企鹅摇摆走路的秘密

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加州大学伯克利分校的 Timothy m. Griffin 和科罗拉多大学博尔德分校的 Rodger Kram做了一个研究,关于企鹅走路的力学分析。他们发现企鹅这么走路是为了提高能量的利用效率。
是不是觉得不可思议?因为企鹅走路看起来其实很不高效,企鹅是要向前走的,但它却向左右方向摇晃,左右摇晃和前进是矛盾的,感觉能量被分走了一部分给左右摇摆。
在介绍实验之前,先来讲讲行走效率是怎么一回事。 行走效率不仅仅取决于肌肉和骨骼的形态,还取决于如何使用它们。人类的步态之所以高效,是因为我们每走一步都会轻微地向前倾斜,借助重力推动我们前进。如果我们不利用重力,单纯靠肌肉的发力,那么我们就要多花费65%的能量。这65%也被成为能量回收率。
接下来介绍实验,科学家去海洋公园那里找了5只帝企鹅,连哄带骗地把人家引到了一个专门为企鹅设计的“跑步机”上。这个跑步机可以测试企鹅每一步的力量大小、方向以及移动速度。
研究中,两个科学家测量了帝企鹅行走过程(0.5m/s)中的能量回收率,居然达到了80%,超过了人类的回收效率。不仅如此,研究者还认为企鹅步态是所有陆行动物中能量回收率最高的。 假如企鹅没了摇晃的侧向运动,那么它的步行效率将会降低很多。因为企鹅的左右摇摆的时候,重心会发生变化,产生重力势能,进而转化为动能。 但企鹅行走消耗的能量是同体型动物的两倍(能量回收率和能量大小是两个值)。 因为它们的腿太短了,而且大部分的腿还藏在了厚厚的羽毛下面,这导致它行走太困难了,耗能高也是自然而然的。 和珍珠鸡、鸵鸟一比,你就知道企鹅的腿是多么短小了。
最后,科学家得出结论,企鹅的步态不是因为左右摇晃才耗能高,而是因为腿太短了,相反,左右摇晃是为了弥补腿短的缺陷。
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