为什么猫踮着脚走路，人却用后跟走路？
2017/3/15 16:59:24 中国科普博览
文章来源：把科学带回家(ID：bringsciencehome)
大朋友小朋友们，你们有没有注意到一个现象？在世界上，许多动物都是用脚尖走路的，比如喵星人和汪星人。似乎只有人类和少数动物在走路的时候，是脚后跟先着地的。
这是为什么呢？
这就要从地球上哺乳动物的走路方式说起了。
其实，陆地上的哺乳动物按照足部结构一共分成三种：蹄行、趾行、跖(zhí)行。
蹄行就是指用蹄子走路。比如马、牛、羊、鹿等许多食草动物都是蹄行类，它们与地面接触的是趾骨末端的蹄子。蹄行类的前脚掌——跖骨和脚跟——跟骨并不和地面平行。
▲人(左)、狗后腿(中)、马后腿
许多食肉动物，比如猫、狗、虎、狮子都属于趾行类，它们走路时与地面接触的部分是趾骨，脚跟并不与地面接触。如果你观察一下喵星人，你就会发现它们走路的时候都是踮着脚的。
▲还认得出喵主子吗？跟骨是后腿上突起的地方
和人一样，整个脚掌都和地面接触的哺乳动物的走路姿态叫做跖行。除了人以外，熊、浣熊、臭鼬、啮齿目(比如小老鼠)、兔形目(兔子)、刺猬、有袋类动物都属于跖行类哺乳动物，因为它们的脚掌可以整个盖在地面上。
▲熊走路时也是脚跟先着地
因此，跖行类动物和其他两种动物的脚的最大区别是，当它们站立和行走时，趾骨、跖骨和跟骨是贴着地面的，而足跟往往是先落地的部分。在所有哺乳动物中，只有跖行类走路的时候能让脚跟先着地。
▲大猩猩、红猩猩、倭黑猩猩等灵长目在走路时常常用指背支撑地面，手脚并用
从生物力学的角度讲，腿越长、步子迈得越大、走路时用到的肌肉越少，那么走路就会更省力、更有效率。猫和狗的足跟远离地面，这样腿就相对变长。许多蹄行、趾行动物拥有较为修长的四肢，而且走路时只有脚尖着地，利用的就是这个原理。
▲小短腿科基非常不适合远足和长跑，帅不过3秒
既然踮着脚尖走路可以让腿变长，那么跖行类为什么要把脚跟放下来行走呢？这样难道不会让腿相对变短吗？
那么，我们就以人为例来研究一下，为什么用脚跟走路比较有效率。
实际上，人类的走姿是一种倒置的钟摆。人的实际腿长，实际上延伸到了地下。
▲人走路时形成了一个倒钟摆，因为后跟先着地的关系，人的实际腿长比踮着脚尖时还长
用后跟走路的人的实际腿长，超过了用脚尖走路时的腿长。所以，人类的脚跟着地的走路方法非常有效率。
▲熊、浣熊等跖行类的走路姿态也总是后跟先着地，这可能就是它们的姿态和人比较像的一个原因
用脚跟走路的效率，体现在能量消耗上。
试过的人都知道，如果你用脚尖或者前脚掌——跖球走路，是非常吃力的事情。
▲前脚掌的肉垫就是跖球
当我们每走一步的时候，因为脚和地面的碰撞，能量就会损失一部分。如果用前脚掌的跎球走路，那么损失的能量将比用脚跟先着地的方式多16~17%。
▲人走路时，脚跟先着地的方式(A)比前脚掌先着地的方式更省力
除此以外，因为人体构造的关系，当人踮着脚尖走路的时候，腓肠肌会很紧张，这也是能量消耗的大户。
这样一来，用跖球走路比用脚后跟走路要多消耗53%的能量，而用脚尖走路的话比用脚后跟走路要多消耗83%的能量。这就是为什么穿着高跟鞋走路有点累的原因之一。
对人类来说，只有用脚跟着地的方式走路才最省力。正因为脚跟着地的走路方式特别省力，所以对同等长度的路程来说，用走的比用跑的要少消耗70%的能量。
▲猪也不适应跑步，因为它们的头颈之间缺乏韧带，跑多了会头会晃得很厉害
许多人认为，人类的这种足跟着地的独特行走方式，是人类在进化中的制胜法宝之一。
人类用足跟着地的方式行走节省了能量，就可以走更远的距离。再加上人类的有氧耐力比其他动物都好，所以人类非常适应于远足和长跑。
▲人类(左)双腿所占身体的比例比大猩猩(右)要高多了
一些动物虽然跑得快，但并不能高速跑很久。比如猎豹能在3秒内加速到100千米每小时，但是一般只跑不到100米就得停下来，不然体温就会上升到非常危险的40摄氏度。真是帅不过3秒啊!
而人类有了长跑能力以后，就能靠耐力捕捉许多速度很快，但耐力不足的猎物，比如一些凶猛的大猫。
人类适应于长跑和远足的法宝
足跟先着地，节省能量。
有氧耐力强。
脸部较扁，鼻子较短，这样脸的重心就可以后移，跑步的时候五官就不会上下晃动消耗能量。
皮肤容易出汗降温，对长跑有利。
在灵长目动物中，人类的腿所占身体的比例更大，而且具有更加巧妙的骨盆结构。因此人类这样的大长腿能够用较少的能量直立行走。
足弓、足尖和足跟能够吸收跑步时的震动。
头骨和脊椎之间有一条韧带，能够吸收震动。
▲东非马赛人是游牧民族，他们拥有适合长跑和远足的大长腿；而且当地人耐力很好，适合长跑。许多长跑冠军都是东非人哦!
和人类相比，许多灵长目动物并不擅长走远路或跑步。黑猩猩头骨和肩膀之间的连接紧密(就是脖子短)，这有利于它们爬树和在枝头晃动，但是对跑步来说反倒是不利的。
▲相对于人(左)来说，黑猩猩(右)的头骨和肩膀间的肌肉(红色)连接十分紧密，这使得它们适应于爬树，而不适应走路或跑步
再加上，用两足行走的人类消耗的能量，是用四足行走的黑猩猩的四分之一。
▲长臂猿走路的样子比较像芭蕾舞演员，有人认为原始人类就是这样子走路的
因此有人认为，减少能量消耗是人类祖先选择直立行走，并用脚跟先着地的方式行走的主要原因。
所以你明白了了吧，有效的减肥活动应该是这样滴：
对了，有人说，芭蕾舞的舞步，实际上和人类祖先的行走姿态很像哦...
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