Авторское право: Герт ван Дейк

Указанный вид – это брахиатор, то есть животное, которое передвигается по лесам, раскачиваясь на руках. Чтобы больше узнать об этом виде, пестроклюве, вам нужно будет посетить сайт: просто перейдите на страницу «Суша» и выберите первую запись в меню. Сходство пестроклюва с земными гиббонами должно быть очевидным, однако это не из-за того, что мне не хватает фантазии. Конечно же, это тоже может сыграть свою роль, но, вероятно, существует не так уж много способов создать работоспособную модель брахиатора, особенно если вы начинаете с ходячего предка.

Источник здесь
[в оригинале ссылка отсутствует - прим. перев.]

Длинные руки, относительно небольшое туловище и короткие ноги – всё это играет определённую роль при его способе передвижения. Если вы взглянете на брахиатора-гиббона, то увидите, что он похож на маятник, перемещающийся с одной опоры на другую. Передвигаясь медленно, эти обезьяны хватаются за новую опору, прежде чем отпустить предыдущую, что выглядит разумным поступком. При торопливом движении они просто преодолевают в прыжке расстояние между двумя точками опоры. Если начать с более безопасного режима, нетрудно понять, что при движении с использованием брахиации более длинные руки унесут вас дальше вперёд. Длинные и тяжёлые, свободно болтающиеся ноги вообще не помогут осуществлять маятникообразное движение, поэтому такие конечности не должны тормозить маятник. Оставить их маленькими и лёгкими – вот самый простой способ добиться этого. Если вы хотите увидеть, как плохо справляются с брахиацией люди, эти обезьяны с чрезвычайно большими задними ногами, найдите минутку, чтобы посетить сайт Лаборатории моделирования движения животных в Манчестере – здесь. Вы увидите, насколько неуклюжи люди, когда речь заходит о брахиации. О гиббонах и брахиации накоплено уже довольно много знаний, в том числе созданы кое-какие неплохие математические модели. Вот результат, полученный с использованием одной такой модели, в которой тело и задние ноги просто смоделированы как единый яйцевидный комок. Думаю, изображение обладает своей внутренней красотой, но отсутствие у модели задних ног заставило меня задуматься.

Gomes & Ruina. Journal of Theoretical Biology 237 (2005) 265–278

Одним из способов получить интересное вымышленное животное-брахиатора был бы полный отказ от задних ног: это означало бы, что животное постоянно висит на своих руках. Само по себе это не проблема, поскольку висение таким образом не требует большой мышечной активности: на самом деле, вообще никакой. Возможно, тогда было бы полезно иметь больше двух конечностей для брахиации, чтобы обеспечить хороший захват. Мне известен лишь один иной тип животных-брахиаторов в спекулятивно-биологической фантастике – это кальмоббон в «Диком мире будущего». Как я уже отмечал ранее, для ходьбы щупальца не годятся, но они должны хорошо выдерживать растягивающие усилия, которые, естественно, возникают при брахиации. Я показал аналогичного неоцефалопода-брахиатора в записи в блоге на прошлой неделе и добавил ещё один момент конструкции: в идеале конечности для брахиации должны прикрепляться к верхнему концу тела, иначе возникают новые проблемы с равновесием.
Так почему же у пестроклюва всё ещё есть «обычные» ноги, какими бы маленькими они ни были? По правде говоря, когда я рисовал картину, я ни разу не задумывался над тем, чтобы их отрезать, но, оглядываясь назад, думаю, что был прав, не сделав этого. Земные брахиаторы не используют брахиацию в качестве единственного способа передвижения. Таким животным также необходимо карабкаться по вертикальным стволам деревьев, а для этого руки брахиатора непригодны. Поскольку может оказаться невозможным полагаться исключительно на брахиацию, необходимы также конечности для лазания. При необходимости таким обитателям полога, возможно, даже придётся спуститься на лесную подстилку и идти пешком. Представьте себе безногого гиббона на земле: бедное животное... Представьте себе вместо него пестроклюва на лесной подстилке. Я признаю, что для этого требуется хорошо развитое воображение; пестроклюв не так уж быстр, но определённо не беспомощен, а на самом деле – по-прежнему опасен. Возвращаясь к брахиации, не следует думать, что задние ноги должны быть бесполезны. Если ноги (или корпус) подтянуты во время раскачивания, это будет способствовать движению вперёд. Механизм здесь такой же, как тот, что позволяет ребёнку раскачивать качели всё выше и выше, меняя положение тела на сиденье качелей. Наконец, пестроклюв, несомненно, использует четыре свободные лапы как вспомогательное средство для захвата и убийства своей основной добычи. В целом, брахиаторам лучше всего было бы сохранить некоторые другие ноги; чистая брахиация может завести идею слишком далеко.
В некоторых отношениях пестроклюв также отличается от земных животных: это хищный брахиатор, идея которого на настоящий момент выглядит уникальной. Он также довольно крупный по сравнению с гиббонами и им подобными. Тем не менее, он гораздо проворнее, чем земные орангутаны, которые такого же размера или крупнее. Его добыча, обычно «агги» – это тоже брахиатор. Чаще всего пара пестроклювов застаёт агги врасплох, но если первая атака не удалась, они будут преследовать добычу на максимальной скорости. Два взрослых пестроклюва, движущиеся на предельной скорости, – это зрелище, которого никогда не видали на Земле; если бы только у меня было видео, чтобы вам его показать...
Что у меня есть, так это видео, обнаруженное на YouTube, в котором гиббон дразнит двух тигрят. Отчасти волнение в видео может быть вызвано умелым редактированием отснятого материала, но имеется достаточное количество неразрезанных сцен, которые иллюстрируют то, насколько удивительно проворным может быть брахиатор. При просмотре видео возникает такое ощущение: хорошо, что детёныши ещё достаточно молоды, и потому неуклюжи, иначе для гиббона всё может кончиться плохо.
Конечно, если бы гиббона заменить на пестроклюва, детёныши, вероятно, были бы подхвачены с земли и съедены.

Оригинал статьи находится здесь.

Брахиация в сравнении с цернуацией, а также с одно- и трёхрукой брахиацией

Воскресенье, 18 апреля 2010 года

Я постарался сделать название этого поста как можно бестолковее; надеюсь, это оценят все...
В моей недавней записи о пестроклюве, хищнике-брахиаторе с Фурахи, я рассмотрел несколько ограничений, которые накладывает на план строения животного образ жизни, связанный с брахиацией. Среди них была необходимость наличия других конечностей, помимо нужных для раскачивания, чтобы животные могли ходить и лазать по вертикальным поверхностям. Конечно же, в полном разделении функций конечностей нет необходимости. В конце концов, гиббоны пользуются своими руками ещё и для лазания и ходьбы.
Ещё я написал, что в спекулятивной эволюции мне известно лишь одно животное иного типа, пользующееся брахиацией, и что это кальмоббон из «Дикого мира будущего». Оказывается, это утверждение было неверным, как минимум, по двум пунктам. Во-первых, в книге Дугала Диксона «После человека…» есть стригер, хищник из семейства кошачьих, обитающий на деревьях. Хотя в его описании брахиация не подразумевается, прилагаемая картинка её, безусловно, предполагает. Где-то на расширяющихся просторах спекулятивной эволюции обязательно найдутся и другие брахиаторы. А во-вторых, кальмоббон – это вообще не брахиатор! Он кувыркается, и это означает, что на некоторых этапах его передвижения туловище животного перевёрнуто вверх тормашками, что является фундаментальным отличием от брахиации, при которой тело остаётся в вертикальном положении. Мне следовало проверить это до того, как я это написал.

Клип с DVD «Дикий мир будущего»

Чтобы проиллюстрировать разницу, я вырезал короткий клип из «Дикого мира будущего», чтобы показать, как кальмоббон передвигается по деревьям (легко можно найти на Amazon и т. д.). Я не знаю ни одного земного животного, которое вело бы себя так же, так что в действительности это весьма хитроумный план строения. Часто, когда пытаешься придумать новый тип локомоции животного, эволюция уже побывала в этом месте и всё сделала. Жаль, что дизайнеры не дали этому способу передвижения красивого названия. И сейчас я предлагаю термин «цернуация», производное от глагола cernuare, означающего «падать головой вперёд / нырять / делать сальто». Цернуация действительно создаёт такую проблему, которой нет при брахиации: при каждом прыжке поле зрения поворачивается на 360 градусов, что должно усложнить задачу определения конечной точки для прыжка на высоких скоростях ещё сильнее, чем она стоит сейчас. Расположение глаз кальмоббона вблизи горизонтальной оси, вокруг которой он вращается, доказывает, что мыслей в это животное было вложено много. Находясь на оси вращения, поле зрения по-прежнему будет вращаться на 360 градусов при каждом движении, но не будет смещаться так сильно, как если бы глаза находились где-то в другом месте (хотя здесь может быть простор для творчества).
Остальная часть этой записи будет посвящена количеству конечностей, участвующих в брахиации. Пестроклюв использует для брахиации только две руки – точно так же, как гиббоны и другие приматы-брахиаторы. Но поскольку это блог, посвящённый спекулятивной биологии, возникает вопрос: а можно ли это сделать при ином количестве рук?
Как насчёт всего одной? Теоретически, это возможно: животное должно перепрыгивать с одной опоры на другую. Однако у него не было бы ни единой возможности двигаться медленно, как это возможно на двух руках. Медленно движущиеся брахиаторы могут позволить себе отпустить одну руку, тогда как другая сохраняет крепкую хватку. По сути, брахиация с одной рукой очень похожа на прыжки на одной ноге: каждый прыжок требует много энергии. А ещё это было бы опасным делом.
С двумя руками уже разобрались, так что дальше будет три. На самом деле, на Земле есть брахиаторы с тремя конечностями: есть обезьяны-брахиаторы, использующие наряду с руками свой хвост. Когда я обсуждал ходьбу на нечётном количестве конечностей, я не мог найти ни одного животного, которое делало бы это на трёх ногах. Трёхногое хождение поднимает проблему фазы: движутся ли две ноги вместе, тогда как третья движется сама по себе, или цикл разделён на три равных части? В случае с обезьяной отправной точкой является двусторонняя симметрия: две конечности парные, а хвост нет, и это говорит о том, что равное разделение цикла невозможно. Другое возможное решение тоже не работает: получилось бы, что две руки делают взмах вместе, пока хвост держит ветку, и наоборот. Так как же это работает? По сути, обезьяны чередуют положение своих рук обычным для брахиаторов образом. Хвост помогает, когда он перехватывает опору в такт с рукой, и фактически прямо рядом с ней. Такой способ перемещения хвоста может действовать как механизм безопасности, но также оказывает влияние на раскачивание тела.

Turnquist et al; Pendular motion in the brachiation of captive
Lagothrix and Ateles.
Am J Primatol 1999; 48: 263-281

Изображение сверху стоит немного поизучать. Если хвост зацепляется рядом с рукой, верно ли это в отношении обеих рук? Это действительно возможно, и тогда хвост движется в два раза чаще, чем каждая из рук. Авторы статьи описывают это движение как «порывистое». Я полагаю, что это может быть единственный известный способ локомоции, при котором одна из конечностей движется в два раза чаще, чем другие конечности. Я знаю об одном вымышленном животном*, у которого это наблюдается, но не знаю ничего подобного, что происходило бы на Земле! Однако это не единственное решение: некоторые обезьяны пользуются своим хвостом с такой же частотой, как и руками, в результате чего хвост помогает только одной руке – или левой, или правой. Странно, правда?

Возможна ли брахиация при большем количестве рук? Теоретически её можно было бы осуществить при помощи четырёх рук, но тогда характер движения превратится в перевёрнутую вверх тормашками походку четвероногого существа. В этом нет ничего нового.
А можно ли стать брахиатором при радиальной симметрии? Да; интригующий способ осуществить это заключается в том, чтобы позволить каждой последующей руке принимать вес на себя. Представьте себе колесо со спицами и раскрутите его: последовательно расположенные спицы указывают на землю одна за другой. Конечно, это вновь заставляет тело вращаться, и ось вращения тела опять оказывается горизонтальной, под прямым углом к направлению движения, так что это вновь оказывается цернуация.
На Фурахе цернуаторов нет – по крайней мере, пока нет. Не думаю, что анатомия спидрида хорошо подходит для перемещения по деревьям. Один или два вида иногда скатываются вниз по склону на боку, чтобы спастись от опасности, но это всё, что они могут сделать. Я думаю о других местах...

Оригинал статьи находится здесь.

Цернуации быть… Или не быть? (Цернуация III)

Среда, 7 июля 2010 года

Похоже, что моё предыдущее объяснение явления цернуации оставляло желать лучшего, поэтому попробую ещё раз. Когда я придумал это слово, я думал о способе передвижения, изобретённом людьми, ответственными за «Дикий мир будущего» (ДМБ). Кальмоббоны, потомки головоногих моллюсков, забрались на деревья и перескакивают с ветки на ветку, раскачавшись на своих щупальцах. Это может быть как раз та ситуация, где щупальце может показать себя хорошо, поскольку в его работе принимают участие главным образом силы растяжения; щупальца плохо подходят для того, чтобы противостоять силам сжатия, необходимым для ходьбы.
Брахиация – это то, что приходит на ум, когда гиббоны или мелкие обезьяны перепрыгивают с ветки на ветку: они висят на одной руке, а вторая в это время размахивается, чтобы схватиться за другую ветку. При этом тело остаётся главным образом в вертикальном положении, и это означает, что голова всегда находится над ногами.
Способ передвижения кальмоббонов, цернуация, похож на это: животное раскачивается, повиснув на одной или нескольких руках, а другие руки в это время движутся вперёд, чтобы схватить новую ветку. Но движение похоже на какое-то обратное сальто, ведь когда при одном взмахе голова находится сверху, при следующем она переворачивается вниз. Я представил фрагмент из «ДМБ», показывающий кальмоббона, движущегося таким способом, но освещение было не очень ровным, поэтому движение, возможно, было плохо видно. Эта запись исправляет сложившееся положение.

Авторское право: Герт ван Дейк

Сверху вы видите грубую модель животного-цернуатора. Это всего лишь простая модель, созданная в программе ZBrush и не обозначающая какое-то определённое животное (надеюсь, мои друзья из ZBrush простят меня). У животного очень длинные глазные стебельки, длинные руки и длинные ноги, а голова опущена вниз так, что глаза остаются ближе к центру тела; тело даже согнуто, чтобы дать ей место. Положение глаз ближе к центру было заимствовано у кальмоббона; данная концепция особо подчёркивается в книге «ДМБ». Идея, вероятно, заключается в том, что такое положение глаз сводит к минимуму вертикальное расстояние, на которое глаза смещаются в процессе цернуации. К этому моменту мы ещё вернёмся.

Авторское право: Герт ван Дейк

На этом изображении показана часть цикла движения, которая начинается, когда тело вертикально свисает на руках, и заканчивается там, где животное может ухватиться ногами за другую ветку.

Авторское право: Герт ван Дейк

Следующая схема начинается с того же этапа и заканчивается в тот момент, когда руки готовы ухватиться за ветку. Обратите внимание, что во время этой части движения животное перевёрнуто и движется спиной в направлении взмаха.

Авторское право: Герт ван Дейк

И, наконец, животное качается на руках прямо в то положение, с которого начался цикл. Обратите внимание, что тело теперь снова обращено вверх правильным концом, а спина направлен, ну, в общем, назад. Вот такая она, цернуация.
Как я уже писал ранее, я восхищён изобретательностью, заложенной в его план строения. Однако чем больше я думаю на этот счёт, тем больше начинаю сомневаться в том, насколько хорошо это будет работать. В раскачивании такого рода вообще нет никаких механических проблем. Вместо этого имеются проблемы с контролем моторики и зрительного восприятия. Удивительно, что такие животные, как гиббоны, действительно умудряются передвигаться по лесу на большой скорости. Только представьте, насколько сложнее была бы их задача, если бы их картина мира не просто увеличивалась по мере приближения и вдобавок скакала вверх-вниз, как это происходит при брахиации, но и постоянно вращалась, как это должно быть при цернуации. Взгляните на голову животного сверху: в какой-то момент она оказывается перевёрнутой вверх ногами. Как у животных-цернуаторов получается выбрать следующую ветку?

Авторское право: Герт ван Дейк

Наверное, именно по этой причине разработчики кальмоббона расположили его глаза ближе к центру массы. На рисунке сверху показаны все этапы движения, а чёрная линия указывает положение глаз. Сравните это с положением ног или рук (синяя линия), и вы увидите, что центр тела перемещается по вертикали меньше, чем любая часть, удалённая от центра. Теперь вам также станет ясно, почему глаза кальмоббона торчат вбок: в противном случае иногда он не смог бы смотреть вперёд, потому что мешало бы его тело!

Авторское право: Герт ван Дейк

Хотя такое положение глаз сводит к минимуму вертикальное смещение, оно никак не решает проблему вращения глаз, а вместе с ней и картины мира у животного. Возможно, это можно исправить. Предположим, что голову можно повернуть примерно на 180 градусов. Взгляните на животное, изображённое здесь на рисунке А. Повиснув на своих руках таким образом, оно будет смотреть на мир, находясь правильной стороной вверх. Если бы оно изменило положение своей головы, как на B, оно увидел бы мир перевёрнутым с ног на голову, верно? Это будет совершенно бесполезно, если, конечно, само тело не будет перевёрнуто вверх ногами. Очевидно, что во время цернуации именно так и бывает, поэтому, если мы возьмём животное B и развернём его в неподвижном виде – и голову, и всё остальное, – то мы получим животное C. Вся хитрость заключалась бы в том, чтобы животное быстро переворачивало голову из одного положения в другое, когда меняется точка соприкосновения с опорой. Во время раскачивания животное могло бы всегда держать голову в одном и том же вертикальном положении, чтобы ему можно было видеть, что оно делает! Я не знаю, предполагалось ли, что кальмоббоны будут делать это путём вращения глазных стебельков, но почему бы и нет...
Имейте в виду, я думаю, что брахиация – это гораздо более простое решение, и я не собираюсь заполнять леса Фурахи визжащими цернуаторами. Но всё же интересно об этом подумать, верно?
Вероятно, именно в этот момент возникает раскол между теми, кто говорит «да», и подавляющим большинством человечества...

Оригинал статьи находится здесь.

Перевод на русский язык: П. Волков, 2022

Герт ван Дейк

Хищническая брахиация: гонка на руках

Брахиация в сравнении с цернуацией, а также с одно- и трёхрукой брахиацией

Цернуации быть… Или не быть? (Цернуация III)