Как илистый прыгун передвигается по суше

Илистый прыгун может перемещаться по берегу, опираясь на грудные плавники. Они помогают приподнимать переднюю часть тела и продвигать рыбу вперёд. В воде те же плавники работают иначе. При некоторых наземных движениях дополнительной опорой становится хвост, причём его участие зависит от условий движения.

Один плавник работает в двух средах

В сравнительном исследовании одного из видов илистых прыгунов движения снимали скоростной камерой в воде и на наземном участке. На записях отслеживали положение головы, основания плавника, внутреннего соединения и концов лучей. Лучи — элементы, поддерживающие тонкую поверхность плавника; это не пальцы сухопутной лапы.

Картина движения действительно различалась. В толчковой фазе на суше плавник опускался, а в воде поднимался. При этом общая величина его опускания между средами не отличалась так, как сначала предполагали исследователи. Отличалось именно время движения относительно фазы продвижения.

На суше плавник сильнее выносился вперёд, обеспечивая больший шаг. Поэтому перемещение нельзя объяснить только словами «рыба сильнее давит вниз»: важны последовательность и размах работы. Не все исходные предположения подтвердились. Наблюдения поддержали объяснение через разные способы использования одного органа, но съёмка положения сама по себе не измеряет величину силы. Для проверки взаимодействия с опорой нужны другие измерения.

Что измеряет опорная площадка

В другой работе у другого вида прыгунов измеряли силы реакции грунта при опоре на отдельный грудной плавник. Для сравнения использовали шаги передних и задних конечностей тигровых саламандр. Сила реакции грунта — воздействие опоры на животное в ответ на контакт; её направление и величина помогают понять механическую работу движения.

Относительно веса тела вертикальная составляющая силы у плавника была ниже, чем у передней конечности саламандры. Направление также отличалось: сила была больше ориентирована к середине тела. Это показывает, что похожая роль переднего органа не означает одинаковую механику у рыбы и наземного животного.

Грудной плавник прыгуна и задняя конечность саламандры сильнее участвовали в ускорении, чем передняя конечность саламандры. Такой результат относится к измеренным контактам, а не к соревнованию в скорости между целыми животными. Исследование разделяло поддержку тела и продвижение вперёд. Одного внешнего сходства с шагом недостаточно, чтобы приписать плавнику все свойства лапы. Работа современных животных помогает обсуждать возможные пути изменения движения, но не записывает непосредственно шаги вымерших предков.

Когда помогает хвост

Исследование того же вида прыгунов сопоставляло живую рыбу, упрощённого робота и математическое описание движения. Опыты проводили на сухом сыпучем материале с разным наклоном. Это модель податливой поверхности, а не точная копия влажного илистого берега.

На ровной поверхности рыбы успешно передвигались, одновременно работая грудными плавниками. Иногда они изгибали хвост, ставили его конец в песок, затем выпрямляли вместе с толчком плавников. Такие шаги давали большее продвижение. С увеличением наклона движения только плавниками становились менее эффективными, а использование хвоста встречалось чаще.

Робот позволял отдельно менять положение опор и согласование движений. В его опытах хвост особенно помогал при условиях, когда работа передних опор была затруднена. Он не давал одинаковую прибавку при любых настройках: при уже удачном движении выигрыш мог быть небольшим. Поэтому хвост следует понимать как часть согласованной работы, а не обязательную третью опору каждого шага. Возможная польза подобного механизма для древних позвоночных остаётся эволюционным предположением, которое нужно отличать от опытов с современной рыбой и роботом.

Что видно на иллюстрации

Иллюстрация показывает атлантического илистого прыгуна у влажного берега: приподнятые глаза, вытянутое тело и грудной плавник, соприкасающийся с грунтом. Это позволяет увидеть наружные органы движения. Один неподвижный кадр не показывает последовательность шага, направление опорной силы или вклад хвоста. Для таких выводов исследователи использовали записи и отдельные измерения.