图片来源：加州大学伯克利分校惠允提供 |
虽然企鹅在水中滑行时非常轻松，但在陆地上却是笨拙的生物。实际上，在步行方面，企鹅消耗的能量是同等大小的其他陆地动物的两倍。然而，它们独特的摇摆步态并非罪魁祸首。根据今天发表在《自然》杂志上的研究，这种笨拙的步态是企鹅在陆地上移动的最有效方式。
为了研究企鹅步行的生物力学，加州大学伯克利分校的研究生蒂莫西·M·格里芬和科罗拉多大学的罗杰·克拉姆在圣地亚哥海洋世界哄骗帝企鹅摇摆着走过一个力平台。这使研究人员能够测量侧向和前后方向的力，以及支撑动物体重的垂直力。“我们的直觉是，如果企鹅试图向前移动，但却花费能量左右摇摆，这种笨拙的、圆滚滚的、前后运动，那么这肯定是浪费能量，”克拉姆回忆道。“但我们发现，它们的效率低下是因为它们的腿短脚大，而摇摆是减少损失的一种手段。”
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事实上，关于一次迈步过程中保留的能量百分比——一种称为恢复率的指标——企鹅的表现出人意料地好：例如，人类的恢复率约为 65%，而帝企鹅的恢复率高达 80%——是所有陆地动物中最高的。研究小组确定，如果没有这种侧向运动，企鹅的效率会更低。“企鹅的摇摆运动有助于提高它们的重心，”格里芬解释说。“如果没有它，它们的肌肉就必须弥补这项工作。” 尽管如此，如果企鹅一开始没有如此短小的腿，它们就不必摇摆了。但这些比例有助于潜水和游泳。它们也可能减少热量损失，这将有助于企鹅在严寒的南极冬季孵化它们的卵。显然，他观察到，企鹅已经做出了进化上的权衡。
格里芬现在正在研究其他企鹅物种和四足动物，以进一步探索步行的力学和能量学。“我们从企鹅身上获得的知识为人类横向运动增加的步态力学提供了新的见解，例如孕妇或肥胖个体，”他说。“这些信息可能有助于改进对步态障碍个体的理解、评估和治疗。”