@ 2012.09.21 , 00:05

走进科学:人类双足直立行走的方式真的省力气吗?

人类为何进化成为直立姿态行走一直是进化史上的一大谜团。有学派认为用双足行走对于我们的祖先来说是最省力气的姿势,那时大约距今五百至七百万年,非洲大陆上草原面积不断扩大,与此同时森林的面积逐步缩减。而一项发表在学术期刊《人类进化》上的研究试图挑战这一观点,该研究认为人类行走和跑动时的能效与其他哺乳动物并无较大差异。

来自英国罗汉普顿大学(University of Roehampton)的Lewis Halsey和澳洲昆士兰大学(University of Queensland)的Craig White是两位生理学家,他们将人类运动时的能效与80多种哺乳动物进行了比对,其中包括猴子、啮齿动物、马、熊与大象。Halsey与White计算了每种动物的“运动净能耗”:先结合动物的代谢速率(由耗氧量计算得出)和运动速度,测量动物运动一米距离的能量消耗。接着他们又建立了一个方程,从而可以利用动物自身重量推导出其运动净能耗。

他们发现,对于约140磅重(人类平均体重)的典型的动物而言,其跑动时的运动净能耗约为10.03毫升氧每米,而人类的这一数值高达12.77毫升氧每米——比平均结果高出27%。相反,人类在行走时的能效反而比同等体重的动物高出25%。研究者们还推算出:大约生活在距今三百万年前的阿法南方古猿(Australopithecus afarensis),其行走姿态下的能效比同样体重(由黑猩猩同等大小的原始人体重推算得出)的哺乳动物高出26-37%。

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Halsey与White指出,尽管现代人与阿法南方古猿在行走时的能效都高于其他同等大小的哺乳动物,但是两者均不属于特例。若将所有哺乳动物的统计数据结合起来,会发现现代人与阿法南方古猿的结果均落在95%的预测区间内。以统计学的角度说,该区间指的是平均95%的哺乳动物的运动净能耗值都会被包含在内的数值区间。换言之,他们总结道,现代人与阿法南方古猿(的运动净能耗)都在哺乳动物的正常变化范围内,二者与其他哺乳动物的行走过程在能量学上并无特殊之处。

为了评价能效究竟是否在人类直立行走的进化过程中扮演重要角色,Halsey和White认为应当比较与人类亲缘关系最近的动物,比方说,如果人类在行走时的能效远比预想中大猩猩的行走能效高,那么这将成为“高能效学说”的有力支撑。但事实却远非如此,事实上研究者发现人类与大猩猩在行走时的能效差异非常微小,甚至比其他拥有相同行动方式的亲缘物种还要小,比如马鹿与驯鹿,再如非洲犬与北极狐。某些情况下,即便是同属不同种的动物,例如不同种类的花栗鼠之间,行走能效差异也比人类和大猩猩的大。研究者推断,气候、栖息地等影响因素,或许是具有如此相近亲缘关系的动物,却存在较大运动能耗差异的原因。

本研究的结果未必就是(人类为何进化为直立行走的)最终定论。而笔者比较好奇的是,南方古猿的预计能效较大猩猩相比会有什么样的结果,甚至可以与现代人类的能效进行比较,这都是研究并未涉及的。另外测算距今四百四十万年前的地猿(Ardipithecus)的运动净能耗也是笔者感兴趣的地方之一,毕竟,地猿是人类现保存有完整骨骼化石的最古老的原始人类。这项测试似乎才是验证能效在人类进化为双脚行走中是否扮演重要角色的关键。本文译自 blogs,由译者 老人爱怡 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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