Tierbewegung - Animal locomotion

Die Fortbewegung von Tieren ist in der Ethologie eine von einer Vielzahl von Methoden, mit denen Tiere sich von einem Ort zum anderen bewegen. Einige Fortbewegungsarten sind (zunächst) selbstfahrend, zB Laufen, Schwimmen, Springen, Fliegen, Hüpfen, Segelfliegen und Gleiten. Es gibt auch viele Tierarten , die für den Transport von ihrer Umgebung abhängen, eine Art von Mobilität genannt passive Fortbewegung , zum Beispiel Segeln (einige Quallen), Kiten (Spinnen), Walzen (einige Käfer und Spinnen) oder Reiten andere Tiere ( Phorese ).

Tiere bewegen sich aus einer Vielzahl von Gründen, beispielsweise um Nahrung zu finden , einen Partner , einen geeigneten Mikrohabitat zu finden oder Raubtieren zu entkommen . Für viele Tiere ist die Bewegungsfähigkeit überlebenswichtig, und daher hat die natürliche Selektion die Fortbewegungsmethoden und -mechanismen von sich bewegenden Organismen geprägt. Zum Beispiel haben wandernde Tiere , die große Entfernungen zurücklegen (wie die Küstenseeschwalbe ), typischerweise einen Fortbewegungsmechanismus, der sehr wenig Energie pro Entfernungseinheit kostet, während nicht wandernde Tiere, die sich häufig schnell bewegen müssen, um Raubtieren zu entkommen, wahrscheinlich energetisch kostspielig sind. aber sehr schnell, Fortbewegung.

Die anatomischen Strukturen, die Tiere zur Bewegung verwenden, einschließlich Flimmerhärchen , Beine , Flügel , Arme , Flossen oder Schwänze, werden manchmal als Bewegungsorgane oder Bewegungsstrukturen bezeichnet .

Etymologie

Der Begriff „Locomotion“ wird im Englischen aus dem Lateinischen loco „from a place“ (Ablativ von locus „place“) + motio „motion, a moving“ gebildet.

Fortbewegung in verschiedenen Medien

Tiere bewegen sich durch oder auf vier Arten von Umgebungen: aquatisch (im oder auf dem Wasser), terrestrisch (auf dem Boden oder einer anderen Oberfläche, einschließlich baumbewohnender oder baumbewohnender), fossorialer (unterirdischer) und luftiger (in der Luft). Viele Tiere – zum Beispiel semi-aquatische Tiere und Tauchvögel – bewegen sich regelmäßig durch mehr als eine Art von Medium. In einigen Fällen erleichtert die Oberfläche, auf der sie sich bewegen, ihre Fortbewegungsmethode.

Wasser

Schwimmen

Delfine beim Surfen

Im Wasser ist es mit Auftrieb möglich, sich über Wasser zu halten. Wenn der Körper eines Tieres weniger dicht als Wasser ist, kann es über Wasser bleiben. Dies erfordert wenig Energie, um eine vertikale Position zu halten, erfordert jedoch mehr Energie für die Fortbewegung in der horizontalen Ebene im Vergleich zu weniger schwimmfähigen Tieren. Der Widerstand in Wasser ist viel größer als in Luft. Die Morphologie ist daher wichtig für eine effiziente Fortbewegung, die in den meisten Fällen für Grundfunktionen wie dem Beutefang unerlässlich ist . Eine spindelförmige, torpedoartige Körperform wird bei vielen Wassertieren beobachtet, obwohl die Mechanismen, die sie zur Fortbewegung verwenden, unterschiedlich sind.

Das primäre Mittel, mit dem Fische Schub erzeugen, besteht darin, den Körper von einer Seite zur anderen zu schwingen, wobei die resultierende Wellenbewegung an einer großen Schwanzflosse endet . Eine feinere Kontrolle, z. B. bei langsamen Bewegungen, wird oft mit Schub von Brustflossen (oder vorderen Gliedmaßen bei Meeressäugern) erreicht. Einige Fische, zB der Gefleckte Rattenfisch ( Hydrolagus colliei ) und Batiform-Fische (elektrische Rochen, Sägefische, Gitarrenfische, Rochen und Stachelrochen) benutzen ihre Brustflossen als primäres Fortbewegungsmittel, manchmal auch Labriform-Schwimmen genannt . Meeressäuger schwingen ihren Körper nach oben und unten (dorso-ventral). Andere Tiere, zB Pinguine, Tauchenten, bewegen sich unter Wasser auf eine Art und Weise, die als "Wasserfliegen" bezeichnet wird. Manche Fische treiben sich ohne Wellenbewegung des Körpers an, wie bei den langsam laufenden Seepferdchen und Gymnotus .

Andere Tiere, wie zum Beispiel Kopffüßer , verwenden einen Düsenantrieb , um schnell zu reisen, nehmen Wasser auf und spritzen es in einem explosiven Stoß wieder heraus. Andere schwimmende Tiere können sich hauptsächlich auf ihre Gliedmaßen verlassen, ähnlich wie Menschen beim Schwimmen. Obwohl das Leben an Land aus den Meeren stammt, sind Landtiere bei mehreren Gelegenheiten zu einem aquatischen Lebensstil zurückgekehrt, wie zum Beispiel die vollständig im Wasser lebenden Wale , die sich jetzt sehr von ihren Landvorfahren unterscheiden.

Delfine reiten manchmal auf den von Booten erzeugten Bugwellen oder surfen auf natürlich brechenden Wellen.

Benthisch

Jakobsmuschel in Sprungbewegung; diese Muscheln können auch schwimmen.

Die benthische Fortbewegung ist die Bewegung von Tieren, die auf, in oder in der Nähe des Bodens von Gewässern leben. Im Meer laufen viele Tiere über den Meeresboden. Stachelhäuter benutzen hauptsächlich ihre Röhrenfüße , um sich zu bewegen. Die Rohrfüße haben typischerweise eine Spitze in Form eines Saugnapfes, die durch Muskelkontraktion ein Vakuum erzeugen kann. Dies, zusammen mit einer gewissen Klebrigkeit durch die Schleimsekretion , sorgt für Adhäsion. Wellen von Kontraktionen und Entspannungen der Röhrenfüße bewegen sich entlang der anhaftenden Oberfläche und das Tier bewegt sich langsam weiter. Einige Seeigel verwenden ihre Stacheln auch zur benthischen Fortbewegung.

Krabben laufen normalerweise seitwärts (ein Verhalten, das uns das Wort krabbenweise einbringt ). Dies liegt an der Artikulation der Beine, die einen Seitengang effizienter macht. Einige Krabben gehen jedoch vorwärts oder rückwärts, darunter Raniniden , Libinia emarginata und Mictyris platycheles . Einige Krebse, insbesondere die Portunidae und Matutidae , sind auch in der Lage Schwimmen, die Portunidae besonders um ihr letztes Paar Wander Beine sind in Schwimmen Paddel abgeflacht.

Ein Stomatopode, Nannosquilla decemspinosa , kann entkommen, indem er sich in ein selbstfahrendes Rad rollt und mit einer Geschwindigkeit von 72 U/min rückwärts schlägt . Mit dieser ungewöhnlichen Fortbewegungsmethode können sie mehr als 2 m zurücklegen.

Wasseroberfläche

Velella bewegt sich segelnd.

Velella , der Windsegler , ist ein Nesseltier ohne andere Antriebsmittel als Segeln . Ein kleines starres Segel ragt in die Luft und fängt den Wind auf. Velella- Segel richten sich immer entlang der Windrichtung aus, wobei das Segel als Tragfläche wirken kann , so dass die Tiere dazu neigen, in einem kleinen Winkel zum Wind gegen den Wind zu segeln.

Während sich größere Tiere wie Enten schwimmend auf dem Wasser bewegen können, bewegen sich manche Kleintiere darüber, ohne die Oberfläche zu durchbrechen. Diese Oberflächenbewegung macht sich die Oberflächenspannung des Wassers zunutze . Zu den Tieren, die sich auf diese Weise bewegen, gehört der Wasserläufer . Wasserläufer haben hydrophobe Beine, die verhindern, dass sie die Struktur des Wassers stören. Eine andere Form der Fortbewegung (bei der die Oberflächenschicht aufgebrochen wird) wird von der Basiliskeneidechse verwendet .

Antenne

Aktiver Flug

Ein Paar Schwefelschmetterlinge im Flug. Das Weibchen oben befindet sich im schnellen Vorwärtsflug mit kleinem Anstellwinkel ; das Männchen unten dreht seine Flügel scharf nach oben, um Auftrieb zu gewinnen und auf das Weibchen zu fliegen.

Die Schwerkraft ist das Haupthindernis für den Flug . Da es für einen Organismus unmöglich ist, eine so geringe Dichte wie die von Luft zu haben, müssen fliegende Tiere genügend Auftrieb erzeugen, um aufzusteigen und in der Luft zu bleiben. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, sind Flügel , die, wenn sie durch die Luft bewegt werden, eine Auftriebskraft auf den Körper des Tieres erzeugen . Flugtiere müssen sehr leicht sein, um fliegen zu können, wobei die größten lebenden Flugtiere Vögel mit etwa 20 Kilogramm sind. Andere strukturelle Anpassungen von fliegenden Tieren sind ein reduziertes und neu verteiltes Körpergewicht, eine spindelförmige Form und eine kräftige Flugmuskulatur; es kann auch physiologische Anpassungen geben. Der aktive Flug hat sich bei Insekten , Flugsauriern , Vögeln und Fledermäusen mindestens viermal unabhängig voneinander entwickelt . Insekten waren das erste Taxon, das vor ungefähr 400 Millionen Jahren (mya) den Flug entwickelte, gefolgt von Flugsauriern ungefähr 220 Millionen Jahren, Vögeln ungefähr 160 Millionen Jahren und Fledermäusen ungefähr 60 Millionen Jahren.

Gleiten

Einige (semi-) baumbewohnende Tiere reduzieren ihre Fallgeschwindigkeit nicht durch aktives Fliegen, sondern durch Gleiten . Gleiten ist schwerer als Luft ohne Schub ; der Begriff "Volplaning" bezieht sich auch auf diese Flugweise bei Tieren. Bei dieser Flugweise wird horizontal eine größere Distanz geflogen als vertikal und kann daher von einem einfachen Abstieg wie einem Fallschirm unterschieden werden. Das Segelfliegen hat sich häufiger weiterentwickelt als der aktive Flug. Es gibt Beispiele für gleitfähige Tiere in mehreren wichtigen taxonomischen Klassen wie Wirbellose (zB Gleitameisen ), Reptilien (zB gebänderte fliegende Schlange ), Amphibien (zB fliegender Frosch ), Säugetiere (zB Zuckergleiter , Eichhörnchengleiter ).

Fliegender Fisch beim Abheben

Einige Wassertiere nutzen auch regelmäßig das Gleiten, zum Beispiel fliegende Fische , Tintenfische und Tintenfische. Die Flüge von fliegenden Fischen sind in der Regel etwa 50 Meter (160 ft) lang, obwohl sie an der Vorderkante der Wellen Aufwinde verwenden können, um Entfernungen von bis zu 400 m (1.300 ft) zurückzulegen. Um aus dem Wasser nach oben zu gleiten, bewegt ein fliegender Fisch seinen Schwanz bis zu 70 Mal pro Sekunde. Mehrere ozeanische Tintenfische , wie der pazifische fliegende Tintenfisch , springen aus dem Wasser, um Raubtieren zu entkommen, eine Anpassung ähnlich der von fliegenden Fischen. Kleinere Tintenfische fliegen in Schwärmen und es wurde beobachtet, dass sie Entfernungen von bis zu 50 m zurücklegen. Kleine Flossen an der Rückseite des Mantels helfen, die Flugbewegung zu stabilisieren. Sie verlassen das Wasser, indem sie Wasser aus ihrem Trichter ausstoßen. Tatsächlich wurde beobachtet, dass einige Tintenfische weiterhin Wasser spritzen, während sie in der Luft sind, um auch nach dem Verlassen des Wassers Schub zu geben. Dies macht fliegende Tintenfische möglicherweise zu den einzigen Tieren mit Düsenantrieb in der Luft. Es wurde beobachtet, dass der Neon-Fliegende Tintenfisch über Entfernungen von über 30 m mit Geschwindigkeiten von bis zu 11,2 m/s gleitet.

Segelfliegen

Aufsteigende Vögel können den Flug ohne Flügelschlag aufrechterhalten, indem sie aufsteigende Luftströmungen verwenden. Viele Gleitvögel sind in der Lage, ihre ausgestreckten Flügel mit Hilfe einer speziellen Sehne zu "verriegeln". Aufsteigende Vögel können Gleiten mit Phasen des Aufsteigens in aufsteigender Luft abwechseln . Es werden fünf Hauptauftriebsarten verwendet: Thermik , Kammauftrieb , Leewellen , Konvergenzen und dynamisches Segelfliegen .

Beispiele für den Höhenflug von Vögeln sind die Verwendung von:

Ballonfahren

Ballonfahren ist eine Fortbewegungsmethode, die von Spinnen verwendet wird. Bestimmte seidenproduzierende Arthropoden , meist kleine oder junge Spinnen, scheiden eine spezielle leichte hauchdünne Seide zum Ballonfahren aus, die manchmal große Entfernungen in großer Höhe zurücklegt.

Terrestrisch

Pazifik springender Schleier Alticus arnoldorum hüpft
Pacific Jumping Blenny klettert ein vertikales Stück Plexiglas hoch

Fortbewegungsformen an Land sind Gehen, Laufen, Hüpfen oder Springen , Ziehen und Krabbeln oder Rutschen. Reibung und Auftrieb sind hier kein Thema mehr, jedoch sind bei den meisten Landtieren zur strukturellen Unterstützung ein starkes Skelett- und Muskelgerüst erforderlich. Jeder Schritt erfordert auch viel Energie, um die Trägheit zu überwinden , und Tiere können in ihren Sehnen elastische potentielle Energie speichern , um diese zu überwinden. Auch für die Bewegung an Land ist Gleichgewicht erforderlich. Menschliche Säuglinge lernen zuerst zu krabbeln, bevor sie auf zwei Beinen stehen können, was eine gute Koordination und körperliche Entwicklung erfordert. Der Mensch ist ein zweibeiniges Tier, das auf zwei Füßen steht und beim Gehen immer einen auf dem Boden hält . Beim Laufen steht jeweils höchstens ein Fuß auf dem Boden und beide verlassen kurz den Boden. Bei höheren Geschwindigkeiten hilft der Schwung dabei , den Körper aufrecht zu halten, sodass mehr Energie für die Bewegung verwendet werden kann.

Springen

Grauhörnchen ( Sciurus carolinensis ) im Mittelsprung

Springen (Saltation) kann durch die relativ lange Dauer der Luftphase und den hohen Startwinkel von Laufen, Galoppieren und anderen Gangarten unterschieden werden, bei denen der gesamte Körper vorübergehend in der Luft ist. Viele Landtiere nutzen Springen (einschließlich Hüpfen oder Springen), um Raubtieren zu entkommen oder Beute zu fangen – jedoch verwenden relativ wenige Tiere dies als primäre Fortbewegungsart. Dazu gehören das Känguru und andere Makropoden, Kaninchen , Hasen , Springmaus , Hüpfmaus und Känguru-Ratte . Känguru-Ratten springen oft 2 m und angeblich bis zu 2,75 m bei Geschwindigkeiten von bis zu fast 3 m/s (6,7 mph). Sie können zwischen den Sprüngen schnell ihre Richtung ändern. Die schnelle Fortbewegung der Fahnenschwanz-Känguru-Ratte kann die Energiekosten und das Prädationsrisiko minimieren. Die Verwendung eines "Move-Freeze"-Modus kann es auch für nachtaktive Raubtiere weniger auffällig machen. Frösche sind, bezogen auf ihre Größe, die besten Springer aller Wirbeltiere. Der australische Raketenfrosch, Litoria nasuta , kann über 2 Meter (6 ft 7 in) springen, das ist mehr als das Fünfzigfache seiner Körperlänge.

Blutegel bewegen sich durch Schleifen mit seinen vorderen und hinteren Saugnäpfen

Peristaltik und Looping

Andere Tiere bewegen sich in terrestrischen Lebensräumen ohne Hilfe von Beinen. Regenwürmer kriechen durch eine Peristaltik , die gleichen rhythmischen Kontraktionen, die Nahrung durch den Verdauungstrakt treiben.

Blutegel, der sich auf einer ebenen Fläche bewegt

Blutegel und Geometer-Motten- Raupen bewegen sich durch Schleifen oder Inchen (Messen einer Länge bei jeder Bewegung), indem sie ihre gepaarten Kreis- und Längsmuskeln (wie bei der Peristaltik) verwenden, zusammen mit der Fähigkeit, sich sowohl am vorderen als auch am hinteren Ende an einer Oberfläche zu befestigen. Ein Ende wird befestigt und das andere Ende wird peristaltisch nach vorne projiziert, bis es so weit wie möglich aufsetzt; dann wird das erste Ende gelöst, nach vorne gezogen und wieder befestigt; und der Zyklus wiederholt sich. Bei Blutegeln erfolgt die Befestigung durch einen Saugnapf an jedem Ende des Körpers.

Gleiten

Eis bietet aufgrund seines geringen Reibungskoeffizienten die Möglichkeit für andere Fortbewegungsarten. Pinguine watscheln entweder auf den Füßen oder rutschen auf dem Bauch über den Schnee, eine Bewegung namens Rodeln , die Energie spart und sich schnell fortbewegt. Einige Flossenfüßer führen ein ähnliches Verhalten aus, das als Schlittenfahren bezeichnet wird .

Klettern

Einige Tiere sind darauf spezialisiert, sich auf nicht horizontalen Oberflächen zu bewegen. Ein häufiger Lebensraum für solche Klettertiere sind Bäume ; zum Beispiel ist der Gibbon auf Baumbewegungen spezialisiert und bewegt sich schnell durch Brachiation (siehe unten ).

Andere, die an Felswänden wie in Bergen leben, bewegen sich durch vorsichtiges Balancieren und Springen auf steilen oder sogar fast senkrechten Oberflächen. Vielleicht ist die außergewöhnlich sind die verschiedenen Arten von Bergbewohner Capriden (zB Barbary Schafe , Yaks , Steinböcke , felsigen Bergziege , etc.), deren Anpassungen können mit einem weichen gummi Polster zwischen den Hufen für Griff umfassen, Hufe mit scharfen Keratin Felgen für die Unterbringung in kleinen Fußstapfen und hervorstehenden Taukrallen. Ein weiterer Fall ist der Schneeleopard , der als Raubtier solcher Capriden auch über spektakuläre Gleichgewichts- und Sprungfähigkeiten verfügt, wie zum Beispiel die Fähigkeit, bis zu 17  m (50  ft) zu springen .

Einige leichte Tiere sind in der Lage, an glatten Oberflächen hochzuklettern oder durch Adhäsion mit Saugnäpfen kopfüber aufzuhängen . Viele Insekten können dies tun, obwohl auch viel größere Tiere wie Geckos ähnliche Leistungen erbringen können.

Gehen und Laufen

Arten haben eine unterschiedliche Anzahl von Beinen, was zu großen Unterschieden in der Fortbewegung führt.

Moderne Vögel, obwohl als Tetrapoden klassifiziert , haben normalerweise nur zwei funktionelle Beine, die einige (zB Strauß, Emu, Kiwi) als ihre primäre, zweibeinige Fortbewegungsart verwenden. Einige moderne Säugetierarten sind gewöhnliche Zweibeiner, dh deren normale Fortbewegungsmethode zweibeinig ist. Dazu gehören die Makropoden , Känguru-Ratten und -Mäuse , Springhasen , Hüpfmäuse , Schuppentiere und Homininan- Affen. Zweibeinigkeit kommt selten außerhalb von Landtieren vor – obwohl mindestens zwei Arten von Tintenfischen mit zwei ihrer Arme zweibeinig auf dem Meeresboden laufen, sodass sie sich mit den verbleibenden Armen als Algenmatte oder schwimmende Kokosnuss tarnen können.

Es gibt keine dreibeinigen Tiere – obwohl einige Makropoden wie Kängurus, die ihr Gewicht abwechselnd auf ihren muskulösen Schwänzen und ihren beiden Hinterbeinen ruhen, als Beispiel für die dreibeinige Fortbewegung bei Tieren angesehen werden könnten.

Animation eines devonischen Tetrapoden

Viele bekannte Tiere sind vierbeinig , laufen oder laufen auf vier Beinen. Einige Vögel verwenden unter bestimmten Umständen die vierbeinige Bewegung. Zum Beispiel benutzt der Schuhschnabel manchmal seine Flügel, um sich aufzurichten, nachdem er auf Beute gesprungen ist . Der frisch geschlüpfte Hoatzin- Vogel hat Krallen an Daumen und Zeigefinger, mit denen er geschickt auf Äste klettern kann, bis seine Flügel stark genug für einen anhaltenden Flug sind. Diese Krallen sind weg, wenn der Vogel das Erwachsenenalter erreicht.

Relativ wenige Tiere verwenden fünf Gliedmaßen zur Fortbewegung. Prähensile Vierbeiner können ihren Schwanz verwenden, um die Fortbewegung zu unterstützen, und beim Grasen verwenden die Kängurus und andere Makropoden ihren Schwanz, um sich mit den vier Beinen vorwärts zu bewegen , die verwendet werden, um das Gleichgewicht zu halten.

Insekten gehen im Allgemeinen mit sechs Beinen – obwohl einige Insekten wie Nymphenfalter die Vorderbeine nicht zum Gehen verwenden.

Spinnentiere haben acht Beine. Den meisten Spinnentieren fehlen Streckmuskeln in den distalen Gelenken ihrer Anhängsel. Spinnen und Peitschenskorpione strecken ihre Gliedmaßen hydraulisch durch den Druck ihrer Hämolymphe . Solifuges und einige Weberknechte verlängern die Knie durch die Verwendung von hochelastischen Verdickungen in der gemeinsamen Kutikula. Skorpione , Pseudoskorpione und einige Weberknechte haben Muskeln entwickelt, die zwei Beingelenke (das Oberschenkel-Patella- und das Patella-Tibia-Gelenk) gleichzeitig verlängern.

Der Skorpion Hadrurus arizonensis geht mit zwei Gruppen von Beinen (links 1, rechts 2, links 3, rechts 4 und rechts 1, links 2, rechts 3, links 4) in einer hin- und hergehenden Weise. Diese alternierende Tetrapoden-Koordination wird über alle Gehgeschwindigkeiten hinweg verwendet.

Tausendfüßler und Tausendfüßler haben viele Beinpaare, die sich im metachronen Rhythmus bewegen . Einige Stachelhäuter fortbewegen mit den vielen Füßchen an der Unterseite ihrer Arme. Obwohl die Rohrfüße im Aussehen Saugnäpfen ähneln, ist die Greifwirkung eher eine Funktion von haftenden Chemikalien als einer Saugwirkung. Andere Chemikalien und die Entspannung der Ampullen ermöglichen eine Freisetzung aus dem Substrat. Die Rohrfüße rasten an Oberflächen ein und bewegen sich in einer Welle, wobei ein Armabschnitt an der Oberfläche befestigt wird, während ein anderer losgelassen wird. Einige mehrarmige, sich schnell bewegende Seesterne wie der Sonnenblumen-Seestern ( Pycnopodia helianthoides ) ziehen sich an einigen Armen mit, während sie andere nachziehen lassen. Andere Seesterne drehen ihre Armspitzen während der Bewegung nach oben, wodurch die Sinnesröhrenfüße und der Augenfleck äußeren Reizen ausgesetzt werden. Die meisten Seesterne können sich nicht schnell bewegen, eine typische Geschwindigkeit ist die des Ledersterns ( Dermasterias imbricata ), der in einer Minute nur 15 cm (6 Zoll ) bewältigen kann. Einige grabende Arten aus den Gattungen Astropecten und Luidia haben eher Spitzen als Saugnäpfe an ihren langen Röhrenfüßen und sind in der Lage, sich viel schneller zu bewegen und über den Meeresboden zu "gleiten". Der Sandstern ( Luidia foliolata ) kann sich mit einer Geschwindigkeit von 2,8 m (9 ft 2 in) pro Minute bewegen . Sonnenblumenseesterne sind schnelle, effiziente Jäger, die sich mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min (3,3 ft/min) und 15.000 Rohrfuß fortbewegen.

Viele Tiere ändern unter verschiedenen Umständen vorübergehend die Anzahl der Beine, die sie für die Fortbewegung verwenden. Zum Beispiel wechseln viele vierbeinige Tiere zur Zweibeinigkeit, um auf Bäumen auf niedriger Ebene zu grasen. Die Gattung Basiliscus sind baumbewohnende Eidechsen, die normalerweise Vierbeiner in den Bäumen verwenden. Wenn sie verängstigt sind, können sie ins Wasser fallen und mit etwa 1,5 m/s auf ihren Hinterbeinen über eine Entfernung von etwa 4,5 m (15 ft) über die Oberfläche rennen, bevor sie auf alle Viere sinken und schwimmen. Sie können sich auch beim "Wasserlaufen" auf allen Vieren halten, um die zurückgelegte Entfernung über der Oberfläche um etwa 1,3  m zu erhöhen . Wenn Kakerlaken schnell rennen, bäumen sie sich wie zweibeinige Menschen auf ihren beiden Hinterbeinen auf; Dies ermöglicht es ihnen, mit Geschwindigkeiten von bis zu 50 Körperlängen pro Sekunde zu laufen, was "ein paar hundert Meilen pro Stunde" entspricht, wenn man auf die Größe eines Menschen skaliert. Beim Grasen verwenden Kängurus eine Form der Fünfbeinigkeit (vier Beine plus Schwanz), wechseln jedoch zum Hüpfen (Zweibeinigkeit), wenn sie sich mit höherer Geschwindigkeit fortbewegen möchten.

Motorisiertes Cartwheeling

Die marokkanische Flic-Flac-Spinne ( Cebrennus rechenbergi ) verwendet eine Reihe von schnellen, akrobatischen Flic-Flac- Bewegungen ihrer Beine, die denen von Turnern ähnlich sind, um sich aktiv vom Boden abzuheben, sodass sie sich sowohl bergab als auch bergauf bewegen kann eine 40-prozentige Steigung. Dieses Verhalten unterscheidet sich von anderen Jägerspinnen , wie Carparachne aureoflava aus der Namib-Wüste , die passives Radschlagen als Fortbewegungsart verwendet. Die Flic-Flac-Spinne kann mit Vorwärts- oder Rückwärtssalto Geschwindigkeiten von bis zu 2 m/s erreichen, um Bedrohungen auszuweichen.

Unterirdisch

Einige Tiere bewegen sich durch Festkörper wie Erde, indem sie sich mit Peristaltik , wie bei Regenwürmern , oder anderen Methoden eingraben . In losen Feststoffen wie Sand können sich einige Tiere wie der Goldene Maulwurf , der Beutelmaulwurf und das rosa Feengürteltier schneller bewegen und "schwimmen" durch das lose Substrat. Grabende Tiere sind Maulwürfe , Erdhörnchen , Nacktmulle , Kachelfische und Maulwurfsgrillen .

Baumhafte Fortbewegung

Ein brachialer Gibbon

Die Fortbewegung auf Bäumen ist die Fortbewegung von Tieren in Bäumen. Einige Tiere erklimmen Bäume nur gelegentlich, während andere ausschließlich auf Bäumen leben. Diese Lebensräume stellen zahlreiche mechanische Herausforderungen für Tiere dar, die sich durch sie bewegen, was zu einer Vielzahl von anatomischen, verhaltensbezogenen und ökologischen Konsequenzen sowie zu Variationen bei verschiedenen Arten führt. Darüber hinaus können viele dieser Prinzipien auf das Klettern ohne Bäume angewendet werden, beispielsweise auf Steinhaufen oder Bergen. Der früheste bekannte Tetrapod mit Spezialisierungen, die ihn zum Klettern auf Bäume angepasst haben, war Suminia , eine Synapse des späten Perms , vor etwa 260 Millionen Jahren. Einige wirbellose Tiere sind ausschließlich baumbewohnend, zum Beispiel die Baumschnecke .

Brachiation (von brachium , lateinisch für "Arm") ist eine Form der Fortbewegung auf Bäumen, bei der Primaten nur mit ihren Armen von Ast zu Ast schwingen. Während der Brachiation wird der Körper abwechselnd unter jedem Vorderbein abgestützt. Dies ist das wichtigste Fortbewegungsmittel für die kleinen Gibbons und Siamangs Südostasiens. Einige Neuweltaffen wie Klammeraffen und Muriquis sind "Halbbrachiatoren" und bewegen sich mit einer Kombination aus Springen und Brachiation durch die Bäume. Einige Arten der Neuen Welt praktizieren auch suspensorisches Verhalten, indem sie ihren Greifschwanz verwenden , der als fünfte Greifhand fungiert.

Energie

Die Fortbewegung von Tieren erfordert Energie , um verschiedene Kräfte wie Reibung , Widerstand , Trägheit und Schwerkraft zu überwinden , obwohl deren Einfluss von den Umständen abhängt. In terrestrischen Umgebungen muss die Schwerkraft überwunden werden, während der Luftwiderstand wenig Einfluss hat. In wässrigen Umgebungen wird Reibung (oder Widerstand) zur größten energetischen Herausforderung, da die Schwerkraft weniger Einfluss hat. In der wässrigen Umgebung verbleibend, verbrauchen Tiere mit natürlichem Auftrieb wenig Energie, um eine vertikale Position in einer Wassersäule aufrechtzuerhalten. Andere sinken natürlich und müssen Energie aufwenden, um über Wasser zu bleiben. Der Luftwiderstand ist auch beim Fliegen ein energetischer Einfluss , und die aerodynamisch effizienten Körperformen von fliegenden Vögeln zeigen, wie sie sich entwickelt haben, um damit umzugehen. Gliedmaßen, die sich an Land bewegen, müssen die Oberflächenreibung energetisch überwinden, müssen jedoch normalerweise keine nennenswerte Energie aufwenden, um der Schwerkraft entgegenzuwirken.

Newtons drittes Bewegungsgesetz wird häufig in der Erforschung der Fortbewegung von Tieren verwendet: Im Ruhezustand muss ein Tier, um sich vorwärts zu bewegen, etwas nach hinten schieben. Landtiere müssen den festen Boden schieben, schwimmende und fliegende Tiere müssen gegen eine Flüssigkeit (entweder Wasser oder Luft ) drücken . Die Wirkung von Kräften während der Fortbewegung auf die Gestaltung des Skelettsystems ist ebenso wichtig wie die Interaktion zwischen Fortbewegung und Muskelphysiologie, um zu bestimmen, wie die Strukturen und Effektoren der Fortbewegung die Tierbewegung ermöglichen oder begrenzen. Die Energetik der Fortbewegung beinhaltet den Energieverbrauch der Tiere bei der Bewegung. Die bei der Fortbewegung verbrauchte Energie steht für andere Anstrengungen nicht zur Verfügung, daher haben sich Tiere normalerweise so entwickelt, dass sie während der Bewegung so wenig Energie wie möglich verbrauchen. Bei bestimmten Verhaltensweisen, wie der Fortbewegung, um einem Raubtier zu entkommen, ist jedoch die Leistung (wie Geschwindigkeit oder Manövrierfähigkeit) entscheidender, und solche Bewegungen können energetisch teuer sein. Darüber hinaus können Tiere energetisch teure Fortbewegungsmethoden verwenden, wenn die Umweltbedingungen (wie sich in einem Bau befinden) andere Arten ausschließen.

Die gebräuchlichste Kennzahl für den Energieverbrauch während der Fortbewegung sind die Nettotransportkosten (auch als "inkrementelle" Transportkosten bezeichnet), definiert als die Energiemenge (z. B. Joule ), die über der Grundstoffwechselrate benötigt wird, um eine gegebene Distanz zurückzulegen. Bei der aeroben Fortbewegung haben die meisten Tiere nahezu konstante Transportkosten – die Fortbewegung über eine bestimmte Distanz erfordert unabhängig von der Geschwindigkeit den gleichen Kalorienverbrauch. Diese Konstanz wird meist durch Gangwechsel erreicht . Die Nettokosten für den Transport des Schwimmens sind am niedrigsten, gefolgt vom Flug, wobei die terrestrische Fortbewegung mit Gliedmaßen am teuersten pro Entfernungseinheit ist. Aufgrund der damit verbundenen Geschwindigkeiten erfordert der Flug jedoch die meiste Energie pro Zeiteinheit. Dies bedeutet nicht, dass ein Tier, das sich normalerweise beim Laufen bewegt, ein effizienterer Schwimmer wäre; Diese Vergleiche gehen jedoch davon aus, dass ein Tier auf diese Bewegungsform spezialisiert ist. Eine weitere Überlegung ist hier die Körpermasse – schwerere Tiere benötigen, obwohl sie mehr Gesamtenergie verbrauchen, weniger Energie pro Masseneinheit , um sich zu bewegen. Physiologen messen den Energieverbrauch im Allgemeinen anhand der Menge des verbrauchten Sauerstoffs oder der Menge an Kohlendioxid , die bei der Atmung eines Tieres produziert wird . Bei Landtieren werden die Transportkosten typischerweise beim Gehen oder Laufen auf einem motorisierten Laufband gemessen, entweder mit einer Maske, um den Gasaustausch zu erfassen, oder wenn das gesamte Laufband in einer Stoffwechselkammer eingeschlossen ist. Bei kleinen Nagetieren , wie Hirschmäusen , wurden die Transportkosten auch beim freiwilligen Radlauf gemessen.

Energetik ist wichtig, um die Evolution wirtschaftlicher Entscheidungen bei der Nahrungssuche in Organismen zu erklären; zum Beispiel eine Studie über die afrikanische Honigbiene A. m. scutellata , hat gezeigt, dass Honigbienen den hohen Saccharosegehalt von zähflüssigem Nektar gegen die energetischen Vorteile von wärmerem, weniger konzentriertem Nektar eintauschen können, was auch ihren Verbrauch und ihre Flugzeit verkürzt.

Passive Fortbewegung

Passive Fortbewegung bei Tieren ist eine Art der Mobilität, bei der das Tier für den Transport auf seine Umgebung angewiesen ist; solche Tiere sind vage, aber nicht beweglich .

Hydrozoen

Physalia physalis

Der portugiesische Kriegsmann ( Physalia physalis ) lebt an der Meeresoberfläche. Die mit Gas gefüllte Blase oder Pneumatophor (manchmal als "Segel" bezeichnet) bleibt an der Oberfläche, während der Rest untergetaucht ist. Da das portugiesische Kriegsschiff keine Antriebsmittel hat, wird es von einer Kombination aus Wind, Strömung und Gezeiten bewegt. Das Segel ist mit einem Siphon ausgestattet. Bei einem Oberflächenangriff kann das Segel entleert werden, so dass der Organismus kurz untertauchen kann.

Weichtiere

Die violette Meeresschnecke ( Janthina janthina ) verwendet ein schwimmfähiges Schaumfloß, das durch amphiphile Schleime stabilisiert wird , um an der Meeresoberfläche zu schwimmen.

Spinnentiere

Der Radstern ( Carparachne aureoflava ) eine Huntsman Spinne etwa 20 mm groß und stammt von der Namib von Southern Africa . Die Spinne entweicht parasitäre pompilid Wespen durch Umklappen auf der Seite und cartwheeling Sand nach unten Dünen bis 44 Umdrehungen pro Sekunde bei einer Geschwindigkeit von bis. Wenn sich die Spinne auf einer geneigten Düne befindet, kann ihre Rollgeschwindigkeit 1 Meter pro Sekunde betragen.

Eine Spinne (normalerweise auf Individuen einer kleinen Art beschränkt) oder ein Spinnenkind nach dem Schlüpfen, klettert so hoch wie möglich, steht auf hochgezogenen Beinen mit nach oben gerichtetem Bauch ("Zehenspitzen") und lässt dann mehrere Seidenfäden aus ihren Spinndüsen in die Luft. Diese bilden einen dreieckigen Fallschirm, der die Spinne bei Aufwinden trägt, wo sie selbst die kleinste Brise transportiert. Das statische elektrische Feld der Erde kann auch bei windstillen Bedingungen für Auftrieb sorgen.

Insekten

Die Larve von Cicindela dorsalis , dem östlichen Strandläuferkäfer, zeichnet sich durch ihre Fähigkeit aus, in die Luft zu springen, ihren Körper in ein rotierendes Rad zu schlingen und mit hoher Geschwindigkeit durch den Sand zu rollen, um sich selbst anzutreiben. Bei starkem Wind kann die Larve auf diese Weise bis zu 60 Meter zurücklegen. Diese bemerkenswerte Fähigkeit könnte sich entwickelt haben, um den Larven zu helfen, Raubtieren wie der Thynnidenwespe Methocha zu entkommen .

Mitglieder der größten Unterfamilie der Kuckuckswespen, Chrysidinae , sind im Allgemeinen Kleptoparasiten , die ihre Eier in Wirtsnester legen, wo ihre Larven das Wirtsei oder die Wirtslarve verzehren, während sie noch jung sind. Chrysidine unterscheiden sich von den Mitgliedern anderer Unterfamilien dadurch, dass die meisten einen abgeflachten oder konkaven Unterleib haben und sich bei einem Angriff durch einen potenziellen Wirt zu einem Abwehrball zusammenrollen können, ein Prozess, der als Konglobation bekannt ist. In dieser Position durch hartes Chitin geschützt, werden sie verletzungsfrei aus dem Nest geworfen und können nach einem weniger feindlichen Wirt suchen.

Flöhe können bis zu 18 cm vertikal und bis zu 33 cm horizontal springen; Obwohl diese Form der Fortbewegung vom Floh initiiert wird, hat sie jedoch wenig Kontrolle über den Sprung – sie springen immer in die gleiche Richtung, mit sehr geringen Variationen in der Flugbahn zwischen den einzelnen Sprüngen.

Krebstiere

Obwohl Stomatopoden typischerweise die üblichen Fortbewegungsarten aufweisen, wie sie bei echten Garnelen und Hummern zu sehen sind , wurde beobachtet, wie sich eine Art, Nannosquilla decemspinosa , in ein grobes Rad verwandelt . Die Art lebt in flachen, sandigen Gebieten. Bei Ebbe strandet N. decemspinosa oft an seinen kurzen Hinterbeinen, die zur Fortbewegung ausreichen, wenn der Körper vom Wasser gestützt wird, aber nicht an Land. Die Fangschreckenkrebse führen dann einen Vorwärtsflip aus, um in Richtung des nächsten Gezeitenbeckens zu rollen. Es wurde beobachtet, dass N. decemspinosa wiederholt 2 m (6,6 ft) lang rollt, aber sie bewegen sich typischerweise weniger als 1 m (3,3 ft). Auch hier leitet das Tier die Bewegung ein, hat aber während seiner Fortbewegung wenig Kontrolle.

Tiertransport

Einige Tiere ändern ihren Standort, weil sie an einem anderen Tier oder einer sich bewegenden Struktur befestigt sind oder sich auf diesem aufhalten. Dies wird wohl genauer als "Tiertransport" bezeichnet.

Remoras

Einige Panzer, wie dieser Echeneis naucrates , können sich an Taucher anhängen.

Remoras sind eine Familie ( Echeneidae ) von Rochenflossenfischen . Sie werden 30–90 cm lang und ihre markanten ersten Rückenflossen haben die Form eines modifizierten ovalen, saugartigen Organs mit lamellenartigen Strukturen, die sich öffnen und schließen, um Sog zu erzeugen und einen festen Halt zu finden gegen die Haut größerer Meerestiere. Durch das Zurückgleiten kann die Remora die Saugkraft erhöhen oder sich durch Vorwärtsschwimmen lösen. Remoras werden manchmal an kleinen Booten befestigt. Sie schwimmen gut alleine, mit einer gewundenen oder geschwungenen Bewegung. Wenn das Remora etwa 3 cm erreicht, ist die Scheibe vollständig geformt und das Remora kann sich an andere Tiere anheften. Der Unterkiefer der Remora ragt über den Oberkiefer hinaus, und dem Tier fehlt eine Schwimmblase . Einige Remoras assoziieren hauptsächlich mit bestimmten Wirtsarten. Sie werden häufig an Haien, Mantarochen , Walen, Schildkröten und Dugongs befestigt . Kleinere remoras befestigen auch auf Fische wie Thunfisch und Schwertfisch , und einige kleine remoras reisen in den Mund oder Kiemen von großen Mantas, Mondfisch , Schwertfisch, und Fächerfisch . Die Remora profitiert, indem sie den Wirt als Transportmittel und Schutz nutzt und ernährt sich auch von Materialien, die der Wirt fallen lässt.

Anglerfisch

Bei einigen Seeteufelarten beißt ein Männchen, wenn es ein Weibchen findet, in ihre Haut und setzt ein Enzym frei , das die Haut seines Mundes und ihres Körpers verdaut und das Paar bis auf Blutgefäßebene verschmilzt. Das Männchen wird zum Überleben vom weiblichen Wirt abhängig, indem es Nährstoffe über sein gemeinsames Kreislaufsystem erhält und im Gegenzug dem Weibchen Sperma zur Verfügung stellt. Nach der Verschmelzung nehmen die Männchen an Volumen zu und werden im Vergleich zu frei lebenden Männchen der Art viel größer. Sie leben und bleiben reproduktiv, solange das Weibchen lebt, und können an mehreren Laichvorgängen teilnehmen. Dieser extreme Geschlechtsdimorphismus stellt sicher, dass das Weibchen, wenn es laichbereit ist, sofort einen Partner zur Verfügung hat. Mehrere Männchen können in ein einzelnes einzelnes Weibchen mit bis zu acht Männchen in einigen Arten integriert werden, obwohl einige Taxa eine Regel von einem Männchen pro Weibchen zu haben scheinen.

Parasiten

Viele Parasiten werden von ihren Wirten transportiert. Zum Beispiel leben Endoparasiten wie Bandwürmer im Verdauungstrakt anderer Tiere und hängen von der Fähigkeit des Wirts ab, sich zu bewegen, um ihre Eier zu verteilen. Ektoparasiten wie Flöhe können sich auf dem Körper ihres Wirts bewegen, werden aber durch die Fortbewegung des Wirts über viel längere Distanzen transportiert. Einige Ektoparasiten wie Läuse können sich opportunistisch auf eine Fliege ( Phorese ) stürzen und versuchen, einen neuen Wirt zu finden.

Wechsel zwischen Medien

Einige Tiere bewegen sich zwischen verschiedenen Medien, zB vom Wasser- zum Luftraum. Dies erfordert oft unterschiedliche Fortbewegungsarten in den verschiedenen Medien und kann ein ausgeprägtes vorübergehendes Bewegungsverhalten erfordern.

Es gibt eine große Anzahl von semi-aquatischen Tieren (Tiere, die einen Teil ihres Lebenszyklus im Wasser verbringen oder im Allgemeinen einen Teil ihrer Anatomie unter Wasser haben). Diese repräsentieren die wichtigsten Taxa von Säugetieren (z. B. Biber, Otter, Eisbär), Vögel (z. B. Pinguine, Enten), Reptilien (z. B. Anakonda, Sumpfschildkröte, Meerechse) und Amphibien (z. B. Salamander, Frösche, Molche) .

Fisch

Einige Fische verwenden mehrere Fortbewegungsarten. Gehende Fische können frei schwimmen oder zu anderen Zeiten auf dem Meeres- oder Flussboden "laufen", aber nicht an Land (z. B. der fliegende Knurrhahn - der nicht wirklich fliegt - und Fledermausfische der Familie Ogcocephalidae). Amphibische Fische sind Fische, die für längere Zeit Wasser verlassen können. Diese Fische verwenden , um eine Reihe von terrestrischen lokomotorischen Modi, wie seitliche Wellung , Stativ -ähnlichen Fuß (mit paarigen Rippen und Schwanz ) und Springen. Viele dieser Fortbewegungsarten beinhalten mehrere Kombinationen von Brust- , Becken- und Schwanzflossenbewegungen. Beispiele sind Aale , Schlammspringer und der Wanderwels . Fliegende Fische können kraftvolle, selbstfahrende Sprünge aus dem Wasser in die Luft machen, wobei ihre langen, flügelartigen Flossen einen Gleitflug über beträchtliche Entfernungen über der Wasseroberfläche ermöglichen. Diese ungewöhnliche Fähigkeit ist ein natürlicher Abwehrmechanismus, um Raubtieren auszuweichen. Die Flüge von fliegenden Fischen sind in der Regel etwa 50 m lang, obwohl sie mit Aufwinden an der Vorderkante der Wellen Entfernungen von bis zu 400 m (1.300 ft) zurücklegen können. Sie können Geschwindigkeiten von mehr als 70 km/h (43 mph) erreichen. Die maximale Höhe beträgt 6 m (20 ft) über der Meeresoberfläche. Einige Accounts lassen sie auf Schiffsdecks landen.

Meeressäuger

Pazifische Weißseitendelfine beim Schweinswal

Beim Schwimmen springen mehrere Meeressäuger wie Delfine, Schweinswale und Flossenfüßer häufig über die Wasseroberfläche, während sie sich horizontal fortbewegen. Dies geschieht aus verschiedenen Gründen. Auf Reisen kann das Springen Delfinen und Schweinswalen Energie sparen, da es in der Luft weniger Reibung gibt. Diese Art des Reisens wird als "Schweinchen" bezeichnet. Andere Gründe für Delfine und Schweinswale, die Schweinswale treiben, sind Orientierung, soziale Darstellungen, Kämpfe, nonverbale Kommunikation , Unterhaltung und der Versuch, Parasiten zu vertreiben . Bei Flossenfüßern wurden zwei Arten von Schweinswalen identifiziert. "Hoher Schweinswal" ist meistens in Ufernähe (innerhalb von 100 m) und wird oft von geringfügigen Kursänderungen gefolgt; Dies kann den Robben helfen, sich an Strand- oder Raftingplätzen zu orientieren. "Schweinswal" wird typischerweise relativ weit (mehr als 100 m) vom Ufer entfernt beobachtet und oft zugunsten von Anti-Raubtierbewegungen abgebrochen; Dies kann für Robben eine Möglichkeit sein, die Wachsamkeit unter der Oberfläche zu maximieren und dadurch ihre Anfälligkeit für Haie zu verringern

Einige Wale heben ihren (gesamten) Körper senkrecht aus dem Wasser, was als "Breaching" bekannt ist.

Vögel

Einige semi-aquatische Vögel verwenden terrestrische Fortbewegung, Oberflächenschwimmen, Unterwasserschwimmen und Fliegen (zB Enten, Schwäne). Tauchvögel verwenden auch Tauchbewegungen (zB Wasseramseln, Auks). Einige Vögel (zB Laufvögel ) haben die primäre Fortbewegung des Fluges verloren. Die größten von ihnen, Strauße, erreichen , wenn sie von einem Raubtier verfolgt werden, Geschwindigkeiten von über 70 km/h (43 mph) und können eine konstante Geschwindigkeit von 50 km/h (31 mph) halten, was den Strauß das schnellste zweibeinige Tier der Welt: Strauße können sich auch schwimmend fortbewegen. Pinguine watscheln entweder auf den Füßen oder rutschen auf dem Bauch über den Schnee, eine Bewegung namens Rodeln , die Energie spart und sich schnell fortbewegt. Sie springen auch mit beiden Füßen zusammen, wenn sie sich schneller bewegen oder steiles oder felsiges Gelände durchqueren möchten. Um an Land zu gelangen, treiben sich Pinguine manchmal mit großer Geschwindigkeit nach oben, um aus dem Wasser zu springen.

Änderungen während des Lebenszyklus

Die Fortbewegungsart eines Tieres kann sich während seines Lebenszyklus erheblich ändern. Seepocken sind ausschließlich marin und leben in seichten Gewässern und Gezeiten. Sie haben zwei nektonische (aktive schwimmende) Larvenstadien, aber als Erwachsene sind sie sitzende (unbewegliche) Suspensionsfresser. Erwachsene werden häufig an sich bewegenden Objekten wie Walen und Schiffen angeheftet und dabei durch die Ozeane transportiert (passive Fortbewegung).

Funktion

Paddlefish Widder füttern Zooplankton im Aquarium

Tiere bewegen sich aus einer Vielzahl von Gründen, beispielsweise um Nahrung, einen Partner, einen geeigneten Mikrohabitat zu finden oder um Raubtieren zu entkommen.

Lebensmittelbeschaffung

Tiere nutzen die Fortbewegung auf vielfältige Weise, um Nahrung zu beschaffen. Terrestrische Methoden umfassen Hinterhaltprädation , soziale Prädation und Beweidung . Zu den aquatischen Methoden gehören Filterfütterung , Beweidung, Widderfütterung , Saugfütterung , Protrusions- und Pivotfütterung . Andere Methoden umfassen Parasitismus und Parasitoidismus .

Quantifizierung von Körper- und Gliedmaßenbewegungen

Die Erforschung der Fortbewegung von Tieren ist ein Zweig der Biologie, der untersucht und quantifiziert, wie sich Tiere bewegen. Es ist eine Anwendung der Kinematik , die verwendet wird, um zu verstehen, wie sich die Bewegungen von Tiergliedern auf die Bewegung des gesamten Tieres beziehen, zum Beispiel beim Gehen oder Fliegen.

Galerien

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links