चाल

This article is about सभी जानवरों की चाल. For other uses, see चाल (disambiguation).

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हाथी चल रहा है

चाल ठोस सब्सट्रेट पर पशु की गति के समय चाल (मानव) सहित जानवरों के अंगों (निकाय रचना) की गति (भौतिकी) का प्रतिरूप है। जो कि अधिकांश जानवर विभिन्न प्रकार की चालों का उपयोग करते हैं, जो गति, भूभाग, कुशलता की आवश्यकता और ऊर्जावान दक्षता के आधार पर चाल का चयन करते हैं। जिसमे विभिन्न जानवरों की प्रजातियाँ निकाय रचना में अंतर के कारण भिन्न-भिन्न चाल का उपयोग कर सकती हैं जो कुछ चाल के उपयोग को रोकती हैं, या बस निवास स्थान के अंतर के परिणामस्वरूप विकसित जन्मजात प्राथमिकताओं के कारण बनती है। जबकि विभिन्न चालों को विशिष्ट नाम दिए गए हैं, जैविक प्रणालियों की सम्मिश्र्ता और पर्यावरण के साथ अंतःक्रिया इन अंतरों को अस्पष्ट बनाती है। जो कि चाल को समान्यत: फुटफॉल प्रतिरूप के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, किन्तु आधुनिक अध्ययन अधिकांशत: यांत्रिकी पर आधारित परिभाषाओं को प्राथमिकता देते हैं। यह शब्द समान्यत: जल या वायु जैसे तरल माध्यमों के माध्यम से अंग-आधारित प्रणोदन को संदर्भित नहीं करता है, किन्तु इसके विपरीत प्रतिक्रियाशील बल उत्पन्न करके ठोस सब्सट्रेट में प्रणोदन करता है (जो जल के नीचे और साथ ही भूमि पर चलने पर प्रयुक्त हो सकता है)।

जानवरों की गति की तीव्रता के कारण, अंगों की गति के प्रतिरूप के बारे में कोई जानकारी देने के लिए सरल प्रत्यक्ष अवलोकन संभवत: ही कभी पर्याप्त होता है। जो कि पैरों के निशान या पैरों की ध्वनि के आधार पर चाल को वर्गीकृत करने के प्रारंभिक प्रयासों के अतिरिक्त, जब तक एडवेर्ड मुयब्रिज और एटियेन-जूल्स मैरी ने छवियों की तेजी से श्रृंखला लेना प्रारंभ नहीं किया था, तब तक चाल की उचित वैज्ञानिक जांच प्रारंभ नहीं हो सकी थी।

अवलोकन

मिल्टन हिल्डेब्रांड ने समकालीन वैज्ञानिक विश्लेषण और चाल के वर्गीकरण का बीड़ा उठाया था। जिसके प्रत्येक अंग की गति को रुख चरण में विभाजित किया गया था, जहां पैर भूमि के संपर्क में था, और स्विंग चरण, जहां पैर उठाया गया था और आगे की ओर बढ़ाया गया था। प्रत्येक अंग को अवधि (भौतिकी) पूरी करनी होगी, अन्यथा अंग का दूसरे अंग से संबंध समय के साथ परिवर्तन कर सकता है, और स्थिर प्रतिरूप नहीं हो सकता है। इस प्रकार, किसी भी चाल को संदर्भ अंग के चक्र के सापेक्ष तीन अंगों के रुख चरण की प्रारंभ और अंत के संदर्भ में पूर्ण रूप से समान्यत बाएं हिंद अंग से वर्णित किया जा सकता है।

वेरिएबल

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हिल्डेब्रांड की शैली में चाल रेखांकन। अंधेरे क्षेत्र संपर्क के समय को दर्शाते हैं, निचला अक्ष चक्र का % है

चाल को समान्य रूप से अंगों की गति के आधार पर सममित और असममित के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इन शब्दों का बाएँ-दाएँ समरूपता से कोई लेना-देना नहीं है। सममित चाल में, जोड़ी के बाएँ और दाएँ अंग वैकल्पिक होते हैं, जबकि असममित चाल में, अंग साथ चलते हैं। जो कि निलंबित चरण की उपस्थिति के कारण, असममित चाल को कभी-कभी छलांग लगाने वाली चाल कहा जाता है।

इस प्रकार के चाल के लिए प्रमुख वेरिएबल्स (अनुसंधान) कर्तव्य कारक और अग्रपाद-पश्चपाद चरण संबंध हैं। जिसका कर्तव्य कारक कुल चक्र का वह प्रतिशत है जो दिया गया पैर भूमि पर है। यह मान समान्य रूप से अग्रपादों और पश्चपादों के लिए समान होगा जब तक कि जानवर विशेष रूप से प्रशिक्षित चाल के साथ नहीं चल रहा हो या गति बढ़ा रहा हो या धीमा हो रहा हो। जो कि 50% से अधिक कर्तव्य कारकों को चाल माना जाता है, जबकि 50% से कम को दौड़ माना जाता है। अग्रअंग-पश्चअंग चरण, अंग जोड़ों के मध्य का समय संबंध है। यदि एक ही पक्ष के अग्रपाद और पश्चपाद ही समय में रुख चरण प्रारंभ करते हैं, तो चरण 0 (या 100%) होता है। यदि एक ही पक्ष का अग्रपाद पिछले अंग की तुलना में बाद में चक्र के आधे भाग को भूमि से संपर्क करता है, तो चरण 50% है।

चाल का शारीरिक प्रभाव

इस प्रकार के चाल का चुनाव अंगों की गति और गति में तत्काल परिवर्तन से परे प्रभाव डाल सकता है, जो कि विशेष रूप से वेंटिलेशन (फिजियोलॉजी) के संदर्भ मेंहा होता है। क्योंकि उनमें वक्षीय डायाफ्राम की कमी होती है, जिसमे छिपकलियों और सैलामैंडर को अपने फेफड़ों से वायु को अंदर और बाहर करने के लिए अपने निकाय की दीवार को फैलाना और सिकोड़ना पड़ता है, किन्तु ये वही मांसपेशियां हैं जिनका उपयोग गति के समय निकाय को पार्श्व रूप से हिलाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार, वे एक ही समय में हिल नहीं सकते और सांस नहीं ले सकते है, जिसको इस स्थिति को कैरियर की बाधा कहा जाता है, चूँकि कुछ, जैसे मॉनिटर छिपकली, मुख पम्पिंग के माध्यम से इस प्रतिबंध को दूर कर सकते हैं। इसके विपरीत, सरपट दौड़ने वाले स्तनपायी की रीढ़ की हड्डी के लचीलेपन के कारण पेट का आंत पिस्टन के रूप में कार्य करता है, जो जानवर की रीढ़ की हड्डी के लचीलेपन और विस्तार के साथ फेफड़ों को फुलाता और पिचकाता है, जिससे वेंटिलेशन बढ़ता है और अधिक सांस लेने की अनुमति मिलती है।

प्रजातियों के मध्य अंतर

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एक हम्सटर पारदर्शी ट्रेडमिल पर चल रहा है।

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Alternating tripod gait of walking desert ants.

कोई भी जानवर अपेक्षाकृत सीमित चाल का उपयोग करता है, और विभिन्न प्रजातियाँ भिन्न-भिन्न चाल का उपयोग करती हैं। लगभग सभी जानवर सममित चाल में सक्षम हैं, जबकि असममित चाल अधिक सीमा तक स्तनधारियों तक ही सीमित है, जो कदम की लंबाई बढ़ाने के लिए पर्याप्त कशेरुक स्तंभ लचीलेपन में सक्षम हैं (चूँकि छोटे क्रोकोडाइल बाउंडिंग चाल का उपयोग करने में सक्षम हैं)। जो कि चलने और दौड़ने के समय डगमगाना स्तनधारियों में सबसे समान्य है, किन्तु वृक्षीय स्तनधारी जैसे बंदर, कुछ ओपोसम और किंकजूस बढ़ी हुई स्थिरता के लिए विकर्ण अनुक्रम चाल का उपयोग करते हैं। जिसमे विकर्ण क्रम में चलना और दौड़ना (या ट्रॉट्स) का उपयोग सैलामैंडर और छिपकलियों जैसे विशाल टेट्रापोड्स द्वारा सबसे अधिक बार किया जाता है, जो आंदोलन के समय उनके निकाय के पार्श्व दोलनों के कारण होता है। द्विपाद अनोखी स्थति है, और अधिकांश द्विपाद प्राकृतिक गति के समय केवल तीन चालें प्रदर्शित करेंगे - चलना, दौड़ना और कूदना। अन्य चालें, जैसे मानव छलांग, इच्छानुसार प्रयास के बिना उपयोग नहीं की जाती हैं।

हेक्सापॉड चाल को भी उचित प्रकार से चित्रित किया गया है, जो कि विशेष रूप से ड्रोसोफिला और छड़ी कीड़े (फास्मोटोडिया) के लिए होती है जिसे ड्रोसोफिला एक तिपाई चाल का उपयोग करता है जहां 3 पैर एक साथ घूमते हैं जबकि 3 पैर भूमि पर खड़े रहते हैं। चूँकि चाल में परिवर्तनशीलता निरंतर है। जसमे मक्खियाँ चाल के मध्य भिन्न-भिन्न परिवर्तन नहीं दिखाती हैं किन्तु उच्च गति पर तिपाई विन्यास में चलने की अधिक संभावना होती है। कम गति पर, उनके 4 या 5 पैरों के साथ चलने की अधिक संभावना होती है। टेट्रापॉड समन्वय (जब 4 पैर एक स्थिति में होते हैं) वह है जहां पैरों के तिरछे विपरीत जोड़े एक साथ झूलते हैं। वेव (जिसे कभी-कभी मेटाक्रोनल वेव भी कहा जाता है) चलने का वर्णन करता है जहां एक समय में केवल एक पैर ही स्विंग में प्रवेश करता है। यह गति निकाय के पीछे से आगे की ओर फिर विपरीत दिशा में फैलती है। जो की स्टिक कीड़े, एक बड़ा हेक्सापॉड, केवल लार्वा चरण के समय एक तिपाई चाल दिखाता है। जो कम गति पर वयस्कों के रूप में, उनके मेटाक्रोनल तरंग में चलने की सबसे अधिक संभावना होती है, जहां एक समय में केवल 1 पैर ही घूमता है। उच्च गति पर, वे टेट्रापॉड समन्वय में 2 पैरों को स्विंग या मेटाक्रोनल तरंग में जोड़कर चलते हैं, एक समय में केवल एक पैर हिलाते हैं।

ऊर्जा-आधारित चाल वर्गीकरण

जबकि चाल को फुटफॉल के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है, जो कि पूरे निकाय की गतिकी और बल-प्लेट सूची से जुड़े नए काम ने गति (भौतिकी) के यांत्रिकी के आधार पर वैकल्पिक वर्गीकरण योजना को उत्पन किया है। इस योजना में, आंदोलनों को चलने और दौड़ने में विभाजित किया गया है। चलने की सभी चालें पैरों के ऊपर निकाय की घुमावदार गति की विशेषता होती हैं, जिसे अधिकांशत: विपरीत पेंडुलम के रूप में वर्णित किया जाता है (गतिज और संभावित ऊर्जा में उतार-चढ़ाव प्रदर्शित करता है जो चरण से बाहर होता है), जॉन कैवेग्ना द्वारा वर्णित तंत्र है। जो दौड़ने में, गतिज और स्थितिज ऊर्जा चरणबद्ध रूप से उतार-चढ़ाव करती है, और ऊर्जा परिवर्तन स्प्रिंग्स के रूप में कार्य करने वाली मांसपेशियों, हड्डियों, पट्टा और स्नायुबंधन तक पारित हो जाता है (इस प्रकार इसे लयबद्ध दोलक या स्प्रिंग-मास मॉडल द्वारा वर्णित किया गया है)।

ऊर्जावान

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बाइसन सरपट दौड़ रहा है

यह गति समान्य रूप से चाल चयन को नियंत्रित करती है, जैसे-जैसे गति बढ़ती है, चतुर्पादवाद स्तनधारी चलने से लेकर दौड़ने और कम अवधि में दौड़ने लगते हैं। इनमें से प्रत्येक चाल की इष्टतम गति होती है, जिस पर प्रति मीटर न्यूनतम कैलोरी की व्यय होती है, और धीमी या तीव्र गति से निवेश बढ़ती है। जिसमे चाल परिवर्तन उस गति के समीप होता है जहां तीव्रता से चलने की निवेश धीमी गति से चलने की निवेश से अधिक हो जाती है। ऊर्जा निवेश को कम करने के लिए अनियंत्रित जानवर समान्यत: अपनी चाल के लिए इष्टतम गति से आगे बढ़ेंगे। परिवहन की निवेश का उपयोग विभिन्न चालों की ऊर्जा के साथ-साथ विभिन्न जानवरों की चाल की तुलना करने के लिए किया जाता है।

गैर-टेट्रापॉड चाल

चलने के विपरीत पेंडुलम मॉडल और दौड़ने के हार्मोनिक ऑसिलेटर या स्प्रिंग-मास मॉडल के अनुसार, स्थलीय पशु कशेरुकियों में पैरों की संख्या में अंतर के अतिरिक्त , 2, 4, 6 या अधिक पैरों वाले जानवरों में चलना और दौड़ना देखा जाता है। जिसमे चाल शब्द को उड़ने और तैरने वाले जीवों पर भी प्रयुक्त किया गया है जो की जागने वाले भंवरों के भिन्न-भिन्न प्रतिरूप उत्पन्न करते हैं।

यह भी देखें

• द्विपाद चाल चक्र
• चाल विश्लेषण
• चाल असामान्यता
• चाल (डॉग)
• चाल (मानव)
• घोड़े की चाल
• पार्किंसोनियन चाल

संदर्भ

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