动物界最能跑的,其实是在用脚指甲奔驰

动物界最能跑的,其实是在用脚指甲奔驰
最近,减压小视频界又发现了新瑰宝——修马蹄。    视频里的技师先用大钳子硬生生拔下钉在马蹄上的马蹄铁,然后再用刮刀等东西把陈腐的马蹄修得新鲜靓丽,显露淡色的内层安排。有些不明所以的观众或许会觉得这实在太残忍了,看着这么痛的视频还能减压?    是啊,假如你是马,有人往你的脚掌上钉钉子怎样或许会受得了?可是再一想,视频里的马如同也没有任何苦楚或抵挡的体现,这究竟是为什么?    因为钉马掌的说法不精确,马只要马蹄没有马掌,而马蹄仅仅马的脚指甲——有人修脚,那是一种享用。    不过问题又来了,假如马蹄是马的脚指甲,那马站立、行走、奔驰的姿态也未免太奇葩了吧。    1    其实,关于动物行走办法的评论,更多是围绕着膝盖朝向的。或许有些人会发现,马后腿、鸵鸟双腿的膝盖朝向和人是相反的,咱们的膝盖朝前,它们的膝盖朝后。咱们在刻画一些虚拟的兽人形象时,也会把反向的膝盖当成一个重要的特征。    其实不管是反向膝盖仍是用脚指甲行走,这些鸟兽都并没有什么独特的变异,只不过是它们为了习惯奔驰而改动了下肢的结构。那些被咱们误以为是膝盖的关节实际上是它们的脚踝,假如把骨骼一一对应来看,其实每个关节的朝向都是一起的。    咱们不谈太远的,就从哺乳动物讲起。哺乳动物里,就可以找出3类不同的行走办法:跖行,简略来说便是全脚掌着地行走,代表动物有老鼠、熊等;趾行,即曾经掌或趾头着地行走,代表动物有猫、狗等;蹄行,也便是用趾尖着地行走,代表动物有牛、羊、马、猪等。    跖行是最原始的一种行走办法,是我們刚登上陆地的老祖宗最早运用的姿态。这种行走办法的长处在于触摸地上的面积大、比较安稳,俗话说便是抓地力强,不过运动才干比较弱。因为它首要考虑的是对躯体的支撑,究竟前期的陆地日子竞赛没有那么剧烈,稳才是最重要的。    之后,跟着陆地上的竞赛越来越强,捕食者需求强壮的奔驰才干追逐猎物,那么趾行这种姿态也就呈现了。实际上食肉目下许多常见的猛兽都是趾行的,比方猫科、犬科动物,它们都有一起的特色,长于奔驰且有爪子。    捕食者有了好配备,那么猎物当然也需求与之抗衡,所以许多食草动物的触地部分进一步前移,形似脚尖着地现已是极限了,没想到它们更狠,骨头不行趾甲来凑,所以趾甲变蹄子。    2    比照跖行、趾行、蹄行3种行走办法的演化,咱们会发现一个规则,便是着地点越来越前,骨头越拉越长,也越来越拿手奔驰。    可是,你或许有一些质疑,比方陆地上奔驰速度最快的猎豹分明是趾行动物,它莫非就比其他蹄行动物更拿手奔驰吗?留意,拿手奔驰并不等同于跑得快,猎豹虽然跑得快,但耐力很弱,何况为了爆发力,猎豹献身了太多。猎豹其实和其他“豹”并不亲,它是猫科猎豹属下的仅有物种,它们的爪子为了习惯奔驰而丧失了弹性的才干,捕杀猎物只能靠将猎物扑倒、锁喉。    拿手奔驰其实也意味着献身其他才干。比方跖行王者灵长类动物,除了行走和短距离奔驰以外,跖行还带来了超强的攀爬、抓握才干;到了趾行的代表——猫科动物,除了奔驰还有爪子,除了必定的奋斗才干还能爬树,可是有蹄类动物就只剩余能跑了。    马的进化进程便是最好的比方。1867年,人类在北美发现了始祖马化石,始祖马是已知最早的马,日子在距今5000万年前,栖息地在森林。它们的体型大约只要狐狸那么大,前脚有四趾,后脚有三趾,可以说样貌平平。    4000万年前,它们的体型变得和羊差不多大,前脚四趾变成了三趾。比及2000万年前,马的先人现已走出森林,到草原日子,虽然仍留有三趾,可是此时中趾现已打破“天边”,成为仅有着地的趾,这也意味着它们的奔驰才干进一步强化。    到了300万年前,马的先人现已和现代马没有太大差别了,中趾趾端角质还形成了硬蹄,其他侧趾都退化得现已不行见。    可以用一句话描绘马的进化史:5000万年的“一指禅”修炼之路。    3    为什么拿手奔驰就要挑选蹄行?这其实关乎功率问题。关于草食动物来说,奔驰有必要专业。面临捕食者的追击,它们要跑得更快、跑得更久才干逃脱,可是也不能因为一次逃命耗尽一切能量,致使一命呜呼。    所以,奔驰的功率很要害,能节约一点能量就算赚到了。从跖行到趾行再到蹄行,它们脚部踝关节以下变得越来越长,假如对应人骨骼的结构,马后脚的脚掌骨比它的大腿还要长。    一方面,更长的脚能带来更大的步幅,另一方面,发力的肌肉也进一步上移,接近躯体,肢端关节由筋腱带动,质量相对较小,有利于奔驰时的安稳和步频的进步。而着地点靠前也能让更多的关节参加到奔驰中,然后反抗冲击。    这些原理其实也适用于人类,优异的马拉松运动员大多数选用的是前脚掌跑法,而在长距离跑爱好者集体里也逐步鼓起前脚掌跑法,一般以为此办法能减少冲击,维护膝关节。    已然提到了人类,就不得不讲一讲咱们这群“奇葩”了。人类可是能一起做到跖行、趾行、蹄行的动物,当然仅仅暂时近似地做到,究竟咱们没有真实的蹄子。    假如你调查过猩猩的脚掌,就会发现它们的脚掌几乎和手掌相同,面积很大,有很好的抓握才干。可是人类的脚就很不相同了,人类的脚更长更窄,脚指头很短,彻底没有抓握才干,这足以证明人类在进化过程中进步了奔驰的才干。    在行走和站立时,咱们是彻彻底底的跖行,全脚掌着地,十分安稳且省力,这让咱们得以解放出双手开发更多的技术,而不必像猩猩相同需求双手辅佐行走。    假如需求快速奔驰,咱们的姿态就会变为前脚掌着地,脚跟根本悬空,只要这样的姿态才干承受快速奔驰带来的巨大冲击力,相似于猫和狗的趾行。到了现代,芭蕾舞演员会选用脚尖着地的姿态扮演舞蹈,这种相似蹄行的姿态需求特其他练习和鞋子的辅佐。    虽然咱们可以暂时改动行走办法,可是咱们的双脚究竟仍是为跖行规划的,改动会带来许多的问题。比方需求进行很多跑跳练习的专业运动员,他们最常见的一种伤病是足底筋膜炎,是因为长期重复牵拉足底筋膜而引发的缓慢炎症,在足球界和篮球界都十分常见。    4    想像动物那样奔驰也不是没有办法,装一双人工的脚就可以了,当然条件是你失去了双脚。在田径界有一个闻名的案件,到今日依然颇具争议,十分合适在行走办法的论题里评论。    2004年,南非人奥斯卡·皮斯托瑞斯横空出世,在2004年雅典残奥会上拿到了田径100米跑铜牌和200米跑金牌,而他是一名天然生成双脚截肢的残疾人。他在200米决赛上打败了两位单脚截肢的对手,而且还打破了世界纪录。    更让人惊讶的是,奥斯卡是在2004年1月才开端承受专业的短跑练习的。如此简单出成果的原因,在于他运用了最先进的碳纤维假肢。    碳纤维假肢的呈现大幅度进步了残疾人短跑的世界纪录,以至于双膝下截肢组别(T43)的成果反超单膝下截肢组别(T44),也是一切组别中世界纪录最快的。现在世界残奥会T43组其他100米、200米的世界纪录分别是10。57秒和20。66秒(逾越我国健将级运动员规范),这样的成果十分可怕。    随之而来的便是极大的争议,2007年,世界田联托付科隆大学对J型碳纤维假肢进行了研讨,结论是这种假肢比健全人奔驰时节约25%的能量。    因为碳纤维的特性——既轻量化又十分有弹性,“刀锋战士”奔驰时需求调集的肌肉更少,步频更快,研讨以为佩带这种假肢跑步能比其他运动员快11%。    这种碳纤维假肢是仿猎豹生物力学研制出来的,所以它能带来十分大的优势,尤其是在奔驰功率上,不过和咱们所说的行走办法演化相同,高功率不行避免地丢失了一部分安稳性。“刀锋战士”的起跑一般十分慢,甚至会因失去平衡而跌倒,但仅靠后半程的优势就足以一次又一次地打破世界纪录。    咱们对运动力学的研讨有没有或许让残疾人具有逾越健全人的才干呢?假如真的有那一天,这种沿着天然途径的改造方向又是不是是一种演化呢?