动物运动形式的多样性与亿万年的物种进化密切相关。运动的形式越多,对环境的适应就越完美。不同的动物有不同的运动形式,同样的动物也可以进行不同的运动。人类不仅起源于动物,而且与动物的关系也非常密切。在人类奥林匹克会表现的跑步、跳跃、游泳、技巧等各种技术的比赛中,可以在各种动物的生存技术中找到其原型或相似之处。

生命起源于水。水生动物主要通过身体和鳍或其他附属地的振动在水中产生推力游泳。大约4亿多年前的室柳期,动物开始出现在地球的陆地上。在陆地上活动的动物在早期也是通过身体和四肢的摆动来移动身体,发展成行走、跑步和跳跃。

昆虫为什么不走直线?

无脊椎动物中走得最好的是节肢动物。他们的附属地是用来支撑身体和运动的。别说陆地上的蜘蛛、蝎子、蜈蚣、地板等,就连瓢一样的海洋动物——度也能在退潮时在沙滩上慢慢行走。寄居蟹身上背着海螺壳,经常在浅海的岩石上来回走动。

虾可以用两对爪状的步伐在海底行走。螳螂虾更喜欢在海底行走,所以俗称虾攀。最有趣的是,龙虾在移动海底时,经常用强大的触角和第一步拉动电子的尾巴,从末端一直到末端,排成长长的龙状纵队。在旅行过程中,不时会有新的伙伴排队,每列50至60只,以每分钟约20米的速度走着。

蟑螂、步行虫、瓢虫、卡通大象、蚂蚁等一些昆虫都以善举著称。昆虫胸部有三对细长的脚,称为前爪、中脚和后脚,每只脚分为五根小杆,前面一对短,后面一对长,中间一对介于前后脚之间。有趣的是,大多数昆虫的成虫在地上行走时总是向左歪,向右歪,用“的”宁往前走。那么昆虫为什么不走直线呢?

昆虫走路时先向前伸出一组前爪,节前部有钩的爪子,起到抓住地面凹凸部分并向前拉动的作用。另一边的跖(尤其是同一边的后脚)尽量伸出脚的节,将身体向前推进。因为前脚和后脚的长度不同,所以当另一组前脚抬起时,为了使身体向前,向与身体相反的方向伸展,使劲推后脚,再把身体扭向另一个方向,引起头部的晃动。大卫亚设,Northern Exposure就这样,昆虫左倾,右倾,以“的”字形向前走。

三对昆虫的脚走路的速度决定了它们走路的速度。例如,美洲蟑螂在走得最快的时候,每发可以前进25步左右。每一步由伸展和牵引两部分组成,前进的速度主要取决于牵引的速度。昆虫行走的速度与体型大小和温度也有关。例如美洲蟑螂在25的温度下每秒前进约70厘米,最快前进130厘米。

螃蟹横行到什么时候?

节肢动物中行走最不寻常的是螃蟹。“然后用冰冷的眼睛看螃蟹,看看首尔横行到什么时候。”蟹类一般横行,这是由他们奇特的身体结构决定的。头部的宽度大于长度,细腿伸展两侧时,每一步的关节都可以向下弯曲。走路时,尖爪抓住地面,从另一边的脚伸直地面,将身体向前推,使身体向左或向右稍微向前横冲直撞。

陆生脊椎动物更好地发展了在陆地上行走和奔跑的能力。就运动器官而言,它们与鱼的鳍大不相同。为了使身体脱离地面移动,运动器官必须支撑身体,使重心位于运动器官之间。有些鱼类的鳍像陆生动物的四肢一样,可以支撑身体的部分重量,特别是肺鱼、弹道等。但是鳍的骨骼比两栖动物四肢的骨骼简单得多,只有鳍的骨骼有相似的分化。因此,陆生脊椎动物的四肢被认为是从高枪鳍的鳍上发展起来的,并以多种方式变化发展起来的。

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两栖动物的幼体部生活在水中。蛙和蟾蜍成熟后长出前肢和后肢,离开水而来到陆地生活,这时尾已退化,而蝾螈、大鲵等成熟后虽有前肢和后肢。尾不退化,仍在水中生活,但可离开水在地面上行走,靠前后肢交替伸展前进,而身体左右摆动,保持在水中游泳的特点。由于它们四肢细弱,位于躯干的腹侧面,与躯干相垂直,所以腹部与地面接触,行走方式是一种费力的杠杆运动。

恐龙中的“飞毛腿”

爬行动物的四肢已较强大,可以略略举起身体使之稍离地面,但四肢与躯干的关系未作根本的改善。所以爬行动物行走时的姿态一般都与蝾螈等近似的姿势匍匐而行。这种运动方式,不仅速度很慢,而且相当费劲。

从前,人们一直认为繁盛于中生代的恐龙也都是这样在地上行走的,其实不然。四足行走的恐龙,其运动姿态大致与现生的大型哺乳动物没有多大区别,两足行走的恐龙则与鸵鸟相似。它们的四肢(或两后肢)在运动时与地面垂直,而且收拢在身躯下方。这完全是一种“走”,而不是“爬”的姿势,这从它们肢带骨的关节构造上可以找到凭证,而最形象的证据莫过于恐龙足迹化石了。例如,对完整的雷龙足迹化石进行的测算证实,雷龙前后脚的步距为3.6米,左、右脚的间距仅有1.8米(相当于雷龙身体的宽度),说明它是在走而不是爬,否则左、右脚的间距就会更大些。

四足行建的蜥脚类恐龙走路的速度比较慢,每小时不超过3.2~6.5千米。四足行走的剑龙和甲龙走路的速度稍快,每小时约为6~8千米,可见它们的腿脚比蜥脚类灵活一些。两足行走的鸭嘴龙每小时能走18.5千米,如果遇到敌害追赶,它还能快速奔跑以躲避危险。

肉食性恐龙短跑的速度都很快,一般时速可达40千米,特别是两足行走的虚骨龙类,由于身轻腿长,是恐龙中的“飞毛腿”,快跑时时速可达80千米。四足行走的角龙是奔跑速度最快的植食性恐龙,在短时间里能以32~48千米的时速冲刺,这样的速度使凶猛的霸王龙也要赶紧逃避。

在现生的爬行动物中,蜥蜴类也是比较善于行走的,特别是壁虎,脚底的吸附能力很强,能在墙壁上行走自如。原来它的脚下膨大的趾端下密布着一排一排的成束的微绒毛,如同一只只弯形的小钩,所以能够轻而易举地抓牢物体,可以在墙壁甚至玻璃上行走。

在拉丁美洲还有一种奇怪的鬣蜥,当地人称它为“耶稣蜥蜴”,因为它非常神奇,拥有几乎,是超自然的能力——能够迅速地横穿水面!当鬣蜥在水面上行走时,速度可以达到每小时12千米,用这样的速度行进,它可以横穿40米宽的池塘而不会下沉。

这种蜥蜴是如何不让自己落入水中的呢?难道是右脚落水之前抬左脚,左脚落水之前抬右脚?事实的确如此,这种奇异功能的秘密在于:当鬣蜥奔跑时,脚底下可以产生容纳空气的洞。这样,它脚底边缘的条纹可以暂时携带空气,防止身体下沉。鬣蜥不但可以在水上行走,而且只要

它走得足够快,在下一步迈出之前,携带的空气不致丧失,甚至还可以在空气中行走!

鸟类中的“赛跑健将”

鸟类是恐龙的后裔。它们的前肢演化成翅膀,行走依靠后肢。后肢的变化表现于胫跗节延长,脚掌与陆地接触面积减少,趾的数目减少。用后肢行走的鸟类把躯体重心置于后肢上面的位置,并保持身体的平衡。

不同的鸟,足的强弱和结构是不同的,因而表现出不同的行走方式。普通的鸟类能用它们的足在地上行走,只有少数种类例外。各种鸟类的行走方式也有较大差异。大多数树栖鸟类能够在地面上迅速行走或跳跃。脚比较短小的麻雀,在运动时通常采用一种滑稽的步态——齐足跳。游禽类大多数都不善于在陆地上行走,只有雁鸭类中的一些身体肥胖的成员能“踱”特殊的“鸭步”:脖子伸得长长的,挺着胸,一摇一摆地往前走。为什么它们以这样的姿态走路呢?原来,它们由于适应在水里游泳,除了增大蹼脚与水接触的面积,以加大前进的推力外,脚的位置也稍向后移了。这样一来,它们在陆地上活动时,托着长长的身体和双脚,不在身体的中央,而是靠后。如果要使身体处于水平状态,它们就会有向前倾跌的可能。因此,它们就必须把身体后仰,使身体的重心向后移到双脚处,以维持身体的平衡。另外,它们的脚比较短,向前走动时连身体也在摆动,所以走起路来一般总是昂起头,挺起胸,一摇一摆地蹒跚而行了。

与游禽类相比,企鹅走路的姿势更是左右摇摆,看上去十分滑稽可笑,憨态可掬,看上去好像失去平衡。其实,企鹅这种行走方式会像钟摆摆动一样十分节约体力。因为下肢短小,使它们的行走比一般动物要艰难得多,但它们所选取的这种走路方式却帮它们克服了这一困难。当企鹅在向一边摆动到极限而停顿时,它的部分功能就被储存起来成为潜能:随着向另一方摆动的时候,这种潜能再度释放出来。经过计算得出,在企鹅行走的一步与另一步之间,可以保存80%的能量,这在动物界行走能量的保存率中是最高的,相比之下,人类也只能保存65%的能量。

鸟类中善于奔跑的当然还是走禽类,特别是鸵鸟。鸵鸟身躯高大,翅膀已经退化,不能飞翔,但在迅速奔跑时可以展开,以维持身体的平衡,若是顺风还能起到船帆的作用。它的腿很长。十分粗壮,脚也极为强大,趾的下面有角质的肉垫,富有弹性并能隔热,适于在沙地中行走或奔跑。它在沙漠中奔跑的速度很快,每一步的距离可达3.5米,持续奔跑的速度为每小时50千米,能奔跑5分钟以上,冲刺速度为每小时超过70千米以上,是鸟类中名副其实的赛跑健将。

勉为其难的行走

哺乳动物的四肢经过扭转后近端紧贴身体,肘关节向后,膝关节朝前,支持体重及行走都极其稳健而灵活。不过也有例外,在水中生活的鲸类和海牛类都不能在陆地上活动,鳍脚类一生的大部分时间也是在海水中度过的,仅在交配、产仔、哺乳、换毛、休息时才上岸。它们的四肢适于游泳,在陆地上,海狮和海象可用四肢着地支持身体,由于后肢能自脚踝处朝前弯,因此能用以在陆地上步行,海豹虽然前肢能着地,但后肢只能朝后伸,不能自脚踝处朝前弯,因此不能用以在陆地上步行,登陆后只能依靠前肢和上体的蠕动,像一条大蠕虫一样匍匐前行,步履艰难,跌跌撞撞,十分笨拙可笑,活动的范围也不大。

灵长类大多在森林地带活动,有的甚至能在大树横生的枝干上直立行走,与人类走路的姿态很相似。不少种类的掌心和脚底还生有长毛,增加了摩擦力,即使在光滑的岩石上行走或跳跃也不至于滑倒。长臂猿虽然在树上十分灵活,但当它们偶尔到地上行走时,身体呈半直立,两臂时而弯在身子两侧,双手同时触地,身体一蹿一蹿的像蛙跳,时而双手交错地前进,身体则东摇西晃像个醉鬼,时而双手举过头顶,像投降的姿势一样,头重脚轻,一摇一摆,蹒跚而行,就更显得非常笨拙、滑稽可笑了。

哺乳动物的“步法”

兔子的四肢强劲,腿肌发达而有力,前腿较短,后腿较长,脚下的毛多而蓬松,适于跳跃,奔跑迅速,疾跑时矫健神速,有如离弦之箭,以迅雷不及掩耳的速度飞驰。它在快跑时一跃可达3米多远,时速为50千米左右,是世界上跑得最快的野生动物之一。在跑动之中,它们常常腾空而起,高达1米以上,以便观察周围的动静,再确定逃跑的方向。在奔跑时,它还能突然止步,急转弯或跑回头路以摆脱天敌的追击。

象的奔跑也很迅速,时速可达40千米。它的四肢粗壮,几乎垂直于地面,像四根柱子,脚底下有橡皮一般的肌肉,粗厚而平坦,所以在走路时几乎毫无声音。小跑时,总是同时提起同一侧的前后肢,而不是像其他哺乳动物那样在对角线上的两肢同时离开地面,这种步法被称为“溜蹄”,并使其产生一种奇特的摇摆动作。

大多数哺乳动物依靠直立的四肢,这种四肢运动的模式叫做步法。例如,马可以缓步前进,以后变成快步,再发展成为慢跑和疾奔。如果一个跨步的负荷因子为1,以常速走路时左右脚的负荷各为0.6,那就是每脚负荷体重的60%,其中有1O%的时间是双脚共同负荷体重的。跑步时每脚的负荷因子为0.3,那就是说,在每一跨步中有40%的时间双脚部不接触地面。每脚负荷因子大于O.5的步法称为行走,小于0.5的步法称为奔跑。马的快步、慢跑和疾奔都应列入奔跑之列。

哺乳动物按四肢形态的特点,可分为跖行类、趾行类和蹄行类。人类就属于跖行类,躯体的重量全部由脚支撑。猩猩也属于跖行类,在地上能勉强直立行走,但需要前肢的帮助,手掌并不摊平,而是用指关节着地,一瘸一拐的姿势显得十分笨拙,移动速度也很慢,远不如在树上攀援、跳跃灵活。

熊也属于跖行类,并且也能像人一样地坐着或用后肢直立行走,样子看起来很笨拙,似乎有点步履蹒跚,其实行动还是很灵活的,在林中奔跑时速度也很快。在北极熊的脚掌下还生有多而密的毛,能够防止脚爪冻在冰上,在冰雪上行走时不至于滑倒,并且可以悄无声息地蹑行到猎物的身旁。

羚羊、猎豹上演“生死时速”

善于奔跑的黄羊可以作为羚羊类的代表。它奔跑的最高时速可达90千米左右。如果以75千米的时速奔跑,则可以持续1小时之久,在原野上时而直线前进,时而来回横窜,尤其喜欢在草原上奔驰的马匹和汽车面前飞越而过,所以在牧区有这样的俗话:“黄羊窜一窜,马跑一身汗”,真是一点也不夸张。由于奔跑的本领十分出众,再加上各种感觉都十分灵敏,所以发现远处的追捕者时并不害怕,往往先凝视一阵,然后奔跑一段距离,复又站住,回过头来观察一番,再飞速奔逃,转瞬之间就消失得无影无踪。  在高原地带生活的有蹄类还有很多特殊的本领。野牦牛的四肢强壮,蹄大而圆,但蹄甲小而尖,似羊蹄,特别强硬,稳健有力,蹄侧及前面有坚实而突出的边缘围绕;足掌上有柔软的角质,这种蹄可以减缓其身体向下滑动的速度和冲力,使它在陡峻的高山上行走自如。

而有蹄类的天敌——捕食它们的肉食性猛兽的腿也很发达,为趾行类,趾端有利爪,善于快跑和捕食。它们与地面接触的仅为趾骨,在行走和奔跑时趾不着地,因此重心向前,特别轻捷而富于弹力。尤其是猫科动物,着地的是各趾的趾垫和掌中的肉垫,所以悄无声息,这也是其采用埋伏和奇袭等特殊的猎食方式所必需的。

猎豹具有发达的胸肌、修长而能充分伸展的四肢、柔软而富有弹性的脊骨、苗条而毫无赘肉的身段,都为它超强的奔跑能力提供了必要条件。它的爪甲总是伸张着,就像跑鞋底下的鞋钉一样,在奔跑时增加了扒地的力量。

猎豹在急速飞奔时,姿态极为优美,前后肢各自向不同方向伸展,整个身躯几乎连成一线,犹如跃在空中的一个“一”字。它的步伐很大,后来在落地前尽可能地伸向前方,以便延长每一步的跨度,接着收背拱腹,使前爪在落地前尽可能地伸向前方,每一步可达7米,频率为每分钟3.5步。特别是它的爆发力极强,从静止状态到时速为70千米,只需要2秒钟的时间,最快可以达到时速113千米,远远超过善于奔跑的羚羊,成为动物世界里当之无愧的短跑冠军!

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