Александр А.Шпильман ( alexandrshpilman78@gmail.com)
Почему у человека пять пальцев,
четыре конечности и нет хвоста?
Рассуждения дилетанта.
Считается что первая жизнь на Земле зародилась в океане, а затем перебралась и на сушу. Первое живое что приходит в голову, так это рыбы. Для движения в воде больше всего подходит продолговатое тело животного, т.е. как у рыбы. Учитывая наличия силы тяжести (верх, низ) для приведения такого тела в устойчивое поступательное движение и разворота на месте, необходимо два плавника ближе к голове и два плавника у хвоста. Но для эффективного движения в трехмерном пространстве морских глубин лучше иметь по три плавника на концах продолговатого тела. А лучше четыре. Только вот мозг морского животного может не потянуть управление синхронностью движения восьми плавников. Но ситуация такая, что для быстрого движения в воде необходимо энергичное волновое движение всем телом водного животного. Так что плавники остается использовать для стабилизации, управления вектором движения рыбы и подруливания. Последнюю роль в основном играют два передник плавника.
Простейший плавник это два «пальца» и тонкая перепонка между ними. Если повредится один палец или такая пленка, то это будет существенная потеря подвижности животного и как следствие – гибель.
Добавляем третий палец, получаем две перепонки меж пальцами и подобные повреждения будет уже менее фатальные.
Посмотрим на рыбок в аквариуме. Рыбки не машут плавниками, а совершают ими волнообразные движения. Такой вариант наиболее эффективен, экономичен по затратам усилий. Для того чтобы задать волновое движения плавника надо уже иметь четыре, лучше пять и более пальцев.
Хотя такое «более» сомнительно по многим причинам. Например, когда-то пытались ставить на морские корабли многовитковый винт Архимеда, в качестве движителя в воде. Оказалось и целый виток будет лишним. Лучше использовать многозаходный винт Архимеда, с длиной где-то четверть витка. Вот и получилось трех-четырех лопастные гребные винты на пароходах.
Что касается рыбы, то с увеличением количеств «пальцев»
наверняка нарастают некие проблемы в биологии. Но такие расследования уже не
для дилетанта. Единственно можно помянуть что с увеличением размеров животного
его масса растет пропорционально кубу размеров, а сила мышц пропорционально
квадрату. Эту ситуацию наглядно демонстрирует то, как воробей подпрыгивает и
легко летит, и как долго приходится гусю разгоняться, прежде чем взлететь.
Но вернемся к рыбам что начали жить в прибрежной зоне, а
затем выбрались на сушу. Берег может быть каменистым, песчаным, болотистым. С
интенсивным волнением воды, приливами и с тихими, болотистыми заводями.
Утрачивается необходимость в перепонках меж «пальцами». Более востребованным
становится способность уцепится в грунт берега, чтобы не уносило течением воды.
К тому же, на вязком грунте болотистого берега, для лапок с перепонками меж
пальцев сработает эффект «присоски», который не даст возможности быстро
двигаться. С одной стороны, чтобы глубоко не проваливаться в таком грунте
должна быть большая площадь опоры, а с другой стороны надо уменьшить эффект
«присоски». Потому востребованы становятся пять раздельных пальцев.
И так, бывшие рыбы выбрались на берег, сохранив четыре-пять
пальцев бывших плавников в качестве опоры на грунт, но уже с выросшими костями
и мышцами что ранее управляли движением плавников как целых. Появились
конечности. Четыре конечности. Сохранился и хвост, но уже как своеобразный
балансир. Дело в том, что с недостаточным развитием вестибулярного аппарата и
мозга в целом, у животных возникла проблема с полноценным владением своим телом
для уверенного движения по суши. Потому у крокодила и у ящерицы конечности
растопырены в стороны и при движение они чуть ли не ползут на брюхе активно
изгибаясь всем телом.
С развитием мозга и вестибулярного аппарата, увеличения веса
тела, в качестве балансира хвост теряет свою значимость, уменьшается в массе.
Для человека хвост полностью теряет смысл. Развитие мозга и вестибулярного
аппарата позволяет человеку ходить на двух конечностях, не балансируя хвостом
(как динозавры). В частности, движение рук вполне может играть роль балансира
(потому при ходьбе люди не сильно, но машут руками). Но человек может
удерживать баланс и другими вариантами движений тела. Будь иначе, с уровнем
развития мозга и вестибулярного аппарата как у динозавров, и учитывая массу
двух ног, обеспечивающих прямохождение, размер и масса хвоста потребовалось не
меньше чем у кенгуру. Но у кенгуру хвост востребован для управления положением
тела во время прыжка. А человеку хвост будет мешаться при прямохождении.
Вероятно потому и у медведя почти нет хвоста.
Вернемся к пальцам. Представим как обезьяна берет спелый,
мягкий плод и лакомится им. Для захвата плода достаточно трех и даже двух
пальцев. Но, но, выдержит ли мягкий плод такой жесткий захвата? По идее, для
сохранения целостности плода необходим мягкий, обволакивающий захват. Очевидно,
для обволакивающего захвата пять пальцев предпочтительнее четырех (а надежнее
все десять, двух передних конечностей).
Так же, обволакивающий захват уменьшает вероятность того, что
под тяжесть тела обломится тонкая ветка. Скорее прогнется, но не обломится.
Мягкий, обволакивающий захват – эта также меньше
повреждающего воздействия на кожу и мышцы пальцев животного. В результате
пальцы становятся более чувствительны и универсальны в утонченных движениях. –
Очевидная предпосылка для дальнейшего развития мозга вплоть до достижения
разумности.
Для тех, кто остался на поверхности земли, в зависимости от
обстоятельства жизни животных, пальцы деградировали вплоть до одного… копыта.
Вернемся к тем, кто еще живет на деревьях, к птицам. Обратим
внимание на их лапки. Кожа на них жесткая, грубая. Мышц практически нет, а есть
жилки что тянутся к мышцам что находятся в голени. Т.е. такие лапки для
утонченной деятельности не приспособлены. И масса птиц существенно ограничена прочностью
веток деревьев.
Еще вспомним белок. Как они движутся по стволу дерева, словно
как бы обволакивая его. Коготками впиваясь в кору дерева. И здесь аналогичная
ситуация, множество мелких коготков впиваются в кору не глубоко, потому легко и
извлекается из коры. Если будет меньше пальчиков на лапках, меньше коготков, то
пальчики и коготки должны будут более мощными. Когти должны впиваться в дерево
более глубоко. Что существенно увеличивает усилие как вцепится в дерево, так и
на то, чтобы отцепиться. Потому крупные животные предпочитают не использовать
когти для перемещения по деревьям. А если приходится, то ловкими такие
перемещения не назовешь.
В тексте неоднократно помянули слабую развитость мозга
животных. Казалось бы, увеличь объем мозга, и все дела. Но это так не работает.
Важно структурное совершенство строения мозга. Наглядный пример, малый размер
мозга у птиц, сочетается с его высокой функциональностью. Особо отличаются
вороны.
Затронем тему глаз.
У рыб два глаза по бокам тела позволяют видеть почти на 360
градусов. При этом бинокулярное зрение почти никакое, да и толку с него в
мутной воде. Хотя, в трехмерном пространстве морских глубин лучше иметь три
глаза для полноценного тринокулярного зрения. Наземные животные в основном
живут на двухмерной поверхности и недостатки бинокулярного зрения компенсируют
быстрым движением глаз и поворотом головы.
Кошачьи имеют вертикальный зрачок, что позволяет более четко
видеть вертикальные линии, что выигрышно в окружающем лесе, ну или в высокой
траве.