с чем связано прямохождение и какие преимущества оно дало
Плюсы и минусы прямохождения. Пожайлуста только плюсы и минусы, заранее спасибо.
Прямохождение не позволяет развивать большую скорость при беге.
Перегружает сердечно-сосудистую систему, поскольку сердцу требуется закачивать кровь на большую высоту.
Вызывает всякие болячки типа остеохондроза, т. к. позвоночник млекопитающего приспособлен преимущественно к поперечным наргузкам, но не к продольным.
Зато более экономно с точки зрения энергетических затрат на передвижение.
Позволяет лучше наблюдать за окружающим пространством, особенно в высокой траве.
Позволяет высвободить руки для какой-нибудь работы или переноски вещей.
Заметим в скобках, что столь же «благоприятным» признаком, как и прямохождение, является утеря волосяного покрова. Кожа наша становится голой в результате появления особого гена, который подавляет развитие волосяных мешочков. Но голая кожа более подвержена раку, что усугубляется также и снижением синтеза черного пигмента меланина при миграции на север, в Европу.
И таких примеров из биологии человека множество. Взять хотя бы сердечные заболевания: не обусловлено ли их возникновение тем, что сердцу приходится чуть ли не половину объема крови гнать вертикально вверх?
Правда, все эти эволюционные «преимущества» со знаком «минус» оправдываются высвобождением верхних конечностей, которые начинают терять в массе; при этом пальцы обретают способность к более мелким и тонким движениям, что сказывается на развитии двигательных участков коры мозга. И все же надо признать, что прямохождение было необходимым, но не определяющим этапом становления современного человека. «
Современные взгляды на формирование прямохождения
Дата публикации: 15.01.2020 2020-01-15
Статья просмотрена: 772 раза
Библиографическое описание:
Алиева, К. Р. Современные взгляды на формирование прямохождения / К. Р. Алиева, О. В. Беляшова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 2 (32). — С. 46-48. — URL: https://moluch.ru/young/archive/32/1840/ (дата обращения: 01.12.2021).
С незапамятных времен люди начали задумываться о том, как и когда они появились. Современные археологи, генетики и антропологи выдвигают различные гипотезы о происхождении человека. Антропологи изучают происхождение и эволюцию человека, генетики — распределение генов и их изменение под влиянием движущих сил эволюции, археологи изучают прошлое человечества по вещественным источникам. Но все же чего-то начиналось? Наш род начал называться Homo sapines тогда, когда предки начали переходить к прямохождению (Рис. 1).
Переход к двуногости сыграл очень большую роль в эволюции наших предков. Вместе с тем, стоит вопрос, почему он совершился и чем была обусловлена смена способа передвижения по земле. Сопоставление ДНК человека и шимпанзе указывает на то, что их последний общий предок жил в самом конце миоцена или начале плиоцена, в период от 5,5 до 4 млн. лет назад. Примерно в ту же историческую эпоху наши предки встали на задние конечности.
Существует много гипотез, описывающих это явление. Этот громадный шаг стал поворотным моментом в антропогенезе — палеоистории нашего вида (рис. 2)
Первая самая широко распространённая гипотеза гласит: человек начал развивать прямохождение в результате жестких изменений его оптимальной среды обитания. В середине и конце миоцена в результате глобального похолодания произошло значительное сокращение площадей тропических лесов и увеличение площади саванн. Территории, занятые лесами, сократились в несколько раз. В таких условиях у многочисленных живших в тропических лесах человекообразных обезьян наметились три варианта дальнейшей судьбы. Первый вариант — вымирание: в это время вымерло подавляющее большинство гоминоидов. Второй — сохранение в более-менее неизменном виде в оставшихся лесах: потомками приматов стали современные гиббоны, орангутаны, гориллы и шимпанзе. Третий вариант — переход части гоминоидов к наземному образу жизни в расширяющихся саваннах, где для поисков пищи и обнаружения опасности требовался хороший обзор. Вследствие необходимости дальше видеть и лучше ориентироваться, им пришлось встать на ноги.
Вторая интересная выглядит гипотеза, в которой упор делается на поиск энергетических выгод, обеспечиваемых передвижением на двух ногах. Согласно биоэнергетической гипотезе двуногость человека по сравнению с четвероногостью имеет большую энергетическую эффективность. Походка ранних гоминид сильно отличалась от нашей и была не столь эффективна. Двуногое передвижение на большие расстояния энергетически менее затратно, чем четвероногое. На открытом пространстве двуногий примат нагревается гораздо меньше, поскольку под солнечные лучи попадают только голова и плечи, а не вся спина. Кроме того, прямоходящая особь имеет психологическое преимущество перед четвероногой, поскольку смотрит свысока и кажется крупнее и сильнее. В мире животных работает один принцип, кто выше- тот главнее. Для приматов в саванне этот аспект прямохождения мог иметь немаловажное значение.
Третья гипотеза. Несколько лет назад появилась весьма необычная гипотеза. Ее автор- антрополог Аарон Филлер из гарвардского музея сравнительной зоологии и института болезней спины Cedars Sinai. Он назвал он эту гипотезу «Вертикальная обезьяна». Филлер проследил изменение опорного аппарата позвоночных за последние 250 миллионов лет. И оказалось, что большая часть эволюционных скачков связана с теми или иными мутациями. Сбои в наследовании генетической информации уже больше века считаются главной движущей силой эволюции. Сопоставив форму скелетов разных организмов, ученый выяснил, что наши древние предки смогли распрямиться в результате мутации гомеотического гена, отвечающего за формирование в эмбрионе повторяющихся элементов. Считается, что часть этих отростков оказалась развернута назад, что позволило примату за счет тонуса мышц частично распрямить свою спину.
Четвертая гипотеза является очень популярной в наше время, так как она — одна из наиболее логичных. Это высвобождения передних конечностей для какой-либо деятельности. Родоначальники этой гипотезы являлись Дарвин и Энгельс. Приматам пришлось это сделать, чтобы заниматься разной физической деятельностью, например созданию орудий труда. «Человек, — писал Дарвин, — не мог бы достичь своего нынешнего господствующего положения в мире, не используя рук, которые столь восхитительным образом приспособлены служить для исполнения его Воли». Однако, судя по имеющимся сейчас археологическим данным, первые каменные орудия появились на три или даже четыре миллиона лет позже, чем первые прямоходящие гоминиды. Во-вторых, делали и использовали эти орудия, почти наверняка, сидя, так что проблемы освобождения рук при этом просто не возникало (Рис. 3).
Изменения в деятельности не остались без последствий. Группа ученых под руководством Трейси Кивелл из Университета Торонто провела анализ строения костей, образующих ладонь и запястье у людей и ближайших родственников человека. Анализ собранных данных показал, что хождение на четвереньках с опорой не на ладонь, а на костяшки пальцев, к которому в разной степени способны и люди, и разные виды обезьян, эволюционировало независимо в различных видах приматов. Это привело к разному строению костей, которое у современных людей более близко к шимпанзе, гораздо более приспособленным к лазанью по деревьям, чем к ходьбе по земле на четырех лапах (Рис. 4).
Происхождение человека — один из самых таинственных вопросов, ответ на который вряд ли когда-нибудь будет получен. Большое количество гипотез и даже теорий о возникновении человека неспособны пока что преодолеть существенное обстоятельство.
Некоторые исследователи предполагают, что формирование прямохождения у предков человека не является уникальным событием в эволюционной истории. Еще с середины
прошлого века некоторые исследователи стали подозревать, что задолго до появления первых гоминид на Земле уже жили прямоходящие обезьяны.
Прямохождение возникло в результате редкой мутации
Сопоставив форму скелетов двухсот организмов, живших на Земле последние 250 миллионов лет, с соответствующими генетическими изменениями, антрополог Аарон Филлер из гарвардского музея сравнительной зоологии и института болезней спины Cedars Sinai предложил новую гипотезу возникновения прямохождения. По его мнению, древние предки людей смогли распрямить спину в результате случайной мутации так называемого гомеотического гена, отвечающего за формирование в эмбрионе повторяющихся элементов. Обычно такие мутации приводят к страшным уродствам вроде вырастающих на месте рук ног в духе «Последнего короля Шотландии».
Однако именно такая мутация позволила одной из обезьян в центре Африки стать предком самого совершенного на настоящий момент существа Земли — человека.
И произошло это не менее 20 миллионов лет назад.
Переход с четырех лап на две стал возможен благодаря смещению центра тяжести назад и вниз: к крестцовому отделу и за позвоночник. Давно считается, что это позволило удерживать равновесие, необходимое для двуногого образа жизни, и, в конечном итоге, носить на плечах непропорционально тяжёлую по меркам животного мира голову. Однако механизм такого перехода оставался неясен.
Разобраться в этом вопросе помогли останки самого древнего из известных двуногих — моротопитека (Morotopithecus bishopi), возраст которых насчитывает более 20 миллионов лет. Обнаруженный в Уганде еще в 1960-х годах новый вид поначалу заинтересовал только узких специалистов. Однако в 1997 году палеонтолог Лора Маклетчи из нью-йоркского университета Брука доказала прямохождение моротопитека, а в 2006 году выяснилось его сходство с возможными предками человека.
Все классы позвоночных принципиально отличаются по количеству и составу всех отделов позвоночника, достигая наивысшего развития у млекопитающих. Раньше Филлер сообщал об особенностях позвонков, а точнее их отростков, у прямоходящих. Поперечные отростки, к которым крепятся мышцы спины, у четвероногих «направлены» вперед.
У моротопитека часть этих отростков оказалась развернута назад, и это позволило ему за счет тонуса мышц хотя бы частично распрямить свою спину.
Остальные особенности скелета двуногих, такие как прикрепление ребер и изгибы позвоночника, появились позднее как приспособление для компенсации нагрузки и облегчения движения. Подобное строение и положение тела в пространстве сделало возможным развитие не только современного специализированного плечевого пояса человекообразных обезьян, но и большого мозгового отдела черепа.
Как смогла возникнуть необычная мутация, до сих пор оставалось непонятным. Отгадка нашлась на стыке эмбриологии, генетики и сравнительной анатомии.
Сопоставив данные о форме позвонков и изменений в отвечающих за их формирование генах, Филлер проследил изменение опорного аппарата позвоночных за последние 250 миллионов лет. И оказалось, что большая часть эволюционных скачков, не имевших прежде четкого обоснования, связаны с мутациями в упомянутой выше группе гомеотических генов.
У всех животных они отвечают за закладку в эмбрионе повторяющихся сегментов тела, таких как позвонки и мышцы спины. Мутации в этих генах приводят к тяжелейшим аномалиям развития, но, как выяснилось, именно эти мутации сыграли ключевую роль в развитии человека.
Сбои в наследовании генетической информации и естественный отбор уже больше века считаются главной движущей силой эволюции, способствующей развитию организмов.
Удивительно, но в данном случае мутация вызвала скорее движение в прошлое – ведь животный мир к тому моменту давно преодолел стадию хождения на двух ногах. Самые совершенные звери того времени уже многие миллионы лет ходили на четырёх ногах, и кто мог знать, что для нас эта обычно несовместимая с жизнью «мутация в прошлое» окажется такой важной.
Причины возникновения прямохождения
Авторы проекта
В середине и конце миоцена в результате глобального похолодания климата произошло значительное сокращение площадей тропических лесов и увеличение площади саванн. Территории, занятые лесами, сократились в несколько раз. В таких условиях у многочисленных живших тогда в тропических лесах человекообразных обезьян наметились три варианта дальнейшей судьбы. Первый вариант – самый печальный, но самый распространённый – вымирание: в это время вымерло подавляющее большинство гоминоидов. Второй – сохранение в более-менее неизменном виде в оставшихся лесах: потомками этих немногочисленных приматов стали современные гиббоны, орангутаны, гориллы и шимпанзе; впрочем, часть даже тех гоминоидов, что пережили миоценовое похолодание, вымерла уже в более поздние времена, примером чего могут служить гигантопитеки. Третий вариант – переход части гоминоидов к наземному образу жизни в расширяющихся саваннах.
Минусом гипотезы возникновения прямохождения в результате миоценового похолодания является факт, что некоторые из древнейших известных прямоходящих приматов жили в тропических лесах, а из современных приматов живущие в дождевых тропических лесах бонобо очень часто прибегают к прямохождению. Впрочем, новейшие палеоэкологические реконструкции для местообитаний Ardipithecus ramidus показывают существование этих ранних австралопитеков в разреженных и довольно сухих лесах или лесостепях, что вполне соответствует ожидаемому варианту.
Согласно широкоизвестной трудовой концепции Ф. Энгельса и её позднейшим вариантам, вошедшим во все советские учебники, возникновение прямохождения тесно связано со специализацией руки обезьяны для трудовой деятельности – переноса предметов, детёнышей, манипулирования пищей и изготовления орудий. В вульгарном изложении прямохождение возникло для того, чтобы осободить руки для трудовой деятельности. В дальнейшем труд привел к возникновению языка и общества. Однако, по современным данным, прямохождение возникло намного раньше изготовления орудий. Прямохождение возникло не менее 6-7 миллионов лет назад у Sahelanthropus tchadensis и Orrorin tugenensis, а древнейшие орудия из Гоны в Эфиопии имеют датировку лишь 2,7 млн. лет назад.
Впрочем, некой «реинкарнацией» трудовой теории является гипотеза О. Лавджоя, согласно которой прямохождение появилось в связи с особой стратегией размножения, из-за удлинившегося детства и ослабления межсамцовой агрессии. Гоминиды в течение очень длительного времени выращивают одного, максимум два детёныша. Беспомощных детёнышей надо носить, но в саванне выгоднее не иметь длинной шерсти, а охлаждаться с помощью потовых желёз. Дети австралопитеков потеряли возможность цепляться за исчезнувшую шерсть матерей, их надо было придерживать руками. Вместе с этим, отцы должны были обеспечивать вынужденно малоподвижных самок пищей, а приносить её опять же было удобнее в руках. А уж косвенным последствием такой заботы много позже стало и использование орудий труда. Согласно О. Лавджою, прямохождение возникло ещё в тропическом лесу, а в саванны переселились уже двуногие гоминиды.
Иные гипотезы Существует несколько гипотез происхождения двуногого способа передвижения – бипедии, но, так или иначе, оно возникло вследствие смены жизни на деревьях на наземную жизнь. Оно могло возникнуть для ориентирования в саванне, когда надо было смотреть поверх высокой травы для поиска пищи или обнаружения хищников. Кроме того, прямоходящий индивид имеет психологическое преимущество перед четвероногим животным, поскольку смотрит свысока и, таким образом, кажется крупнее и сильнее, хотя может и не иметь реального подтверждения своей мощи. Поднимание уровня взгляда для усиления впечатления на противника является универсальным способом среди всех позвоночных животных, поскольку в мире животных работает принцип «кто выше, тот главнее». Для приматов в саванне этот аспект прямохождения мог иметь немаловажное значение.
Кроме того, экспериментально и на математических моделях доказано, что двуногое передвижение на большие расстояния со средней скоростью энергетически более выгодно, чем четвероногое. В саванне двуногий примат нагревается гораздо меньше четвероногого, поскольку под солнечные лучи попадают только голова и плечи, а не вся спина, что особенно актуально вблизи экватора. Впрочем, оба этих преимущества становятся действительно преимуществами только в своём законченном варианте; переходные от четвероногости к двуногости стадии оказываются энергетически невыгодными.
Согласно так называемой «гипотезе водной обезьяны», очень подробно разработанной Я. Линдбландом, предки человека могли вставать на задние ноги, чтобы переправляться через водные преграды. Известно, что большинство австралопитеков обитали недалеко от воды и, вероятно, добывали в воде часть своего пропитания. В строении человека есть ряд признаков, свидетельствующих о значительно адаптации человека к плаванию и нырянию, в отличие от орангутанов, горилл и шимпанзе: положение волос на теле по направлению от макушки к ногам – по течению воды при нырянии, ориентация ноздрей вниз – для сохранения воздуха в носовой полости, способность задерживать дыхание, редуцированный волосяной покров на теле, неэкономное расходование воды организмом, что крайне нетипично для животных саванны, небольшие перепонки между пальцами, небоязнь воды. «Гипотеза водной обезьяны» в своём крайнем варианте многократно подвергалась критике, но некоторые её положения нельзя игнорировать.
Таким образом, очевидно, что прямохождение возникло не по одной какой-то причине, а под воздействием целого комплекса условий и предпосылок