Lépéshibák

Az állatok járása a legelemibb biológiai folyamatok egyike. Bár a négylábúak lépései hasonló mintázatot követnek, még a szakemberek többsége sem érti ezt igazán. A világ lovas szobrai és a múzeumok kitömött állatai is arról tanúskodnak, hogy a legegyszerűbbnek hitt jelenségekről is van még mit tanulnunk.

E „megoldókulcs” segítségével könnyen eldönthetjük, hogy megfelel-e a valóságnak egy lóábrázolás. Először a ló mellső lábát figyeljük meg, és válasszuk ki a táblázat bal oldalán a rá legjobban hasonlító ábrát. Ezután hátsó lábának elhelyezkedése alapján keressük meg a táblázat fölötti rajzok közül a legmegfelelőbbet. Ha a két ábra által kijelölt sor és oszlop metszéspontjában lévő négyzet szürke vagy fekete (ez azt jelenti, hogy a ló mind a négy lába érinti a talajt), akkor az ábrázolás helyes. (Forrás: Horváth Gábor: Biomechanika)

Fut-e az elefánt, vagy csak gyorsan sétál? A kérdés első hallásra nem tűnik világrengetőnek, pedig a biomechanika egyik legrégebbi és teljes egészében mindmáig feltáratlan problémájáról, a járás mechanikai részleteiről szól. Az állatok járása szabad szemmel annál követhetetlenebb, minél több lábuk van. A technikai eszközök, elektronikus erőmérők és nagy sebességű kamerák hiánya lehetett az oka, hogy a XIX. század végéig még a leggyakrabban megfigyelt állatok, a lovak járásának részleteit sem ismertük.
A gyorsan haladó elefántok lábmozgása sokban különbözik például az ember vagy a kutya futásától. A futás egyik meghatározása szerint a négylábú állatok futása közben előfordulnak olyan pillanatok, amikor egyik lábuk sem érinti a földet (ez az úgynevezett repülőfázis). Az elefántok futása e feltételnek nem felel meg, a helyzet azonban sokkal bonyolultabb ennél, derül ki egy most közölt tanulmányból, amelyről a Science magazin internetes kiadása is beszámolt. Technikai nehézségei miatt különleges a tanulmány alapjául szolgáló kísérlet. A nehézség szó itt átvitt és a szoros értelmében is megáll, hiszen a gondot az elefántok négytonnás súlya jelentette. Az ember és a kisebb állatok lépéseinek vizsgálatához a kamerákon kívül marhamérleghez hasonló erőmérőt használnak, amely rögzíti, hogy a rálépő állat lába mekkora erőt fejt ki a talajra. Norman Heglund és munkatársai, a belgiumi Louvain (Löwen) katolikus egyetemének kutatói megépítették e mérleg elefántra méretezett, két méter széles, nyolc méter hosszú változatát, és egy thaiföldi elefántrezervátumban harmincnégy elefántot futtattak rajta.
A kísérlet eredményeit értékelve meglepő módon arra a következtetésre jutottak, hogy az elefánt az emberhez képest kifejezetten kecsesen fut, szinte suhan a föld fölött. Míg az ember futás közben a testsúlya háromszorosával nehézkedik a talajra, tömegközéppontja pedig hét centiméterrel is elmozdulhat függőlegesen, addig az elefánt mindössze a súlya 1,4-szeresével nyomja a földet, tömegközéppontja pedig egyetlen centiméternyit mozog föl-le.
– Az elefántok lépésmintázata nagyon szokatlan az állatvilágban, tudomásom szerint a teve az egyetlen állat, amelynek hasonlít hozzá a járása – válaszolta a kísérletet végző kutató elektronikus levélben feltett kérdésünkre. – A lépések sorrendje megegyezik a többi négylábúéval, de az elefántok szinte egyszerre emelik az azonos oldali lábukat. Ez a mintázat nem változik, haladjon bármilyen gyorsan az állat.
Hogy fut-e vagy csak gyorsan gyalogol az elefánt valójában, nem lehet egyértelműen eldönteni. Mellső lábát kicsit behajlítja, majd rugószerűen elrúgja magától a talajt, hasonlóan a hagyományos futáshoz, hátsó lába viszont mindvégig merev marad, mintha csak gyalogolna. Az elefánt tehát elöl fut, hátul sétál.
De ez is csak a definíción múlik. A futás meghatározásában ugyanis koránt sincs konszenzus a szakemberek között. Vannak kutatók, akik az úgynevezett relatív talajkontaktus segítségével határozzák meg a mozgás gyorsaságát. Ez a szám azt mutatja meg, hogy a mozgásciklus hány százalékában ér egy adott láb a talajhoz. Ennek felső határa nyolcvan százalék körüli, a békák bármely lába a lassú járás egy ciklusában az idő közel nyolcvan százalékában érinti a talajt, ennél lassúbb járást nem ismerünk. A relatív talajkontaktus másik véglete húsz százalék körül mozog, ami a futó gepárdra jellemző. Sokan úgy tartják, hogy akkor kell futásnak neveznünk a mozgást, ha a relatív talajkontaktus ötven százalék alatt van. E definíció szerint az elefántok nem futnak, hanem gyorsan járnak.
A négylábú állatok járásának kutatása több mint egy évszázados múltra tekint viszsza, kezdi a történetet Horváth Gábor biofizikus, az Eötvös Loránd Tudományegyetem biológiai fizika tanszékének munkatársa. Eadweard Muybridge fotográfus az 1870-es években elsőnek készített fotósorozatot galoppozó lovakról. Két unatkozó amerikai milliomos ugyanis az akkori viszonyokhoz képest vagyonnak számító huszonötezer dollárt ajánlott föl annak, aki eldönti a fogas kérdést: van-e olyan pillanat, mikor a vágtázó ló egyik lába sem érinti a talajt? A galopp fázisait ábrázoló fényképek bizonyították, hogy két ilyen fázis is előfordul egy galoppcikluson belül, így a kérdés eldőlt. Muybridge azonban annyira beleszeretett a témába, hogy egész hátralevő életét az állatok és az ember mozgása tanulmányozásának szentelte, és azóta is referenciaként szolgáló monográfiasorozatot jelentetett meg az állatok mozgásáról.
A négylábú állatok járásának lépéssorrendje egy kaptafára megy. Minden faj a következő sorrendet követi lépdelésekor: a bal hátsó lábbal való lépést a bal első lépése követi, majd a jobb hátsó láb lépésére a jobb elsőé következik. Ha megvizsgáljuk, hogy mi ennek az oka, azt találjuk, hogy az éppen talajt érő lábakból így alakulnak ki olyan alátámasztási háromszögek, amelyek járás közben minden négylábú számára a legnagyobb állásszilárdságot biztosítják, olvasható Horváth Gábor Biomechanika című egyetemi tankönyvében (ELTE, Eötvös Kiadó, 2009). Állásszilárdságon itt azt értjük, hogy ha a talajon lévő lábak által kirajzolt háromszög élei mentén megpróbáljuk feldönteni az állatot, akkor hány fokkal kell elforgatni a súlypontját ahhoz, hogy az a háromszögön kívülre kerüljön, tehát eldőljön.
– Több mint százhúsz éve tudja már az emberiség, legalábbis a mozgás biomechanikájának kutatói, hogy miként járnak a négylábú állatok, mégis mind a mai napig készülnek hibás járásábrázolások – mondja Horváth Gábor.
A biofizikus és munkatársai több mint háromszáz természettudományi múzeumokban kiállított kitömött állatot és anatómia-tankönyvek ábráit, valamint játék állatfigurákat vizsgáltak meg abból a szempontból, hogy lábukat a valós járásnak megfelelő helyes sorrendben állították-e be a preparátorok, illetve ábrázolták a grafikusok és játéktervezők. Az összes vizsgált állat negyvenhét százaléka volt rossz (ebből az állatanatómia-tankönyvek hatvannégy százaléka hibás volt), amely – dacára annak, hogy többségükben tudományos igényű állatábrázolásokról volt szó – gyakorlatilag nem különbözik a vakszerencsétől. Ez különösen annak fényében meglepő eredmény, hogy Muybridge munkássága közismert a szakemberek körében.
– Évtizedek óta az az egyik kedvenc szórakozásom, hogy bárhol járok a világban, ha megpillantok egy lovas szobrot, ránézésre megmondom, jó-e vagy rossz a ló járásának ábrázolása – mondja Horváth Gábor. – Egyik új kutatásunkban a művészi igényű lóábrázolásokat vizsgáljuk. Kezdve az ősember barlangrajzaitól egészen napjainkig. Elképzelhető, hogy Muybridge könyvének megjelenése után csökkent a hibás művészi járásábrázolások részaránya, de ugyanúgy lehetséges az is, hogy az ősember pontosabban ábrázolta a barlangok falán az állatokat. E rajzoknak, festményeknek ugyanis nemcsak művészi céljuk volt, hanem a törzs túlélése is múlhatott azon, hogy jól vagy rosszul sikerült-e megörökíteni a vadásztechnikát és a prédaállatok mozgását.
A kutatásban olvasóink is segíthetnek. Küldjék el Horváth Gábornak e-mailben a művészi lóábrázolásokról (lovas szobrokról, lovakat ábrázoló festményekről és grafikákról) készített fényképeiket a [email protected] címre.