圖片來源：加州大學伯克利分校惠允提供 |
雖然企鵝在水中滑行時非常輕鬆，但在陸地上卻是笨拙的生物。實際上，在步行方面，企鵝消耗的能量是同等大小的其他陸地動物的兩倍。然而，它們獨特的搖擺步態並非罪魁禍首。根據今天發表在《自然》雜誌上的研究，這種笨拙的步態是企鵝在陸地上移動的最有效方式。
為了研究企鵝步行的生物力學，加州大學伯克利分校的研究生蒂莫西·M·格里芬和科羅拉多大學的羅傑·克拉姆在聖地亞哥海洋世界哄騙帝企鵝搖擺著走過一個力平臺。這使研究人員能夠測量側向和前後方向的力，以及支撐動物體重的垂直力。“我們的直覺是，如果企鵝試圖向前移動，但卻花費能量左右搖擺，這種笨拙的、圓滾滾的、前後運動，那麼這肯定是浪費能量，”克拉姆回憶道。“但我們發現，它們的效率低下是因為它們的腿短腳大，而搖擺是減少損失的一種手段。”
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事實上，關於一次邁步過程中保留的能量百分比——一種稱為恢復率的指標——企鵝的表現出人意料地好：例如，人類的恢復率約為 65%，而帝企鵝的恢復率高達 80%——是所有陸地動物中最高的。研究小組確定，如果沒有這種側向運動，企鵝的效率會更低。“企鵝的搖擺運動有助於提高它們的重心，”格里芬解釋說。“如果沒有它，它們的肌肉就必須彌補這項工作。” 儘管如此，如果企鵝一開始沒有如此短小的腿，它們就不必搖擺了。但這些比例有助於潛水和游泳。它們也可能減少熱量損失，這將有助於企鵝在嚴寒的南極冬季孵化它們的卵。顯然，他觀察到，企鵝已經做出了進化上的權衡。
格里芬現在正在研究其他企鵝物種和四足動物，以進一步探索步行的力學和能量學。“我們從企鵝身上獲得的知識為人類橫向運動增加的步態力學提供了新的見解，例如孕婦或肥胖個體，”他說。“這些資訊可能有助於改進對步態障礙個體的理解、評估和治療。”