หลักการเคลื่อนที่ของสัตว์
R. McNeill Alexander
สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน: 2003. 376 หน้า. $49.50, £35
ไก่ข้ามเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ถนนได้อย่างไร? นักประสาทวิทยาอาจตอบคำสั่งจากระบบประสาทส่วนกลาง ซึ่งปรับโดยการตอบสนองทางประสาทสัมผัส ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวเป็นวัฏจักร อีกทางหนึ่ง นักสรีรวิทยาอาจกล่าวได้ว่าการเดินเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของไมโอซินกับแอคติน ซึ่งสร้างความตึงเครียดของกล้ามเนื้อเพื่อสร้างแรงบิดตามข้อต่อที่จำเป็น ในทางกลับกัน นักชีวกลศาสตร์อาจมองว่านกทั้งตัวเป็นจุดมวลที่เพิ่มขึ้นและลดลงในแต่ละขั้นตอน โดยเปลี่ยนพลังงานศักย์โน้มถ่วงให้เป็นพลังงานจลน์ไปข้างหน้าและกลับมาอีกครั้ง เหมือนกับลูกตุ้มคว่ำ การตอบสนองที่แตกต่างกันดังกล่าวเน้นให้เห็นถึงปฏิสัมพันธ์ที่สลับซับซ้อนและมีชีวิตชีวาอย่างน่าอัศจรรย์ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสัตว์เคลื่อนที่ผ่านสภาพแวดล้อมของพวกมัน
ในหลักการของการเคลื่อนไหวสัตว์ R. McNeill Alexander เข้าใกล้การเคลื่อนไหวจากมุมมองทางกายภาพ เขาพยายามสำรวจหลักการทางกลในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างจากการขุดไส้เดือนดินและนกฮัมมิงเบิร์ด ยิ่งไปกว่านั้น เขาพยายามคำนึงถึงต้นทุนเมตาบอลิซึม และด้วยเหตุนี้ ข้อดีเชิงพลังของรูปแบบอื่นของการเคลื่อนไหว สิ่งเหล่านี้อาจดูเหมือนเป้าหมายที่สูงส่ง แต่อเล็กซานเดอร์ก็พร้อมทำภารกิจ สิ่งพิมพ์ของเขาในช่วงหกทศวรรษที่ผ่านมาครอบคลุมหัวข้อต่างๆ เช่น การว่ายน้ำ การไต่ระดับ การเดิน การจัดเก็บแบบยืดหยุ่น และการปรับให้เหมาะสม (เพื่อชื่อบางส่วน) ทำให้เขามีความกว้างและความลึกที่จำเป็นในการสรุปสาขา
หนังสือเล่มนี้เริ่มต้นด้วยบทสรุปที่ชัดเจนของวัตถุประสงค์ด้านประสิทธิภาพ — ความเร็ว ความเร่ง ความคล่องแคล่ว ความอดทน ความประหยัด และความมั่นคง — และความสัมพันธ์ที่อาจเกิดขึ้นกับความฟิต ต่อด้วยการสนทนาสั้นๆ เกี่ยวกับการประนีประนอม (วัตถุประสงค์บางอย่างอาจเข้ากันไม่ได้) ข้อจำกัด (การเปลี่ยนแปลงไม่ได้ทั้งหมด) และการปรับให้เหมาะสม (วิธีใดดีที่สุด) อเล็กซานเดอร์ครอบคลุมถึงกลศาสตร์ของกล้ามเนื้อ พลังงาน เทคนิคการปรับขนาด และการบันทึก ก่อนที่จะเจาะลึกลงไปในรูปแบบการเคลื่อนไหวที่เฉพาะเจาะจง ขั้นแรกจะกล่าวถึงความก้าวหน้าบนบกโดยใช้แบบจำลองทางทฤษฎีง่ายๆ จากนั้นจึงตรวจดูการเดิน วิ่ง กระโดด ปีนเขา กระโดด คลาน และขุดโพรงในสัตว์จริง จากนั้นจึงจัดการการเคลื่อนไหวทางอากาศและทางน้ำ แม้ว่าจะไม่รวมการขับเคลื่อนด้วยตาเปล่าก็ตาม
แม้ว่าหนังสือเล่มนี้จะมุ่งเป้า
ไปที่ผู้ชมตั้งแต่ระดับปริญญาตรีขั้นสูงไปจนถึงนักวิจัยและอาจารย์มหาวิทยาลัย ฉันคิดว่านักศึกษาระดับปริญญาตรีส่วนใหญ่จะรู้สึกหนักใจและถูกข่มขู่หากมันถูกใช้เป็นตำราเรียน อเล็กซานเดอร์บรรจุข้อมูลไว้มากมายซึ่งมักจะสูญเสียความชัดเจนเพื่อการรายงาน ลักษณะย่อของเขาตรงไปตรงมาและเชิงปริมาณมาก (สมการมีอยู่ทั่วไปตั้งแต่หน้า 2) ที่ทุกย่อหน้ามีความหนาแน่นมาก แต่ถึงแม้จะล้มเหลวในฐานะตำราเรียน แต่ก็เป็นหนังสืออ้างอิงที่ยอดเยี่ยม การอ้างอิง (จนถึงปี 2544) และการอ้างอิง 33 หน้า (ซึ่ง 77 ฉบับเขียนโดย Alexander) จะนำผู้อ่านไปยังวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องอย่างรวดเร็ว ฉันจะใช้หลักการของการเคลื่อนไหวสัตว์และแนะนำให้กับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของฉัน
สิ่งอำนวยความสะดวกของ Alexander ที่มีโมเดลเชิงปริมาณที่เรียบง่ายมีทั้งจุดแข็งและจุดอ่อน น่าเสียดายที่การแปลจากสัตว์ที่มีชีวิตและการหายใจไปเป็นการแทนค่าทางคณิตศาสตร์ของฟิสิกส์พื้นฐานนั้นไม่เคยอธิบายได้ ในการสร้างโมเดลดังกล่าว รายละเอียดใดบ้างที่สามารถละเว้นได้และจำเป็นต้องเก็บรายละเอียดใดไว้บ้าง? หากอเล็กซานเดอร์ต้องการดึงดูดนักวิทยาศาสตร์ในวงกว้าง เขาต้องนำผู้อ่านไปทีละขั้นตอนผ่านการเปลี่ยนไปสู่มุมมองทางกล แทนที่จะเพียงแค่ดำดิ่งลงไป นักชีววิทยาส่วนใหญ่ แม้แต่ผู้ที่ผ่านการฝึกอบรมด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ คิดเหมือนวิศวกร
สุดท้ายนี้ ฉันเสียใจที่หนังสือขาดรากฐานสายวิวัฒนาการ แม้จะมีน้ำเสียงวิวัฒนาการในบทแรก แต่อเล็กซานเดอร์ไม่เคยหวนคืนสู่บรรพบุรุษหรือประวัติศาสตร์ แทน แต่ละสิ่งมีชีวิตจะถือเป็นกรณีศึกษาของการปรับตัวแยกจากกัน ในบทส่งท้ายสั้นที่น่าผิดหวัง (เพียงห้าหน้าครึ่ง) เขาพยายาม “สรุปประเด็นทั่วไปบางประการเกี่ยวกับการเคลื่อนไหว” แต่มีข้อสรุปบางประการ การค้นหาลักษณะทั่วไปของเขาล้มเหลว เพราะเขาถือว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดเป็นจุดอิสระบนกราฟ แทนที่จะเป็นสมาชิกของต้นไม้แห่งชีวิตตามลำดับชั้น จากมุมมองเชิงวิวัฒนาการ กลไกทางกายภาพที่ใช้ร่วมกันระหว่างแท็กซ่ามีความคล้ายคลึงกันหรือลู่เข้าหากัน ไม่ใช่แค่ร่วมกัน
หากสัตว์เดินส่วนใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังหรือสัตว์ขาปล้อง ใช้กลไกลูกตุ้มคว่ำเพื่อประหยัดพลังงาน สิ่งนี้มีวิวัฒนาการมากี่ครั้งแล้ว? สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการว่ายน้ำพัฒนาไปสู่สิ่งมีชีวิตที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการวิ่งได้อย่างไร? แล้วนักวิ่งพัฒนาเป็นสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสำหรับการบินได้อย่างไร? การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะถูกละเว้นอย่างสมบูรณ์ในหนังสือเล่มนี้
หลักการของ Animal Locomotionเป็นหนังสืออ้างอิงที่มีค่าซึ่งเขียนขึ้นโดยผู้นำในภาคสนาม แต่ก็ยังทำหน้าที่เป็นเครื่องพิสูจน์ว่ามีการศึกษาเพียงพอที่สะสมเพื่อรับประกันการวิเคราะห์เชิงวิวัฒนาการของกลศาสตร์ของหัวรถจักร ซึ่งเป็นการสังเคราะห์ที่ฉันรอคอยอย่างใจจดใจจ่อเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
