Ограничение Карриера

Ограничение Карриера — закономерность, заключающаяся в том, что дышащие воздухом позвоночные, у которых есть два лёгких и которые сгибают свои тела во время передвижения, испытывают трудности с движением и дыханием одновременно, потому что сгибание в стороны расширяет одно лёгкое и сжимает другое, вытесняя несвежий воздух из одного легкого в другое вместо того, чтобы полностью вытолкнуть его, чтобы освободить место для свежего воздуха^[1].

Было названо английским палеонтологом Ричардом Коуэном в честь Дэвида Р. Карриера, записавшего свои наблюдения по проблеме в 1987 году^[2]^[3]^[4].

Последствия

Большинство ящериц двигаются короткими рывками с длинными паузами для дыхания.

В конце позднего триаса животные с ограничением Карриера зачастую становились лёгкой добычей бипедальных (передвигавшихся на двух конечностях) видов, развивших более эффективный способ шага.

Решения

Обходные

У большинства змей есть только одно легкое, поэтому на них ограничение Карриера не распространяется.

Вараны повышают свою выносливость, используя кости и мышцы в горле и дне рта, чтобы «проглатывать» воздух с помощью циркулярной перекачки^[5].

Некоторые другие чешуйчатые, в основном агамовые, используют бипедальную локомоцию для бега и избегают бокового сгибания. Бипедальность у современных чешуйчатых встречается очень редко, но это эффективный способ бегать без паузы для дыхания, для ловли активной добычи или уклонения от хищников.

Крокодилы применяют «высокий шаг» с более вертикальным положением конечностей, которое сводит к минимуму изгиб в сторону, чтобы пересекать большие расстояния. Тем не менее, так как их предки передвигались на двух конечностях это может быть просто следствием прошлого поведения, а не специфической адаптацией для преодоления этой трудности. Тодд Дж. Уриона (Университет штата Юта) выдвинул гипотезу о том, что рёберная вентиляция, возможно, помогла вертикальному положению в преодолении ограничения^[6].

Противоположные доказательства

В отличие от вышеупомянутой модели, у ящериц во время движения поддерживается дыхание, даже выше их аэробного объема, и их артериальная кровь остаётся обогащённой кислородом^[7].

В культуре

Палеонтолог Ричард Коуэн написал лимерик, чтобы объяснить и отпраздновать правило Карриера^[3]:

The reptilian idea of fun
Is to bask all day in the sun.
A physiological barrier,
Discovered by Carrier,
Says they can't breathe, if they run.

Примечания

↑ Carrier, D.R. The evolution of locomotor stamina in tetrapods: circumventing a mechanical constraint (англ.) // Paleobiology^[англ.]. — Paleontological Society^[англ.], 1987. — Iss. 13. — P. 326—341.
↑ Cowen, Richard. Locomotion and Respiration in Aquatic Air-Breathing Vertebrates // Evolutionary Paleobiology / Jablonski, David et al.. — Chicago: University of Chicago Press, 1996. — С. 337+. — ISBN 0-226-38911-1.
↑ ¹ ² Cowen, Richard. Respiration, Metabolism, and Locomotion (неопр.). Richard Cowen, University of California, Davis (2003). — «If the animal is walking, it may be able to breathe between steps, but sprawling vertebrates cannot run and breathe at the same time. I shall call this problem Carrier's Constraint.» Дата обращения: 21 октября 2014. Архивировано из оригинала 21 октября 2014 года.
↑ Shipman, Pat. Freed to Fly Again (англ.) // American Scientist^[англ.] : magazine. — Research Triangle Park: Sigma Xi, 2008. — January (vol. 96, no. 1). — P. 20. Архивировано 4 марта 2016 года.. — «Carrier's constraint is named for David R. Carrier at the University of Utah in Salt Lake City, who observed that the typical sprawling gait of a lizard restricts the animal's ability to breathe while running or walking.».
↑ Summers, Adam. Monitor Marathons (англ.) // Natural History. — American Museum of Natural History, 2003. — Iss. 112 (5): 32.
↑ Uriona, Todd J. The Function of the Crocodilean Diaphragmaticus // ProQuest. — 2008.
↑ Bennett, Albert F. (1994). Exercise performance of reptiles (PDF). In Jones, James H.; Cornelius, Charles E.; Marshak, R. R. (eds.). Comparative Vertebrate Exercise Physiology: Phyletic Adaptations. Advances in Veterinary Science and Comparative Medicine. Vol. 38B. New York: Academic Press. pp. 113–138. ISBN 0120392399. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016. Дата обращения: 7 сентября 2020.