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一个跟头十万八,哦不,十米!

张文博 云山保护 2020-08-28

相信很多人都在人生的某个阶段痴迷过一些有趣的知识,说到自然界的世界之最大家都不会太陌生。夸张的行动力与身体体积等等,让人难免心生向往:


陆地上奔跑速度最快的动物:猎豹

爬行最快的昆虫:蟑螂

有史以来最大的动物:蓝鲸


众多物种的形象就这样生动地印在了我们的脑海里。而长臂猿除了濒危程度首屈一指以外,在运动能力上其实也有一个动物界之“最”,猜猜是什么?


好不好奇?©瓜皮


关注云山保护的朋友们应该对长臂猿都不是太陌生了,它们曾经广泛地分布在亚洲东部和南部的原始森林中,像精灵一般敏捷地活动于浓密的森林冠层,嘹亮又凄美的歌声让它们在古代文学中也占有着重要的象征意义。


而今天我们就来给大家揭秘一下长臂猿生活中必不可少的一项技能 —— 原地跳远(手动划掉,空中跳跃模式)。


原地跳远吗?看我的  ©Hcfexit


我们熟悉的跳跃能力强的动物大部分都是“专家”。青蛙、蝗虫、跳蚤等跳跃专家的腿部进化出了弩炮般的特殊肌肉或者较长地后肢,可以在将它们的身体迅速高效地弹射进空中。


说到爆发力,不得不提一下相对不太为人所知的沫蝉(吹泡虫),它们储存在后退内的肌肉在一瞬间释放的能量强的夸张(最高记录达到了自重的550倍)。


也就是说它们可以在一毫秒内将它们的身体加速到4.7m/s的速度,跳跃到70厘米的高处 (Burrows, 2006)。


沫蝉是现在已知的,每单位重量内爆发力最强的生物。

地表跳跃之王:沫蝉的跳跃过程  (Burrows, 2006)


但类似这样专业的进化方向往往会限制它们的移动方式,高强度的专精牺牲了很多跳跃以外的行动能力。沫蝉强健的后肢在日常行走过程中并无功能,基本上是在被拖着行进 (Burrows, 2003)。


长臂猿顾名思义,胳膊长才是它们的特点,短小也并不健硕的后肢更像是一双手臂,灵巧地扮演着各种功能。


为了摄取足够的能量和营养,它们需要敏捷高效地在栖息地内移动,以多种多样的姿势穿梭在密集的丛林中。


但为躲避下到地面有可能面临的危险,长臂猿经常需要通过远距离的跳跃跨过树冠间的空隙,野外的观测人员甚至记录到过长臂猿从静止状态完成长达10米的长跳(Channon et al., 2010)。


空中飞猿  ©Kashimira Kakati


长臂猿做为一个类人猿,是这个世界上与人类亲缘关系最近的动物之一。解剖学者们也并没有发现它们的肌肉构造有任何类似前文的“跳跃专家”一般的特殊性,那它们是如何完成这种飞人一般的跳跃的呢?


无与伦比的技术


物理和体育好的朋友们开动脑筋了,给大家几个选项,笔者想象力有限,大家想到什么好办法可以评论补充噢^ ^



昆虫们做为动物界的力量冠军,因为体积的原因,跳跃的过程基本上在一瞬间就完成了,虽然加速度大,但要想多加速一会儿,恐怕只能靠长一双翅膀了。下面给大家看一个,善于跳跃的灵长类动物,加速的距离对比。


图中是四个灵长类物种(a图代表长臂猿,b图中从左到右依次是:婴猴、倭黑猩猩、人类),圆圈代表着图示动物的重心,而箭头标志的距离是在原地起跳的过程中,动物重心移动的距离 (Channon et al., 2012)。


长臂猿利用完美的前肢动作,完成了长了一双大长腿的动物(婴猴)也很少能达到的加速距离。


这让它们以独有的姿态与技术跻身进了跳跃强手的行列中。


事实上因为长臂猿起跳的平台经常是脆弱柔软的树枝,如果它们真的使用强壮的大腿给予太大的爆发力,极有可能增加树枝折断坠落的风险 (James Usherwood, 采访收录自BBC news)。


聪明的朋友们现在应该心中已经有一定概念了,属于长臂猿的世界之最就是:在已知有记录的动物中,长臂猿做跳跃运动时每单位重量做的功最多,达到了35.4J/kg。可以将它们从完全静止的状态下,通过一个跳跃动作加速到8.3m/s。这个能量如果垂直起来可以将它们送到3.5米的高度 (Channon et al., 2012)!


换算一下,一个60kg的人做原地跳远,如果拥有长臂猿的跳跃能力的话,需要消耗2124J的能量,也就是507.6卡路里。


作为和我们一样的恒温动物,长臂猿需要消耗大部分热量维持体温的同时,做一个大点的动作就要用掉这么多额外的能量,难怪它们会喜欢生活在热带,每天绝大部分的时间都在觅食了。


下面这幅图是发现这个结论的Channon博士与他的伙伴们计算的结果,其实我在刚刚阅读这篇文章的时候也是非常难以置信的,如果大家依然抱有什么疑问,可以找一下原文了解更多的细节(引用出处在文末)。

每单位重量的力量输出(左边黑色轴)与每单位重量做的功(右边红色轴)对比,横轴为log起跳加速距离。灰色条纹代表物种从左到右依次为沫蝉、跳蚤、蝗虫、蛙、婴猴、人类、倭黑猩猩、长臂猿 (Channon et al., 2012)。


参考文献:

Burrows, M. (2006), Jumping performance of froghopper insects. Journal of Experimental Biology 209: 4607-4621; doi: 10.1242/jeb.02539


Burrows, M. (2003). Froghopper insects leap to new heights. Nature, 424, 509. doi:10.1038/424509a


Channon, A. , Crompton, R. , Günther, M. , D'Août, K. and Vereecke, E. (2010), The biomechanics of leaping in gibbons. Am. J. Phys. Anthropol., 143: 403-416. doi:10.1002/ajpa.21329


Channon, A. J., Usherwood, J. R., Crompton, R. H., Günther, M. M., & Vereecke, E. E. (2012). The extraordinary athletic performance of leaping gibbons. Biology Letters, 8(1), 46–49. doi:10.1098/rsbl.2011.0574


Pritchard, Hamish. “Gibbons' Extraordinary Jumps 'down to Technique' - BBC News.” BBC, BBC, 10 Aug. 2011, www.bbc.co.uk/news/science-environment-14476383.


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编译:张文博

编辑:陈镜羽



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