當人類想要快速移動時——不包括競速步行比賽——我們會抬起腳。但是當鳥類需要在不飛行的情況下快速到達某地時，它們往往總是保持一隻腳著地，從而形成一種看起來很奇怪的步態，科學家稱之為“地面跑”。
荷蘭烏得勒支大學和自然生物多樣性中心的進化生物力學研究生帕夏·範·比耶勒特說：“大多數人甚至可能沒有意識到他們見過鳥類使用地面跑。” “有時候，你看到一隻鳥以奇怪的方式行走，它們實際上不是在行走；它們是在跑步——你可以從它們在彈跳這一事實中看出來。”
鳥類的地面跑一直困擾著科學家，因為人類模仿這種行為比我們習慣性的快速移動方式（稱為空中跑）消耗更多的能量才能達到跑步的速度。但是範·比耶勒特和他的同事在《科學進展》雜誌上發表的研究發現，鳥類使用地面跑並不愚蠢——即使它們可能看起來很傻。
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用於研究鳥類運動的鴯鶓虛擬模型。
Pasha van Bijlert
在這項研究中，科學家們使用了一隻普通鴯鶓（Dromaius novaehollandiae）的計算機模型，以表明鳥類的姿勢使得地面跑在某些速度下比空中跑更有效率。研究人員構建該模型是因為他們預計有兩個因素會影響鳥類的運動：它們高彈性的腿部肌腱和它們蹲伏的姿勢，臀部和膝蓋收在羽毛覆蓋的身體中。
這兩個因素都不適合物理實驗。“你無法真正改變鳥類的解剖結構，看看這會如何影響它們的跑步方式，”範·比耶勒特說。“我無法訓練鴯鶓站直。” 因此採用了模擬方法，這使得研究人員能夠調整鴯鶓的腿部解剖結構，並阻止肌腱在測試哪些步態在特定速度下移動效率最高時儲存能量。
耶魯大學的生物力學家阿米塔·R·馬納夫扎德（Armita R. Manafzadeh）說，僅模擬本身就是一項令人印象深刻的工作，她沒有參與這項新研究。“基於物理學的運動模擬已經取得了長足的進步，”她說。“當這種方法剛開始時，進行了太多的簡化，演算法也太簡單了，以至於計算機上的輸出看起來根本不像活著的動物。”
棕鳥設計
模擬顯示了兩種減少快速運動期間能量消耗的策略：要麼在跑步週期中保持腿相對伸直，要麼儘可能保持一隻腳著地。人類採取第一種方法，但鳥類不能——所以它們轉而使用地面跑。（如果要求人類以蹲伏姿勢跑步，也會本能地切換到地面跑；如果您有興趣，可以嘗試一下。）
馬納夫扎德說：“如果我們從人類的角度思考鳥類的運動，那麼[地面跑]似乎是一件非常奇怪且有點愚蠢的事情，因為它似乎在能量上非常昂貴。” “當你擁有鳥類的解剖結構時，這實際上是一件非常聰明的事情。”
範·比耶勒特說，這項研究也可能有助於科學家們理解鳥類早已失落的祖先：恐龍。他懷疑，尤其是與鳥類親緣關係更近的恐龍，例如小巧的迅猛龍，可能像“巨蟒劇團之傻瓜行進部”的噩夢特工一樣追逐獵物。但馬納夫扎德說，還需要更多的模擬來確定包括可怕的霸王龍在內的雙足恐龍是否也可能練習過地面跑。她補充說，她希望這項新研究提醒科學家們對其他物種如何在地球上體驗生命感到好奇。“如果我們試圖透過以人類為中心的視角來解讀動物運動的多樣性，”她說，“我們將錯過許多非常酷且同樣可行的環遊世界的方式。”
本文的一個版本題為“笨拙的跑步”，已改編收錄在2024年12月刊的《大眾科學》雜誌中。本文反映了該版本，並增加了一些為印刷而刪節的材料。