袋鼠為什麼進化出了「跳」而不是「走」？

01-16

先對之前的「跳躍節省體能」有一個闢謠，而且並不能解釋這種進化

跳躍式行走非但不能節省體能，反而會大量消耗體能，而且袋鼠的新陳代謝水平並非先前認為的那麼低。

BBC 上的一則新聞：
Giant kangaroos "walked on two feet"
http://www.bbc.com/news/science-environment-29603578

說的是以前的大袋鼠是用走的，「跳」是進化來得能力，袋鼠作為人們所知的唯一採用跳躍方式行走的大型動物。為什麼會發生這樣的進化呢？

謝邀。

首先，不只是袋鼠，兔子、青蛙都是用跳的方式前進。但是袋鼠是唯一用跳的大型哺乳動物。

其次，有研究表明，這種方式是長距離，高速運動中最節省能量的運動方式。所以袋鼠在同樣速度下相對於其他動物的耗氧量低。

解釋：袋鼠的運動方式是它在下落時，把能量儲存在肌肉和肌腱中，然後釋放，再次躍起。當它改變速度時，改變的是步距，而不是步頻。換句話說，每次跳躍都要克服重力做功，所以，如果每次跳躍都能帶來更大的水平位移，這樣克服重力浪費的能量就會更少。所以速度降低時能量效率降低。而在速度極低的時候（比如散步），袋鼠會用尾巴和前腿輔助，因為袋鼠不能像我們一樣只用兩個後腿散步了。另外也有研究表明，袋鼠的橫膈膜呼吸也是與運動方式協調的，由胃的上下運動來帶動呼吸，進一步節省能量。

再次，袋鼠的這種運動方式還有其他優點：立足面小，運動平穩，越障能力強，對環境要求低。這些特點都進一步提高了袋鼠在澳大利亞惡劣環境（沙漠，需要長距離移動）的適應性。

主要參考自Kangaroo Travel（推薦英文可以的自己去看看）

袋鼠祖先走的時候，澳大利亞還是雨林，不適合高速運動。

題外話：

動物的運動方式一般都是在達到適應目的的前提下盡量節約能量，比如遷徙類鳥的「飛行縱隊」。另外關於題目里說的闢謠，希望題主給鏈接。

「跳躍式行走非但不能節省體能，反而會大量消耗體能」，這句話是不全面的。袋鼠有兩種移動方式。

第一種方式是題主提到的跳躍方式（如下圖，圖片來自網路，下同），這種方式的確會大量消耗體能，但是該方式的輸出也是非常可觀的。高輸出當然需要高消耗，汽車跑得快，耗油自然也多。袋鼠跳躍時的速度最高可達70Km/h，雖然每次跳起的高度很高，一般可以達到1.8米，但是每次跳起後移動的距離也是很遠的，一般可以達到7.6米。這相當於袋鼠每移動一米，重心會波動20厘米左右。綜合算下來這種移動方式的效率其實是不低的。事實上人類在走路的過程中重心也是波動的，人類每移動一米，重心也會波動12厘米左右。考慮到成年袋鼠質量將近人類質量的1.5倍，可以看出人類走路的效率並沒有比袋鼠高出多少。那麼既然跳躍式行走的效率沒有比人類走路的效率低，並且還可以獲得很高的移動速度，袋鼠們當然是可以理所當然的進化出這種移動方式的。這是完全符合進化論的。

但是當袋鼠需要緩慢移動的時候，如果仍然採取跳躍方式的話就顯得沒有必要了，因為這時候它跳的依然很高（袋鼠的後腿構造決定了它每次都差不多能跳那麼高，高度只能在一定範圍內可調，原因後面說），但是移動的距離很短，要知道，它跳的再高也是沒用的，它的目的是移動，跳高只會消耗額外的能量，這直接會導致效率的大大降低。因此袋鼠需要第二種移動方式，即尾巴作為支撐，再通過前肢的配合實現移動（如下圖所示，PS：姿勢敢不敢再丑一些…如果依然想像不出這個姿勢的話可以看這個視頻原來袋鼠是可以走路的），這時候它就不會傻到去跳起來了。袋鼠是不能像馬那樣同時用四肢移動的，因為它的後肢只具有跳躍功能而沒有移動功能。

至於袋鼠每次都跳那麼高則是由它的後肢構造決定的。袋鼠後肢也有五個腳趾，但是他們的後腳趾並不像我們人類的那麼均勻。袋鼠的第四個（從里往外數）腳趾非常的大，第一個腳趾則非常小，有時候甚至看不到這個腳趾。第二個和第三個腳趾很小，而且是連在一起的，既然連在一起，那為什麼不說它們是一個腳趾呢，這是因為這兩個腳趾分別有自己的腳趾甲……第四個腳趾是袋鼠能跳躍的關鍵，袋鼠的股骨與第四個腳趾相連。生物學家通過分析袋鼠的化石發現，袋鼠的第四個大腳趾在它還沒有進化出跳躍能力的時候就已經存在了。第五個腳趾對袋鼠的跳躍則有輔助功能。袋鼠的後肢上部有一個強健且富有彈性的肌腱，正是這個肌腱給袋鼠的跳躍提供了動力。大家可以想像把一個小球放在一根豎直的彈簧上面，如果你使勁向下按到底然後鬆手，小球就會彈的很高，而且每次小球都會彈到相同的高度。袋鼠的肌腱也是這個道理，當袋鼠後腳落地時，袋鼠會收縮肌肉壓縮肌腱儲存能量，之後放鬆肌肉，身體就會在肌腱彈力的作用下騰空從而實現跳躍。這就是袋鼠每次跳起的高度大致相同（可小範圍調節）的原因。至於袋鼠跳躍時的平衡則是由它的大尾巴負責。袋鼠在半空中的時候，它的尾巴會下擺，有時甚至會碰到腳趾，待後肢著地後，它的尾巴則會翹起，尾巴有節奏的下擺和翹起保證了袋鼠跳躍時的平衡。它的尾巴是很有力的，可以支撐起自己的整個身體，如圖

袋鼠為什麼跳？

百度上有兩種解釋，都有不通之處：一種是澳大利亞沙漠氣候，跳是為了快速找草；二是躲避天敵。

那麼問題來了，袋鼠為什麼不像豹子、獅子一樣進化出非常快的跑速，而非要用跳呢？

所以上面兩種解釋道理都是不通的。

這裡有另一種解釋：

國際學術期刊《公共科學圖書館》（PLoS One）上的一份研究報告揭示，袋鼠的祖先可能跟我們一樣，是直立行走的。

研究人員稱，已滅絕的粗尾袋鼠亞科（Sthenurinae），生活於更新世（258萬年前到1萬年前），可用雙腳行走。其中一些物種身形巨大，臉面短小，體重逾220公斤，是現代袋鼠體重的近3倍，因此跳躍起來比較笨拙。

美國布朗大學生態學和進化生物學教授加尼斯是這項研究報告的作者，她說：「牠們至多是很笨拙的跳躍者。」研究又發現，史前袋鼠和現代袋鼠之間的其他區別：這種袋鼠擁有較大的臀部和膝關節，並擁有寬廣的、喇叭形的盆骨，及更大的臀肌，使得牠們有時可用一條腿支撐整個體重。原始人最早於6萬年前抵達澳洲，行動緩慢的史前袋鼠輕易成為獵物，這可能是牠們3萬年前絕種的原因之一。

這種觀點是說，袋鼠的祖先在澳洲大陸是直立行走的，後來原始人類到達，為避免人類這個天敵，它們在走的基礎上進化出了跳。

這種說法可以說得通。如果化石證據充足，可以被證實。

說到底還是天敵少造成袋鼠這麼任性。

是魔鬼的步伐……

…………………………………………………………~

不鬧了，說真的:

澳大利亞的一位科學家則認為這和地理環境有關，幾千年來，澳洲的沙漠地帶有周期性暴雨，這使得相距遙遠、為數不多的草地只能得到短暫的滋潤。因此一場大暴雨後，受滋潤的青草只在幾小時內有鮮味，這段時間一過，強烈的太陽就把鮮草曬得乾燥無味了。大袋鼠們為了從一塊草地儘快地跑到另一塊草地，就需有快速的跳跑能力。為了生存，跑動時的能量消耗就不能超過覓到新食之前貯存的能量。經過長期進化，袋鼠便具有這種節能性快跑的本領。

瀉處女葯。

很久很久以前，袋鼠世界裡有這麼一條規矩：公袋鼠跳的遠的才有資格找老婆。這規矩就和當今人類丈母娘考察女婿一樣一樣的，沒房（不會跳的）的滾出。而那些跳的遠的公袋鼠，在當時母袋鼠的眼中個個就像高富帥一般...後來，根據「老鼠生的兒子會打洞」，袋鼠就跳著走了。

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其實我也不知道，不過我在Quora上問了同樣的問題。感興趣的請關註：Why do kangaroos hop rather than run like most mammals in the theory of evolution?

=====================10/31/2014 補充===================

在這個Quora上已經有好多回答。我先轉一個點贊最多的答案，也是我目前我最認可的答案，由 Adriana Heguy 回答。她引用了美國自然歷史博物館的一名研究有袋類動物進化方面的專家，Dr. Robert Voss，對於袋鼠跳躍運動進化的一個解釋/說明。

原文如下：

Kangaroos are the only large mammal to use hopping as their primary form of locomotion. Do we know when this adaptation occurred and why? How does the species benefit from this adaptation? And why are kangaroos the only large mammals to maneuver vast terrains by hopping?
Bipedal hopping, as seen in modern kangaroos, evolved gradually, over millions of years, and resulted from many anatomical adaptations that appear at different times in the fossil record. Some form of primitive hopping locomotion by kangaroo ancestors is probably quite old, perhaps dating back to the Eocene (based on inferences from molecular dates, not fossils). However, fast bipedal hopping is only an effective means of locomotion in deserts, grasslands and other open habitats (free of overhanging woody vegetation), which became widespread in Australia much later, in the last 15 million years or so. The advantages of hopping are still not clear: it』s only energetically efficient at high speeds. Hopping is similar to galloping in that energy is stored in elastic tendons between strides, so these gaits might be energetically equivalent solutions for fast or long-distance locomotion. I don』t know why only kangaroos are the only large mammals that hop, but many smaller mammals (especially rodents) have convergently evolved to do so.
How have marsupials, especially kangaroos and their predecessors, evolved over the years as Australia』s ecosystem changed?
Australian marsupials evolved in many ways to meet the challenges of drier habitats over the last 15 million years. Teeth, for example, reflect adaptive changes from browsing (on woody vegetation in moist climates) to grazing (on grasses in arid climates). Kangaroo ancestors were quadrupedal (walking on four legs most of the time) in forested habitats and became progressively more bipedal as habitats dried out and opened up.

中文翻譯：

袋鼠是唯一一種使用跳躍作為他們主要運動方式的大型哺乳動物。我們是否知道這個變化發生的時間和原因么？這個變化對袋鼠有什麼好處？為什麼袋鼠是唯一一種利用跳躍來長距離遷徙的哺乳動物？

在現代袋鼠身上看到的雙腳跳(Bipedal hopping)，是經過了上百萬年緩慢進化而來，源自於許多解剖學上的變化。這些變化可以從不同時期的化石記錄中發現。袋鼠祖先的許多原始的跳躍運動大概都十分古老，估計能追溯到始新世（Eocene，大約開始於5780萬年前，終於3660萬年前）（從分子證據推出，無相應的化石證據證明）。然而，快速的雙腳跳運動，是在沙漠，草地和其他空曠棲息地(沒有較高的木本植物)上唯一一種有效的運動方式。大概是1500萬年前（距始新世已經很久了），這些地形在澳大利亞變得十分普遍。目前，跳躍帶來的好處仍然不清楚，它僅僅在高速運動時才具有能量上的優勢——節省能量。袋鼠的這種跳躍運動實質上與其他動物四腳離地的飛奔類似，在一個跨步之間能量儲存在富有彈性的肌腱中，因此，對於高速運動或者長距離運動，在能耗上，這種運動形式可能是一種相等的解決方法。我也不清楚為什麼袋鼠是唯一一種跳躍的大型哺乳動物，但是許多小型的哺乳動物（如嚙齒類動物）也已經進化出了跳躍這種技能。

在過去漫長的時間裡，澳大利亞的生態系統發生了改變，而有袋類動物，特別是袋鼠和它的祖先是怎麼進化的呢？

為了適應過去一千五百萬年來越來越乾旱的環境，澳洲的有袋類動物在許多方面發生了進化。例如，牙齒上，表現了從吃潮濕環境中的木本植物的葉子到吃乾旱環境中的草本植物的適應性變化。袋鼠的祖先原來是森林棲息地中的四足動物（大多數時間用四條腿走路），隨著棲息地的逐漸乾旱並變的開闊，它們逐漸變成兩足動物。

（渣翻譯，歡迎指正）

更多關於袋鼠進化的信息可以閱讀Dr. Robert Voss的一篇文章：

Kangaroo Mob ~ Marsupials: The Evolution Backstory

關於袋鼠跳躍運動在能量上最經濟的證據：

Kangaroos: World"s Most Efficient Runners

http://spot.colorado.edu/~kram/kangaroo.pdf

有科學家運用模擬進化的方式也得出袋鼠目前跳躍運動的結果：

Flexible Muscle-Based Locomotion for Bipedal Creatures

有關袋鼠的一本書：

Macropods, Graeme Coulson and Mark Eldridge, 9780643096622

謝邀，題主給的注釋說的好，唯一用跳作為行走方式的大型動物。對，大型，但它也不是一直都那麽大的，同樣經過一定的進化路程才變得體型巨大，而跳作為曾經的行走方式，由於在孤獨的大洋洲上沒有天敵，也就一直留傳到了現在。對沒錯，說白了還是沒有天敵惹的禍&>﹏

澳大利亞大部分沙漠，地表太燙，所以用跳的，儘快跳到有植被的地方，結果沒想到最後在有植被的地方，也習慣了用跳的方式。

BBC有關袋鼠進化的紀錄片稱袋鼠彈跳時雙足併攏，肌肉繃緊又放鬆的周期循環像彈簧一樣有節奏，可以大幅度節能，烈日當空的酷暑降臨，（這是澳洲特色），沒有任何掠食性動物能高效地追逐袋鼠，這裡主要指的是狼。

我怎麼覺得在踏實平坦的陸地上跳躍應該是最效率的運動方式。大部分（除了鴕鳥之類進化旅程異常種族）選擇＂走＂的種族應該是兼具＂爬＂（樹等）＂屬性的。陸地速度型動物在高速移動時都是切換到跳模式的。如：各種羚羊、兔子、虎、豹。讓我困擾的是猞猁、劍齒虎之流為何不要尾巴。

所以澳大利亞的土地很乾旱嗎？如果經常下雨，袋鼠跳的數據就不會這麼好了。不過，跳的優勢也很多，根本不怕地不平，土墩。看起來很爽啊！

排名第一的答案只回答了跳躍和行走同樣具有合理性的問題，但達爾文的理論告訴我們：只有跳躍比行走更具優越性才能被自然選擇，演化出的行走的物種要被自然淘汰所滅絕，但我們現在並沒有看到行走的袋鼠。我覺得應該從澳大利亞封閉的島陸環境和乾燥的荒漠化環境入手，畢竟沙漠跳鼠也是為數不多的跳躍類哺乳動物。

因為雄袋鼠的育兒袋裡裝著小袋鼠，要是走的話會不會磨到那些小傢伙？

袋鼠說，人類為什麼進化出了「走」，而不是「跳」(╯3╰)

個人看法：袋鼠跳躍和人類直立行走有異曲同工之處

之前有個問題，解放雙手的袋鼠為什麼沒有發展出更高智商，也沒能利用工具。

恐怕是和「跳躍」能力有衝突。

逃跑快、天敵少、資源多、競爭低。

生存完全沒問題，大腿已經強化了，因此沒必要強化大腦。

兩腿行走的動物，最快的據說是鴕鳥，逃命時可以達到60km/h [1].

而袋鼠在逃命時靠跳躍可達到 70km/h [2].

我猜測，應該是這一速度使得能跳躍的這一分支得以逃脫天敵而被保留下來。

[1] 維基百科，自由的百科全書鴕鳥

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Kangaroo

謝謝邀請。

可惜我還真不知道準確的答案，也沒有多少乾貨，所以只好開開中二水平的腦洞了。

1、人為什麼走路的時候要甩手臂？還要和腿的節奏相反？因為要保持身體的扭矩平衡。試試把手插進褲袋裡走路，慢走還行，快步走就真的讓人受不了。

人的兩條腿交替邁步，必然會產生一個身體旋轉的角速度。這個角速度就要用手臂的反方向甩動來抵消。

2、四隻腳爬行的動物沒有扭矩的問題吧？因為它們也是前腳後腳交錯行走的，身體的凈扭矩為零。

3、如果袋鼠也直立行走，它也必須甩手臂。可是袋鼠的手臂這麼小，根本無法抵消行走產生的角動量。現在問題來了，直立行走哪家強？所以我猜測，袋鼠採用了跳躍而非行走的方式，是身體兩個構造決定的：

直立
前肢遠比後肢弱

4、為什麼袋鼠會選擇這樣的身體構造呢？我又要大開腦洞了：

為了打架

我去過澳洲，進距離接觸過袋鼠。袋鼠不容易接近，因為它們是攻擊性的動物。那3厘米長的指甲不是用來做美甲的～～

在沒有肉食性動物天敵的澳洲，袋鼠算是攻擊力最強的動物了。但他們攻擊只為了爭奪地盤和配偶，不是為了打獵。所以他們沒有獠牙。

直立有兩個好處：一是顯得身體高大，在氣勢上就嚇走一些敵人。另外，直立也利於前肢攻擊。去網上搜袋鼠打架的視頻，可以搜出很多。比如這個

難得一見的美景：倆二貨袋鼠街頭打架視頻他們的打法很專業有木有？搏擊俱樂部啊。

特別注意這個動作

右邊的袋鼠，尾巴是可以臨時支撐身體的，然後騰出後肢使出一招佛山無影腳。醉了沒？

就算是平時，袋鼠的尾巴的作用也是第三條腿。

所以我的結論是

1、為了打架，袋鼠直立，並進化出強勁的後肢和尾巴

2、這樣的身體結構不能平衡行走帶來的扭矩，因此只能跳。

物種的進化是由環境決定的，澳大利亞多山地，跳躍這種行進方式在山地這種環境中更有效。不信的話你可以百度下山羊跳山的視頻，絕對令你感嘆物種的神奇。