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k7娱乐娱乐场·为什么猫踮着脚走路,人却用后跟走路?|睡前科学故事

来源:和村门户网站  阅读:4996  时间:2020-01-06 20:10:08

k7娱乐娱乐场·为什么猫踮着脚走路,人却用后跟走路?|睡前科学故事

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给孩子最好的科学教育

大朋友小朋友们,你们有没有注意到一个现象?在世界上,许多动物都是用脚尖走路的,比如喵星人和汪星人。似乎只有人类和少数动物在走路的时候,是脚后跟先着地的。

这是为什么呢?

这就要从地球上哺乳动物的走路方式说起了。

其实,陆地上的哺乳动物按照足部结构一共分成三种:蹄行、趾行、跖(zhí)行。

蹄行就是指用蹄子走路。比如马、牛、羊、鹿等许多食草动物都是蹄行类,它们与地面接触的是趾骨末端的蹄子。蹄行类的前脚掌——跖骨和脚跟——跟骨并不和地面平行。

人(左)、狗后腿(中)、马后腿

许多食肉动物,比如猫、狗、虎、狮子都属于趾行类,它们走路时与地面接触的部分是趾骨,脚跟并不与地面接触。如果你观察一下喵星人,你就会发现它们走路的时候都是踮着脚的。

还认得出喵主子吗?跟骨是后腿上突起的地方

和人一样,整个脚掌都和地面接触的哺乳动物的走路姿态叫做跖行。除了人以外,熊、浣熊、臭鼬、啮齿目(比如小老鼠)、兔形目(兔子)、刺猬、有袋类动物都属于跖行类哺乳动物,因为它们的脚掌可以整个盖在地面上。

熊走路时也是脚跟先着地

因此,跖行类动物和其他两种动物的脚的最大区别是,当它们站立和行走时,趾骨、跖骨和跟骨是贴着地面的,而足跟往往是先落地的部分。在所有哺乳动物中,只有跖行类走路的时候能让脚跟先着地。

大猩猩、红猩猩、倭黑猩猩等灵长目在走路时常常用指背支撑地面,手脚并用

从生物力学的角度讲,腿越长、步子迈得越大、走路时用到的肌肉越少,那么走路就会更省力、更有效率。猫和狗的足跟远离地面,这样腿就相对变长。许多蹄行、趾行动物拥有较为修长的四肢,而且走路时只有脚尖着地,利用的就是这个原理。

小短腿科基非常不适合远足和长跑,帅不过3秒

既然踮着脚尖走路可以让腿变长,那么跖行类为什么要把脚跟放下来行走呢?这样难道不会让腿相对变短吗?

那么,我们就以人为例来研究一下,为什么用脚跟走路比较有效率。

实际上,人类的走姿是一种倒置的钟摆。人的实际腿长,实际上延伸到了地下。

人走路时形成了一个倒钟摆,因为后跟先着地的关系,人的实际腿长比踮着脚尖时还长

用后跟走路的人的实际腿长,超过了用脚尖走路时的腿长。所以,人类的脚跟着地的走路方法非常有效率。

熊、浣熊等跖行类的走路姿态也总是后跟先着地,这可能就是它们的姿态和人比较像的一个原因

用脚跟走路的效率,体现在能量消耗上。

试过的人都知道,如果你用脚尖或者前脚掌——跖球走路,是非常吃力的事情。

前脚掌的肉垫就是跖球

当我们每走一步的时候,因为脚和地面的碰撞,能量就会损失一部分。如果用前脚掌的跎球走路,那么损失的能量将比用脚跟先着地的方式多16~17%。

人走路时,脚跟先着地的方式(a)比前脚掌先着地的方式更省力

除此以外,因为人体构造的关系,当人踮着脚尖走路的时候,腓肠肌会很紧张,这也是能量消耗的大户。

这样一来,用跖球走路比用脚后跟走路要多消耗53%的能量,而用脚尖走路的话比用脚后跟走路要多消耗83%的能量。这就是为什么穿着高跟鞋走路有点累的原因之一。

对人类来说,只有用脚跟着地的方式走路才最省力。正因为脚跟着地的走路方式特别省力,所以对同等长度的路程来说,用走的比用跑的要少消耗70%的能量。

猪也不适应跑步,因为它们的头颈之间缺乏韧带,跑多了会头会晃得很厉害

许多人认为,人类的这种足跟着地的独特行走方式,是人类在进化中的制胜法宝之一。

人类用足跟着地的方式行走节省了能量,就可以走更远的距离。再加上人类的有氧耐力比其他动物都好,所以人类非常适应于远足和长跑。

人类(左)双腿所占身体的比例比大猩猩(右)要高多了

一些动物虽然跑得快,但并不能高速跑很久。比如猎豹能在3秒内加速到100千米每小时,但是一般只跑不到100米就得停下来,不然体温就会上升到非常危险的40摄氏度。真是帅不过3秒啊!

而人类有了长跑能力以后,就能靠耐力捕捉许多速度很快,但耐力不足的猎物,比如一些凶猛的大猫。

人类适应于长跑和远足的法宝

足跟先着地,节省能量。

有氧耐力强。

脸部较扁,鼻子较短,这样脸的重心就可以后移,跑步的时候五官就不会上下晃动消耗能量。

皮肤容易出汗降温,对长跑有利。

在灵长目动物中,人类的腿所占身体的比例更大,而且具有更加巧妙的骨盆结构。因此人类这样的大长腿能够用较少的能量直立行走。

足弓、足尖和足跟能够吸收跑步时的震动。

头骨和脊椎之间有一条韧带,能够吸收震动。

东非马赛人是游牧民族,他们拥有适合长跑和远足的大长腿;而且当地人耐力很好,适合长跑。许多长跑冠军都是东非人哦!

和人类相比,许多灵长目动物并不擅长走远路或跑步。黑猩猩头骨和肩膀之间的连接紧密(就是脖子短),这有利于它们爬树和在枝头晃动,但是对跑步来说反倒是不利的。

相对于人(左)来说,黑猩猩(右)的头骨和肩膀间的肌肉(红色)连接十分紧密,这使得它们适应于爬树,而不适应走路或跑步

再加上,用两足行走的人类消耗的能量,是用四足行走的黑猩猩的四分之一。

长臂猿走路的样子比较像芭蕾舞演员,有人认为原始人类就是这样子走路的

因此有人认为,减少能量消耗是人类祖先选择直立行走,并用脚跟先着地的方式行走的主要原因。

所以你明白了了吧,有效的减肥活动应该是这样滴:

对了,有人说,芭蕾舞的舞步,实际上和人类祖先的行走姿态很像哦...

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参考资料:

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