Oldaltekercselés (sidewinding) — kígyók mozgása laza homokon és iszapon
Oldaltekercselés: a kígyók technikája laza homokon és iszapon — mozgásmód, jellegzetes nyomok és energiahatékonyság.
Az oldaltekercselés egyfajta mozgásforma, amely csak egyes kígyókra jellemző. A kígyók ezt használják, hogy laza vagy csúszós talajon, például homokban vagy sárban mozogjanak. A szaharai szarvasbőrű vipera (Cerastes cerastes) és az oldalcsörgőkígyó (Crotalus cerastes) gyakran használja ezt a mozgásformát a sivatag laza homokján való mozgáshoz. Délkelet-Ázsiában egyes kígyók is használják a dagályos iszapos területeken való mozgáshoz. Más kígyók mesterséges sima felületeken is rávehetők az oldalcsavarodásra, különböző sikerrel. Az oldalszél nem az egyetlen módja a kígyók mozgásának a homokon.
Az oldaltekercselés úgy történik, hogy az összes azonos lejtésű szegmenst egyszerűen felemeljük a talajról. A mozgás során a kígyó teste mindig statikus (szemben a csúszással) érintkezik a talajjal. A fejet mintha előre "dobnák", a test pedig követi, felemelkedik az előző helyzetéből, és előre mozog, hogy a talajon feküdjön az eredeti helye előtt. Eközben a fejet ismét előre dobják. Ily módon a kígyó lassan, ferdén halad előre, és többnyire egyenes, J alakú nyomokat hagy maga után. Mivel a kígyó teste statikusan érintkezik a talajjal, a haspikkelyek lenyomatai láthatók a nyomokban, és minden egyes nyom majdnem pontosan olyan hosszú, mint a kígyó.
Az alábbiakban egy durva animált vonalrajz mutatja az oldaltekerést működés közben. A világosbarna területek a hátrahagyott nyomok, amelyek azt mutatják, hogy a kígyó teste hol érintette a talajt.
Ez a mozgásforma a homok vagy a sár csúszós jellegét úgy hidalja át, hogy a test csak statikus részeivel tolja el a járművet. Az érintkezési pontok statikus jellegét az oldalra tekeredő kígyó nyomaiból is ki lehet mutatni, amelyeken minden egyes hasi pikkely lenyomata látható, mindenféle elkenődés nélkül. Ennek a mozgásmódnak nagyon alacsony a kalóriaköltsége, kevesebb, mint ⅓-a annak a költségnek, amit egy gyík vagy kígyó ugyanezen távolság megtétele jelent. A közhiedelemmel ellentétben nincs bizonyíték arra, hogy az oldaltekerés összefügg a homok forróságával.
Működési elv röviden
Az oldaltekercselés során a kígyó testén a hullámok nem folyamatosan csúsznak a talajon, hanem olyan pontokon érintkeznek vele, amelyek viszonylag nyugodtak (statikusak) a kontaktus időtartama alatt. A görgető mozgás két dimenziós hullámok eredménye, amelyeket a kígyó idegrendszere és izomzata úgy szabályoz, hogy a testszegmensek egyszerre emelkedjenek és helyezkedjenek vissza. Az eredmény egy döntött, „oldalra tekeredő” előrehaladás, amely minimális csúszást okoz a mozgásirányban.
Miért hasznos ez a mozgás?
- Megakadályozza a besüllyedést: a laza homokban vagy iszapon a folyamatos csúszás könnyen a test elmerüléséhez vezetne; a statikus érintkezési pontokkal a kígyó kevésbé süllyed be.
- Energiahatékonyság: a statikus tapadás csökkenti az energiaveszteséget, ezért kevésbé „drága” a mozgás metabolikus szempontból.
- Stabilitás csúszós felületen: a mozgásirányú elcsúszások elkerülése lehetővé teszi a gyorsabb és kiszámíthatóbb előrehaladást olyan területeken, ahol a hagyományos oldalirányú hullámzás megbízhatatlan lenne.
Nyomok és azonosítás a terepen
Az oldaltekercselés nyomai jellegzetes formát mutatnak:
- párhuzamos, hosszú szakaszok, amelyeknél a talajon láthatóak az egyes hasi pikkelyek nyomatai;
- gyakran egyenes vagy enyhén ívelt, „J” alakú vonalak, nem a hullámos, görbe csíkok, amelyek a hagyományos oldalirányú mozgásnál jellemzők;
- a nyomok hossza közelíti a kígyó testhosszát, mert a test nagy része egyszerre érintkezik.
Ezek a jelek segítenek megkülönböztetni az oldaltekercselést más mozgásformáktól a terepmegfigyelések során.
Összehasonlítás más mozgásformákkal
- Lateral undulation (hagyományos oldalirányú hullámzás): a kígyó testének hullámai folyamatosan érintkeznek és csúsznak a talajon; hatékony szilárd felületeken, de laza talajon kevésbé.
- Concertina: szűk helyeken, barlangokban vagy ágasok között használatos, amikor a kígyó részben megtámasztja magát és előre nyomul.
- Rectilinear: főként nagy testű viperákra jellemző, amikor a test előre „vonszolódik” bordaizomzat és bőralatti mozgások segítségével.
Kutatás és mérnöki alkalmazások
Több kutatás foglalkozott az oldaltekercselés mechanikájával és energetikájával. Az eredmények inspirálták a mobil robotika fejlesztését: a „snake-robot” prototípusoknál az oldaltekeréshez hasonló vezérlés lehetővé teszi a laza talajon vagy romok között való hatékony közlekedést. A robotoknál az egyik cél a statikus érintkezési pontok és a testdinamika reprodukálása, hogy stabil, kevés energiát igénylő mozgást érjenek el.
Elterjedés és ökológiai szerep
Az oldaltekercselés több kígyófajnál is kialakult a különböző élőhelyekhez való alkalmazkodásként, ezért jó példa a konvergens evolúcióra: különböző rendszertani csoportok tagjai függetlenül alakították ki ezt a mozgásmódot. A sivatagi fajok (mint például a fent említett vipera- és csörgőkígyófajok) mellett part menti, dagályos iszaprétegeken élő kígyók is használják, ahol a laza, csúszós aljzat jelent kihívást.
Gyakori félreértések
- Nem minden homokban mozgó kígyó oldaltekercsel: sok faj továbbra is oldalirányú hullámzást vagy más módokat használ.
- Az oldaltekercselés nem bizonyítottan a homok hőmérsékletéhez kapcsolódik; nem áll rendelkezésre meggyőző bizonyíték arra, hogy a kígyók ezt a mozgást hő elkerülésére alkalmaznák.
Összefoglalva: az oldaltekercselés egy specializált, energiahatékony és a laza aljzaton stabil mozgásforma, amelyet többféle kígyófaj alkalmazott sikeresen különböző környezetekben. A jellegzetes nyomok, a mechanika és az alkalmazkodási előnyök miatt ez a viselkedés a terepi herpetológiai megfigyelések fontos tárgya és a biomimetikus robotika inspirációs forrása is.
Crotalus scutulatus , Mojave-csörgőkígyó, oldaltörő
egy oldalkerülő nyomai a homokban
Kérdések és válaszok
K: Milyen típusú mozgás az oldalszélesség?
V: Az oldaltekerés egyfajta mozgásforma, amely csak egyes kígyókra jellemző.
K: Milyen állatok használják az oldaltekerést?
V: Az oldaltekerést gyakran használja a szaharai szarvaskígyó, Cerastes cerastes, és az oldaltekercselő csörgőkígyó, Crotalus cerastes, a laza sivatagi homokban való mozgáshoz. Délkelet-Ázsiában néhány kígyó is használja ezt a módszert, hogy az árapályos iszapos területeken mozogjon. Más kígyók mesterséges sima felületeken is rávehetők az oldalcsavarodásra, különböző sikerrel.
K: Hogyan működik az oldaltekerés?
V: Az oldaltekerés úgy működik, hogy az összes azonos lejtésű szegmenst felemelik a talajról, és a fejet előrevetítik, miközben a test a talajjal statikusan érintkezve követi azt. Ezáltal többnyire egyenes, J alakú pályák sorozata jön létre, amelyek majdnem pontosan olyan hosszúak, mint maga a kígyó.
K: Vannak más módjai is a kígyóknak a homokban való mozgásra?
V: Igen, a kígyóknak az oldaltekerésen kívül más módja is van a homokban való mozgásra.
K: Az oldaltekerésből hátrahagyott nyomok mutatnak-e maszatolódást?
V: Nem, mivel minden egyes nyomot a kígyó hasi pikkelyei és a talaj közötti statikus érintkezési pontok alkotnak, az oldaltekerésből származó nyomok nem lesznek elkenődve.
K: Van bizonyíték arra, hogy a forró homok befolyásolja, hogy a kígyó mennyire képes az oldaltekerésre?
V: Nem, a közhiedelemmel ellentétben nincs bizonyíték arra, hogy a forró homok befolyásolná, hogy a kígyó mennyire képes az oldaltekerésre.
K: Milyen kalóriaköltséggel jár ez a mozgásforma a gyíkokhoz vagy más kígyókhoz képest, amelyek hasonló távolságokat tesznek meg?
V: Az oldaltekerésnek nagyon alacsony a kalóriaköltsége a hasonló távolságokon mozgó gyíkokhoz vagy más kígyókhoz képest; a hasonló távolságokon való mozgáshoz kevesebb mint ⅓-nyi energiát használ fel.
Keres