生物運動

生物運動

生物運動指生物在空間的整體移動行為。生物靠其身體產生推進力克服周邊介質的阻力而前進。不同的生物根據其生活的不同環境進化出不同的運動器官,形成適合其生存的運動類型。

基本介紹

  • 中文名:生物運動
  • 外文名:biologicallocomotiom
生物運動 biologicallocomotiom
生物在空間的整體移動行為。例如動物的步行、奔跑、游泳、飛翔等。
動物向前行進,一方面要靠軀幹或附肢與基底或介質相互作用以產生推進力,另一方面還要克服介質對前進的阻力。地面堅實,以足蹬地推進的效率最高,但在地下鑽行阻力也最大。在水中前進阻力比在土中小得多,但划水前進所獲得的動力也低得多。水生動物的比重與水相近,因而無需消耗多少能量就能產生升力。但飛行動物要飛翔,則需既克服阻力又同時產生升力。空氣的阻力最小,但因其密度過小故必須向後撥動大量空氣才能產生足夠的推進力。此外,快速行進的水生動物和飛行動物都具有流線形的體型,這有助於減少介質的阻力。
運動機制主要有3種:
①變形運動。一種細胞運動,其速度異常緩慢。如原生動物阿米巴行動時向前伸出偽足,後面的細胞質流入偽足,逐漸變成生物的主體,繼而再伸出新的偽足。
②鞭毛運動和纖毛運動。原生動物的鞭毛綱和纖毛綱分別利用鞭毛和纖毛運動,速度較變形運動快得多。鞭毛位於頭側,各部分順序擺動形成一個自前而後的波浪,使動物體沿鞭毛長軸方向前進;纖毛蟲則體覆大量纖毛,每根纖毛的動作如單臂划水,各纖毛互相配合使水沿體表向後移動,因此動物前進的方向與纖毛呈直角正交。
③肌肉收縮運動。它是一切大型生物的主要運動機制。條形肌肉的兩端必須聯結在堅實的組織上,以將力傳給支點和動點。這種組織是外骨骼或內骨骼。另一種情況是環狀肌肉組成的管腔中充滿液體,肌肉收縮加力在液體上,通過液體傳力,主要見於沒有骨骼的低等無脊椎動物,如蚯蚓。
變形運動的分子機理還不清楚,但一切真核細胞中都發現有肌動蛋白肌漿球蛋白,說明運動機制可能都有相近的分子基礎。
各種生物為適應各自的生態條件而發展出不同的運動器官,形成多種運動類型。主要有:
①遊動。在水中主動遊動甚至逆流而行的生物主要採取4種運動方式:一是波浪式遊動,鰻鱺、海蛇等細長型動物在遊動時,身體左右移動形成一個由頭向尾傳播的波浪形運動,其作用類似搖櫓駛船,速度不高。二是水翼式遊動,大型快速游泳的動物如鮪魚等左右擺動其尾鰭推水前進,作用也像搖櫓。胸、腹、背、臀等鰭的功能主要是維持平衡。三是噴水式遊動,水母、章魚均利用向後噴水前進。四是划水式遊動,大多數水禽後肢帶蹼,在水面遊動時左右交替划動。
②地面行動。分為蠕行和走行兩種基本類型。蠕行見於多種管型動物如蠕蟲和蛇,它們借軀體的伸縮、屈伸或搖擺向前行進,行進時部分身體緊貼地面。走行指依靠附肢在地面行動,見於節肢動物和陸生脊椎動物。附肢具關節,有助於靈活運動,而附肢將身體抬離地面才使快速運動成為可能。附肢不僅是運動器官,還要支持身體;不論如何行動,身體重心須保持在附肢支持的範圍內。雙足行動穩定性差,但卻有一定速度。
③飛行。滑翔可以認為是飛行的雛形。真正的撲翼飛行只見於昆蟲、鳥類和哺乳類(蝙蝠)。撲翼飛行的關鍵在於,下扇時翼面積增大產生足夠的前進推力和升力,但上揚時必須改變翼與氣流的角度或縮小翼面積以避免產生反方向的力量抵消原有效果。此外,鳥類也常利用氣流滑翔,或在大洋中經常有平行海面的氣流借風力螺旋前進。

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