Chůze - Gait

Tento článek je o pohybech všech zvířat. Pro další použití viz Chůze (disambiguation).
Chůze slonů

Chůze je vzor hnutí z končetiny zvířat, včetně lidé, v době pohyb přes pevný podklad. Většina zvířat používá různé chody, přičemž chůzi volí na základě rychlosti, terén potřeba manévr a energetická účinnost. Různé druhy zvířat mohou používat různé chody kvůli rozdílům v anatomie které zabraňují použití určitých kroků nebo jednoduše kvůli vyvinutým vrozeným preferencím v důsledku rozdílů v stanovištích. Zatímco různým chůzím jsou přidělena konkrétní jména, složitost biologických systémů a interakce s prostředím činí tyto rozdíly v nejlepším případě „fuzzy“. Chody jsou obvykle klasifikovány podle krocích, ale nedávné studie často upřednostňují definice založené na mechanice. Termín se obvykle netýká pohonu na končetině kapalným médiem, jako je voda nebo vzduch, ale spíše pohonu přes pevný substrát generováním reaktivních sil proti němu (což se může vztahovat na chůzi pod vodou i na souši).

Vzhledem k rychlosti pohybu zvířat je jednoduché přímé pozorování zřídka dostatečné k tomu, aby bylo možné nahlédnout do vzorce pohybu končetin. Navzdory časným pokusům o klasifikaci chůze na základě stop nebo zvuku kroků to nebylo až Eadweard Muybridge a Étienne-Jules Marey začal pořizovat rychlou sérii fotografií, aby mohlo začít řádné vědecké zkoumání chůze.

Přehled

Milton Hildebrand propagoval současnou vědeckou analýzu a klasifikaci chůze. Pohyb každé končetiny byl rozdělen do fáze postoje, kde byla noha v kontaktu se zemí, a fáze švihu, kde byla noha zvednuta a posunuta dopředu.[1][2] Každá končetina musí absolvovat a cyklus ve stejné době, jinak se vztah jedné končetiny k ostatním může časem změnit a nemůže dojít k ustálenému vzoru. Jakoukoli chůzi lze tedy zcela popsat, pokud jde o začátek a konec fáze postoje tří končetin vzhledem k cyklu referenční končetiny, obvykle levé zadní končetina.

Proměnné

Grafy chůze ve stylu Hildebranda. Tmavé oblasti označují časy kontaktu, spodní osa je% cyklu

Chody jsou obecně klasifikovány jako „symetrické“ a „asymetrické“ na základě pohybu končetin. Je důležité si uvědomit, že tyto pojmy nemají nic společného levo-pravá symetrie. V symetrické chůzi se střídají levé a pravé končetiny páru, zatímco v asymetrické chůzi se končetiny pohybují společně. Asymetrické chody jsou někdy označovány jako „skoky“, kvůli přítomnosti pozastavené fáze.

Klíč proměnné pro chůzi jsou faktor zatížení a přední končetina -fázový vztah končetiny. Pracovní faktor je jednoduše procento z celkového cyklu, který je daná noha na zemi. Tato hodnota bude obvykle stejná pro přední končetiny a zadní končetiny, pokud se zvíře nepohybuje speciálně vyškolenou chůzí nebo není zrychlování nebo zpomaluje. Pracovní faktory nad 50% jsou považovány za „procházku“, zatímco ty méně než 50% jsou považovány za běh. Fáze přední končetiny-zadní končetiny je temporální vztah mezi páry končetin. Pokud přední končetiny a zadní končetiny na stejné straně zahájí fázi postoje současně, je fáze 0 (nebo 100%). Pokud se přední končetina stejné strany dotkne země poloviny cyklu později než zadní končetina, je fáze 50%.

Fyziologické účinky chůze

Volba chůze může mít účinky, které přesahují okamžité změny pohybu a rychlosti končetin, zejména pokud jde o větrání. Protože jim chybí membrána, ještěrky a mloci se musí rozpínat a stahovat stěnu těla, aby vytlačili vzduch do a z plic, ale jedná se o stejné svaly, které se používají k bočnímu zvlnění těla během lokomoce. Situace se tedy nemůže pohybovat a dýchat současně Omezení dopravce, i když některé, jako např monitorovat ještěrky, může toto omezení obejít pomocí bukální čerpání. Naproti tomu spinální flexe cválajícího savce způsobuje břicho vnitřnosti působí jako píst, nafukuje a vypouští plíce, jak se páteř ohýbá a prodlužuje, zvyšuje ventilaci a umožňuje větší výměna kyslíku.

Rozdíly mezi druhy

Křeček na průhledném běžeckém pásu.
Střídavý stativový krok chůzí pouštních mravenců.

Kterékoli dané zvíře používá relativně omezenou sadu kroků a různé druhy používají různé kroky. Téměř všechna zvířata jsou schopna symetrického chodu, zatímco asymetrické chody jsou z velké části omezeny na savci, kteří jsou schopni dost páteř flexe pro zvýšení délky kroku (i když malá krokodýli jsou schopni používat omezující chůzi). Chody boční posloupnosti během chůze a běhu jsou nejčastější u savců,[3] ale stromový savci jako např opice, někteří vačice, a kinkajous pro lepší stabilitu použijte procházení po diagonální posloupnosti.[3] Procházky a běhy po diagonální posloupnosti (neboli klusy) se nejčastěji používají roztažením tetrapody jako mloci a ještěrky, kvůli bočním oscilacím jejich těl během pohybu. Dvojnože jsou ojedinělým případem a většina bipedů bude během přirozené lokomoce zobrazovat pouze tři chody - chůzi, běh a skákání. Jiné kroky, jako je lidské přeskakování, se nepoužívají bez úmyslného úsilí.

Energetická klasifikace chůze

Zatímco chůzi lze klasifikovat podle krocích, nová práce zahrnující celé tělo kinematika a záznamy silové desky vedly k alternativnímu klasifikačnímu schématu založenému na mechanice hnutí. V tomto schématu jsou pohyby rozděleny na chůzi a běh. Chůze jsou všechny charakterizovány „klenutým“ pohybem těla přes nohy, často popisovaným jako obrácené kyvadlo (zobrazující kolísání kinetiky a potenciální energie které jsou mimo fázi), mechanismus popsal Giovanni Cavagna. Při běhu kinetická a potenciální energie kolísají ve fázi a změna energie se přenáší na svaly, kosti, šlachy a vazy působící jako pružiny (tedy je popsán v model pružinová hmotnost ).

Energetika

Bison tryskem

Rychlost obecně řídí výběr chůze s čtyřnohý savci přecházejí z procházky do běhu k cvalu, jak se zvyšuje rychlost. Každý z těchto kroků má optimální rychlost, při které se spotřebovává minimální kalorie na metr, a náklady rostou při pomalejších nebo vyšších rychlostech. Přechody chůze se vyskytují blízko rychlosti, kde se náklady na rychlou chůzi stanou vyšší než náklady na pomalý běh. Nepřipoutaná zvířata se obvykle pohybují optimální rychlostí pro svou chůzi, aby minimalizovaly náklady na energii. The náklady na dopravu se používá k porovnání energetiky různých chodů, jakož i chodů různých zvířat.

Chody bez tetrapodu

I přes rozdíly v počtu nohou zobrazené v pozemní obratlovců, podle obrácené kyvadlo model chůze a jarní mše model běhu, „procházky“ a „běhy“ jsou vidět u zvířat se 2, 4, 6 nebo více nohama. Termín „chůze“ byl dokonce aplikován na létající a plavecké organismy, které vytvářejí odlišné vzorce bdění víry.

Viz také

Reference

  1. ^ Hildebrand, Milton (1. prosince 1989). „Čtyřnohé chody obratlovců: Načasování pohybů nohou souvisí s rovnováhou, tvarem těla, hbitostí, rychlostí a výdajem energie.“ BioScience. 39 (11): 766. doi:10.2307/1311182. JSTOR  1311182.
  2. ^ Tasch, U .; Moubarak, P .; Tang, W .; Zhu, L .; Lovering, R. M .; Roche, J .; Bloch, R. J. (2008). Svazek 2: Automobilové systémy; Bioinženýrství a biomedicínské technologie; Výpočetní mechanika; Řízení; Dynamické systémy. str. 45–49. doi:10.1115 / ESDA2008-59085. ISBN  978-0-7918-4836-4.
  3. ^ A b Lemelin P, Schmitt D a Cartmill M. 2003. Krokové vzory a koordinace končetin v vačicích (Family Didelphidae): důkazy o vývoji chůzí v diagonální sekvenci u primátů. J. Zool. Lond. 260: 423-429. Odkaz na web ve formátu PDF