□蘇澄宇
都說企鵝可愛,人們之所以覺得它可愛,一部分是因?yàn)樗B(tài)可掬,配色和熊貓一樣都是黑白相間的;另一部分是因?yàn)樗咂鹇穪頁u搖晃晃。
企鵝走路為什么要左右搖擺呢?
加利福尼亞大學(xué)伯克利分校和科羅拉多大學(xué)博爾德分校的科學(xué)家做了一個(gè)研究,關(guān)于企鵝走路的力學(xué)分析。他們發(fā)現(xiàn)企鵝這么走路是為了提高能量的利用效率。科學(xué)家在海洋公園找了5 只帝企鵝,在一個(gè)專門為企鵝設(shè)計(jì)的“跑步機(jī)”上測(cè)試企鵝每一步的力量大小、施力方向以及移動(dòng)速度。研究中,兩個(gè)科學(xué)家測(cè)量了帝企鵝行走過程(0.5m/s)中的能量回收率,居然達(dá)到了80%,超過了人類的能量回收效率。不僅如此,研究者還認(rèn)為企鵝的步態(tài)是所有陸行動(dòng)物中能量回收率最高的。
假如企鵝沒了搖晃的側(cè)向運(yùn)動(dòng),那么它的步行效率將會(huì)降低很多。因?yàn)槠簌Z在左右搖擺的時(shí)候,重心會(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生重力勢(shì)能,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為動(dòng)能幫助行走。它們的腿太短了,而且大部分的腿還藏在了厚厚的羽毛下面,這導(dǎo)致它們行走困難,所以企鵝行走消耗的能量是同體形動(dòng)物的兩倍。
最后,科學(xué)家得出結(jié)論,企鵝因?yàn)橥忍塘?,所以左右搖晃來彌補(bǔ)腿短的缺陷。
后來,其他科學(xué)家對(duì)企鵝的步態(tài)做了進(jìn)一步的研究,看看體重變化會(huì)不會(huì)對(duì)其步態(tài)造成影響。只不過這次不用帝企鵝做測(cè)試,而是找了10 只王企鵝,而且它們的體重也比一般的企鵝要重。同樣地,它們也被安排上了跑步機(jī),跑步機(jī)速度為每小時(shí)1.4 公里。另外也多記錄了企鵝三軸運(yùn)動(dòng)(前后、上下、左右)加速度的數(shù)值。
在它們保持原有體重的情況下,科學(xué)家先在跑步機(jī)上做測(cè)試,記錄了其運(yùn)動(dòng)時(shí)的相關(guān)數(shù)值。后來,科學(xué)家讓王企鵝禁食兩個(gè)星期,體重減下來約兩公斤,然后再上跑步機(jī)測(cè)試。
科學(xué)家們?cè)疽詾?,體重變輕了,走路自然輕松了,速度自然會(huì)加快。因?yàn)椴还苁乾F(xiàn)實(shí)中的觀察,或者一些科學(xué)研究,都表明肥胖的人或者孕婦很容易改變步態(tài)來應(yīng)對(duì)體重的增加,比如拓寬他們的站姿,步伐更短。但令科學(xué)家驚訝的是,雖然企鵝左右搖晃的幅度減小了,但并沒有改變它們的步頻或姿勢(shì)。
這個(gè)研究表明,企鵝越胖,左右搖擺幅度越大。結(jié)合前面第一個(gè)研究,可以得出結(jié)論,企鵝之所以走路搖搖晃晃是因?yàn)橥榷?,而搖晃的幅度大小則取決于體重大小。而這一切最終都可以解釋為,是為了節(jié)省能量。