Неліктен ламаның тұяғы жоқ?

Эволюция әлемнің әртүрлі ландшафттары бойынша қозғалуға арналған бірегей бейімделулерді жануарларға сыйлаған. Тұяқты сүтқоректілер аттарды, сиырларды, бұғыларды және антилопаларды қамтитын кең топты құрайды, олардың аяқтары қатты мүйізді түзілімдермен аяқталады. Дегенмен жұп тұяқтылар арасында осы отрядтың құрылысы туралы әдеттегі түсініктерге қарсы шығатын таңғажайып ерекшеліктер бар. Ламалар мен олардың жақын туыстары Оңтүстік Американың арнайы жағдайларына бейімделген табандардың мүлдем басқа құрылымына ие. Бұл жануарлардың анатомиялық ерекшеліктері Анд тауларының қатал ландшафттарына миллиондаған жылдар бойы бейімделуді көрсетеді.

Аяқтардың анатомиялық құрылысы

Ламалар түйелер тұқымдасына жатады, ол аяқтарының бірегей құрылымымен жұп тұяқтылар арасында ерекшеленеді. Қатты тұяқтардың орнына осы жануарлардың аяқтары екі бөлек саусақпен жұмсақ жастықшалармен аяқталады.

Лама табанының құрылысының негізгі ерекшеліктері келесі элементтерді қамтиды:

• негізіне дейін бөлінген екі функционалды саусақ;
• әрбір саусақтың төменгі бетінде жуан терілі жастықтар;
• тұяқтардың орнына саусақтардың ұштарында кішкене иілген тырнақтар;
• табан сүйектері арасындағы серпімді біріктіруші тіндер;
• саусақтарды тәуелсіз қозғалтуға мүмкіндік беретін дамыған бұлшықет жүйесі.

Мұндай конструкция жылқының моноблокты тұяғынан немесе сиырдың жарылған тұяғынан түбегейлі ерекшеленеді. Жастықшалар амортизацияны қамтамасыз ететін майлы қосындылары бар тығыз біріктіруші тіндерден тұрады. Тырнақтар саусақтар ұштарын зақымданудан қорғайтын өзгертілген тырнақ пластиналарын білдіреді. Жастықшалар арасында жүру кезінде рельефтің тегістігіне бейімделуге және беттің қаттылығына байланысты тіреу аумағын өзгертуге мүмкіндік беретін қозғалғыштық сақталады.

Тұқымдастың эволюциялық тарихы

Түйелер тұқымдасы Солтүстік Америкада шамамен 40-45 миллион жыл бұрын пайда болған және бастапқыда жазықтық аумақтарды мекендеген. Қазіргі ламалардың ата-бабалары Панама бұғазы арқылы шамамен 3 миллион жыл бұрын Оңтүстік Америкаға көшіп келген.

Аяқтардың сипаттамалық ерекшеліктерінің қалыптасу кезеңдері келесідей жүрді:

1. Тұқымдастың ерте өкілдері дамыған тұяқты түзілімдері бар жұп тұяқтыларға неғұрлым типтік құрылымға ие болды. Археологиялық табылымдар ондаған миллион жылдар бойы қатты мүйізді құрылымдардың біртіндеп редукциясын көрсетеді. Қазбалы түрлер классикалық тұяқтар мен қазіргі жұмсақ жастықшалар арасындағы өтпелі формаларды көрсетеді. Трансформация процесі жаңа экологиялық ништарды игеруге және мекендеу орындарының сипатының өзгеруімен байланысты болды.
2. Анд таулы аймақтарына түскен ламалардың ата-бабалары тасты беткейлер, жартастар және тар жолдар бойынша жүру қажеттілігімен кездесті. Тік беттерде тұрақтылықты қамтамасыз ете алатын икемді және ұстамды аяқтары бар дараларға табиғи сұрыптау қолайлы болды. Жұмсақ жастықшалар өрмелеу және теңгерімді сақтау кезінде қатты тұяқтардың алдында айтарлықтай артықшылық берді. Мүйізді құрылымдардың редукциясына және серпімді тіндердің дамуына әкелетін генетикалық мутациялар популяцияларда бекітілді.
3. Параллель түрде биік таулардың сиректенген ауасына және аздаған өсімдіктеріне бейімделу жүрді. Тік ландшафт бойынша тиімді қозғалыс қалыпты тұяқтары бар бәсекелестерге қолжетімсіз жайылымдарға жетуге мүмкіндік берді. Тасты құлдырауларды жеңу қабілеті жем базасын кеңейтті және түр ішіндегі бәсекелестікті азайтты. Жұмсақ жастықшалармен жүрудің энергетикалық тиімділігі шектеулі азық ресурстары жағдайында жоғары болып шықты.
4. Адамның ламаларды шамамен 4-5 мың жыл бұрын қолға үйреткені жасанды сұрыптау арқылы осы ерекшеліктерді қосымша бекітті. Анд тауларының ежелгі тұрғындары жануарларды атайып таулы жолдар бойынша жүк тасымалдау қабілеті үшін бағалады, онда жылқылар мен есектер пайдасыз болар еді. Селекция ламаларды биік таулы жерлерде алмастырылмас арба жануарларына айналдыратын қасиеттерді күшейтті. Қазіргі тұқымдар жабайы ата-бабаларының барлық бейімделулерін экстремалды жағдайларға сақтап қалды.

Қызығы, Азия мен Африканың құрғақшылыққа ұшыраған аймақтарында қалған түйелер оңтүстікамерикалық туыстарынан тәуелсіз ұқсас жұмсақ жастықшаларды дамытты. Бұл ұқсас жағдайлар туыстық емес топтарда аналогты бейімделулердің қалыптасуына әкелетін конвергентті эволюцияның классикалық мысалы.

Бейімделудің функционалдық артықшылықтары

Қатты тұяқтардың болмауы ламаларға таулы жағдайларда өмір сүру кезінде бірқатар маңызды артықшылықтар береді. Жұмсақ жастықшалар тіршілік ете білу үшін өте маңызды бірнеше параметрлер бойынша мүйізді түзілімдерден асып түседі.

Табанның ерекше құрылысының негізгі функционалдық пайдалары мыналарда көрінеді:

1. Беттің кеңейтілген байланыс аумағы жануардың салмағын біркелкі бөледі, топыраққа қысымды азайтады. Осыған арқасында ламалар құлаусыз босаңсыған қар, батпақты учаскелер және сусымалы құлдыраулар бойынша қозғала алады. Жастықшалар жүктеме астында жалпақталады, субстраттың сипатына бейімделеді және тұрақты тіреуді қамтамасыз етеді. Қатты аяқтары бар тұяқты жануарлар ұқсас жағдайларда батып, қозғалысқа айтарлықтай көп энергия жұмсайды.
2. Жоғары ілінісу шинаның протекторына ұқсас жұмыс істейтін терілі жастықшалардың серпімділігі мен кедір-бұдырлығы арқасында қол жеткізіледі. Байланыс беті деформацияланады, тастардың микротегіс емес жерлерін қамтиды және сенімді сырғанауға қарсы қосылысты құрайды. Жануарлар тұяқтар қауіпті түрде сырғанайтын ылғалды жартастар, мұзды қабық және тегіс сүлеулер бойынша сенімді қозғалады. Саусақтардың тәуелсіз қозғалысы тік емес учаскелер бойынша көтерілу кезінде шығыңқы жерлер мен жарықтарға ілінуге мүмкіндік береді.
3. Соққы жүктемелерінің амортизациясы тік беткейлерден түсу және тастар арасында секіру кезінде буындар мен сүйектерді жарақаттардан қорғайды. Жастықшалардың ішіндегі майлы тін биологиялық серіппеге ұқсас соққы энергиясын жұтады, қаңқаның зақымдануын болдырмайды. Қатты тұяқтар барлық соққы күшін тікелей аяққа береді, бұл тасты жерлік бойынша белсенді қозғалыс кезінде созылмалы аурулардыға әкеледі. Ламалар егде жасқа дейін қозғалғыштықты тірек-қимыл аппаратының тиімді қорғанысы арқасында сақтайды.
4. Жұмсақ тіндердің тактильді сезімталдығы аяқтар астындағы беттің сипаты туралы ақпарат береді, нақты уақыт режімінде қозғалыстарды түзетуге мүмкіндік береді. Жастықшалардағы жүйке ұштары топырақтың қаттылығы, өткір заттардың болуы және тіреудің еңкею бұрышы туралы сигналдар жібереді. Жануар инстинктивті түрде қозғалыстың оңтайлы траекториясын таңдайды, қауіпті учаскелерден аулақ болады және ең сенімді тіреу нүктелерін пайдаланады. Тұяқтар іс жүзінде сезімталдықтан айырылған, бұл күрделі рельеф бойынша қозғалысты аз қауіпсіз етеді.

Бұл бейімделулер ламаларды таулы аймақтар үшін идеалды арба жануарларына айналдырады. Жылқылар немесе қашырлар өте алмайтын жерден өту қабілеті олардың Андтың доколумбтық өркениеттерінің көлік жүйесіндегі тарихи рөлін анықтады.

Нағыз тұяқтылармен салыстыру

Ламалар мен тұяқтылардың типтік өкілдері арасындағы айырмашылықтар мүйізді түзілімдердің қарапайым болмауынан асып түседі. Анатомиялық және физиологиялық ерекшеліктердің бүтін кешені түйелерді қалған жұп тұяқтылардан ерекшелейді.

Принципті айырмашылықтар ағзаның бірнеше жүйесінде көрінеді:

• саусақтардың ұштарының орнына жастықшаларға сүйеніп жүрудің биомеханикасы қаңқаға жүктемелердің бөлінуін өзгертеді;
• асқорыту жүйесінің құрылысы үш камералы асқазанымен қайнайтын тұяқтылардың төрт камералы асқазанынан ерекшеленеді;
• сопақ эритроциттер биік таулардың сиректенген атмосферасына жақсы бейімделуді қамтамасыз етеді;
• жоғарғы ернін төменгі ернінен тәуелсіз жару қабілеті өсімдіктерді таңдап жеуге мүмкіндік береді;
• жүнінің тығыздығын өзгерту арқылы терморегуляция тұяқты жануарлардың көпшілігінен тиімдірек болады.

Тұяқ саусақтың соңғы фалангасын қорғаныш қабығымен қоршап тұрған қатты өскен және мүйіздену тырнақты білдіреді. Нағыз тұяқты жануарларда жануар тек осы қатты құрылымдарға сүйенеді, ал табанның жұмсақ тіндері жерден көтеріледі. Ал лама аяғын аюға немесе приматтарға ұқсас қояды, саусақтардың бүкіл төменгі бетін олардың жұмсақ төсемімен пайдаланады. Тырнақтар тек ұштарды қорғауға қызмет етеді және әдеттегі жүру кезінде тіреуге қатыспайды.

Әртүрлі жерлік түрлері бойынша қозғалысқа энергетикалық шығындарды салыстыру қызықты. Зерттеулер тұяқтылар тіреудің қаттылығы және тиімді итерілу арқасында тегіс қатты беттерде ламалардан асып түсетінін көрсетеді. Алайда босаңсыған, тайғақ немесе тегіс емес субстраттарда жағдай қарама-қарсы өзгереді — жұмсақ жастықшалар тепе-теңдікті сақтау және алға жылжу үшін аз күш-жігерді талап етеді. Эволюция аяқтардың әрбір түрін нақты экологиялық жағдайларға оңтайлы етті, әмбебап шешім жоқ.

Ламалардың аяқтарының бірегей құрылысы эволюциялық процестердің пластикалығын және тірі ағзалардың бейімделу міндеттерінің күтпеген шешімдерін табу қабілетін көрсетеді. Жұмсақ жастықшалардың пайдасына тұяқтардан бас тарту түйелерге басқа жұп тұяқтыларға қолжетімсіз экологиялық ништарға қол жеткізуді ашты және экстремалды жағдайларда олардың гүлдену қамтамасыз етті. Осы жануарлардың биомеханикасының қазіргі зерттеулері инженерлерді тегіс емес жерлік бойынша қозғалыстың роботталған жүйелерін жасауға шабыттандырады, табиғи бейімделулерді түсінудің практикалық құндылығын дәлелдейді. Биологиялық алуан түрлілікті сақтау адамзатқа миллиондаған жылдар табиғи сұрыптаумен өңделген шешімдердің таусылмайтын қоймасынан идеяларды алуға мүмкіндік береді.