Рухи

1. загальні поняття про рух з першого погляду

в. словниковий запас

Трохи словникового запасу для того, щоб визначити сферу вживання кожного слова і таким чином мати можливість виражати поняття:

b. концепції

Залежно від масштабу спостереження (і, отже, контрольної точки простору та часу) тіло може здаватися нерухомим або рухливим: у масштабі прибережної екосистеми мідія нерухома, коли вона закріплена на її опорі; у масштабі скелі мідія здатна рухатися завдяки своєму бісу.
На клітинному рівні структури та механізми, що породжують рухи, мають дивовижну однорідність (найпопулярнішим розрізненням в даний час є те, яке можна зробити між прокаріотичною клітиною та еукаріотичною клітиною).
На рівні органів і особливо організмів способи пересування дуже численні, що може бути пов’язано з різноманітністю біологічних цілей пересування, а також середовища проживання.

З точки зору біологічної остаточності, я не впевнений, що класична різниця між активним рухом (рухатись) та пасивним рухом (рухатись) відображає щось інше, крім різниці в масштабі. Витіснення пилку вітром (запилення вітром) - це використання характеристик навколишнього середовища (вітру) та характеристик життєвої структури (пилок, надзвичайно легкий) для досягнення певної біологічної мети, яка полягає в запиленні ' віддалені особини. Марно говорити про "волю" пилкового зерна, але цілком правомірно говорити про "рух анемофілів" цього. У русі голуба немає більш-менш біологічного призначення. З іншого боку, механізми (засоби для досягнення мети?) Різняться щодо витраченої енергії, зокрема: один - це "ковзання", інший - це, як правило, "побитий політ".

Як і у всіх живих системах (якщо ви хочете заглибитися, ви можете ознайомитися зі сторінками на моделях), ми можемо використовувати різницю між зовнішньою та внутрішньою моделями. Зовнішня модель описує рух організму із загальних спостережень за ним, тоді як внутрішня модель прагне досягти внутрішніх механізмів, що визначають рух. Як я намагався показати з нагоди вивчення фізіології останнього курсу, зокрема щодо артеріального тиску (введення), ми можемо представити фізіологію у подвійному аспекті: робота живих одночасно є відповіддю адаптації організму до довкілля (соціальна, зовнішня робота) та вираження внутрішніх детермінізмів (працездатність, внутрішня робота). На мою думку, ця відмінність є яскравою навіть для простого формулювання.

проти зовнішні моделі

На стороні зовнішніх моделей ми знаходимо кінематичний опис рухів, а також дослідження біофізики, що пов'язують основні параметри руху організму з компонентами середовища.
З кінематичної точки зору (частина механіки, яка вивчає рухи матеріальних систем), рухи визначені, принаймні в класичній кінематиці (де ми визначаємо незмінне тверде тіло і час), тому визначаються траєкторією, швидкість і прискорення (або кілька, це не рівномірні рухи) і тривалість. Елементарними рухами є переклади, обертання. Складні рухи визначаються математичними інструментами (торсорами).
З енергетичної точки зору активний рух є результатом перетворення хімічної енергії в механічну: вихід енергії навряд чи перевищує 25%, 75% споживаної хімічної енергії евакуюється у вигляді тепла (м'язова активність виробляє багато тепла).

Деякі елементи механіки щодо характеристик (часто кваліфікуються як обмеження) різних середовищ:

d. внутрішні моделі

Стосовно внутрішніх моделей, ми спочатку знаходимо опис інтегрованого функціонування мобільних структур, але ми можемо також вивчити таким чином відносини рухливості між організмами в екосистемі, беручи до уваги різні індивідуальні цілі та їх взаємодію.

Короткий огляд рухів у живому світі:

2.пересування тварин

Вивчення переміщення для себе не має особливого сенсу в початковій школі, і, безумовно, переважно пов’язувати переміщення з роботою (харчування, захист стосунків або розмноження).
Рухи людини вже вивчалися в главі "Я можу рухатися"; особливий акцент був зроблений на єдності між різними елементами, необхідними для м’язових рухів: м’язами (та сухожиллями), суглобовим скелетом та нервовою системою (контролю та сприйняття).

За оточенням, на прикладах та виходячи з того, що дитина найлегше уявити стосовно свого тіла, ми можемо вивчати різні режими руху: ходьба, біг, стрибки, повзання, копання, плавання, політ.

Джерела:
* La Hulotte див., Наприклад:

* Колекція: "Пробудження через наукову діяльність" режисера Раймонда Таверньє, Бордас, 1975: "Тварини, розведення", Посібник для вчителя (переміщення тварин: с. 167-195)

Картки 2-го рівня: 1,1 (сліди на піску); 1.2; 2 (кінна прогулянка); 3 (вигул собак); 4 (стрибок людини); 5 (стрибок жаби); 6.1 (як вони стрибають?); 6,2; 7 (кенгуру рухається)
Карти 3-го рівня: 4,1 та 4,2 (задні кінцівки); 5.1 і 5.2 (передні кінцівки); 6 (крила); 10.1, 10.2 та 10.3 (міграція птахів)

* Викладання біології та геології в початковій школі, Посібник для шкільних вчителів, I.U.F.M., R. TAVERNIER, Larousse-Bordas, 1996 (Глава 3: Живі істоти рухаються, с. 233-278);

* Le Moniteur des science, Bernadette Bornancin, цикл 3, "живий світ", рівні 1, 2 і 3, (файли експериментів 1 і 2 та файл ресурсів), Натан, 1998; дещо занедбана тема і перш за все справді непереконливі файли

Наступні додатки є інформацією для викладача і не призначені для використання безпосередньо для занять.

Вигул собак

ходьба на 4 ногах (чотириноге, це тетраподне хребетне) без прямого втручання хвоста, одна нога (інші три залишаються на землі), потім дві ноги (тварина залишається в рівновазі на двох ногах, по одній з кожного боку) підняті одночасно по черзі; прогулянка пальцем (оцифровка)

* дуже важке спостереження без графічної підтримки навіть від живої тварини чи від плівки
* поняття рівноваги також можна набути легше за допомогою деформованих гумових моделей, які можна гнути за бажанням
* робота над слідами є дуже цікавою, оскільки дозволяє побачити, де в даний момент знаходиться вага тіла тварини (рівновага) і які частини лапи спираються на землю (прогулянка пальцем).
* робота мім допомагає зрозуміти поняття рівноваги, а також координацію.
* для циклу 2 або 3 ми можемо навіть дійти до порівняльної анатомічної роботи щодо положення кожного сегмента та суглоба. Слід бути обережним з положенням гомілковостопного суглоба, розташованого дуже високо в собаці, і щоб діти, як правило, плутали коліно.
* ми також можемо виконати роботу з вимірювання швидкості руху собаки (оцінка довжини кроку)
* це може бути чудовою вправною оцінкою, щоб попросити намалювати собаку в стані спокою (4 ноги впираються в землю) та під час ходьби (динамічний аспект малюнка також може враховувати положення голови та хвоста, який не обов'язково випадкові).

намальований "фільм" Таверньє, 1996, с241

магістерський файл, Tavernier 1975, p168-169 та студентські файли: 2-й рівень 1.1,1.2, 3

від перегону собаки до галопу коня або хорта через стрибаючу расу антилоп

Під час бігу значна частина роботи пов’язана з підйомом і падінням центру ваги з кожним кроком. Одним із способів не втратити занадто багато кінетичної енергії під час цих рухів є збереження її в пружному вигляді (відскок) .Ця робота, звичайно, збільшується під час бігу в гору (див. Загальну інформацію вище, робота майже вдвічі збільшується для собаки, яка повинна бігати на похилій площині 15 °).
Крім того, робота по подовженню та відведенню кожної кінцівки, очевидно, важливіша, ніж при ходьбі, оскільки вона виконується з більш сильним прискоренням (у запущеній фазі) та уповільненням (у фазі відведення).
Тертя об тверду землю незначне на відміну від тертя на пухкому ґрунті (пісок, наприклад).
Тертя про повітря є досить важливим на високій швидкості (для хорта, але не для пуделя!).

У бігу галопом або стрибком робота кінцівок така ж, як робота під час бігу.

Галоп визначається як тритактна нахилена гонка; він розпадається на:
- поза лівого заднього;
- одночасна поза правої задньої та лівої передньої;
- поза передньої правої.
Розширений галоп чотиритактний, як сповільнений галоп: поза лівої передньої та правої задніх лап роз'єднана.
Форми голови можуть істотно різнитися залежно від швидкості та рівноваги.

Коли фаза, протягом якої жодна з кінцівок не торкається землі, подовжується, тварина прогресує серією послідовних стрибків: ми можемо говорити про стрибучу расу .

Під час спринту у людей втрати енергії через тертя повітря (аеродинамічне тертя) оцінюються в 13%.

З точки зору порівняльної анатомії (див., Наприклад, А. Бомонт і П. Кассьє, Animal Biology, Dunod, 1987) і лише щодо скелета, адаптація до чотириногих рас (у хребетних) здійснюється:
- подовження кінцівок, що в основному збільшує довжину кроку
- поступове підняття кінцевої частини ноги (автопод): це означає, що перегони все швидші, оскільки передня або задня стопа лежать менш рівно на землі: перегони повільніші в плантаді (людина, але для нього додається біпедалізм: ходьба на двох ногах, а не на чотирьох; їжак, ведмідь), ніж у оцифрованих (собаки, коти, багато гризунів.) і особливо, ніж у унгуліградах (кінь, олень, антилопа).
- зменшення кількості пальців (4 несучих пальця у бегемота, 2 несучих пальця і два бічні пальці у свиней, лише два несучі пальці у корів і один палець у коней).

стрибок жаби, зайця і кенгуру.

Малюнки, запропоновані Таверньє для вивчення стрибка жаби, розбивають стрибок жаби з суходолу у став, що є не стрибком, а зануренням.

Жаба так само здатна стрибати, стрибаючи та балансуючи на задніх лапах, як кенгуру, не використовуючи передні ноги для посадки на землю.

Здається, для тварин, пристосованих до стрибків, знайдено дві константи:
- форма ноги "в Z", тобто еквівалентна довжина між трьома сегментами задніх ніг, пристосованими до стрибка
- наявність м’язової, сухожильної або суглобової систем для накопичення еластичної енергії

лазити, лазити, бігти в гору. перемістіть центр ваги вгору. виснажлива робота

Робота, необхідна для підняття тіла на висоту h, будь то під час бігу вгору або підйому, пропорційна масі тварини (а не її розміру). Ось чому метаболічні витрати (витрачена енергія) порівняно з одиницею маси, щоб піднятися на 10 см, для коня такі ж, як і для миші. Таким чином, було виміряно, що коли миша 30 г біжить на біговій доріжці, похилій під 15 °, вона навряд чи споживає більше кисню, ніж коли біжить по рівній поверхні. Для шимпанзе вагою 17 кг споживання кисню подвоюється при бігу на площині, нахиленій на 15 ° від тієї ж горизонтальної площини. Розрахунки, проведені для вертикального переміщення на 2 км.ч-1, дають збільшення споживання кисню на 23% у миші, 189% у шимпанзе та 630% у коня. Тому легко зрозуміти, чому білка через свої невеликі розміри легко лазить по деревах, що мавпа-саймірі все ще може зробити, але орангутану стає неможливо досягти без дуже великих зусиль.

дощовий черв'як (анеліда) послідовно вкорочує та подовжує різні сегменти свого тіла, так само, як удав (змія = оффідіан), і прогресує, оскільки він підтримується на підкладці: щетиною (4 пари на кільце) у випадку дощового хробака ( ви можете почути, як вони скриплять, якщо переміщати дощового черв’яка на аркуші паперу - зауважте, що щетина складається з хітину, того самого білка, який в основному утворює кутикулу комах або стінок грибів.) і за допомогою лусочок для змії.

Витіснення дощового хробака (спостерігати з-під скляної пластини) у Шмідта-Нільсена

Дощовий черв’як повзає від скорочень і послідовного подовження свого тіла, а також підвішуючись на опорно-руховій щетині .

Рух дощового черв'яка здійснюється з багатьма викривленнями. Він часто зупиняється. Перед від'їздом передній (найтонший кінець) піднімається, гойдається справа наліво, торкається землі, знаходить дорогу.

змії також сильно розмахують тілом.

Рух гримучої змії та певних гадюк досить особливий: передня частина тіла (перед точкою А) залишається нерухомою і впирається в підкладку; ззаду, що залишилася частина тіла хвилясто і скорочується. Потім настає черга частини, розташованої за точкою B, упиратися в землю, залишаючись нерухомою, і частина перед цією точкою B подовжується, що змушує плазуна просуватися по землі (в PP. Grassé, Précis de Zoologie, Masson, 1976, т. 2, с.361)

Плавання і політ - дуже схожі рухи, оскільки повітря і вода - це дві рідини і тому легко деформуються. Вода, більш щільна, не дозволяє досягти швидкості руху настільки високу, як повітря.
Махання риб'ячим хвостом або бічним плавником дуже схоже на махання крилом. Мускулатура риби має дуже особливе розташування (крокви), і здається, що відсутність сухожиль (Teleosts, тобто більшість звичайних риб) компенсується прикріпленням м'язів до шкіри, вона навіть посилюється колагенові волокна, які в свою чергу тягнуть за собою хребет.
Цікавим механізмом для риб є використання її газового міхура, що дозволяє їй регулювати плавучість (щільність) до характеристик води та глибини.

жаба плаває

тяга задніх лап збільшується за допомогою перетинців (аналогія з брасом, положення стоп.); тварина легко плаває через повітря, що зберігається в легенях і глотці. Раптове розслаблення задніх ніг при плаванні дуже схоже на їх розслаблення під час стрибка.
Деякі жаби (завжди залишаються у воді) навіть мають перетинчасті руки.

плаваюча риба

змія плаває

хвиля всього тіла забезпечує рух, голова залишається над водою в ніздрях і очах
Примітка: є й інші чудові плавучі рептилії, такі як черепахи та крокодили.

Польотом користується майже мільйон видів, 3/4 з яких - комахи.
Здатність літати розвинулася принаймні у 3 класах: комах, плазунів (птерозаври та археоптерикси), птахів та ссавців (кажанів). Ми не говоримо про літаючих риб, що не є звичним способом пересування, або про білок та інших ширяючих ссавців.
М'язова маса грудної клітки, відповідальна за рухи крил, становить 15% від загальної маси птиці (майже 30% для колібрі, які мають парячий вібруючий політ, що вимагає ще більшої сили мускулатури). На відміну від змагань, рідке середовище не відновлює енергію, оскільки воно легко деформується, політ вимагає більшої роботи, ніж змагання.
М’язи польоту найдрібніших комах (таких як бджоли, мухи та комарі) є надзвичайно особливими, оскільки вони асинхронні: вони представляють кілька скорочень для однієї нервової стимуляції і пов’язані не безпосередньо з крилами, а з суглобовими елементами. Та еластичними стрічками. грудної клітки, на яку вставлені крила, що дозволяє їм досягати частоти від 100 до більше 1000 ударів в секунду.

побачити деякі практичні ідеї в захисті повітря