Hareket
Hareket, Canlı organizmaların, özellikle etkin bir biçimde yer değiştirmelerini belirten terim. Canlı organizmalar, yer değiştirmek için çevrelerine uyguladıkları mekanik güçleri (kuvvetleri), kimyasal enerjiden yararlanarak üretirler. Hareket güçlerini yaratan biyolojik düzenlerin az sayıda olmasına karşılık, bu düzenler çok çeşitli türler tarafından kullanılır. Söz konusu dört düzen bakteri kamçıları, daha üstün yapılı hücrelerin kirpikleri ile kamçıları, yalancı ayaklar ve kaslardır.
Bakteri kamçıları. Bakteriler yüzmek için dönel bir uskur kullanırlar. Bakteri kamçısı, bakteri çeperinde bulunan bir "motor"a bağlı sarmal ince bir telciktir; bazı bakterilerde birçok kamçı, bazılarındaysa yalnızca tek bir kamçı bulunur. Her "motor", bakterinin içinde bulunan kimyasal bir "yakıt"la çalışır ve saniyede yaklaşık 50 devirle döner. Kamçı "motor'ları ışıktan, ısıdan ve besleyici maddelerden etkilenen bir sıklıkla zaman zaman tersine çalışıp, bakterinin takla atarak yeni bir yol boyunca ilerlemesini sağlarlar.
Üstün yapılı hücrelerin kirpikleri ve kamçıları. Daha gelişmiş hücrelerin birçoğu, kendilerini kirpikler (ya da haşlamlar) ya da kamçılar aracılığıyla hareket ettirirler. Bu organcıkların yapıları birbirine benzer ve bakteri. kamçılarından bütünüyle farklıdırlar. Tübülin proteininden oluşan özgün bir biçimde sıralanmış 20 uzun ve birbirine koşut içi boş çubuk içerirler. Bu çubukların göreli kayması, bükülmeye yol açar. Kayma gücü, bir başka protein olan dineinden oluşan ve bir çubuk çiftinden İkincisine uzanan sıra biçiminde düzenlenmiş "kollar" aracılığıyla uygulanır. Dinein, adenozin trifosfatın (ATP) kimyasal enerjisini, mekanik bir çekiş gücüne dönüştürür. Aşağıdaki kirpik ya da kamçıya yayılan dalgalar biçiminde çevrimsel bir ritim vardır. Bir kamçının sarmal salınımı, hücreyi, yılanbalığının kıvrıla kıvrıla yüzmesi gibi, ileri iter. İnsan dahil, aşağı yukarı bütün hayvanların spermaları, bazı suyosunlarının, küf mantarlarının, eğreltiotlarının sperma hayvancıkları ve öglena gibi birçok birhücreli, bu biçimde yüzer Paramecium gibi öbür birhücrelilerde, bir ya da birkaç kamçı yerine, yüzeylerinin üstünde kirpiklerle kaplı bir alan vardır. Eşdüzenli bükülme dalgaları bunlara yayılarak, bir buğday tarlası üstünde esen rüzgârınkine benzeyen bir görünüm yaratır ve organizmayı bir dizi kürek hareketiyle ilerliyormuşçasına ileri götürür. Birkaç çokhücreli hayvan (bazı yumuşakçalar ve küçük yassısolucanlar) da kirpikler aracılığıyla sürünerek ilerlerler. Daha üstün yapılı hayvanlarda, kirpikler genellikle, çevredeki ortamda dalgalanma yaratırlar. Sözgelimi, insanda soluk borusu çeperindeki kirpikler akciğerlerden balgamı (müküsü) süpürür.
Yalancıayaklar
Bir hücre, kendisini ileri itmek için bazı organları sürekli kullanacak yerde, "yalancıayak" adı verilen geçici uzantılar çıkarabilir. Yalancıayağın ucu, alt tabakaya yapışır ve hücre içi bağlantı noktasına doğru akar. Bu harekete amipler örnek gösterilebilir: Amiplerde hücre içeriği (ya da sitoplazması), hücrenin arka ucundan, yalancıayağın ortasına ve ucuna doğru sürekli ve çevrimsel bir biçimde akar. Yalancıayakla hareket oldukça yaygındır. Sözgelimi, insanda akyuvarlar, dokuların içinde bu yolla hareket eder; embriyodaki birçok hücre tipi de aynı biçimde hareket eder. Birçok durumda, amiplerdeki gibi düzenli bir sitoplazma akışı gözlemlenmesede, birtürsitoplazma hareketinin ortaya çıkması zorunludur ve hareket enerjisini sağlayacak bir iç mekanizma bulunması gerekir. Söz konusu mekanizmanın, bütün organizmalarda standart olduğu düşünülmektedir. "Yakıt", ATP'dir; gücün de protein telciklerinin göreli kaymasından doğduğu sanılmaktadır. Söz konusu proteinler arasında başlıcaları, kasla yakın benzerlikler gösteren aktin ve miyozindir.
Kas
Çokhücreli hayvanlarda bazı hücreler, kimyasal enerjiyi, mekanik işe çevirmekte uzmanlaşmıştır. Molekül düzeneği hayvanlarda da aktin ve miyozin kayar telciklerini içerir ve yakıt olarak ATP kullanır (Bk. KAS KASILMASI). Kas, hücreleri çekebilir; ama itemez. Hayvanlarda hareketin sonsuz çeşitliliğini, çoğunlukla, bu kasılma gücünün dizginlenmesi ve uygulanmasının farklı yöntemleri sağlar.
Omurgalılarda, kas güçlerine taşıyabilecekleri bir bilezik, kaldıraç ve menteşe sistemi sağlayan katı bir iskelet bulunur. Eklembacaklılar (böcekler, örümcekgiller, kabuklular, kırkayaklar, vb.) da, benzer işlev gören katı, eklemlenmiş bir kabukla (dış iskelet) çevrilmiştir. Deri-sidikenlilerde (sözgelimi denizyıldızı ve denizkestanesi) bu tür bir iskelet bulunur. Tersine, yumuşak bedenli omurgasız hayvanlar yapışma yoluyla ya da bedenlerinin sıvıyla dolu bölmelerinin biçimini başka bir yolla değiştirerek, kas kasılmalarından niteleyici uzama güçleri üretirler.
Yumuşak bedenli omurgasızlar. Yersolucanı ve sülük gibi halkalısolucanların bedenleri, her birinin hacmi değişmeyen, ama biçimi değişen bömelerden (bölütlerden) oluşur. Beden çeperlerinde birbirine karşıt iki kas tabakası bulunur: Daralan, böylece bölmenin uzamasını sağlayan yuvarlak kaslar bölmeyi daha kısa, daha kalın biçime sokan uzunlamasına (boyuna) kaslar. Bu hayvanlar, beden bölmelerini bu kasların hareketleriyle ritmik biçimde uzatıp kısaltarak sürünebilir, çevrelerine tutunmak için çeşitli yöntemler kullanırlar. Yersolucanı kısalmış, kalınlaşmış bölmeleriyle, kendisini deliğinin kenarlarına iyice bastırırken, ince uzamış bölmeleri ilerler. Sülüğün iki ucunda birer vantuz (ya da çekmen) bulunur ve dönüşümlü olarak ön ve arkadaki alt tabakaya yapışırlar. Sülük ayrıca, bedenin dalgalanma hareketleriyle, uzunlamasına kaslarını sırtı ve karnı boyunca dönüşümlü olarak kasma yoluyla bir yılanbalığı gibi yüzebilir. Birçok yassısolucan ve yuvarlaksolucan da aynı biçimde hareket eder.
Denizanası, çanını ritmik bir biçimde kasarak yüzer.
Mürekkepbalıkları ve ahtapotlar, manto boşluklarındaki suyu bir huniyle dışarı fışkırtarak, tepkili itmeden yararlanırlar. Deniztarağı, kabuğunun iki kanadını birbirine çarparak yüzer. Başka bazı ikiçenetliler, kabuklarını, kayaları oyarak ilerlemek için kullanırken, bazıları da uzun, dil biçiminde bir "ayak'la apansız uzatma hareketleri yaparak, çamurun içinde tünel açarlar. Sümüklüböcek ve salyangozlar, yavaş kas kasılmaları dalgasının boylu boyunca ilerlediği tek bir düz ayağın üstünde sürünerek hareket ederler; tabanın her bölgesini sırayla yerden kaldırarak ileri hareket ettirip, yeniden yere koyarlar.
Eklembacaklılar
Eklembacaklılar aslında, eklemli bacaklarıyla, omurgalılar arasında benzerleri bulunan bir biçimde hareket ederler: Bir kırkayağın yürüme ilkesi, bir atınkiyle aynıdır; tek fark, kırkayakta eşgüdümle hareket ettirilecek daha çok sayıda ayak vardır; her ayağın hareket evresi, sonrakine oranla hafifçe gecikerek, adımlama dalgası beden boyunca yayılıyormuş gibi bir görünüm alır. Böceklerin hareket özelliklerinden birçoğu, bedenlerinin hafif olmasına dayanır; bazıları ayaklarındaki yapışkan yastıklardan destek alarak baş aşağı durumda yürürler; bazılarıysa, yüzey geriliminden destek alarak su üstünde yürüyebilirler. Ayrıca pek çok böcek, suya batmış ya da yarı batmış durumda yüzebilir. Kabukluların çoğu, denizin dibinde yürüyebilir, bazıları da ayaklarını kürek gibi kullanarak yüzebilirler. Pirelerde havaya fırlamalarını sağlayan özelleşmiş iç esnek telcikler vardır. Çiftkanatlı sineklerde, kanatların gizli çifti "halter" adı verilen bir sap üstünde iki küçük tokmak biçimine dönüşmüştür ve aşağı-yukarı titreşerek, dönüşümlü cayroskoplar gibi işlev görür. Omurgalılar. Balıkların çoğu, bedenlerini nispeten daha az dalgalandırarak, kuyruklarını iki yana sallayarak yüzerler. Kuyruk orta çizgiden arkaya doğru ok biçiminde çıkıntı yaptığından, beden ekseniyle oluşturduğu açı, su tepkisiyle balığı ileri iten bir yardımcı organ haline gelmiştir (aynı biçimde, bir kayık, kıç tarafından tek bir kürekle hareket ettirilebilir). Kuyruk dışındaki yüzgeçler, genellikle hareketin düzgünlüğünü sağlar ve dümen işlevi görürler. Su kertenkelesi gibi bazı ikiyaşayışlılar ve timsah gibi bazı sürüngenler de, kuyruğun sarmal hareketiyle yüzerler. Balinalar, kuyruklarını iki yana değil, aşağı ve yukarı vururlar. İnce, uzun balıklar ve sürüngenler, sözgelimi yılanbalıkları ile yılanlar, bütün bedenlerini dalgalandırarak yüzerler; bükülme dalgaları kuyruğa doğru geçer; böylece su, hayvanın üstüne ileri doğru bir hareket tepkisi uygular. Kurbağa gibi kuyruksuz ikiyaşayışlılar, sukaplumbağası gibi sürüngenler, kuşlar ve memelilerin çoğu, yüzerken ayaklarını kürek ya da kanat gibi kullanırlar.
Yürüme, ayaklı kara hayvanlarının standart yavaş hareket biçimidir. Bedenin dengesi bütün hareket çevrimi boyunca korunur. Sözgelimi, dört ayaklı hayvanlar, yavaş yürürlerken, her seferinde yerden yalnızca bir ayaklarını kaldırırlar. Hızlandıkça, hareketsiz destek noktaları giderek daha az gerekli olur ve iki ya da daha çok sayıda ayak birlikte yerden kesilebilir. Sonunda, dörtnala koşma durumunda, hayvan zaman zaman yerle ilişkisini keser. Kertenkelelerden ayılara kadar çeşitli dört ayaklı hayvanlar, iki arka ayakları üstünde yürüyebilir ya da koşabilirler; öbürleriyse sıçrarlar. Kanguru, yavaş yürürken, kuyruğunu beşinci bir destek noktası olarak kullanır.
Ağaçlar arasında sallanan örümcek maymunu, kavrayıcı özellikli kuyruğunu beşinci bir ayak olarak kullanır; büyük maymunlar daldan dala kollarıyla sallanarak sıçrarlar. Sürüngenler arasında bukalemunun, tuhaf bir niteliği vardır: Parmaklarını yürüdüğü ince dalları kavrayabilecek biçimde karşı karşıya getirebilir. Geko, ayaklarındaki yapışıcı yastıklar sayesinde dik duvarda ve tavanda yürüyebilir.
Bazı sürüngenlerin iyice küçülmüş ya da körelmiş ayakları, tünel kazmak için özelleşmiştir; amphisbaena (yeraltında yaşayan pullu sürüngen türü), toprağın içinde kendisini bir yersolucanı gibi ileri iter; kumkertenkeleleri ve köryılanlar, kumun ve yumuşak toprağın içinde, yılanbalıklarının su içinde yaptıkları gibi dalgalanarak hareket ederler. Yılanlar toprak üstünde aynı biçimde kayarlar: Bükülme dalgaları bedenin gerisine doğru yayılarak çevredeki dikey çıkıntıları şiddetle iter; pürüzsüz ve düz bir cam boru içinde bir yılan, bedeninin bölümlerini, borunun kenarlarına iyice yapışan akordeon biçimi katlar halinde ileri atarak ilerleyebilir. Boayılanları gibi bazı yılanlar, yersolucanının yaptığı biçimde, kas kasılmaları dalgasının karnın üstünde yayılmasıyla, bedenleri boyunca sürünebilirler.
Uçuş ilkeleri kuşlarda, yarasalarda ve böceklerde, arada oran farkları olmakla birlikte, aynıdır. Bir kanat üstündeki kaldırma gücü ile karşı koyma gücü, hızın karesi kadar ve yüzey alanıyla orantılı olarak artar ve kaldırma gücünün, hayvanın ağırlığını dengelemesi gerekir. Böceğin kanadının, hayvanın bedenine bir eklemle bağlı bir kütiküla tabakasından oluşmasına karşılık, bir kuşun kanadında, hamle açısını düzenleyen kaslar ve kanat tüy takımı vardır. Normal hızlı uçuşta, kuşun kanadının ön kenarı, güçlü kanat çırpışında aşağı doğru kıvrılır; bu, ileri doğru itme ve yükselme gücü sağlar. Daha basit kanat çırpışlarında bu eğim tersine döner ve kanat, bir uçaktaki gibi, havayı yararken kaldırma gücü doğurur; ama ileri doğru itme gücü yaratmaz. Süzülerek uçmada da, kanatlar aynı biçimde işlev görürler. Kanat hareketleri, havaya kalkışta kaldırma gücü sağlayacak ileri momentinin bulunmadığı kanat çırpışlarında, oldukça farklıdır. En büyük kuşların, rüzgârın olmadığı durumlarda yerden havalanmaları zordur ve durgun havada kanat çırpmadan uçmayı sürdürmeleri, enerji açısından güçtür; buna karşılık küçük kuşlar ve yarasalar ile böcekler için bu durumda hiçbir güçlük yoktur. Uçanbalık, uçankertenkele ve uçansincaplarsa, havada süzülebilirler; ama uçamazlar.
Sinirsel denetim
Hareketlerin eşdüzenli (eşgüdümlü) olmasını sinir sistemi sağlar. Sözgelimi, bir kuşun kanadındaki tek tek 40 kasın her birinin,omurilik ve beyinden çıkan çevre sinirleri aracılığıyla gönderilen, kesin biçimde zamanlanmış ve şiddeti düzenlenmiş buyruklarla çalıştırılması gerekir. Bacakların ve ön üyelerin eş-düzenlenmesi, omurilikteki sinirsel bağlantıların iç düzenlenmesiyle sağlanmıştır. Çeşitli biçimlerde yürüme, beyin hasara uğradıktan sonra bile sürdürülebilir. Beyin omuriliğe bağlı hareket ritimlerini eyleme geçirerek, değiştirir.
Dört ayaklı bir omurgalı embriyosunun ilk hareketleri,gövdenin sarmal (yılansı) bükülmeleridir(bunlar, atası balık olan embriyonun yüzme hareketleridir). Daha sonra embriyo, büyüyen el ve ayaklarını, gelişigüzel biçimde, tıpkı dölyatağında tekme atan bir bebek gibi sallar. Sonunda, sinirlerin özelleşmesi geliştikçe, bu hareketler eşgüdümlü duruma gelir.