การเคลื่อนที่ของสัตว์ เป็นอย่างไร เมื่อมองดูทางกายวิภาค

การเคลื่อนที่ของสัตว์ สัตว์โลกเคลื่อนที่อย่างไร ส่องกายวิภาคเมื่อสัตว์และเราต้องก้าวไปข้างหน้า

การเคลื่อนที่ของสัตว์ – สัตว์บกล้วนพัฒนาวิธีนับไม่ถ้วนเพื่อแก้ปัญหาท้าทายเรื่องเดียว นั่นคือจะเดินทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดด้วยวิธีที่ดีที่สุดอย่างไร รูปแบบการเดินทางที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาดและสิ่งแวดล้อมของสัตว์ชนิดนั้น ๆ โดยมีเป้าหมายคือการเคลื่อนที่ไปยังทรัพยากรต่าง ๆ และหนีห่างจากภยันตรายอย่างมีประสิทธิภาพ

ในการย่างก้าวหนึ่งครั้ง สัตว์บกมีพื้นฐานการเคลื่อนไหวโดยใช้รยางค์ขับเคลื่อนร่างกายให้ไปข้างหน้า แล้วตั้งต้นใหม่เพื่อเรียกแรงงัดสําหรับก้าวถัดไป สัตว์ต่าง ๆ เปลี่ยนท่วงท่าด้วยการสับเปลี่ยน ลําดับของรยางค์ที่สัมผัสกับพื้น รวมทั้งระยะ เวลา และความถี่ของการสัมผัสเหล่านั้น National Geographic ชวนเรียนรู้ไปกับภาพจำลองการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของสัตว์ไม่มีขา สัตว์ที่มีครีบและเท้า สัตว์สี่เท้า และสัตว์สองเท้า

เรื่อง เจสัน ทรีต, แบรด สไครเบอร์ และแพทรีเซีย ฮีลี
ภาพประกอบ ไบอันคริสตี ดีไซน์

ที่มา: พาร์เวซ อาลัม, UNIVERSITY OF EDINBURGH; มิเรียม เอ. แอชลีย์–รอสส์, WAKE FOREST UNIVERSITY; แอนดรูว์
ไบวีเนอร์, HARVARD UNIVERSITY; เอส. ทันยา เชห์, TEMPLE UNIVERSITY; จอห์น ฮัตชินสัน, ROYAL VETERINARY
COLLEGE, UNIVERSITY OF LONDON; บรูซ เจน, UNIVERSITY OF CINCINNATI; เมลิสสา เมอร์ริก และจอห์น โคโปรว์สกี, UNIVERSITY OF ARIZONA; สกอตต์ สตาห์ล, STAHL EXOTIC ANIMAL VETERINARY SERVICES; นาโอมิ วาดะ, YAMAGUCHI UNIVERSITY

สัตว์ไม่มีขา – งู

งูใช้กล้ามเนื้อ ผิวหนัง และลำตัวที่ยืดหยุ่นเพื่อขับเคลื่อนตัวเองผ่านพื้นผิวชนิดต่างๆ เทคนิคบางอย่างใช้แรงเสียดทานน้อยกว่าและเคลื่อนที่ในภูมิประเทศที่เป็นกรวดทรายขรุขระต่างระดับได้ดีกว่า ส่วนเทคนิคอื่นๆใช้จุดสัมผัสตามลําตัวที่ยืดหยุ่นในการผลักตัวจากพื้นตะปุ่มตะปํ่า ขอบทาง หรือเปลือกไม้

งูเลื้อยด้านข้าง ด้วยการเลื้อยบนพื้นทรายซุยๆ งูชูหัวขึ้น ทางทิศที่จะไป แล้วส่วนที่เหลือ ก็ตวัดตาม

เลื้อยทางตรง ในการเคลื่อนไหวปกติส่วนใหญ่ ลําาตัวจะตามส่วนหัวไปทางเดียว แบบเป็นลูกคลื่น

งูใช้วิธีบีบแล้วคลาย

บางส่วนของตัวงูบีบเข้าหากันเพื่อให้ได้แรงดีด ทำให้ส่วนอื่นเหยียดไปข้างหน้าได้

ถ้าเลื้อยตรง ๆ

งูใช้กล้ามเนื้อบีบเกล็ดด้านใต้ท้องจนแน่นเพื่อยึดพื้นและส่งให้ตัวงู เคลื่อนเป็นเส้นตรง

สัตว์ที่มีครีบและเท้า
ปลาสมัยใหม่บางชนิดขึ้นมาอยู่บนบกได้ ด้วยการยันร่างกายด้วยครีบและส่ายตัวไปข้างหน้า รยางค์ของพวกสัตว์สี่เท้าที่มีกระดูกสันหลัง รวมทั้งสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก วิวัฒน์จากครีบของบรรพบุรุษที่เป็นปลา การคัดเลือกทางธรรมชาติทําให้แขน ขา เท้า และมือ ผิดแผกกันและมีความพิเศษเฉพาะ

ปลาตีนครีบดํา (Periophthalmus gracilis)

พวกปลาตีนใช้ครีบอกของมันกระดืบเคลื่อนที่แบบถัดตัว (crutching) บนบก

ซาลาแมนเดอร์ลายเสือ (Ambystoma tigrinum)
การเปลี่ยนผ่านวงจรชีวิตของซาลาแมนเดอร์ จากตัวอ่อนในน้ำสู่ตัวเต็มวัยบนบกที่มีขา กางแผ่ออก สะท้อนให้เห็นถึง วิวัฒนาการแบบหน่ึงของการเดิน

สัตว์หลายขา

สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่กระจายหนักร่างกาย ไปสู่ขาจํานวนมาก ช่วยลดการแบกน้ำหนักของแต่ละรยางค์ การเคลื่อนที่ต้องใช้การประสานกัน หรือแม้แต่ความสั้นยาวของขา สัตว์เหล่านี้จึงไม่สะดุดเท้าตัวเอง

ตะขาบขายาว (Scutigera coleoptrata)

การเดินที่เหมือนลูกคลื่นเริ่มต้นจากขาหลัง ที่ยาวกว่าเพื่อหลีกเลี่ยงขาพันกัน แต่ละย่างก้าวมีระยะมากกว่าความยาวของร่างกาย

ปูลมแอตแลนติก (Ocypode quadrata)

ปูลมที่วิ่งไปทางด้านข้างมัก ต้องหยุดบ่อยๆ ขณะหนีภัยคุกคาม เพื่อชะลอการสะสมของกรดแลกติก และช่วยให้เดินทางได้ไกลขึ้น สัตว์ที่มีขาหลายขา เช่น มด หรือปู มักเคลื่อนที่ด้วยการเดินสลับขาโดยเมื่อขา ครึ่งหนึ่งก้าวไปข้างหน้า ขาที่เหลือยังอยู่บนพื้น

สัตว์สี่เท้า

จากสัตว์ตัวเล็กที่เคลื่อนไหวปรูดปราดถึงช้างผู้อุ้ยอ้าย ร่างกายของสัตว์สี่เท้าถูกกำกับด้วยฟิสิกส์และสรีรวิทยา สัตว์ขนาดใหญ่มีกล้ามเนื้อที่ทรงพลังมากกว่า แต่กระดูกของพวกมันจะต้องแบกน้ำหนักอันหนักหน่วงกว่ามาก ส่วนสัตว์ตัวเล็กๆ มักเคลื่อนที่เร็วกว่า แต่ใช้พลังงานด้อยประสิทธิภาพกว่า ความแตกต่างของขาสะท้อนถึงข้อได้เปรียบเสียเปรียบบางอย่าง

ช้างแอฟริกา (Loxodonta Africana)

ช้างเป็นจอมพลังที่ยืนเขย่ง พวกมันสามารถเดินทอดน่องได้อย่างรวดเร็ว แต่วิ่งเหยาะและควบไม่ได้ แผ่นด้านหลัง นิ้วเท้าทําให้ส้นเท้าของมันยกขึ้น

เสือชีตาห์ (Acinonyx jubatus)

กระดูกสันหลังอันยืดหยุ่นที่โค้งเข้าแล้ว ยืดเหยียดออกได้ ทําให้เสือชีตาห์ก้าวได้ยาวสุดขีด หางที่เบาและมีขน กับกรงเล็บอันคมกริบช่วยให้เกิดความเสถียรขณะเลี้ยว

ยีราฟ (Giraffa camelopardalis)

ยีราฟที่มีร่างกายส่วนบนใหญ่โต ต้องรับน้ำหนักตัวราว 10% ไว้บนบ่าสองข้าง การยกและก้มคอยาว ๆ ขึ้นลงขณะเดินช่วยรักษาระดับสายตาและสมดุลร่างกาย

กระรอกสีเทาตะวันออก (Sciurus carolinensis)

เมื่อไต่ปีนลงด้านล่าง กระรอกจะบิดเท้าหลังตรงส่วนข้อเท้าให้นิ้วเท้าชี้ขึ้นด้านบน และอุ้งเท้าอยู่ในตําแหน่งที่รับน้ำหนักได้ รยางค์ที่แผ่ออกช่วยให้ยึดเกาะได้ดีขึ้น

เต่าเดือยแอฟริกา (Centrochelys sulcata)

สัตว์กินพืชที่มีกระดองแข็งไว้ป้องกันตัวเหล่านี้ชอบความมั่นคงมากกว่าความเร็ว พวกมันสามารถปีนขึ้นทางลาดชันได้ เท้าที่เว้นระยะห่างกันอย่างดีช่วยป้องกันไม่ให้มันหงายท้อง

กิ้งก่าหางม้าลาย (Callisaurus draconoides)

กิ้งก่าทุกชนิดสามารถงอตัวจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งได้ ช่วยให้ก้าวขาทั้งสี่ไปได้ยาว แต่กิ้งก่าชนิดนี้สามารถยืดข้อเท้าออกไปและวิ่งบนนิ้วของมัน ทําให้วิ่งได้ 50 ช่วงตัวใน 1 วินาที

สัตว์เดินสองขา

มนุษย์และนกใช้รยางค์คู่หน้าในการหยิบจับหรือบิน แต่พึ่งพา 2 ขาหลังในการเดิน สัตว์อื่นๆ จะเคลื่อนที่ด้วย 2 ขาก็ในยามจําเป็น จิงโจ้หาอาหารด้วยการใช้รยางค์ท้ัง 5 คือขาทั้ง 4 และหาง แต่กระโดดด้วยขาหลังเพื่อทําความเร็ว

มนุษย์ (Homo sapiens)

ขาของมนุษย์ทํางานเหมือนลูกตุ้มที่เหวี่ยงสลับกัน จึงทําให้มีประสิทธิภาพเมื่อใช้เดินมากกว่าวิ่ง ก้าวแต่ละก้าวใช้โมเมนตัมและแรงดึงดูดของโลกเป็นส่วนหนึ่งในการเคลื่อนร่างกายไปข้างหน้า

ไทแรนโนซอรัส (Tyrannosaurus rex)

ไทแรนโนซอรัสอาจเป็นราชันก็จริง แต่ไม่น่าจะวิ่งเร็วได้ กล้ามเนื้อของมันเล็กเกินไป และน้ำหนักของร่างกายที่หนักหลายตัน อาจทําให้กระดูกขาหักได้

นกกระจอกเทศ (Struthio camelus)

ส้นเท้าของนกกระจอกเทศสูงพอดีกับความสูงของเข่ามนุษย์ กล้ามเนื้อขนาดใหญ่รอบกระดูกต้นขาส้ัน ๆ กับกระดูกขาส่วนที่เหลือซึ่งเบาและยาว ช่วยให้นกกระจอกเทศก้าวได้ไกลและรวดเร็ว