Одно из важнейших свойств всех живых организмов -способность к движению. Особенно сложными и разнообразными движениями отличаются многоклеточные животные.
Движение одноклеточных организмов
Одноклеточные организмы могут передвигаться разными способами. Многие бактерии, одноклеточные и простейшие животные передвигаются с помощью жгутиков. Их может быть от одного до нескольких тысяч. Жгутики движутся, как правило, волнообразно- Инфузории перемещаются в пространстве с помощью ресничек. Они более чем в 10 рая короче жгутиков, их движения похожи на колебания маятника. обыкновенная движется с помощью временных выростов - ложноножек. Она словно перетекает по дну. Выпуская ложноножки, амеба движется со скоростью 0,2 мм в минуту.
Движение растений и грибов
Растения и , в отличие от животных, не передвигаются в пространстве. Однако это не значит, что они не совершают движений. Большинство движений грибов и растений результат их роста. Гормон роста, образующийся в клетках растений на верхушке , очень чувствителен к свету, поэтому теневая сторона растет быстрее освещенной и стебель изгибается в направлении к свету. У растений некоторые движения возникают в ответ на действия факторов внешней среды. Так, главный растет под действием силы земного притяжения вертикально вниз, а главный стебель под влиянием света - вверх. У листьев хорошо выражены движения на свет: пластинка, особенно в условиях затенения, располагается перпендикулярно солнечным лучам.
Благодаря движению органы растений могут максимально использовать свет, влагу и питательные вещества.
Движение животных
В отличие от растений и грибов большинство многоклеточных животных активно передвигаются в пространстве. Разнообразные способы движения служат для поиска и потребления пищи, спасения от хищников. Именно поэтому у них в процессе исторического развития выработалась сложная опорно-двигательная система. Основа такой системы - скелет. У позвоночных животных скелет внутренний, он построен из костной и хрящевой тканой. Части сколота соединяются неподвижно или с помощью суставов. Скелет служит местом для прикрепления мышц При сокращении мышц части скелета работают как рычаги, что приводит
к различным движениям. Согласованную работу мышц, их сокращение и расслабление обеспечивает нервная система.
Для активного передвижения в различных средах у животных сформировались разнообразные конечности. Водные животные передвигаются с помощью плавников (рыбы) или ластообразных конечностей (морские котики, моржи). Почвенные животные роют ходы с помощью приспособленных для этого роющих передних конечностей. У большинства животных, обитающих в наземно-воздушной среде, имеются специальные двигательные конечности. С их помощью они совершают разнообразные движения: ходят, бегают, ползают, прыгают. Некоторые животные способны летать. Крылья птиц и летучих мышей это видоизмененные передние конечности. Крылья и других насекомых - это выросты покровов.
Нелегко найти взрослого человека, который ни разу в жизни не слыхал крылатой фразы «Движение - это жизнь».
Существует и другая формулировка данного высказывания, звучащая несколько иначе: «Жизнь - это движение». Авторство данного афоризма принято приписывать Аристотелю - древнегреческому ученому и мыслителю, который считается основоположником всей «западной» философии и науки.
Сегодня трудно сказать с полной уверенностью, действительно ли великий древнегреческий философ когда-либо произносил подобную фразу, и как именно она звучала в те далекие времена, но, взглянув на вещи непредвзято, следует признать, что приведенное выше определение движения является хотя и звучным, но довольно расплывчатым и метафоричным. Попробуем разобраться, что же представляет собой движение с научной точки зрения.
Понятие движения в физике
Физика дает понятию «движение» вполне конкретное и однозначное определение. Раздел физики, изучающий движение материальных тел и взаимодействие между ними, называют механикой.
Раздел механики, изучающий и описывающий свойства движения без учета его конкретных причин, называется кинематика. С точки зрения механики и кинематики движением считается происходящее с течением времени изменение положения физического тела относительно других физических тел.
Что такое броуновское движение?
В задачи физики входит наблюдение и изучение любых проявлений движения, которые происходят или могли бы происходить в природе.
Одним из видов движения является так называемое броуновское движение, известное большинству читателей данной статьи из школьного курса физики. Для тех, кто по каким-то причинам не присутствовал при изучении данной темы или успел основательно ее подзабыть, поясним: броуновским движением называют беспорядочное движение мельчайших частиц вещества.
Броуновское движение происходит везде, где присутствует какая-либо материя, температура которой превышает абсолютный нуль. Абсолютным нулем называют температуру, при которой броуновское движение частиц вещества должно прекращаться. По шкале Цельсия, которой мы привыкли пользоваться в повседневной жизни для определения температуры воздуха и воды, температура абсолютного нуля составляет 273,15 °C со знаком минус.
Создать условия, вызывающие такое состояние вещества, ученым пока не удалось, более того, существует мнение, что абсолютный нуль является чисто теоретическим допущением, но на практике он недостижим, так как полностью остановить колебания частиц вещества невозможно.
Движение с точки зрения биологии
Поскольку биология тесно связана с физикой и в широком смысле совершенно от нее неотделима, в этой статье мы рассмотрим движение также и с точки зрения биологии. В биологии движение рассматривается как одно из проявлений жизнедеятельности организма. С этой точки зрения движение является результатом взаимодействия сил, внешних по отношению к отдельно взятому организму, с внутренними силами самого организма. Другими словами, внешние раздражители вызывают определенную реакцию организма, которая проявляется в движении.
Следует отметить, что хотя формулировки понятия «движение», принятые в физике и биологии, несколько отличаются друг от друга, по своей сути они не вступают ни в малейшее противоречие, являясь просто различными определениями одного и того же научного понятия.
Таким образом мы убеждаемся в том, что крылатое выражение, о котором шла речь в начале данной статьи, вполне согласуется с определением движения с точки зрения физики, поэтому нам остается лишь еще раз повторить прописную истину: движение - это жизнь, а жизнь - это движение.
Движения вызываются, главным образом, раздражениями — внешних органов чувств, а некоторые из них - изменениями внутренней среды. У людей и высших животных двигательные реакции вызываются посредством нервной системы. И. П. Павлов подчеркивал, что главнейшее проявление высшей нервной деятельности - . Двигательный аппарат у людей, высших и низших позвоночных состоит из рецепторов, нервной системы, нервов и мышц, сокращение которых перемещает кости скелета.
Животные организмы способны реагировать на воздействия внешней среды одной из форм движения, т. е. обладают подвижностью. Подвижность обусловлена изменением обмена веществ организма в результате влияний внешней среды. Она выражается в перемещении организма или его органов в пространстве и в движениях, происходящих внутри организма, например в движениях белых кровяных телец.
Различают активные и пассивные движения. Активные движения вызваны изменениями обмена веществ, а пассивные - такими изменениями внешней среды, которые не связаны со сдвигами обмена веществ.
Различают активные движения: цитоплазматическое, ресничное, жгутиковое и мускульное. Цитоплазматическое, или амебоидное, движение характерно для блуждающих клеток и соединительной , а также некоторых клеток зародышей многоклеточных животных. Это движение производится при помощи ложноножек (псевдоподий) - весьма изменчивых выростов цитоплазмы, обеспечивающих не только подвижность, но и фагоцитоз, или внутриклеточное пищеварение. По-видимому, основа амебоидного движения - обратимое превращение геля в золь. Оно свойственно цитоплазме и представляет ее сократительную способность. Скорость этого движения составляет доли микрона или несколько микрон в минуту.
Ресничное, или мерцательное, движение осуществляется при помощи постоянных выростов цитоплазмы - ресничек или мерцательных волосков, количество которых равняется 20-30 на поверхности одной клетки. Они сокращаются попеременно, от 2 до 30 раз в секунду. Ресничное движение характерно для и клеток мерцательного эпителия слизистой оболочки дыхательных путей, барабанной полости уха, матки и фаллопиевых труб, канала спинного мозга. Благодаря движению мерцательных волосков из дыхательных путей удаляется пыль, в фаллопиевых трубах передвигаются яйцевые клетки. Ресничка играет роль весла.
Жгутиковое движение сходно с ресничным, но имеет отличия. Подвижный волосок и жгутик представляют собой отросток цитоплазмы, в основе которого имеются эластичные нити - цитоплазматические тяжи в состоянии геля, окруженные более жидкой сократительной цитоплазмой (киноплазмой), находящейся в состоянии золя. По данным электронной микроскопии, реснички и жгутики состоят из 9 периферических и 2 центральных нитей, которые несколько толще первых. Эластическая нить связана с более плотным образованием - базальным тельцем, от которого могут отходить внутрь клетки тонкие опорные нити. Волоски и жгутики встречаются у волосковых клеток (вестибулярного аппарата, обонятельных и др.), у сперматозоидов большинства животных и у жгутиковых клеток губок и кишечнополостных. Жгутик играет роль весла, а иногда пропеллера.
ДВИЖЕНИЯ (биологические), одно из проявлений жизнедеятельности организма, обеспечивающее возможность активного взаимодействия со средой.
Движения у животных и человека. Передвижения могут быть пассивными (за счёт использования водных и воздушных течений) и активными (локомоции). Последние осуществляются при помощи специальных органов, строение которых своеобразно у разных животных. Это могут быть ложноножки (медленное перетекание протоплазмы - амёбоидное движение), реснички и жгутики (ресничное и жгутиковое движение), специальные придатки тела, с помощью которых животные цепляются за неровности субстрата (щетинки, чешуйки, щитки) или прикрепляются к нему (присоски). Наиболее распространённая конструкция органов движения - конечности, представляющие собой систему рычагов, приводимую в движение сокращениями мышц. Некоторые водные животные (губки, кораллы и др.), ведущие неподвижный образ жизни, используют реснички и жгутики для того, чтобы приводить в движение окружающую их среду, которая доставляет им пищу. Перемещения осуществляются путём движения по субстрату, т. е. по твёрдой или жидкой опоре (ходьба, бег, прыжки, ползание, скольжение), свободного движения в воде (плавания) или в воздухе (летания). Во всех случаях движение - результат взаимодействия внешних по отношению к организму сил (сила тяжести, сопротивление среды) и внутренних сил (напряжение мышц, сокращение миофибрилл, движений протоплазмы). Целенаправленные движения возможны лишь при согласованной работе значительного числа мышц, координация которых осуществляется нервной системой.
Активное движение в воде производится с помощью специализированных гребных органов (от волосков и жгутиков до видоизменённых конечностей водяных черепах, птиц, ластоногих), изгибаниями всего тела (большинство рыб, хвостатых земноводных и др.), реактивным способом - выталкиванием воды из полостей тела (например, медузы, головоногие моллюски). Активное движение в воздухе свойственно большинству насекомых, птиц и некоторым млекопитающим (летучие мыши). Передвижение по воздуху так называемых летучих рыб, лягушек, млекопитающих (белки-летяги и др.) - планирующий прыжок, осуществляемый при помощи поддерживающих приспособлений (удлинённые грудные плавники, межпальцевые перепонки ног, складки кожи и др.).
Движения человека является наиболее важным способом его взаимодействия с окружающей средой и активного воздействия на неё. Они отличаются большим разнообразием: движения, связанные с вегетативными функциями, локомоции, движения трудовые, бытовые, спортивные, связанные с речью и письмом. Многие учёные, начиная с И. М. Сеченова (в их числе Ч. Шеррингтон, Н. А. Бернштейн, американский нейрофизиолог К. Лешли), полагали, что управление движением составляет значительную часть деятельности центральной нервной системы. Этим обусловлен интерес к анализу движения. Регистрация движения с помощью современной оптоэлектронной техники даёт возможность детального описания их кинематики и динамики. Запись электрической активности мышц (электромиография) раскрывает иннервационную структуру движения. Натуральные движения обычно многосуставные, и к их осуществлению привлекается одновременно значительное число мышц, составляющих три функциональные группы: 1-я группа - мышцы, обеспечивающие основное движение (главные и вспомогательные двигатели); 2-я - стабилизирующие положение частей тела, не участвующих непосредственно в данном движении (стабилизаторы), и 3-я - останавливающие движения (антагонисты). Поэтому координационная структура натуральных движений довольно сложная. Она может включать двигательные рефлексы, врождённые двигательные автоматизмы, а также прямое управление со стороны двигательной коры головного мозга. Основные локомоторные движения, будучи унаследованными, развиваются в ходе индивидуального развития (онтогенеза) и вследствие постоянных упражнений. Овладение новыми движениями - сложный процесс формирования новых условно-рефлекторных связей и их упрочения. При многократных повторениях произвольные движения выполняются согласованнее, экономичнее и постепенно автоматизируются.
Важнейшая роль в регуляции движения принадлежит сигналам, поступающим в нервную систему от многочисленных рецепторов, расположенных в мышцах, сухожилиях и суставах (проприоцепторов), сообщающих о развиваемых мышцами силе, направлении, величине и скорости совершающегося движения. Информация о пространственных и временных характеристиках движения используется для совершенствования двигательных навыков, оценки степени двигательных расстройств при различных заболеваниях, для разработки эффективных методов двигательной реабилитации. Смотри также Биомеханика.
Лит.: Бернштейн Н. А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М., 1966; Физиология движений. Л., 1976; Беспозвоночные: новый обобщенный подход. М., 1992.
В. С. Гурфинкель.
Движения у растений , изменения расположения органов растений в пространстве, обусловленные воздействием внешних факторов (света, температуры, силы тяжести, давления и др.). Несмотря на то, что растения ведут преимущественно прикреплённый образ жизни и кажутся неподвижными, в движении находятся их цитоплазма и органеллы клеток, различные органы (корни, листья, цветки и др.), способные реагировать на изменения окружающей среды, приспосабливаясь к ним. Благодаря движению листья располагаются в пространстве таким образом, что меньше затеняют друг друга, а корни продвигаются в слои почвы с оптимальным содержанием питательных веществ, воды и кислорода; насекомоядные растения «ловят» насекомых, используя их в качестве дополнительной пищи.
Различают активные и пассивные движения у растений. К активным движениям относятся тропизмы (односторонние изгибы растущих частей растения), настии (ненаправленные движения органов), нутации (круговые движения, например у вьющихся растений). Активные перемещения в пространстве (таксисы) характерны для снабжённых жгутиками некоторых одноклеточных водорослей и зооспор водорослей, а также для мужских половых клеток (антерозоидов) мхов и папоротников.
Изменения расположения органов растений в пространстве происходят благодаря их неравномерному росту, обусловленному различной концентрацией гормонов - индолилуксусной кислоты, абсцизовой кислоты, этилена - на разных сторонах растения (при тропизмах, настиях, нутациях) и колебаниями тургорного давления в клетках органа (при настиях). Клетки тканей, непосредственно участвующих в движении, обладают относительно тонкими, хорошо растяжимыми стенками. К их числу относятся клетки основной паренхимы, клетки в основании черешков (подушечках) листьев (например, у бобовых), моторные клетки в эпидермисе некоторых злаков. Поэтому движения свойственны молодым органам или частям растения, не потерявшим способности к росту в благоприятных условиях. Существует тесная связь между движением у растений, их водным обменом и содержанием в клетках минеральных веществ.
Пассивные движения могут быть связаны с изменением напряжения тканей под влиянием прикосновения (например, когда зрелый плод растений бешеного огурца как бы «выплёскивает» свои семена), с переносом спор, пыльцы и семян с током воздуха, воды или с помощью животных.
Лит.: Терминология роста и развития высших растений. М., 1982; Вайнар Р. Движения у растений. М., 1987; Кузнецов В. В., Дмитриева Г. А. Физиология растений. М., 2005.
Реснички ресничками Инфузория-туфелька быстро плавает, ловко действуя ресничками, покрывающими ее тело. Загребая ими как веслами, она может двигаться. При комнатной температуре реснички совершают до 30 взмахов в секунду, за это время туфелька проходит расстояние в 25 мм, т. е. в 1015 раз превышающее длину ее тела.
Жгутики жгутики Многие простейшие животные, а также некоторые бактерии, одноклеточные водоросли имеют другой орган движения жгутики. Движения жгутика длинного, вытянутого образования довольно сложны. Он работает как гребной винт. Совершая вращательные движения, он как бы ввинчивает тело животного в воду и тянет его за собой.
Микротрубочки Микротрубочки Микротрубочки белковые внутриклеточные структуры, входящие в состав цитоскелета. Микротрубочки представляют собой полые внутри цилиндры диаметром 25 нм. Длина их может быть от нескольких микрометров до, вероятно, нескольких миллиметров в аксонах нервных клеток. Микротрубочки полярны: на одном конце происходит самосборка микротрубочки, на другом разборка.
Гладкая мышечная ткань Гладкая мышечная ткань состоит из веретеновидных клеток длиной до 0.1 мм, в цитоплазме которых имеются одно ядро и миофибриллы, тянущиеся от одного конца клетки к другому. Эта ткань участвует в образовании стенок трубкообразных внутренних органов и сосудов.
Движение червя Движения червя начинаются с сокращения кольцевых мышц в переднем конце тела. Эти сокращения захватывают сегменты, волной проходя через все тело. Щетинки плотные выросты на брюшной стороне тела червя выпячиваются. Тело становится толще, и червь, опираясь щетинками заднего конца о почву, проталкивает передний конец тела вперед. Затем сокращаются продольные мышцы, и волна сокращений вновь пробегает по всему телу. Опираясь на щетинки переднего конца, червь подтягивает заднюю часть тела.
Крылья Крылья - органы летания, свойственные большинству насекомых и всем птицам. Оперение - перьевой покров птиц. При полете обеспечивает обтекаемую форму тела. Обычно ежегодно заменяется путем линьки. Окраска оперения обусловлена пигментами и особенностями структуры пера. Строение крыла птицы Строение крыла птицы Строение крыла птицы Строение крыла птицы
Птицы Самые лучшие летуны птицы. Крупные перья их передних конечностей образуют самый совершенный летательный аппарат. Кроме крыла, у птицы есть целый ряд других приспособлений к полету. Это обтекаемая форма тела, легкий скелет, хорошо развитые летательные мышцы, воздушные мешки, уменьшающие вес тела и обеспечивающие лучшее поступление кислорода в легкие во время полета.
Ноги ноги Большинство же позвоночных и членистоногих опираются на конечности ноги. У насекомых их три пары, и проблема устойчивости перед ними не стоит. У пресмыкающихся, например у крокодила, две пары ног располагаются по бокам тела так, что бедро параллельно поверхности земли и перпендикулярно голени. У млекопитающих бедро и голень составляют одну линию, перпендикулярную поверхности земли. Такое расположение ног позволяет им быстро двигаться. Наземно-воздушная среда
Паукообразные Паукообразные имеют четыре пары ходильных конечностей. хелицеры педипальпы Первая пара конечностей их головогруди преобразована в хелицеры – орудия для размельчения и раздавливания пищи, вторая – в педипальпы, служащие для захвата и удержания жертвы.
Виды ног стопоходящих пальцеходящих копытных Среди ходильных млекопитающих в зависимости от того, как они опираются на стопу, различают стопоходящих, при ходьбе опирающихся на всю стопу (так ходят человек, медведь), пальцеходящих, при ходе и беге опирающихся на пальцы, что значительно повышает скорость их бега (так двигаются кошки, собаки), и копытных, которые бегают на кончиках одного или двух пальцев они бегают быстрее всех (лошади, олени, косули).
Движение растений Растения тоже способны к движению, но, в отличие от животных, у них перемещается не весь организм, а только его отдельные органы или их части. Настии – движения отдельных органов растений. Цветки многих растений на ночь или перед дождем закрываются. Например, листья гороха, фасоли. Тропизмы – ростовые движения в ответ на раздражение (геотропизм, фототропизм).
Тропизмы Ответные реакции растений на различные односторонние воздействия раздражителей внешней среды (свет, земное притяжение, химические вещества и др.) заключаются в направленных ростовых и сократительных движениях (изгибах) органов растения, приводящих к изменению его ориентации в пространстве.
