مشية
المشية هي نمط حركة أطراف الحيوانات ، بما في ذلك البشر ، أثناء الحركة على ركيزة صلبة. تستخدم معظم الحيوانات مجموعة متنوعة من المشيات، وتختار المشية بناءً على السرعة والتضاريس والحاجة إلى المناورة والكفاءة في استخدام الطاقة. قد تستخدم أنواع الحيوانات المختلفة مشيات مختلفة بسبب الاختلافات في التشريح التي تمنع استخدام مشيات معينة، أو ببساطة بسبب التفضيلات الفطرية المتطورة نتيجة لاختلافات الموائل. في حين يتم إعطاء أسماء محددة للمشيات المختلفة، فإن تعقيد الأنظمة البيولوجية والتفاعل مع البيئة يجعل هذه التمييزات "غامضة" في أفضل الأحوال. يتم تصنيف المشيات عادةً وفقًا لأنماط خطوات الأقدام، لكن الدراسات الحديثة غالبًا ما تفضل التعريفات القائمة على الميكانيكا. لا يشير المصطلح عادةً إلى الدفع القائم على الأطراف من خلال الوسائط السائلة مثل الماء أو الهواء، بل يشير إلى الدفع عبر ركيزة صلبة عن طريق توليد قوى تفاعلية ضدها (والتي يمكن أن تنطبق على المشي أثناء وجودك تحت الماء وكذلك على الأرض).
نظرًا لسرعة حركة الحيوانات، نادرًا ما تكون الملاحظة المباشرة البسيطة كافية لإعطاء أي فكرة عن نمط حركة الأطراف. وعلى الرغم من المحاولات المبكرة لتصنيف المشية بناءً على آثار الأقدام أو صوت خطوات الأقدام، لم يكن من الممكن البدء في الفحص العلمي المناسب للمشية إلا بعد أن بدأ إدوارد مويبريدج وإتيان جول ماري في التقاط سلسلة سريعة من الصور الفوتوغرافية.
ملخص
كان ميلتون هيلدبراند رائدًا في التحليل العلمي المعاصر وتصنيف المشيات. تم تقسيم حركة كل طرف إلى مرحلة الوقوف، حيث تكون القدم على اتصال بالأرض، ومرحلة التأرجح، حيث يتم رفع القدم وتحريكها للأمام. [1] [2] يجب أن يكمل كل طرف دورة في نفس المدة الزمنية ، وإلا فإن علاقة أحد الأطراف بالآخرين يمكن أن تتغير بمرور الوقت، ولا يمكن حدوث نمط ثابت. وبالتالي، يمكن وصف أي مشية تمامًا من حيث بداية ونهاية مرحلة الوقوف لثلاثة أطراف بالنسبة لدورة الطرف المرجعي، وعادةً ما يكون الطرف الخلفي الأيسر .
المتغيرات
تُصنف المشيات عمومًا على أنها "متماثلة" و"غير متماثلة" استنادًا إلى حركة الأطراف. ولا علاقة لهذه المصطلحات بتماثل اليسار واليمين . في المشية المتماثلة، تتناوب الأطراف اليمنى واليسرى للزوج، بينما في المشية غير المتماثلة، تتحرك الأطراف معًا. يُطلق على المشيات غير المتماثلة أحيانًا "مشيات القفز"، بسبب وجود مرحلة معلقة.
المتغيرات الرئيسية للمشي هي عامل الواجب وعلاقة مرحلة الطرف الأمامي بالطرف الخلفي . عامل الواجب هو ببساطة النسبة المئوية للدورة الإجمالية التي تكون فيها قدم معينة على الأرض. ستكون هذه القيمة عادةً هي نفسها للأطراف الأمامية والخلفية ما لم يكن الحيوان يتحرك بمشية مدربة بشكل خاص أو يتسارع أو يتباطأ . تعتبر عوامل الواجب التي تزيد عن 50٪ "مشيًا"، بينما تعتبر تلك التي تقل عن 50٪ جريًا. مرحلة الطرف الأمامي والطرف الخلفي هي العلاقة الزمنية بين أزواج الأطراف. إذا بدأت الأطراف الأمامية والخلفية من نفس الجانب مرحلة الوقوف في نفس الوقت، تكون المرحلة 0 (أو 100٪). إذا لامست الأطراف الأمامية من نفس الجانب الأرض في نصف الدورة بعد الطرف الخلفي، تكون المرحلة 50٪.
التأثيرات الفسيولوجية للمشي
يمكن أن يكون لاختيار المشية تأثيرات تتجاوز التغييرات الفورية في حركة الأطراف والسرعة، ولا سيما من حيث التهوية . نظرًا لافتقارها إلى الحجاب الحاجز ، يجب على السحالي والسلمندر توسيع وتقليص جدار أجسامها من أجل دفع الهواء إلى داخل وخارج رئتيها، ولكن هذه هي نفس العضلات المستخدمة لتمويج الجسم جانبيًا أثناء الحركة. وبالتالي، لا يمكنهم الحركة والتنفس في نفس الوقت، وهو الموقف الذي يسمى قيد الناقل ، على الرغم من أن البعض، مثل سحالي الرصد ، يمكنهم التحايل على هذا القيد عن طريق الضخ الخدي . على النقيض من ذلك، يتسبب ثني العمود الفقري لثدييات الركض في عمل أحشاء البطن كمكبس ، مما يؤدي إلى تضخم وتفريغ الرئتين مع ثني العمود الفقري للحيوان وامتداده، مما يزيد من التهوية ويسمح بتبادل أكبر للأكسجين .
الاختلافات بين الأنواع
تستخدم الحيوانات عادةً مشيات مختلفة بطريقة تعتمد على السرعة. جميع الحيوانات تقريبًا قادرة على المشي المتماثل، بينما تقتصر المشيات غير المتماثلة إلى حد كبير على الثدييات، القادرة على ثني العمود الفقري بدرجة كافية لزيادة طول الخطوة (على الرغم من أن التمساحيات الصغيرة قادرة على استخدام مشية القفز). تعد مشيات التسلسل الجانبي أثناء المشي والجري أكثر شيوعًا في الثدييات،[3] لكن الثدييات الشجرية مثل القرود وبعض الأبوسوم والكينكاج تستخدم المشي المتسلسل القطري لتعزيز الاستقرار.[3] غالبًا ما تستخدم رباعيات الأرجل المترامية الأطراف مثل السمندل والسحالي المشي والجري المتسلسل القطري (المعروف أيضًا باسم الهرولة)، بسبب التذبذبات الجانبية لأجسامها أثناء الحركة. تعد ثنائيات الأرجل حالة فريدة، ومعظم ثنائيات الأرجل ستظهر ثلاث مشيات فقط - المشي والجري والقفز - أثناء الحركة الطبيعية. لا يتم استخدام المشيات الأخرى، مثل القفز البشري، دون بذل جهد متعمد.
كما تم وصف مشيات سداسي الأرجل بشكل جيد، وخاصة بالنسبة لذبابة الفاكهة والحشرات العصوية (Phasmatodea). تستخدم ذبابة الفاكهة مشية ثلاثية الأرجل حيث تتأرجح 3 أرجل معًا بينما تظل 3 أرجل على الأرض في وضعية. [3] ومع ذلك، فإن التباين في المشية مستمر. لا تظهر الذباب انتقالات مميزة بين المشيات ولكنها أكثر عرضة للمشي في وضعية ثلاثية الأرجل بسرعات أعلى. عند السرعات المنخفضة، من المرجح أن تمشي بأربع أو خمس أرجل في وضعية. [4] تنسيق رباعي الأرجل (عندما تكون 4 أرجل في وضعية) هو حيث تتأرجح أزواج الأرجل المتقابلة قطريًا معًا. تصف الموجة (تسمى أحيانًا موجة ميتاكرونية) المشي حيث تدخل ساق واحدة فقط في التأرجح في كل مرة. تنتشر هذه الحركة من الخلف إلى الأمام على جانب الجسم ثم العكس. تظهر حشرات العصا، وهي سداسية الأرجل أكبر حجمًا، مشية ثلاثية الأرجل فقط أثناء مرحلة اليرقات. عندما يصلون إلى مرحلة البلوغ بسرعات منخفضة، فمن المرجح أن يسيروا في موجة زمنية متتابعة، حيث تتأرجح ساق واحدة فقط في كل مرة. وعند السرعات الأعلى، يمشون بتنسيق رباعي الأرجل مع اقتران ساقين في تأرجح أو موجة زمنية متتابعة، حيث يحركون ساقًا واحدة فقط في كل مرة. [5]
تصنيف المشية على أساس الطاقة
في حين يمكن تصنيف المشيات حسب خطوات الأقدام، فإن العمل الجديد الذي يتضمن حركيات الجسم بالكامل وسجلات لوحة القوة أدى إلى ظهور مخطط تصنيف بديل، يعتمد على آليات الحركة . في هذا المخطط، يتم تقسيم الحركات إلى المشي والجري. تتميز جميع مشيات المشي بحركة "قفز" للجسم فوق الساقين، والتي توصف غالبًا بأنها بندول مقلوب (يعرض تقلبات في الطاقة الحركية والطاقة الكامنة التي تكون خارج الطور)، وهي آلية وصفها جيوفاني كافاجنا . في الجري، تتقلب الطاقة الحركية والطاقة الكامنة في الطور، وينتقل تغيير الطاقة إلى العضلات والعظام والأوتار والأربطة التي تعمل كنوابض (وبالتالي يتم وصفها بواسطة نموذج كتلة الزنبرك ).
علم الطاقة
إن السرعة تحكم بشكل عام اختيار المشية، حيث تنتقل الثدييات رباعية الأرجل من المشي إلى الجري إلى الركض مع زيادة السرعة. ولكل من هذه المشيات سرعة مثالية، حيث يتم استهلاك الحد الأدنى من السعرات الحرارية لكل متر، وتزداد التكاليف عند السرعات الأبطأ أو الأسرع. تحدث انتقالات المشية بالقرب من السرعة التي تصبح فيها تكلفة المشي السريع أعلى من تكلفة الجري البطيء. تتحرك الحيوانات غير المقيدة عادةً بالسرعة المثالية لمشيتها لتقليل تكلفة الطاقة. تُستخدم تكلفة النقل لمقارنة طاقة المشيات المختلفة، وكذلك مشيات الحيوانات المختلفة.
مشيات غير رباعية الأرجل
على الرغم من الاختلافات في عدد الأرجل التي تظهر في الفقاريات الأرضية ، وفقًا لنموذج البندول المقلوب للمشي ونموذج كتلة الربيع للجري، فإن "المشي" و"الجري" يُرى في الحيوانات التي لديها 2 أو 4 أو 6 أرجل أو أكثر. وقد تم تطبيق مصطلح "المشي" حتى على الكائنات الطائرة والسباحة التي تنتج أنماطًا مميزة من دوامات الاستيقاظ .
انظر أيضا
- دورة المشي على قدمين
- تحليل المشية
- اضطراب المشية
- مشية (الكلب)
- مشية (إنسانية)
- مشية الحصان
- مشية باركنسونية
مراجع
- ^ هيلدبراند، ميلتون (1 ديسمبر 1989). "المشي الرباعي للفقاريات: توقيت حركات الساق يتعلق بالتوازن، وشكل الجسم، وخفة الحركة، والسرعة، ونفقات الطاقة". العلوم الحيوية . 39 (11): 766. doi :10.2307/1311182. JSTOR 1311182.
- ^ Tasch, U.; Moubarak, P.; Tang, W.; Zhu, L.; Lovering, RM; Roche, J.; Bloch, RJ (2008). "أداة تقيس في نفس الوقت معلمات المشي المكانية الزمنية وقوى رد الفعل الأرضية للفئران المتحركة". المجلد 2: أنظمة السيارات؛ الهندسة الحيوية والتكنولوجيا الطبية الحيوية؛ الميكانيكا الحسابية؛ عناصر التحكم؛ الأنظمة الديناميكية . ص 45-49. doi :10.1115/ESDA2008-59085. ISBN 978-0-7918-4836-4.
- ^ شتراوس ر، هايزنبرج م (أغسطس 1990). "تنسيق الساقين أثناء المشي المستقيم والانعطاف في ذبابة الفاكهة". مجلة علم وظائف الأعضاء المقارن أ . 167 (3): 403-12. doi :10.1007/BF00192575. PMID 2121965. S2CID 12965869.
- ^ DeAngelis BD, Zavatone-Veth JA, Clark DA (يونيو 2019). "Drosophila". eLife . 8 . doi : 10.7554/eLife.46409 . PMC 6598772 . PMID 31250807.
- ^ Ayali A, Borgmann A, Buschges A, Cousin-Fuchs E, Daun-Gruhn S, Holmes P (2015). "التحقيق المقارن لنماذج حشرة العصا والصراصير في دراسة حركة الحيوانات". الرأي الحالي في علم الحشرات (12): 1-10. doi :10.1016/j.cois.2015.07.004.
 | تتضمن هذه المقالة قائمة بالمراجع العامة ، لكنها تفتقر إلى الاستشهادات المضمنة الكافية . ( أغسطس 2009 ) |
- هيلدبراند، م. (1989). "حركة الفقاريات: مقدمة كيف يتحرك جسم الحيوان بنفسه؟". العلوم الحيوية . 39 (11): 764-765. doi :10.1093/bioscience/39.11.764. JSTOR 1311182.
- هويت، دي إف؛ تايلور، آر سي (1981). "المشية وطاقات الحركة لدى الخيول". نيتشر . 292 (5820): 239-240. رمز Bibcode :1981Natur.292..239H. doi :10.1038/292239a0. S2CID 26841475.
- Carrier, D. (1987). "تهوية الرئة أثناء المشي والجري في أربعة أنواع من السحالي". علم الأحياء التجريبي . 47 (1): 33-42. PMID 3666097.
- برامبل، دي إم؛ كارير، دي آر (1983). "الجري والتنفس لدى الثدييات". ساينس . 219 (4582): 251-256. رمز Bibcode :1983Sci...219..251B. doi :10.1126/science.6849136. PMID 6849136. S2CID 23551439.
- بليكهان، ر.؛ فول، ر.ج. (1993). "التشابه في الحركة متعددة الأرجل: الارتداد مثل أحادي القطب". مجلة علم وظائف الأعضاء المقارن أ . 173 (5): 509-517. doi :10.1007/bf00197760. S2CID 19751464.
- كافاجنا، جي ايه؛ هيجلوند، ان سي؛ تايلور، ار سي (1977). "العمل الميكانيكي في الحركة الأرضية: آليتان أساسيتان لتقليل إنفاق الطاقة". المجلة الأمريكية للفيزياء . 233 (5): R243–R261. doi :10.1152/ajpregu.1977.233.5.R243. PMID 411381. S2CID 15842774.
