人类奔跑的最快纪录是牙买加飞人博尔特创造的,9秒58的百米成绩至今没人打破,但这个速度如果放在动物界,简直不要太逊色了。
我们在讨论动物的奔跑速度时,总离不开猎豹,它们的最高时速能达到115公里每小时,而人类的最高时速才37.6公里每小时。我们还有理由说,猎豹跑得快,是因为它能用四肢奔跑,同时还能调动全身的肌肉。
但鸵鸟呢?鸵鸟能拖着250到300斤重的身体,以稳定的60公里/小时的速度奔跑,它们的最高时速能达到70公里/小时,差不多是人类的两倍。更重要的是,它们的耐力很强,在长距离奔跑时还能保持高速,能在40分钟内轻松跑完42.195公里的马拉松比赛,而人类能在2小时内跑完全程就很吃力了。
那么,同是用双脚走路的动物,鸵鸟的身体有哪些优势,能让它们既跑得比人类快,耐力还比人类强呢?有科学家指出,鸵鸟有一套高效的运动系统,能把身体能量以很高的效率传输到地面,使能量输出(速度和耐力)最大化,同时使能量需求(肌肉和代谢工作)最小化。
首先,在身体构造上,虽然人类和鸵鸟都是用双脚行走的,但两者的腿的骨骼排列方式是不一样的。人类的膝盖是长在身体外面的,而鸵鸟的膝盖是长在它们的体内的。我们平时看到的鸟类(包括鸵鸟)的腿上的那个大大的关节,其实不是膝盖,那是它们的踝关节。因此,鸵鸟的站立方式,实际相当于我们人类只用脚趾贴着地面,踮着脚尖站立。
(扯点题外话,我们平时在吃鸡腿的时候,实际上吃的是鸡的“小腿”,较大的那一端是鸡的膝盖,较小的那一端是鸡的脚踝。鸡爪?鸡爪上柱形那一部分相当于我们的脚板,伸展出来的几个尖的部分相当于我们的脚趾。)
更重要的是,人类用于奔跑的主要肌肉都在腿上。而鸵鸟用于奔跑的大部分肌肉都藏在身躯里面,露出来的腿主要由皮肤、肌腱和骨骼组成,肌腱才是鸵鸟拥有如此快的速度的关键所在。鸵鸟在奔跑时用肌腱作为弹簧来储存和再利用能量。当它们奔跑时,脚会碰到地面,然后反弹离开地面,大致就像球反弹离开地面一样。
鸵鸟的肌腱很长,将近80厘米,一般成年人类的肌腱长度只要15厘米左右。再想想橡胶,长橡皮筋比短橡皮筋更有弹性,长筋比短筋储存更多的能量。一项估计表明,鸵鸟的肌腱可以储存的能再利用的能量比人类的肌腱多83%。这使得鸵鸟花更少的主动能量来保持“反弹”。
鸵鸟肌腱提供了另一个优势。它们的排列方式迫使腿站立。这意味着鸵鸟不需要像人一样施加足够的肌肉力量来保持直立。对于想坐在椅子上的鸵鸟来说,这可能是一个真正的缺点,但它更容易保持站立,站立对于鸵鸟来说更不需要花力气,更轻松。
但与鸵鸟相比,人的腿允许更大范围的关节运动。如果人类想爬树,可以很灵活,但跑步时,人们必须花费精力抑制关节的侧向运动。这是鸵鸟不必做的事,它可以节省能源。
还有,鸵鸟用脚趾奔跑。碰巧那些跑得快的动物很多都是用脚趾奔跑的。马是最好的例子,麋鹿和羚羊也如此。但人类是用脚板(至少用脚板前部)来奔跑的,人类的奔跑其实是一个个快速“摔倒”的过程,但鸵鸟的奔跑却是一个个“跳跃”的过程。
在耐力方面,鸵鸟的优势在于,它们的肺是有“外挂”的。鸵鸟和其他鸟类一样,都有气囊,气囊能使肺部始终保持充气状态,每次呼吸时都会排出肺部的旧空气,以确保每次新鲜空气进入肺部。鸟类的呼吸效率比任何哺乳动物都高,鸵鸟的肺和气囊与它们的身体大小成比例,所以它们吸收氧气的比例和飞鸟一样多。
综上,我们知道,人类之所以在短跑和长跑比赛中都跑不过鸵鸟,是因为腿的构造不一样,鸵鸟的腿使得它们能够以“跳跃”的方式奔跑,人类的腿只能使我们以“摔倒”的方式奔跑。另外,鸵鸟的肺部有“外挂”的,它们气囊使得它们的呼吸效率比人类高,因此耐力比人类强。
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