Люди и птицы приспосабливают свои движения при беге по неровной поверхности. «И хотя их адаптационные механизмы и стратегии развивались совершенно независимо, они делают это очень похожим образом», - говорит доктор Рой Мюллер из Йенского университета им. Фридриха Шиллера (Германия). Вместе с коллегами он опубликовал обзорную статью в текущем выпуске Journal of the Royal Society Interface, в которой они анализируют передвижение человека и птиц на неровной поверхности.
Каждый, кто бегает по лесу, наверняка сталкивался с этим: бегая по неровной поверхности или по пересеченной местности, вы внезапно наступаете на камень или корень, пересекающие ваш путь, или вы натыкаетесь на небольшую лощину. Вы наступаете на пустое место или на препятствие, в любом случае нарушая свой ритм бега. «Тем не менее, даже в довольно быстром темпе подобные ситуации обычно не заставляют нас терять равновесие», - говорит кинезиолог доктор Рой Мюллер из Йенского университета им. Фридриха Шиллера (Германия). Причина: у двуногих бегунов - и среди них есть люди - есть различные стратегии адаптации, стабилизирующие движения при их быстрой локомоции.
Вместе со своей коллегой доктором Ивонн Блюм и британским исследователем доктором Александрой Бирн-Джеффери, доктор Мюллер опубликовал обзорную статью в текущем выпуске журнала Королевского общества, в которой они анализируют локомоцию человека и птиц на неровная поверхность.
«В ходе эволюции двуногое передвижение у птиц и человека развилось независимо друг от друга», - объясняет Мюллер. Но сходства и различия их двуногого передвижения по неровной поверхности до сих пор почти не исследовались с научной точки зрения, - объясняет Мюллер подход недавней публикации. В то время как Мюллер и его команда на кафедре наук о движении в Йене за последние несколько лет собрали обширные данные о передвижении человека, британские коллеги из Кембриджского университета и Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне располагают соответствующими данными о передвижении птиц. «В нашей публикации мы впервые объединили эти два набора данных», - подчеркивает Мюллер, который также является ведущим автором статьи.
Согласно полученным данным, действительно существуют различия в паттернах движений человека и птиц, обусловленные анатомическими различиями опорно-двигательного аппарата. Ориентация бедренной кости у птиц, например, почти горизонтальная, а у человека, как мы все знаем, она ориентирована вертикально. «Эти различия приводят к различиям во время передвижения, например, в углах, под которыми наши ноги касаются земли», - объясняет Мюллер. Тем не менее, модели передвижения человека и птиц можно достаточно точно описать с помощью упрощающей механической модели, так называемой пружинно-массовой модели. Это упрощает ногу до единственной гибкой пружины, несущей массу тела. Модель позволяет ученым напрямую сравнивать данные, полученные в ходе текущих экспериментов.
И люди, и птицы адаптируют свои движения при беге по неровной поверхности. «И хотя их адаптационные механизмы и стратегии развивались совершенно независимо, они делают это очень похожим образом», - излагает Мюллер результаты своего недавнего исследования. Если в земле есть небольшая впадина, бегун убирает маховую ногу на поздней фазе полета, что приводит к более крутому углу ноги при контакте с землей. В то же время нога «удлиняется», сохраняя ее прямой при приземлении. «В отличие от птиц, люди также используют жесткость ног для адаптации к передвижению».
Авторы подчеркивают, что их результаты в первую очередь являются фундаментальными исследованиями. Но в долгосрочной перспективе их открытия и знание локомоторных стратегий у двуногих также могут иметь практическое применение - например, для улучшения передвижения человекоподобных роботов.