這一堆堆的白骨,居然活了

2020-10-20     國家地理中文網

原標題:這一堆堆的白骨,居然活了

10月20日是世界骨質疏鬆日。2020年世界骨質疏鬆日中國主題為 「強健骨骼,遠離骨折」。骨質疏鬆症,目前已被世界衛生組織列為第二大危害人類健康的疾病,僅次於心血管疾病。今天我們就來專門聊聊廣義上的「錚錚鐵骨」——你會發現,骨骼清奇的,遠不止人類!

為了讓自己「動起來」

動物們可謂使勁渾身解數,

爬走跑跳不一而足,

背後潛藏的物理和生理結構,

讓人不由驚嘆,

這骨頭的質量真好啊!

本文全篇「庖丁解牛」式配圖,

高能!高能!

鰭和足

四足動物的四肢是從魚類祖先的鰭進化而來的,也包括兩棲動物在內的四足脊椎動物。它們在水下長出足,陸上食物更豐富、更安全,於是將部分早期的水下步行者吸引到了水上,它們的臂、腿、手、足,受自然選擇影響,進化成豐富多樣的形態——

虎紋鈍口螈(Ambystoma tigrinum)

虎紋鈍口螈的一生就是「行走進化」的反映——從水生幼體到四肢伸展的陸地成體。

細彈塗魚(Periophthalmus gracilis)

細彈塗魚在陸地移動要依賴它們的前鰭,動起來蹣跚而可愛。

四足動物

四足動物的身體構造可謂物理學和生理學協作的產物。體型較大的動物肌肉力量強勁,骨骼必須承受更大的重量;體型較小的動物通常行動更快,但能量利用效率也更低,其腿部結構的差異便是這些特點的反映。

速度最快的陸地動物前五名

獵豹、湯氏瞪羚、馬、靈緹、獅子

獵豹(Acinonyx jubatus)

柔韌的脊柱彎曲並伸展,能最大限度延長獵豹步幅。輕便的毛尾巴和鋒利的爪子在轉彎時能讓身體保持穩定。

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非洲象(Loxodonta africana)

這些大傢伙走路時足尖是踮起的。大象能快速行走,但不能小跑或飛奔。腳趾後面有一塊襯墊,能讓它們抬升的腳跟和趾行類的骨骼結構,像人類的扁平足一樣工作。

斑馬尾蜥蜴(Callisaurus draconoides)

所有的蜥蜴都能向左右彎曲身體,拉長四條腿的步伐。斑馬尾蜥蜴還能伸展腳踝,用腳趾奔跑,每秒移動50個身長的距離。

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長頸鹿(Giraffa camelopardalis)

長頸鹿只有約10%的重量在肩膀以上,體重配比極不平衡。走路的時候,它們依靠抬高和降低長脖子來維持身體和視線的平衡。

灰松鼠(Sciurus carolinensis)

松鼠向下爬行時,它們的後足踝旋轉,朝上的腳趾能讓爪子承受自身的重量。張開的四肢也能增強抓地力。

非洲盾臂龜(Centrochelys sulcata)

陸龜是食草動物,有堅硬的防禦外殼,雖然走得慢,但勝在穩定性強。它們能爬上陡峭的山坡,而且足間距適中,不會摔倒。

躑行動物

靠足部行走,腳掌貼地方便站得更穩,但彎曲的大腿骨要承受更大的壓力;

趾行動物

用腳趾行走,它們依靠腳趾墊移動,腳後跟永遠抬起,這賦予了它們力量、速度和隱身能力;

蹄行動物

靠趾甲行走,蹄腳是細長足部上長出的特殊腳趾甲。有蹄動物的腿更直,能承受更大的負荷。

直立行走

相較於其他動物需要時才會用雙腳移動,人類和鳥類都要用兩條腿走路。特別的是,雖然袋鼠在覓食的時候,四肢和尾巴並用,但在向前移動時要靠後腿跳躍來產生加速度。

人類(Homo sapiens)

人類走路比跑步更有效率,人的腿就像倒立的鐘擺,身體要依靠每一步的動能和重力推動前進。

霸王龍(Tyrannosaurus rex)

霸王龍或許曾經是王者,但它的速度方面卻是短板。 它們的肌肉太小了,一旦快跑,幾噸重的身體會把他們的腿骨壓斷。

鴕鳥(Struthio camelus)

鴕鳥的腳後跟和人的膝蓋一樣高。短小的股骨外包裹著大塊肌肉,腿部其他骨頭又長又輕,這些特性能幫助鴕鳥邁出又大又快的步伐。

紅大袋鼠(Macropus rufus)

袋鼠若想提速,不需要消耗更多卡路里,因為它富有彈性的跟腱可以在每一次彈跳間儲存和釋放能量。

白掌長臂猿(Hylobates lar)

如果兩個手掌抓握點離的很近,白掌長臂猿就能像鐘擺那樣從一個點盪至另一個點,我們將這個動作稱之為臂力擺盪。在高速移動時,它們會有一小段時間鬆開雙手,完全懸浮在兩個支撐物之間。

運動原理

動物通過改變四肢接觸地面的順序、時間和頻率來改變步態。大幅移動時,陸地動物的四肢以全速推動身體前進,然後復位,在恢復平衡後迎接下一步。

無足運動

蛇類運動更有技術性。利用肌肉、皮膚和靈活的身體,蛇類就能減少摩擦以適應鬆散、平坦的地面,柔軟身體上分布的接觸點還能用來抵消行進路上的碰撞。

側行式

在鬆軟的沙地上,頭部先抬起向一側移動到位,然後身體跟隨著蛇頭的方向竄移;

蜿蜒式

最常見的蛇形移動方式,身體跟隨頭部沿著單一的波浪形路逕行進;

風琴式

蛇類進行攀爬時所運用的行走方式。身體分節地往左右兩邊緊緊摺疊擠壓,形成緊迫屈折的曲線,再運用全身肌肉盡力往前方伸延,從而推動整體向前;

直蠕式

依靠連續不斷的「隆起、伸前」動作,達成向前蠕動的效果。

多足運動

大多數無脊椎動物都會將身體重量分散在多條腿上,以減輕每條腿的負擔。它們移動要格外注意協調,甚至改變腿的長度,避免被自己的腳絆倒。

大西洋幽靈蟹(Ocypode quadrata)

橫著跑的的幽靈蟹在躲避威脅時經常停下來,以減緩乳酸的累積,讓它們在跑不動前走得更遠。

蚰蜒(Scutigera coleoptrata)

行走時從較長的後腿開始移動,以防止走路時多條腿之間纏繞。它們每一步的跨度都能超過身體的總長度。

穩步行者

有多條腿「閒置」的生物,如螞蟻或蟹類,經常使用交替步態行走,每次僅使用一半的腿,其餘的保持觸地狀態。

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文章來源: https://twgreatdaily.com/8_OxSHUBURTf-Dn5IupL.html