发布网友 发布时间:2022-05-23 20:33
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热心网友 时间:2023-11-23 16:53
为了让自己“动起来”,动物们可谓使劲浑身解数,爬走跑跳不一而足,背后的物理和生理结构,让人惊叹,自然界远不止人类骨骼清奇啊!
鳍和足
四足动物的四肢是从鱼类祖先的鳍进化而来的,也包括两栖动物在内的四足脊椎动物。它们在水下长出足,陆上食物更丰富、更安全,于是将部分早期的水下步行者吸引到了水上,它们的臂、腿、手、足,受自然选择影响,进化成丰富多样的形态——
虎纹钝口螈(Ambystoma tigrinum)
虎纹钝口螈的一生就是“行走进化”的反映——从水生幼体到四肢伸展的陆地成体。
细弹涂鱼(Periophthalmus gracilis)
细弹涂鱼在陆地移动要依赖它们的前鳍,动起来蹒跚而可爱。
四足动物
四足动物的身体构造可谓物理学和生理学协作的产物。体型较大的动物肌肉力量强劲,骨骼必须承受更大的重量;体型较小的动物通常行动更快,但能量利用效率也更低,其腿部结构的差异便是这些特点的反映。
速度最快的陆地动物前五名
猎豹、汤氏瞪羚、马、灵缇、狮子
猎豹(Acinonyx jubatus)
柔韧的脊柱弯曲并伸展,能最大限度延长猎豹步幅。轻便的毛尾巴和锋利的爪子在转弯时能让身体保持稳定。
非洲象(Loxodonta africana)
这些大家伙走路时足尖是踮起的。大象能快速行走,但不能小跑或飞奔。脚趾后面有一块衬垫,能让它们抬升的脚跟和趾行类的骨骼结构,像人类的扁平足一样工作。
斑马尾蜥蜴(Callisaurus draconoides)
所有的蜥蜴都能向左右弯曲身体,拉长四条腿的步伐。斑马尾蜥蜴还能伸展脚踝,用脚趾奔跑,每秒移动50个身长的距离。
长颈鹿(Giraffa camelopardalis)
长颈鹿只有约10%的重量在肩膀以上,体重配比极不平衡。走路的时候,它们依靠抬高和降低长脖子来维持身体和视线的平衡。
灰松鼠(Sciurus carolinensis)
松鼠向下爬行时,它们的后足踝旋转,朝上的脚趾能让爪子承受自身的重量。张开的四肢也能增强抓地力。
非洲盾臂龟(Centrochelys sulcata)
陆龟是食草动物,有坚硬的防御外壳,虽然走得慢,但胜在稳定性强。它们能爬上陡峭的山坡,而且足间距适中,不会摔倒。
踯行动物
靠足部行走,脚掌贴地方便站得更稳,但弯曲的大腿骨要承受更大的压力;
趾行动物
用脚趾行走,它们依靠脚趾垫移动,脚后跟永远抬起,这赋予了它们力量、速度和隐身能力;
蹄行动物
靠趾甲行走,蹄脚是细长足部上长出的特殊脚趾甲。有蹄动物的腿更直,能承受更大的负荷。
直立行走
相较于其他动物需要时才会用双脚移动,人类和鸟类都要用两条腿走路。特别的是,虽然袋鼠在觅食的时候,四肢和尾巴并用,但在向前移动时要靠后腿跳跃来产生加速度。
人类(Homo sapiens)
人类走路比跑步更有效率,人的腿就像倒立的钟摆,身体要依靠每一步的动能和重力推动前进。
霸王龙(Tyrannosaurus rex)
霸王龙或许曾经是王者,但它的速度方面却是短板。它们的肌肉太小了,一旦快跑,几吨重的身体会把他们的腿骨压断。
鸵鸟(Struthio camelus)
鸵鸟的脚后跟和人的膝盖一样高。短小的股骨外包裹着大块肌肉,腿部其他骨头又长又轻,这些特性能帮助鸵鸟迈出又大又快的步伐。
红大袋鼠(Macropus rufus)
袋鼠若想提速,不需要消耗更多卡路里,因为它富有弹性的跟腱可以在每一次弹跳间储存和释放能量。
白掌长臂猿(Hylobates lar)
如果两个手掌抓握点离的很近,白掌长臂猿就能像钟摆那样从一个点荡至另一个点,我们将这个动作称之为臂力摆荡。在高速移动时,它们会有一小段时间松开双手,完全悬浮在两个支撑物之间。
运动原理
动物通过改变四肢接触地面的顺序、时间和频率来改变步态。大幅移动时,陆地动物的四肢以全速推动身体前进,然后复位,在恢复平衡后迎接下一步。
无足运动
蛇类运动更有技术性。利用肌肉、皮肤和灵活的身体,蛇类就能减少摩擦以适应松散、平坦的地面,柔软身体上分布的接触点还能用来抵消行进路上的碰撞。
侧行式
在松软的沙地上,头部先抬起向一侧移动到位,然后身体跟随着蛇头的方向窜移;
蜿蜒式
最常见的蛇形移动方式,身体跟随头部沿着单一的波浪形路径行进;
风琴式
蛇类进行攀爬时所运用的行走方式。身体分节地往左右两边紧紧折叠挤压,形成紧迫屈折的曲线,再运用全身肌肉尽力往前方伸延,从而推动整体向前;
直蠕式
依靠连续不断的“隆起、伸前”动作,达成向前蠕动的效果。
多足运动
大多数无脊椎动物都会将身体重量分散在多条腿上,以减轻每条腿的负担。它们移动要格外注意协调,甚至改变腿的长度,避免被自己的脚绊倒。
大西洋幽灵蟹(Ocypode quadrata)
横着跑的的幽灵蟹在躲避威胁时经常停下来,以减缓乳酸的累积,让它们在跑不动前走得更远。
蚰蜒(Scutigera coleoptrata)
行走时从较长的后腿开始移动,以防止走路时多条腿之间缠绕。它们每一步的跨度都能超过身体的总长度。
稳步行者
有多条腿“闲置”的生物,如蚂蚁或蟹类,经常使用交替步态行走,每次仅使用一半的腿,其余的保持触地状态。
热心网友 时间:2023-11-23 16:53
因为动物需要不断的行走和奔跑,骨骼的进化比人类更加完善,所以动物的骨骼承受能力远超过人类。热心网友 时间:2023-11-23 16:54
因为人类在漫长的进化过程中,通过使用工具走了很多捷径。使得人类在身体构造方面,没有其他动物进化的那么强壮。热心网友 时间:2023-11-23 16:54
因为动物的骨骼比人类的骨骼要粗很多。而且也是非常坚硬的。所以动物才不会像人类那样那么轻易的骨折。