Локомоция

Локомоция (от латинского locus — место и motio — движение) — это активное перемещение животных и человека в пространстве. К локомоциям относятся плавание, полёт и различные виды наземного передвижения.

Способы локомоции в разных средах

• В водной среде:

  • С помощью гребных устройств — от ресничек и жгутиков до видоизменённых конечностей (ласты водных черепах, птиц и ластоногих).
  • Путём волнообразных изгибаний всего тела (большинство рыб, хвостатые земноводные).
  • Реактивным способом — выталкиванием воды из полостей тела (медузы, головоногие моллюски).

• В воздушной среде:

  • Активный полёт свойственен большинству высших насекомых, птицам и некоторым млекопитающим (рукокрылые, например, летучие мыши).
  • Планирование (удлинённый прыжок) используют летучие рыбы, лягушки, некоторые ящерицы (драконы), белки-летяги. Для этого служат специальные приспособления: кожные складки, перепонки, удлинённые рёбра или плавники.

• На твёрдом субстрате (включая поверхность воды для мелких форм):

  • Основные формы: ходьба, бег, прыжки, ползание, лазание.

Многообразны и способы передвижения в плотных средах — почве, тканях растений или донных грунтах.

Эволюция и управление локомоцией

Усложнение типов локомоции в ходе эволюции связано с совершенствованием двигательного аппарата, сенсорных и нервных систем. Появление жёсткого скелета и поперечнополосатой мускулатуры у позвоночных потребовало развития сложной нервной регуляции, что, в свою очередь, расширило двигательные и жизненные возможности организмов.

Особую роль изменение локомоции сыграло в антропогенезе:

1. Лазание по деревьям способствовало формированию хватательной функции передних конечностей.
2. Переход к прямохождению освободил руки для использования орудий труда.

Овладение новыми формами движения — сложный процесс формирования и закрепления условнорефлекторных связей. Важнейшую роль в координации играют проприоцепторы — рецепторы, сигнализирующие в нервную систему о положении, напряжении мышц и сухожилий.

Нервная регуляция локомоции у позвоночных:

• Спинной мозг участвует в осуществлении всех сложных двигательных реакций.
• Ретикулярная формация, вестибулярные и красные ядра ствола мозга, мозжечок играют ключевую роль в управлении движением и поддержании позы.
• У приматов и человека высший контроль над всеми двигательными актами осуществляет кора больших полушарий головного мозга.

Современный контекст

Изучение локомоции сегодня — это междисциплинарная область на стыке биомеханики, нейробиологии, эволюционной биологии и робототехники. Исследования помогают:

• Понимать эволюционные адаптации и пути расселения видов.
• Разрабатывать новые методы реабилитации и протезирования в медицине.
• Создавать биовдохновлённых роботов, способных эффективно передвигаться в сложной среде (роботы-гепарды, летающие дроны, копирующие манёвры насекомых).
• Расшифровывать принципы работы нейронных сетей, управляющих ритмическими движениями (центральных генераторов упорядоченной активности).