemšanai, it īpaši ilgstošai stāvēšanai un staigāšanai.

Pašā gaitā atšķiras soļošanas un skriešanas mehānismi: staigāšanā vienmēr ir brīdis, kad abas kājas pieskaras zemei (vai nav brīvas «lidojošas» fāzes), bet skriešanā ir fāze, kad abas kājas vienlaikus atbilst zemei — tas maina muskuļu slodzi un enerģijas izmaksas.

Ieguvumi un ierobežojumi

Bipedālisms sniedz vairākas priekšrocības:

• labāka redzamība un spēja uzraudzīt apkārtni (noderīgi atklāt plēsējus vai atrast barību);
• brīvas priekšējās ekstremitātes — iespēja nēsāt vai manipulēt ar objektiem;
• energoefektivitāte ilgstošai staigāšanai uz plakaniem reljefiem (cilvēkiem);
• uzvedības nozīme — stāvot uz divām kājām, dzīvnieks var draudzīgāk demonstrēt teritorijas vai partneru atrašanu.

Trūkumi un ierobežojumi:

• lielāks pārvietošanās risks kritieniem un locītavu traumām;
• augstāku izmaksu muskulatūras un skeleta uzturēšanā salīdzinājumā ar dažām četrkājainām gaitām;
• ne visās vidēs bipedālisms ir efektīvs — piemēram, stāvos meža apvidos vai reljefā četrkājaina kustība var būt ātrāka vai stabilāka.

Mūsdienu piemēri

Plaši pazīstami mūsdienu bipedālie piemēri:

• cilvēki — tipiski obligātie divkājaiņi ar sarežģītām gaitas un stāvēšanas adaptācijām;
• putni (piemēram, strausi, pīles, pingvīni, flamingo) — visi modernie putni pārvietojas uz divām kājām; viņu priekšējās ekstremitātes pārvērtušās par spārniem;
• kenguri — izmanto lēkšanu (hopo) kā efektīvu bipedālu kustību līmeni;
• daži rāpuļi — piemēram, baziliskais ķirzaka (basilisk), kura īsos attālumos var skriet uz divām kājām;
• daudzi zīdītāji un primāti — koriģē bipedālu uzvedību stāvēšanai, redzamībai vai manipulācijām, tomēr pārsvarā pārvietojas četrkājaini (piemēram, šimpanzes, surikates).

Kopumā bipedālisms ir daudzveidīgs fenomens, kas evolūcijas gaitā attīstījies vairākos atsevišķos gadījumos un piedāvā kompromisus starp stabilitāti, efektivitāti un uzvedības iespējām. Tas ne vien ir svarīgs posms cilvēka attīstībā, bet arī rāda, kā pielāgošanās spēja dažādiem ekoloģiskajiem apstākļiem var veicināt ļoti atšķirīgas kustību formas.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir divkājainība?

J: Vai visi divkājainie ir parastie divkājainie?

Vai visi agrīnie četrkājainie dzīvnieki kustībām izmantoja visas četras ekstremitātes?

J: Vai pirmie dinozauri bija divkājainie?

J: Kas ir putni saistībā ar divkājainību?

J: Kā ir attīstījušās putnu priekšējās ekstremitātes?

J: Kāpēc daži neobligāti divkājainie varēja stāvēt uz divām kājām?

Meklēt pēc burta