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人類行走時為什麼要用腳後跟著地?站得穩、走得快,還更容易起跑

人類骨骼和牙齒隱含著演化的秘密,比如從顱骨形態的變化能夠看出腦容量的改變,通過牙齒上殘留的磨痕能了解飲食結構、生存環境,而我們特有的走路方式——腳跟著地,也能從腳骨形態上找到演化證據。

美國亞利桑那大學的詹姆斯·韋伯和大衛·拉希倫是實驗生物學家,他們對14個人的走路形態進行了跟蹤拍攝,並記錄了受測試者在跑步機上跑步時使用的步態。試圖從中找到人類行走方式與其他靈長類動物不同的原因。

事實上,不只是靈長類,如果觀察貓狗等寵物就會發現,它們是用腳趾行走或者小跑的。

但是人類並不如此,在韋伯和拉希倫的實驗中,14個人無一例外,在行走時都會採取腳跟著地的方式。只有在特殊情況下,比如跑步時,才會用腳掌、腳尖等不同位置著地。而且當被要求使用腳掌著地時,受測試者都不得不減慢了行走速度。

與倭黑猩猩和黑猩猩相比,人類的腳趾相對較短,五個腳趾併攏,後跟又大又長。力學測試表明,對人類來說,腳跟著地是最省力的方式。

與跑步相比,行走時雙腳的著地方式相對單一,基本都是後跟著地。而跑步時,人會根據速度快慢、側重點差異以及個人習慣,選擇不同的著地方式,比如快速衝刺時人們會自然使用腳尖著地,而慢跑時,基本上都會採用腳跟著地。

人類雙腳現在的形態不適合非腳跟著地的走路方式,倭黑猩猩和黑猩猩的腳趾較長,它們能夠在各種步態之間切換。演化生物學家認為,我們的雙腳特有的形態,一方面是為了站立得更穩,另一方面是為了減少行走時的能量消耗。

韋伯和拉希倫通過另一個實驗證明不同步態的優缺點,受測試者被要求在靜止的跑步機上,以腳掌著地的方式行走,隨後啟動跑步機,結果表明,走到跑的銜接十分困難。然而,當用腳跟著地向跑過渡時,轉變變得輕而易舉,因此腳跟著地也是更容易過渡到跑步的步態。

從對南方古猿骨骼的研究可以發現,雖然他們生活在叢林和草原間,但已經可以開始使用雙腿行走。在衣索比亞利特里火山灰中發現的腳印化石,也證明大約360萬年前,人類祖先就用腳後跟著地走路了。

從那時起,後跟著地成為一種主要的行走方式,省力的同時還有助於快速地從走到跑,從而躲避危險。

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