除了竞走比赛外,人们在快速移动时都会想让双脚腾空,例如在跑步时,人们就会在某一个时刻处于双脚离地的腾空状态。当鸟类不靠飞行但想快速到达某个地方时,它们也会跑步,不过会始终保持一只脚落在地面上,同时另一只脚腾空的奇特状态。科学家将这种行为称之为“接地奔跑”(grounded running)。
荷兰乌得勒支大学(Utrecht University)和自然生物多样性中心(Naturalis biodiversity Center)的演化生物力学研究生帕莎·范比勒特(Pasha van Bijlert)认为,“大多数人可能意识不到自己曾亲眼看到过一些鸟类接地奔跑。有时,你会看到一只鸟的走路姿势很奇怪,但它其实并不是在走路而是在接地奔跑,就像触地反弹一样。”
鸟类接地奔跑的方式一度让科学家们十分困惑。因为当人们模仿这种姿势跑步时,身体消耗的能量要远远高于人们习惯的双脚腾空奔跑。但是,范比勒特和同事在一项发表于《科学·进展》(Science Advances)的研究中发现,尽管乍看起来十分傻,不过鸟类采用接地奔跑方式并非是一种愚蠢的选择。
在这项研究中,研究人员构建了一个鸸鹋(Dromaius novaehollandiae)的计算机模型,并展示了鸸鹋的屈膝姿势让其在一定速度下,采用接地奔跑的方式比腾空奔跑更高效。
他们通过改变模拟的鸸鹋的腿部肌肉和肌腱结构,发现了两种在快速移动时降低能量消耗的策略:一种是在奔跑时尽量将整个腿伸直,另一种则是尽可能保持一只脚始终触地。人类会采取第一种策略,但鸟类做不到这样(鸟类在站立或奔跑时,它们的膝盖通常是弯曲的),因此会选择接地奔跑的策略。(如果你感兴趣的话,可以尝试以蹲下的姿势跑步,这时你的身体会本能地切换到接地奔跑的姿态。)
美国耶鲁大学(Yale University)的生物力学家阿米蒂·R.马纳夫扎德(Armita R. Manafzadeh)表示,“如果我们从人类的视角去观察鸟类的运动,就会觉得接地奔跑很奇怪,甚至有些愚蠢,因为这样看起来非常耗能。但如果你真正了解鸟类的解剖学结构,就会发现这实际是一种非常聪明的选择。”
范比勒特认为,这项研究还可以帮助科学家了解鸟类在约6600万年前灭绝的祖先——恐龙。他怀疑那些与鸟类亲缘关系更近的恐龙,尤其是娇小的伶盗龙(Velociraptor),它们在追逐猎物时,可能会像著名讽刺短剧《低能走路部》(The Ministry of Silly Walks)中那些走路如同噩梦一般的文职人员。
不过马纳夫扎德认为,我们还需要开展更多样化的奔跑姿势模拟,来确定包括极其凶猛的暴龙(Tyrannosaurus)在内的双足恐龙,是否也会像鸟类一样进行接地奔跑。她同时也希望这项新研究能提醒科学家始终保持对地球上其它生物的生活方式的好奇心。她认为,“如果我们只是以人类的视角来理解动物们运动的多样性,可能会错过很多非常酷且可行的运动方式。”
本文选自《环球科学》12月刊“前沿”栏目。
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