这就是为什么鸟类跑步时看起来如此笨拙

当人类想要快速移动时——不包括竞速步行比赛——我们会抬起脚。但是当鸟类需要在不飞行的情况下快速到达某地时，它们往往总是保持一只脚着地，从而形成一种看起来很奇怪的步态，科学家称之为“地面跑”。

荷兰乌得勒支大学和自然生物多样性中心的进化生物力学研究生帕夏·范·比耶勒特说：“大多数人甚至可能没有意识到他们见过鸟类使用地面跑。” “有时候，你看到一只鸟以奇怪的方式行走，它们实际上不是在行走；它们是在跑步——你可以从它们在弹跳这一事实中看出来。”

鸟类的地面跑一直困扰着科学家，因为人类模仿这种行为比我们习惯性的快速移动方式（称为空中跑）消耗更多的能量才能达到跑步的速度。但是范·比耶勒特和他的同事在《科学进展》杂志上发表的研究发现，鸟类使用地面跑并不愚蠢——即使它们可能看起来很傻。

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在这项研究中，科学家们使用了一只普通鸸鹋（Dromaius novaehollandiae）的计算机模型，以表明鸟类的姿势使得地面跑在某些速度下比空中跑更有效率。研究人员构建该模型是因为他们预计有两个因素会影响鸟类的运动：它们高弹性的腿部肌腱和它们蹲伏的姿势，臀部和膝盖收在羽毛覆盖的身体中。

这两个因素都不适合物理实验。“你无法真正改变鸟类的解剖结构，看看这会如何影响它们的跑步方式，”范·比耶勒特说。“我无法训练鸸鹋站直。” 因此采用了模拟方法，这使得研究人员能够调整鸸鹋的腿部解剖结构，并阻止肌腱在测试哪些步态在特定速度下移动效率最高时储存能量。

耶鲁大学的生物力学家阿米塔·R·马纳夫扎德（Armita R. Manafzadeh）说，仅模拟本身就是一项令人印象深刻的工作，她没有参与这项新研究。“基于物理学的运动模拟已经取得了长足的进步，”她说。“当这种方法刚开始时，进行了太多的简化，算法也太简单了，以至于计算机上的输出看起来根本不像活着的动物。”

模拟显示了两种减少快速运动期间能量消耗的策略：要么在跑步周期中保持腿相对伸直，要么尽可能保持一只脚着地。人类采取第一种方法，但鸟类不能——所以它们转而使用地面跑。（如果要求人类以蹲伏姿势跑步，也会本能地切换到地面跑；如果您有兴趣，可以尝试一下。）

马纳夫扎德说：“如果我们从人类的角度思考鸟类的运动，那么[地面跑]似乎是一件非常奇怪且有点愚蠢的事情，因为它似乎在能量上非常昂贵。” “当你拥有鸟类的解剖结构时，这实际上是一件非常聪明的事情。”

范·比耶勒特说，这项研究也可能有助于科学家们理解鸟类早已失落的祖先：恐龙。他怀疑，尤其是与鸟类亲缘关系更近的恐龙，例如小巧的迅猛龙，可能像“巨蟒剧团之傻瓜行进部”的噩梦特工一样追逐猎物。但马纳夫扎德说，还需要更多的模拟来确定包括可怕的霸王龙在内的双足恐龙是否也可能练习过地面跑。她补充说，她希望这项新研究提醒科学家们对其他物种如何在地球上体验生命感到好奇。“如果我们试图通过以人类为中心的视角来解读动物运动的多样性，”她说，“我们将错过许多非常酷且同样可行的环游世界的方式。”

本文的一个版本题为“笨拙的跑步”，已改编收录在2024年12月刊的《大众科学》杂志中。本文反映了该版本，并增加了一些为印刷而删节的材料。