环球科学

类似“鸡头稳定器”的行为,其实人类也拥有

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火鸡(图片来源:pixabay)

想象一只火鸡小跑的画面,它们摇摆着身体,在身体向前的过程中不断点头。火鸡在野外为什么能够通过这种摇头晃脑的方式快速移动并起飞呢?

撰文 | Paul M. Sutter
翻译 | 杨安琪
审校 | 冬鸢

火鸡高度演化的肌肉和骨骼系统,支持一种高效的运动方式:小跑。

站立时,火鸡处于稳定的平衡状态。其重心位于脚的正上方,肌肉牢牢固着在骨骼上,将火鸡的重量向下引。这是一种高效、低能耗的姿势——尽管火鸡需要少量能量来保持平衡。

然而,这种高效、低能耗的静止姿势并不能帮助火鸡完成诸如寻找食物、啄击对手和逃避捕食者等行为。要做到这些,它们需要运动,但运动是一个出奇的复杂和棘手的任务。

火鸡如何小跑?

为了小跑起来,火鸡首先必须将自己的身体向前倾斜,将重心转移到脚前,然后单脚站稳防止摔倒,同时将另一条腿摆到前方。

虽然看起来火鸡有着向后弯曲的“膝盖”,但这个脚上方像“膝盖”的部位其实是它们的踝关节(就像猫一样),而火鸡真正类似于人类膝盖的部位则藏在羽毛中。这种下肢关节的安排方式使得火鸡用相当于人类脚趾的部分跑动。在小跑时,火鸡将原先后腿摆动到前方后,便将重心向前移动,换用刚刚摆过来的那条腿支撑体重,并不断重复整个过程。

摇摇摆摆的运动

类似许多其它鸟类(如企鹅),火鸡在行走时身体会左右摇摆。尽管它们摆动身体的原因尚未完全弄清,但人们认为这是“生物保存能量”(biological conservation of energy)的一种副产物,即在相同条件下,动物会选择能量消耗最小的运动方式。

这也是人类在行走至一定速度后,会开始奔跑的原因之一——在更高的速度下,同时让双脚离开地面更具能量效率。对于火鸡来说,摇晃可能让身体产生了类似钟摆的作用,通过质心的变化回收一些势能并将其作为动能推动身体前进。另一种解释是,摆动稳定了火鸡的步态,使它们能够平稳高效地向前移动,从而节约能量。

小跑时要点头?

火鸡小跑的另一个特征是在行走时独特的点头动作。与所有鸟类一样,火鸡没有能够控制眼睛位置的肌肉。因此,它们必须依靠头部运动来控制眼睛。

点头动作使火鸡在行走时能够保持一个稳定的视野。通过这种方式,火鸡向前的运动只会造成十分短暂的视野中断。我们人类也有类似用于稳定视野的运动方式。想象你在旋转身体的同时,用眼睛盯着一个静止的物体:在身体转动时,你会维持头部的相对稳定以保证视野的清晰,直到颈部无法继续扭转,这时你会把头再转一圈,重新注视到这个物体上。这与火鸡的点头运动有着异曲同工之妙,不过我们不是点头,是摇头。

具体怎么跑?

人类快速奔跑时两只脚都会离开体面,而火鸡在行走或奔跑时始终至少有一只脚着地,即使是在高速奔跑时也是如此。对于人类来说,保持一只脚着地的奔跑方式笨拙且能量消耗巨大,但对于火鸡来说,这是自然、舒适且高效的方式。

不幸的是,我们对火鸡运动的大多数影像记录都来自养殖场,那里的火鸡被选择性地繁育,胸肌的质量是它们野生同类的三倍多。研究人员发现,仅有胸肌质量的增加,却没有等比例加强相应的骨骼结构或肢体关节,便导致了一种更滑稽的步态。家养火鸡必须将身体向前倾斜才能稳定自己,还必须保持较宽的脚间距,小跑时迈出的步伐更短,而且摇摆动作更加明显。相比之下,野生火鸡在姿势和运动方面都更加流畅和高效。

而当火鸡完成小跑后,它们还可以展开翅膀飞翔(比如在受到惊吓的时候)——最高时速可达近100千米!

原文链接:

https://www.discovermagazine.com/planet-earth/inside-the-speed-walking-head-bobbing-physics-of-the-humble-turkey

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