Стопоходящие, становимся на пальцы

Основные особенности. Скелет млекопитающих в основе построен по тому же типу, как и у других наземных позвоночных, и его характерные черты хорошо знакомы нам на примере нашего собственного костяка, отличающегося от скелета четвероногих млекопитающих только теми особенностями, которые связаны с прямохождением человека, прочно вставшего на нижние конечности.

Такими особенностями человеческого скелета, отличающими нас от четвероногих, являются 8-образная фигура позвоночника, широкие подвздошные кости таза, которые вместе с копчиковой костью (рудиментом хвостового отдела) поддерживают снизу брюшные внутренности. Кроме того, грудная клетка человека не сдавлена с боков, как у четвероногих. Наконец, у человека сильно развита черепная коробка за счет умеренно развитых костей лицевого скелета, которые у животных образуют не лицо, а звериную морду.

Характеризуя скелет млекопитающих, отметим, во-первых, постоянное число шейных позвонков: у подавляющего большинства видов этого класса, в том числе у китов и у жирафы, шейный отдел содержит семь позвонков; только у ламантина (из отряда американских неполнозубых) число их колеблется между 6 и 10.

Другую характерную особенность скелета млекопитающих составляет недоразвитие в их плечевом поясе коракоидов, или вороньих костей, остатки которых прирастают к лопаткам в виде коракоидных отростков; только у яйцекладущих млекопитающих – утконоса и ехидны – в числе их древних, рептильных признаков коракоиды сохраняются полностью. Таким образом, у высших млекопитающих связующим звеном между лопатками и грудиной остается только пара ключиц, да и они отсутствуют у тех животных, у которых конечности служат только для шага и бега и не приспособлены для лазания, хватания или раскапывания земли (у копытных).

Череп. Существенными особенностями характеризуется череп млекопитающих. Во-первых, он сочленяется с позвоночником посредством двух затылочных мыщелков, что отличает его от черепов рептилий и птиц и сближает с черепом амфибий.

Далее, у млекопитающих имеется только одна височная (скуловая) дуга, которая по своей природе не соответствует ни верхней, ни нижней скуловой дуге на черепе гаттерии и крокодилов, – она образована скуловой костью и отростками челюстной и чешуйчатой костей, тогда как у названных рептилий сочетание костей иное (рис. 278; у современных ящериц сохранились только верхние дуги, у птиц – только нижние, а у змей отсутствуют и те и другие). Любопытно отметить, что у черепах, в отличие от других рептилий, имеется единственная скуловая дуга, образуемая теми же костями, что и у млекопитающих.

Скелеты крупных и мелких зверей. Мы рассмотрели общие признаки скелета млекопитающих (“млекопитающих вообще”), отличающие их от других позвоночных. Как известно, скелет дает опору телу животного и служит его механическим каркасом; поэтому скелет определяет общую форму тела, которая в свою очередь связана с размерами животного и со способом его передвижения (летучие мыши и киты).

У крупных животных соотношение между мышечной силой и массой тела оказывается чрезвычайно неблагоприятным, а это ведет к тому, что с увеличением размеров должна меняться и форма мышц, которые становятся более утолщенными. Но раз мышцы делаются более мощными и массивными, то для прикрепления их к соответствующим костям скелета требуются и более широкие поверхности в виде различных гребней и выростов на костях конечностей.

Яйцекладущих млекопитающих

И только у китов, которые целиком приспособились к водному образу жизни и которым – в соответствии с законом Архимеда – приходится применять мышечную силу только для передвижения, а не расходовать ее на поддержание тяжести своего тела, увеличение размеров далеко оставило за собой и слонов и индрикотериев: для того чтобы уравновесить на весах тушу одного синего кита, потребовалось бы поставить на другую чашку весов 25 слонов.

Скелет и моторика млекопитающих. Переходим к разбору тех особенностей в строении скелета различных млекопитающих, которые также обусловлены размерами животного, но вместе с тем непосредственно связаны с его моторикой – со способами его передвижения.

Присматриваясь к тому, как перебегают мелкие зверьки, мы заметим, что и на коротких ножках они передвигаются очень быстро. Достигается это тем, что в их передвижении принимает активное участие и туловище: оно то сгибается, то с силой распрямляется, и тогда зверек, оттолкнувшись задними ногами, выбрасывает тело вперед и таким образом передвигается скачками.

Львенок. Фото, фотография

Размеры таких скачков зависят не только от мускулатуры задних конечностей (как, например, у лягушки), но и от мускулатуры самого туловища: сгибаясь и распрямляясь, оно действует здесь наподобие стальной пружины.

Если такую пружину мы сперва согнем, сжав ее концы между пальцами, а затем отпустим и дадим ей распрямиться, она с силой отлетает от нас прочь.

Такому способу передвижения соответствуют и особенности скелета мелких млекопитающих (хотя бы того же лемминга). Их позвоночник представляет собой легкий и гибкий стержень, на котором лишь слегка выступают небольшие остистые отростки. Даже и при спокойной позе животного его позвоночник находится в полусогнутом состоянии, как бы уже наготове для активного сгибания и разгибания при передвижении зверька; это дает ему возможность и при малом росте преодолевать бесчисленные препятствия, стоящие на его пути, – кочки и рытвины, поваленные стволы деревьев, мелкие кустарнички. Цепкие лапки с когтями на пальцах позволяют многим таким зверькам взбираться по стволам вверх и вести древесный образ жизни (белка, куница).

Ногах уменьшается поверхность

Животные пальцеходящие и копытные. С увеличением размеров четвероногого животного его костяк становится более массивным и позвоночник с выступающими на нем остистыми отростками мало-помалу утрачивает подвижность (сравните в этом отношении кошку и собаку). Быстрота передвижения достигается здесь удлинением конечностей. Животные становятся не только абсолютно, но и относительно более высокими на ногах; при этом на ногах уменьшается поверхность соприкосновения их с землей. Животное при ходьбе и беге опирается не на всю стопу, а только на пальцы,- как большинство более или менее крупных хищников (животные пальцеходящие), или же только на концы пальцев, “обутые” в этих случаях твердыми роговыми копытами (животные копытные).

О том, что сокращение опорной поверхности конечностей способствует увеличению быстроты бега, свидетельствует наш житейский опыт: пускаясь бежать, мы, существа стопоходящие, становимся на пальцы (на цыпочки), а символом медлительности у нас недаром служит брюхоногий моллюск улитка, ползущая на огромной “подошве”.

Сокращение опорной поверхности достигается перенесением ее со всей стопы на нижнюю сторону пальцев, а затем на копыта, одевающие последние фаланги пальцев. Простейшее наблюдение на собственной руке покажет, как в ходе исторического процесса уменьшения поверхности опоры становятся излишними боковые пальцы, начиная с большого.

Важно отметить, что одностороннее приспособление конечностей только к шагу и бегу ведет за собой и утрату ключиц, теряющих в этом случае свое механическое значение. Чтобы это положение стало более ясным, можно провести такое самонаблюдение. Обопритесь обеими руками на сиденье стула. В таком положении руки будут служить подобием передних конечностей четвероногих. Вы почувствуете, что ваши плечевые кости, упираясь в лопатки, давят на них снизу вверх, причем на долю ключиц, идущих к грудине, не приходится никакой нагрузки (иное дело, если мы будем разводить руки в стороны, поднимать стул и т. д.).

Значение стопоходности и пятипалости. Однако из того, что сказано здесь о пальцеходящих и копытных четвероногих, было бы неправильным вывести заключение, что стопоходность свойственна только примитивным группам млекопитающих, и притом только зверькам мелких размеров. Если быстрый бег не служит животному основным способом его передвижения, если животному не приходится постоянно применять его либо в погоне за добычей, либо для спасения своей жизни и особенно если животное обитает на деревьях, то и стопоходность и пятипалость (по крайней мере на задних конечностях) оказываются для него полезными или даже необходимыми в связи с условиями его жизни.

Классический пример стопоходного животного – косолапый мишка при кажущейся его неуклюжести способен к очень разнообразным движениям. Как раз именно стопоходность и дает медведю возможность легко подниматься на задние ноги и передвигаться в таком положении, не теряя равновесия; она же, при наличии пяти когтистых пальцев, позволяет ему взбираться на деревья. Благодаря этим природным данным в руках опытных дрессировщиков медведи становятся искусными цирковыми артистами и выступают на арене в качестве велосипедистов, эквилибристов, борцов и боксеров.

Только на основе стопоходности и пятипалости могли развиться крылья летучих мышей и цепкие хватательные конечности прирожденных древолазов-обезьян, и, наконец, только прочно встав на всю ступню “задних ног” и освободив от работы по передвижению пятипалые руки, наши обезьяноподобные предки смогли очеловечиться, начав изготовлять и применять различные орудия.

Источник: Яхонтов А. А. Зоология для учителя: Хордовые/Под ред. А. В. Михеева. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1985. – 448 с., ил.