两条腿为什么跑不过四条腿?

两条腿为什么跑不过四条腿?

2021-07-26 09:31来源: 《中国科学报》

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  东京奥运会上一项备受瞩目的田径赛事是男子100米短跑。顶级短跑运动员的跑步速度几乎可以达到40公里/小时。不过,这与动物王国的短跑成绩相比真不算什么——只相当于一只家猫的最高时速。猎豹的速度(超过100公里/小时)是人类的两倍多,甚至羚羊(90公里/小时)、疣猪和野兔(二者速度略低于60公里/小时)都比人类跑得快。

  实际上,许多4条腿的哺乳动物跑得比两条腿的人快得多。而且,苗条的体型、长腿和特别灵活的脊柱,也帮猎豹或羚羊等动物在跑步时达到很快的速度。近日,德国研究人员开发了一个模型,通过综合这些因素,可以计算出任何体型动物的最快奔跑速度。相关论文近日发表于《理论生物学期刊》。

  为什么中型动物能达到自然界的最快速度?哪些主要特征决定了最快奔跑速度?什么特征会限制速度?为了回答这些问题,斯图加特大学的Michael Gunther带领研究人员描述了生物体的形状如何随着身体大小的变化而变化以实现高速奔跑,以及特定的形状如何影响其所能达到的最快速度。

  研究人员表示,经典例子是老鼠和大象。老鼠永远无法达到大象的体型,因为它们的骨头会在如此庞大的重量下断裂。相比之下,大象的骨骼更厚、更重,腿也更长、更直。然而,沉重的骨骼和直腿限制了大象的最快速度,它们的速度远低于猎豹——尽管大象的腿比其长得多。

  然而,最快速度不仅取决于体型,还取决于结构,比如腿的数量和脊柱的灵活性。例如,许多4条腿的哺乳动物能够达到比人类和鸟类等两足动物更快的跑步速度,因为它们可以利用躯干肌肉的推进来飞奔。

  “然而,如果动物太重,即使再有力的肌肉也无济于事,因为更大的肌肉在最快速度下需要更多时间收缩。”科隆大学的Tom Weihmann说,“因此,体重上限超过50公斤后,短跑速度又会开始下降,这与地球上最快的‘短跑选手’猎豹和叉角羚的平均体重相当接近。”

  这个模型甚至可以预测幻想中的生物。例如,《指环王》中巨型蜘蛛Shelob的最高时速可以达到60公里左右。而且该模型表明,人类顶尖短跑运动员已经非常接近他们的最佳速度了。除了特殊的跑步鞋或外骨骼等技术应用,否则只有更长的腿或更有弹性的肌腱才能实现更快的速度。(林菁菁 唐一尘)

[责任编辑: 武玥彤 ]
阅读剩余全文(
为你推荐
当日,在汉口开往上海虹桥的D3044次列车上,武汉客运段工作人员举办互动活动,为旅客们送上中秋节的祝福。当日,在汉口开往上海虹桥的D3044次列车上,武汉客运段工作人员举办互动活动,为旅客们送上中秋节的祝福。
19
当日,中建三局三公司2021年第一届质量技能“比武”大赛在北京分钟寺项目工地上举行。当日,中建三局三公司2021年第一届质量技能“比武”大赛在北京分钟寺项目工地上举行。当日,中建三局三公司2021年第一届质量技能“比武”大赛在北京分钟寺项目工地上举行。
19
9月18日,在肯尼亚首都内罗毕,机场工作人员从飞机上卸下中国政府援助的新冠疫苗。中国政府援助的新冠疫苗18日运抵肯尼亚首都内罗毕乔莫·肯雅塔国际机场。中国政府援助的新冠疫苗18日运抵肯尼亚首都内罗毕乔莫·肯雅塔国际机场。
19
9月17日,北京天安门广场开始布置“祝福祖国”主题花坛。据悉,为迎接国庆节,天安门广场中心将布置高18米的“祝福祖国”主题花坛。目前,花卉布置已经进场施工。
18
泸县震后“守夜人”
18
近日,中科院8名科考队员进行了为期28天的喜马拉雅山脉灾害链考察工作。野外工作完成后,接下来科考队员将要花费数月在实验室进行样品分析和数据处理,撰写报告。
18
这是9月16日拍摄的第十八届中国西部国际博览会主展场中国西部国际博览城外景。西博会主展场位于中国西部国际博览城,展览面积达到20万平方米,突出新时代西部大开发、成渝地区双城经济圈建设、西部陆海新通道建设等重大战略,由10个主题展馆、3个专业展区及室外的美食展区组成。
17
9月16日,武警四川总队泸州支队官兵在泸县福集镇草坝村转移受灾群众(手机照片)。9月16日,武警四川总队泸州支队官兵为受灾群众搭建帐篷(无人机照片)。9月16日,武警四川总队泸州支队官兵在福集镇大田村为受灾群众处理伤口(手机照片)。
17
当日,位于北京市海淀区的万寿寺修缮工地举行开放日活动,向公众和媒体介绍万寿寺修缮进展和修缮院墙使用的“钉麻揪”传统工艺。当日,位于北京市海淀区的万寿寺修缮工地举行开放日活动,向公众和媒体介绍万寿寺修缮进展和修缮院墙使用的“钉麻揪”传统工艺。
17
河北迁安:打造多业态全域旅游新格局
16
载入更多资讯
返回
返回

点击右上角微信好友

朋友圈

点击浏览器下方“”分享微信好友Safari浏览器请点击“”按钮

点击右上角QQ

点击浏览器下方“”分享QQ好友Safari浏览器请点击“”按钮