مشية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
فيل يمشي.

المشية هي نمط حركة أطراف الحيوانات ، بما في ذلك البشر ، أثناء التنقل على سطح صلب. تستخدم معظم الحيوانات أنواعًا مختلفة من المشيات، وتختار المشية بناءً على السرعة، ونوع التضاريس ، والحاجة إلى المناورة ، وكفاءة الطاقة. قد تستخدم أنواع الحيوانات المختلفة مشيات مختلفة بسبب اختلافات تشريحية تمنع استخدام مشيات معينة، أو ببساطة بسبب تفضيلات فطرية متطورة نتيجة لاختلافات الموائل. على الرغم من أن أنواع المشيات المختلفة تُعطى أسماءً محددة، إلا أن تعقيد الأنظمة البيولوجية وتفاعلها مع البيئة يجعل هذه الفروقات غير واضحة في أحسن الأحوال. تُصنف المشيات عادةً وفقًا لأنماط وقع الأقدام، لكن الدراسات الحديثة غالبًا ما تُفضل التعريفات القائمة على الميكانيكا. لا يشير المصطلح عادةً إلى الدفع بالأطراف عبر أوساط سائلة مثل الماء أو الهواء، بل إلى الدفع عبر سطح صلب عن طريق توليد قوى رد فعل ضده (والذي يمكن أن ينطبق على المشي تحت الماء وكذلك على اليابسة).

نظراً لسرعة حركة الحيوانات، نادراً ما تكفي الملاحظة المباشرة البسيطة لفهم نمط حركة الأطراف. ورغم المحاولات المبكرة لتصنيف المشيات بناءً على آثار الأقدام أو صوتها، لم يتسنَّ البدء بدراسة المشيات علمياً بشكلٍ دقيق إلا بعد أن بدأ إدوارد مويبريدج وإتيان جول ماري بالتقاط سلسلة سريعة من الصور.

ملخص

كان ميلتون هيلدبراند رائدًا في التحليل العلمي المعاصر وتصنيف المشيات. قُسّمت حركة كل طرف إلى مرحلتين: مرحلة الوقوف، حيث تكون القدم ملامسة للأرض، ومرحلة التأرجح، حيث تُرفع القدم وتتحرك للأمام. [ 1 ] [ 2 ] يجب أن يُكمل كل طرف دورة كاملة في نفس المدة الزمنية ، وإلا فإن علاقة أحد الأطراف بالأطراف الأخرى قد تتغير مع مرور الوقت، ولن يتشكل نمط ثابت. وبالتالي، يمكن وصف أي مشية وصفًا كاملًا من حيث بداية ونهاية مرحلة الوقوف للأطراف الثلاثة بالنسبة لدورة طرف مرجعي، عادةً ما يكون الطرف الخلفي الأيسر .

المتغيرات

رسوم بيانية للمشي على غرار هيلدبراند. تشير المناطق الداكنة إلى أوقات التلامس، والمحور السفلي يمثل  النسبة المئوية من الدورة.

تُصنّف المشيات عمومًا إلى "متناظرة" و"غير متناظرة" بناءً على حركة الأطراف. ولا علاقة لهذين المصطلحين بالتناظر بين الجانبين الأيمن والأيسر . ففي المشية المتناظرة، يتناوب الطرفان الأيمن والأيسر في الزوج، بينما في المشية غير المتناظرة، يتحرك الطرفان معًا. وتُسمى المشيات غير المتناظرة أحيانًا "المشيات القافزة" لوجود مرحلة توقف مؤقتة.

المتغيرات الرئيسية للمشي هي عامل التحميل وعلاقة طور الأطراف الأمامية والخلفية . عامل التحميل هو ببساطة النسبة المئوية من الدورة الكلية التي تلامس فيها قدم معينة الأرض. عادةً ما تكون هذه القيمة متساوية للأطراف الأمامية والخلفية، إلا إذا كان الحيوان يتحرك بمشية مُدرَّبة خصيصًا أو كان يُسرِّع أو يُبطئ . يُعتبر عامل التحميل الذي يزيد عن 50% "مشيًا"، بينما يُعتبر الذي يقل عن 50% "جريًا". أما طور الأطراف الأمامية والخلفية فهو العلاقة الزمنية بين زوجي الأطراف. إذا بدأت الأطراف الأمامية والخلفية من نفس الجانب مرحلة الوقوف في نفس الوقت، يكون الطور 0 (أو 100%). أما إذا لامست الطرف الأمامي من نفس الجانب الأرض بعد نصف الدورة من الطرف الخلفي، فيكون الطور 50%.

التأثيرات الفسيولوجية للمشي

قد يكون لاختيار طريقة المشي تأثيرات تتجاوز التغيرات المباشرة في حركة الأطراف وسرعتها، لا سيما فيما يتعلق بالتهوية . ولأن السحالي والسلمندرات تفتقر إلى الحجاب الحاجز ، فإنها تضطر إلى تمديد جدار جسمها وتقليصه لدفع الهواء إلى داخل رئتيها وخارجها، وهذه هي نفس العضلات المستخدمة لتموج الجسم جانبيًا أثناء الحركة. وبالتالي، لا يمكنها الحركة والتنفس في الوقت نفسه، وهي حالة تُعرف بتقييد كارير ، مع أن بعضها، مثل سحالي الورل ، يستطيع تجاوز هذا التقييد عن طريق الضخ الفموي . في المقابل، يتسبب انحناء العمود الفقري لدى الثدييات أثناء العدو في عمل الأحشاء البطنية كالمكبس، مما يؤدي إلى نفخ الرئتين وتفريغهما مع انحناء العمود الفقري وامتداده، ما يزيد من التهوية ويسمح بتبادل أكبر للأكسجين .

الاختلافات بين الأنواع

هامستر يمشي على جهاز مشي شفاف.
مشية النمل الصحراوي المتناوبة على شكل ثلاثي الأرجل.

تستخدم الحيوانات عادةً أنماط مشي مختلفة تبعًا للسرعة. تتمتع جميع الحيوانات تقريبًا بأنماط مشي متناظرة، بينما تقتصر أنماط المشي غير المتناظرة إلى حد كبير على الثدييات، التي تتمتع بقدرة كافية على ثني العمود الفقري لزيادة طول الخطوة (مع أن التماسيح الصغيرة قادرة على استخدام نمط المشي الوثبي). تُعد أنماط المشي المتتابعة الجانبية أثناء المشي والجري الأكثر شيوعًا بين الثدييات،[3] لكن الثدييات الشجرية مثل القرود وبعض أنواع الأبوسوم والكنكاجو تستخدم أنماط المشي المتتابعة القطرية لتعزيز الثبات.[3] تُستخدم أنماط المشي والجري المتتابعة القطرية (المعروفة أيضًا بالهرولة) بشكل متكرر من قبل رباعيات الأطراف الزاحفة مثل السلمندر والسحالي، نظرًا للتذبذبات الجانبية لأجسامها أثناء الحركة. تُعد ثنائيات الأرجل حالة فريدة، حيث تُظهر معظمها ثلاثة أنماط مشي فقط - المشي والجري والقفز - أثناء الحركة الطبيعية. أما أنواع المشي الأخرى، مثل القفز البشري، فلا تُستخدم إلا بجهد متعمد.

تم توصيف أنماط مشي الحشرات سداسية الأرجل بدقة، لا سيما ذبابة الفاكهة والحشرات العصوية (Phasmatodea). تستخدم ذبابة الفاكهة مشية ثلاثية الأرجل ، حيث تتأرجح ثلاث أرجل معًا بينما تبقى ثلاث أرجل أخرى ثابتة على الأرض. [ 3 ] ومع ذلك، فإن التباين في المشية مستمر. لا تُظهر الذباب انتقالات واضحة بين أنماط المشي، ولكنها تميل إلى المشي في وضعية ثلاثية الأرجل عند السرعات العالية. عند السرعات المنخفضة، تميل إلى المشي بأربع أو خمس أرجل ثابتة. [ 4 ] تنسيق رباعي الأرجل (عندما تكون الأرجل الأربع ثابتة) هو عندما تتأرجح أزواج الأرجل المتقابلة قطريًا معًا. تصف الموجة (التي تُسمى أحيانًا الموجة المتزامنة) المشي حيث تدخل رجل واحدة فقط في التأرجح في كل مرة. تنتشر هذه الحركة من الخلف إلى الأمام على جانب واحد من الجسم ثم على الجانب الآخر. الحشرات العصوية، وهي حشرات سداسية الأرجل أكبر حجمًا، لا تُظهر مشية ثلاثية الأرجل إلا خلال مرحلة اليرقة. عندما يمشي البالغون بسرعات منخفضة، فمن المرجح أن يسيروا بنمط موجي متزامن، حيث تتأرجح ساق واحدة فقط في كل مرة. أما عند السرعات العالية، فإنهم يسيرون بتنسيق رباعي الأرجل، حيث تتأرجح ساقان معًا أو بنمط موجي متزامن، حيث تحرك ساق واحدة فقط في كل مرة. [ 5 ]

تصنيف المشية بناءً على الطاقة

بينما يُمكن تصنيف المشيات حسب موضع القدم، فقد أدى بحث جديد باستخدام حركية الجسم الكاملة وتسجيلات لوحة القوة إلى ظهور نظام تصنيف بديل، يعتمد على ميكانيكا الحركة . في هذا النظام، تُقسم الحركات إلى المشي والجري. تتميز جميع أنواع المشي بحركة "قفز" للجسم فوق الساقين، والتي تُوصف غالبًا بأنها بندول مقلوب (يُظهر تقلبات في الطاقة الحركية والكامنة غير متزامنة ) ، وهي آلية وصفها جيوفاني كافانيا . أما في الجري، فتتذبذب الطاقة الحركية والكامنة في نفس الطور، وينتقل تغير الطاقة إلى العضلات والعظام والأوتار والأربطة التي تعمل كزنبركات (وبالتالي يُوصف بنموذج الكتلة والزنبرك ).

علم الطاقة

ثور البيسون يركض.

تُحدد السرعة عمومًا اختيار نمط المشي، حيث تنتقل الثدييات رباعية الأرجل من المشي إلى الجري ثم إلى العدو مع ازدياد السرعة. لكل نمط من هذه الأنماط سرعة مثلى، تُستهلك عندها أقل قدر من السعرات الحرارية لكل متر، وتزداد التكاليف عند السرعات الأبطأ أو الأسرع. تحدث تحولات أنماط المشي بالقرب من السرعة التي يصبح عندها استهلاك الطاقة في المشي السريع أعلى من استهلاكها في الجري البطيء. عادةً ما تتحرك الحيوانات غير المقيدة بالسرعة المثلى لنمط مشيتها لتقليل استهلاك الطاقة. تُستخدم تكلفة النقل لمقارنة الطاقة اللازمة لأنماط المشي المختلفة، وكذلك أنماط مشي الحيوانات المختلفة.

مشية غير رباعية الأطراف

على الرغم من الاختلافات في عدد الأرجل بين الفقاريات البرية ، فإنه وفقًا لنموذج البندول المقلوب للمشي ونموذج الكتلة والنابض للجري، تُلاحظ أنماط المشي والجري لدى الحيوانات ذات الأرجل 2 أو 4 أو 6 أو أكثر. وقد أُطلق مصطلح "المشية" حتى على الكائنات الطائرة والسابحة التي تُنتج أنماطًا مميزة من الدوامات الخلفية .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هيلدبراند، ميلتون (1 ديسمبر 1989). "المشي الرباعي للفقاريات: يرتبط توقيت حركات الأرجل بالتوازن، وشكل الجسم، وخفة الحركة، والسرعة، واستهلاك الطاقة". مجلة العلوم البيولوجية . 39 (11): 766. doi : 10.2307/1311182 . JSTOR 1311182 . 
  2. ↑ تاش، يو.؛ مبارك، ب.؛ تانغ، و.؛ تشو، ل.؛ لوفيرينغ، ر.م.؛ روش، ج.؛ بلوخ، ر.ج. (2008). "جهاز يقيس في آنٍ واحد معايير المشي المكانية والزمانية وقوى رد فعل الأرض لدى الفئران المتحركة". المجلد 2: أنظمة السيارات؛ الهندسة الحيوية والتكنولوجيا الطبية الحيوية؛ الميكانيكا الحسابية؛ الضوابط؛ الأنظمة الديناميكية . الصفحات 45-49 . doi : 10.1115/ESDA2008-59085 . ISBN  978-0-7918-4836-4.
  3. ↑ شتراوس ر، هايزنبرغ م (أغسطس 1990). "تنسيق حركة الأرجل أثناء المشي المستقيم والانعطاف في ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوغاستر)". مجلة علم وظائف الأعضاء المقارن أ . 167 (3): 403-412 . doi : 10.1007/BF00192575 . PMID 2121965. S2CID 12965869 .  
  4. ↑ دي أنجيليس، بي دي ، زافاتون-فيث، جيه إيه، كلارك، دي إيه (يونيو 2019). " ذبابة الفاكهة" . إي لايف . 8. doi : 10.7554/eLife.46409 . PMC 6598772. PMID 31250807 .  
  5. ↑ أيالي أ، بورغمان أ، بوشغيس أ، كوزين-فوكس إ، داون-غروهن س، هولمز ب (2015). "دراسة مقارنة لنموذجي الحشرة العصوية والصراصير في دراسة حركة الحيوانات". الرأي الحالي في علم الحشرات (12): 1-10 . doi : 10.1016/j.cois.2015.07.004 .

للمزيد من القراءة

  • هيلدبراند، م. (1989). "حركة الفقاريات: مقدمة - كيف يتحرك جسم الحيوان؟". مجلة العلوم البيولوجية . 39 (11): 764-765 . doi : 10.1093/bioscience/39.11.764 . JSTOR 1311182 . 
  • هويت، د. ف.؛ تايلور، ر. س. (1981). "المشية وطاقة الحركة لدى الخيول". مجلة نيتشر . 292 (5820): 239-240 . رمز Bibcode : 1981Natur.292..239H . doi : 10.1038/292239a0 . S2CID 26841475 . 
  • كارير، د. (1987). "تهوية الرئة أثناء المشي والجري في أربعة أنواع من السحالي". علم الأحياء التجريبي . 47 (1): 33-42 . PMID 3666097 . 
  • برامبل ، د.م.؛ كارير، د.ر. (1983). "الجري والتنفس لدى الثدييات". مجلة 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 كأحادي القدم". مجلة علم وظائف الأعضاء المقارن أ . 173 (5): 509-517 . رمز Bibcode : 1993JCmPA.17397760B . doi : 10.1007/bf00197760 . S2CID 19751464 . 
  • كافانيا، جي إيه؛ هيجلوند، إن سي؛ تايلور، آر سي (1977). "العمل الميكانيكي في الحركة الأرضية: آليتان أساسيتان لتقليل استهلاك الطاقة". المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء 233 ( 5): R243– R261. doi : 10.1152/ajpregu.1977.233.5.R243 . PMID 411381. S2CID 15842774 .