Каков будет правильный термин, обозначающий этот способ передвижения? Имеется
выбор между греческим и латинским эквивалентами. Примерами могут служить греческое
‘tetrapod’ и латинское ‘quadruped’ (четвероногий). Одноногих можно обозначить
словами ‘uniped’ (латынь) или ‘monopod’ (греческий). Я предпочитаю рифму из
греческого, поэтому давайте придерживаться этого варианта.
У моноподов есть биомеханические проблемы. Первую из них можно легко продемонстрировать,
попрыгав на одной ноге. Вас это утомит. Одна из причин, пусть и не самая главная,
заключается в том, что работу, которую в обычном случае делают два набора
мышц, выполняет один. Честно говоря, первопричиной куда более серьёзной проблемы
является гравитация. В любом цикле ходьбы есть фаза опоры, при которой нога
отталкивается от земли, и фаза переноса, когда нога делает мах вперёд, отрываясь
от земли. Во время этой фазы переноса тело неминуемо упадёт, если его не поддержит
другая нога. Животные-моноподы, у которых другой ноги нет, должны что-то делать
со склонностью тела к падению. Это не стоит недооценивать: обычный цикл ходьбы
двуногого человека длится около 1 секунды, а каждая нога отрывается от земли
на протяжении примерно 40% цикла, то есть, около 0,4 секунды. В это время
другая нога служит телу опорой, но что, если бы её не было? При земной гравитации
времени в 0,4 секунды достаточно, чтобы упасть на 78 см – это слишком далеко,
чтобы легко наверстать упущенное во время следующего шага. Поэтому данная
фаза без опоры должна быть как можно короче: за 0,3 секунды падение составит
44 см, за 0,2 секунды – 20 см, а за 0,1 секунды – всего 5 см.
Во время бега существуют периоды, когда земли не касается ни одна из ног,
и это напоминает проблему с моноподом. Тем не менее, во время фазы без опоры
наши тела опускаются вниз очень ненамного: фаза без опоры очень недолгая,
потому что у нас есть две ноги и потому, что скорость езды на велосипеде гораздо
выше, чем скорость ходьбы; кроме того, по факту мы подпрыгиваем вверх достаточно
высоко, чтобы противостоять тенденции падать.
Давайте превратим двуногого человека в человека-монопода. Если вы продолжаете
шевелить одной ногой с той же скоростью, как если бы вы шли на двух ногах,
фаза без опоры будет составлять около 0,4 секунды, как показано выше. Единственный
способ не упасть за это время на 80 см – это подпрыгивать при каждом шаге.
Такой прыжок довольно значительный, требует больших затрат энергии. Увеличение
скорости движения, конечно, поможет, но для него потребуются значительные
ускорения и торможения, что также приведёт к значительным затратам энергии.
Вероятно, существует оптимальный баланс, сводящий к минимуму энергию для движения
вперёд. Баланс, как и в случае любого аллюра с любым количеством ног, будет
зависеть от скорости. Животные-моноподы могут проигрывать на низких скоростях,
потому что гравитация не позволяет совершать медленные прыжки.
Животное-монопод похоже на человека, скачущего на «пого стике». «Пого-скакание»
(нам нужен глагол) будет обходиться дешевле в мире с низкой гравитацией, так
что, возможно, его поклонников следует искать там. Вероятно, для «пого-скачущих»
животных существует оптимальная масса. Прыжки – не самая лучшая идея для животных
с большой массой, потому что в таком случае им понадобятся непропорционально
тяжёлые скелеты. Должен также существовать и нижний
предел: можно подумать, что падение не имеет значения для мелких животных
вроде насекомых, поскольку, упав, они не причинили бы себе большого вреда.
Однако небольшие расстояния означают, что не будет времени, чтобы прервать
падение, и независимо от вашего размера тела, во время падения теряется контроль
над телом, а это всегда крайне нежелательно.
Авторское право: Герт ван Дейк
Ещё одной большой проблемой для монопода было бы равновесие, как показано
выше. Стоять на трёх или больше ногах легко, потому что для сохранения положения
центра тяжести в пределах области опоры на земле, ограничиваемой точками,
в которых ступни соприкасаются с землёй, нужно совсем немного умения. Двуногие
существа могут стоять прямо исключительно благодаря помощи сложной нервной
системы управления. В случае такого монопода, как изображённый слева «Unipes
disneyi», площадь опоры невелика, и это требует ещё более сложной системы
управления. Силы, действующие сбоку, создали бы для моноподов очень большую
проблему. Ветер сдует очень маленьких животных с большей вероятностью, чем
более крупных, а насекомым и им подобным полезно растопыривать
ноги: это создает большую область опоры. Таким образом, инопланетные моноподы,
возможно, не должны жить на планетах с очень плотной атмосферой. Очевидным
способом решения этой проблемы было бы обладание длинными пальцами, торчащими
во всех направлениях: средний монопод на рисунке. Они должны быть очень сильными,
чтобы противостоять склонности тела двигаться. В этом отношении пальцы ног,
вероятно, будут уступать ногам, которые втыкаются в землю в тех же точках,
но отрастают от тела так, как показано справа. Но если отправной точкой является
одна нога, то решением вопроса, вероятно, будут пальцы ноги. Я действительно
задаюсь вопросом относительно плана строения тела животного, обладающего только
одной ногой; будет ли это исключать наличие других парных конечностей или
органов?
Наконец, наличие одной ноги приводит к отсутствию избыточности: монопод с
травмой ноги, вероятно, обречён, в то время как двуногий может уйти, хромая,
а многоножка просто продолжит свой путь.
Авторское право: Герт ван Дейк
А есть ли обходные пути? Я испытываю искушение думать именно так. Возьмите животное с крупными пальцами на ногах, показанное слева вверху, и заставьте его встать на кончики пальцев. Подвергните его некоторой эволюции, чтобы получить животное, изображённое справа: пальцы ног становятся больше, а верхняя часть ноги уменьшается. Теперь это животное могло просто переставить один палец ноги вперёд, пока остальные опираются на землю. Если повторить это движение другими пальцами, ему больше не нужно было бы подпрыгивать. Но вполне очевидно, что это лишь поднимает статус пальцев ног до статуса ног, и тогда животное оказывается уже не моноподом, а вторично четвероногим. И вдобавок очень глупым.