Entwicklungsgeschichte der Pferde (Evolution)?
https://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/urpferd/12356
Hier sehen wir eine Entwicklungsgeschichte der Pferde.
Wir hatten dazu die Aufgabe: Erläutere den Zusammenhang zwischen der Veränderung des Lebensraums (von Urwald zu Steppe, von dichtes Unterholz und weicher feuchter Boden zu trockenen, harten Boden) und der Abwandlungen ihrer Körpermerkmale.
In der Lösung steht:
Die vielzehigen Pfoten verhinderten das Einsinken im feuchten Boden (warum?). Die einzehigen behuften Füße erlauben heute einen optimalen Abdruck auf dem trockenen harten Boden und damit eine hohe Beschleunigung (wie trägt der optimale Abdruck zur hohen Beschleunigung bei?).
Außerdem waren früher die Zähne nicht durch Zahnzement geschützt, heute sind sie es, um auch harte und mit Sand verunreinigte Gräser zu zerkleinern (aber wieso braucht Sand geschützte Zähne?)
Meine Anmerkungen/Fragen sind kursiv geschrieben, ich freue mich auf Antworten
3 Antworten
Die vielzehigen Pfoten verhinderten das Einsinken im feuchten Boden (warum?)
Weil die Aufstandsfläche dann viel größer ist und die Gewichtskraft dadurch auf mehr Fläche verteilt wird. Dadurch sinkt der Aufliegedruck und das führt zu weniger einsinken.
(wie trägt der optimale Abdruck zur hohen Beschleunigung bei?).
Das ist das Grundgesetz der Mechanik:
F = m * a
a = F / m
An der Masse können wir nichts ändern, die ist vorgegeben. Aber die Kraft, mit der sich das Pferd vom Boden abstoßen kann, erhöht direkt die Beschleunigung. Das ist wie beim Auto. Wenn man eine trockene Straße und gute weiche Reifen hat, kann das Auto vielmehr Kraft auf die Straße bringen, ohne dass die Räder durchrutschen und das ist gut für die Beschleunigung. Auf einem weichen rutschigen Untergrund, wie z.B. Schnee, klapppt das mit der Beschleunigung nicht so gut. Da braucht man zusätzlich Winterreifen, die sich durch ihr grobes Profil gut vom Schnee abstoßen können.
aber wieso braucht Sand geschützte Zähne?)
Quarzsand besteht aus Siliziumoxid, welches zu den härtesten Materialien gehört und deshalb auch bei Schmirgelpapier, Schleifscheiben und Schleifpasten eingesetzt wird. Der Sand auf den Gräsern würde auch weiche Zähne ruckzuck abschmirgeln, was für das Tier nicht gerade gut wäre, so ohne Zähne. Daher brauchen die Zähne der modernen Pferde diesen besonders harten Schutz der Zähne. Dieser Schutz kann dem Sand widerstehen.
Bei einem harten Untergrund kann die Aufstandsfläche kleiner sein und der Druck höher, weil der Untergrund eben nicht nachgibt. Der Huf kann auch sehr hart sein und mit seiner scharfen Vorderkante sich etwas im Boden verkhaken, um noch mehr Kraft übertragen zu können. Das ist in etwa wie die Spikes bei einem 100m-Läufer. Mit denen verkrallt sich sein Schuh ind er Laufbahn, er kann sich besser abstützen, mehr Kraft auf dieBahn bringen und damitletztlich besser beschleunigen.
Das ergibt viel Sinn! Aber nochmal zu 1: Wenn ich jetzt die Zehen habe, die von meinem Knochen abgehen, dann habe ich in der Mitte doch eine sehr hohe Kraft und die Zehen üben nur eine kleine KRaft aus. Würde dieser große Knochen, von dem die Zehen gehen das Pferd nicht insgesamt runterziehen? (Nebenbei wollte ich mich für die nicht selbstverständliche Hilfe bedanken!!!
Wenn ich jetzt die Zehen habe, die von meinem Knochen abgehen, dann habe ich in der Mitte doch eine sehr hohe Kraft und die Zehen üben nur eine kleine KRaft aus.
Die Überlegung ist nicht verkehrt, du denkst mit. Eine solche Konstruktiuon wäre aber eine Fehlkonstruktion und wird bei Menschen als Plattfuss bezeichnet.
Der Mittelfuß sowohl bei Tieren als auch beim Menschen ist aber bogenförmig konstruiert, sodass sich die auftretenden Kräfte besser verteilen und auch noch die entferntesten Zehen was von den Kräften abkriegen. Zusätzlich sorgen einzelne Mittelfußknochen, Bänder, Sehnen und Muskeln für eine bessere Kraftverteilung.
Wie sorgen einzelne Mittelfußknochen, Bänder, Sehnen und Muskeln für eine bessere Kräfteverteilung? Und wie bewirkt dieses Bogenförmige eine Kräfteverteilung?
Und wie bewirkt dieses Bogenförmige eine Kräfteverteilung?
Das ist das charakteristisch von einem Bogen, dass er die Kräfte nach Au0en verteilt, so wie hier:
https://www.leifiphysik.de/sites/default/files/medien/bogenbr_kraftaddition_aus.gif
Deshalb findet man Bögen als architektonisches Prinzip auch an vielen Stellen, wie z.B. Brücken, Kellergwölbe, Gewölbedecken bei Kirchen, weil sie die Kräfte immer nach Außen ableiten.
Wie sorgen einzelne Mittelfußknochen, Bänder, Sehnen und Muskeln für eine bessere Kräfteverteilung?
Das musst du jetzt erstmal so hinnehmen. Das genau zu Erklären wäre an der Uni eine Aufgabe im Fach technische Mechanik. Kurz gesagt: sie wirken wie Verspannungen stabilisierend, wie z.B. auch bei einem Zelt Verspannungen mit Leinen zur Stabilität beitragen.
Verspannungen bei einem Zelt? Ich kann mir darunter gerade kein Bild vorstellen
Wenn du ein Zelt aufbaust, ist das zunächst mal ziemlich wackelig und erst recht, wenn Wind kommt. Sobald du aber vor allem an den Ecken Leinen kreuz und quer spannst (mit Häringen im Boden), dann wird die Sache stabil.
Hier siehst du ebenfalls Drahtverspannungen, die ie ganze Sache stabil machen:
https://img.fotocommunity.com/doppeldecker-63495f04-e585-47f8-a884-ca5c5d2f5380.jpg?height=1080
Das ist jetzt eine Ermessensfrage, aber würdest du sagen, du könntest mir die Grundlage dieser theoretischen Mechanik erklären? Immerhin hatte ich schon Mechanik in der Schule
Nochmal zurück zur Absoßen (Spikes) thematik, wieso erzeugen diese spikes mehr gegenkraft, immerhin ist druck = fläche * kraft, aber die gewichtskraft ist doch gleich, sie wird nur anders aufgedrückt
Das ist jetzt eine Ermessensfrage, aber würdest du sagen, du könntest mir die Grundlage dieser theoretischen Mechanik erklären? Immerhin hatte ich schon Mechanik in der Schule
In einer persönlichen Nachhilfestunde könnte ich das mit Sicherheit. Hier im Forum eher nicht.
Nochmal zurück zur Absoßen (Spikes) thematik, wieso erzeugen diese spikes mehr gegenkraft, immerhin ist druck = fläche * kraft, aber die gewichtskraft ist doch gleich, sie wird nur anders aufgedrückt
Das hat mit Gleit- und Haftreibung zu tun. Sobald die maximale Haftreibungskraft überschritten wird, geht die Sache in die Gleitreibung über: die Füße rutschen weg und dann wars das mit der Beschleunigung. Die Spikes und die POferdehufen erhöhen den Haftreibungskoeffizienten...es kann mehr Kraft übertragen werden, ohne dass etwas ins Rutschen kommt.
Aber wieso kann mehr Kraft übertragen werden? Wie erhöhen sie den Haftreibungskoeffizienten?
Wie erhöhen sie den Haftreibungskoeffizienten?
Mit dem Haftreibungskoeefizienten drückt man aus, wie gut etwas an einer Oberfläche haftet. Je geringer dieser ist, umso leichter kommt etwas ins rutschen. Wenn es z.B. Glatteis gibt, ist der Haftreibungskoeefizienten sehr gering und man rutsch leicht aus. Durch streuen von Sand kann man den Haftreibungskoeefizienten erhöhen und man rutscht nicht mehr so leicht aus, weil von zwischen Füßen und Oberfläche mehr Kraft übertragen werden kann.
Wenn ich aber auf Glatteis auf den Boden trete, wird doch genauso viel Kraft übertragen, als wenn ich ohne Glatteis mit gleicher Wucht auf den Boden trete?
Das stimmt wohl, was die Gewichtskraft betrifft. Diese Kraft bewirkt aber keine Beschleunigung. Die Beschleunigung wird nur durch die Kraft erzeugt, die in Bewegungsrichtung zeigt, also parallel zur Eisfläche.
Aber wie wirkt denn genau dieser Haftreibungskoeffizient?
Es gibt praktisch keine absolut glatte Oberfläche. Jede Oberfläche hat eine gewisse Rauhigkeit, auch wenn man die eventuell erst unter einem Mikroskop sichtbar machen kann. Liegen nun zwei Oberflächen aufeinander, verhaken sich die rauen Oberflächen ineinander. Um sie gegeneinander zu verschieben, muss eine Kraft überwunden werden. Die Kraft, mit der es gelingt, die Oberflächen gegeneinander zu verschieben, ist die Haftreubungskraft. Diese ist von zwei Paramtern abhängig:
1) wie stark werden die beiden Oberflächen aufeinander gedrückt
2) Welchen Reibungskoeffizienten μ (mü) haben die beiden Oberflächen.
Dann gilt:
Fr = μ * F
Fr ist die Reibkraft, F ist die Kraft, die die Oberflächen zusammendrückt. F und Fr stehen senkrecht aufeinander.
Wieso aber wird der Reibungskoeffizient geringer?
Ich meinte, wieso wird er mit diesem neuzeitigen Ferdefuß höher?
Weil sich die scharfen Kanten der Hufe etwas besser im härteren Steppenboden sozusagen verkeilen.
Aber ist das nicht sogar schlechter? Immerhin geht es doch darum, schnell zu "rennen" auf dem Steppenboden?
Man kann nur schnell rennen, wenn man sich gut am Boden abstoßen kann.
Aber wieso erzeugen nicht die Zehen, wenn sie scharfkantig sind, eine hohe Kraftausübung auf den Boden?
Wenn die Zehen steif und scharfkantig genug wären, ginge auch das. In der Evolution gibt es oft verschiedene Wege, um denselben Effekt zu erreichen. Viele Tiere haben z.B. Krallen, die ihnen ein gutes Abstoßen am Boden ermöglichen.
tja...
ich frage mich gerade, warum man immer noch so antiquierte dinge lernt.
beide lösungen sind falsch. pferde sind keine steppentiere, sondern passen sich in rasender geschwindigkeit den unterschiedlichsten lebensräumen an. ihre schnelle genetische wandlungsfähigkeit und ihr besonderes verdauungssystem befähigt sie dazu. es gibt zwar auch steppenpferde, aber generell teilt man pferde in gebirgs-, steppen-, wüsten-, wald-, sumpf- und küstenpferde ein. steppe oder auch tundra ist keineswegs harter boden in endloser weite, genauso wenig, wie wüsten ausschliesslich aus sand bestehen.
der einzehige huf ist eine genetische sackgasse. das ganze system ist ausgesprochen kompliziert aufgebaut und aufeinander abgestimmt. die kleinste störung führt zu lahmheit - und lahmheit bedeutet für ein lauftier in freier wildbahn den tod.
https://i.pinimg.com/originals/43/b0/57/43b057f1087849ef524e35e13670b1a8.jpg
die allermeisten sumpf- und auch einige waldpferde, sowie alle urpferdähnlichen verfügen über sogenannte afterklauen - rudimentär angelegte ein oder zwei weitere hufe an der rückseite des fesselkopfes. diese dienen der stabilität und der entlastung des bewegungsapparates und schaffen eine höhere auftrittfläche auf besonders weichem boden. diese pferde haben alle im verhältnis zum körpergewicht sehr grosse, runde hufe (meist umgekehrt trichterförmig)
pferde sind auch von natur aus nicht übermässig schnell, dafür sehr ausdauernd.
sie tragen auf sehr dünnen beinen einen sehr massigen körper mit sich herum.
zum zweiten teil der lösung:
pferdezähne haben keine schmelzhülle. zahnzement haben alle säugetiere.
pferdezähne haben harte schmelzfalten und dazwischen dentin. da sie sich durch harte pflanzennahrung sehr abnutzen, wachsen sie lebenslang.
das mit den harten und durch sand verunreinigten grasern ist ein märchen. pferde sind selektive fresser, die dank ihrer besonderen struktur der lippenmuskulatur mit den lippen in der lage sind, selbst einzelne sehr kleine sandkörner aus ihrer nahrung auszusortieren und aus einem büschel gras einzelne halme gezielt herauszusuchen. der griff der pferdelippen erlaubt dieselbe präzision wie eine pinzette.
equiden haben ein sehr ausgeklügeltes verdauungssystem, das es erlaubt, auch kleinste nahrungsinhaltsstoffe aus der aufgenommenen, stark rohfaserhaltigen nahrung aufzunehmen. zudem können pferde zellulose verdauen. das verdauungssystem des elefanten ist mit dem des pferdes nahezu identisch.
und falls du dir gerne mal vorstellen möchtest, wie so ein eohippus ausgesehen und gelebt hat...
die kantschile leifern da erstaunliche möglichkeiten, sich das anzusehen.
https://www.youtube.com/watch?v=gYOb6coBLIY
nur bei deiner hausaufgabe kann ich dir leider nicht wirklich helfen, bis die bücher endlich aktualisiert worden sind.
die Frage ist auch warum ist es günstig oder war erforderlich, dass die Beschleunigung auf hartem Steppenboden zugenommen hat.
In der Steppe gibt es keine Versteckmöglichkeit mehr wie im Wald. So dass Pferde als Steppentiere ihr Heil in der Flucht suchen müssen, wenn Räuber auftauchen. Da lohnt es sich schnell zu sein.
Vielen Dank, zu Punkt 2: Wieso Kann es sich so aber besser abdrücken?