為什麼貓踮著腳走路，人卻用後跟走路？ | 睡前科學故事

作者 七君

大朋友小朋友們，你們有沒有注意到一個現象？在世界上，許多動物都是用腳尖走路的，比如喵星人和汪星人。似乎只有人類和少數動物在走路的時候，是腳後跟先著地的。

這是為什麼呢？

這就要從地球上哺乳動物的走路方式說起了。

其實，陸地上的哺乳動物按照足部結構一共分成三種：蹄行、趾行、跖（zhí）行。

蹄行就是指用蹄子走路。比如馬、牛、羊、鹿等許多食草動物都是蹄行類，它們與地面接觸的是趾骨末端的蹄子。蹄行類的前腳掌——跖骨和腳跟——跟骨並不和地面平行。

人（左）、狗後腿（中）、馬後腿

許多食肉動物，比如貓、狗、虎、獅子都屬於趾行類，它們走路時與地面接觸的部分是趾骨，腳跟並不與地面接觸。如果你觀察一下喵星人，你就會發現它們走路的時候都是踮著腳的。

還認得出喵主子嗎？跟骨是後腿上突起的地方

和人一樣，整個腳掌都和地面接觸的哺乳動物的走路姿態叫做跖行。除了人以外，熊、浣熊、臭鼬、嚙齒目（比如小老鼠）、兔形目（兔子）、刺蝟、有袋類動物都屬於跖行類哺乳動物，因為它們的腳掌可以整個蓋在地面上。

熊走路時也是腳跟先著地

因此，跖行類動物和其他兩種動物的腳的最大區別是，當它們站立和行走時，趾骨、跖骨和跟骨是貼著地面的，而足跟往往是先落地的部分。在所有哺乳動物中，只有跖行類走路的時候能讓腳跟先著地。

大猩猩、紅猩猩、倭黑猩猩等靈長目在走路時常常用指背支撐地面，手腳並用

從生物力學的角度講，腿越長、步子邁得越大、走路時用到的肌肉越少，那麼走路就會更省力、更有效率。貓和狗的足跟遠離地面，這樣腿就相對變長。許多蹄行、趾行動物擁有較為修長的四肢，而且走路時只有腳尖著地，利用的就是這個原理。

小短腿科基非常不適合遠足和長跑，帥不過3秒

既然踮著腳尖走路可以讓腿變長，那麼跖行類為什麼要把腳跟放下來行走呢？這樣難道不會讓腿相對變短嗎？

那麼，我們就以人為例來研究一下，為什麼用腳跟走路比較有效率。

實際上，人類的走姿是一種倒置的鐘擺。人的實際腿長，實際上延伸到了地下。

人走路時形成了一個倒鐘擺，因為後跟先著地的關係，人的實際腿長比踮著腳尖時還長

用後跟走路的人的實際腿長，超過了用腳尖走路時的腿長。所以，人類的腳跟著地的走路方法非常有效率。

熊、浣熊等跖行類的走路姿態也總是後跟先著地，這可能就是它們的姿態和人比較像的一個原因

用腳跟走路的效率，體現在能量消耗上。

試過的人都知道，如果你用腳尖或者前腳掌——跖球走路，是非常吃力的事情。

前腳掌的肉墊就是跖球

當我們每走一步的時候，因為腳和地面的碰撞，能量就會損失一部分。如果用前腳掌的跎球走路，那麼損失的能量將比用腳跟先著地的方式多16~17%。

人走路時，腳跟先著地的方式（A）比前腳掌先著地的方式更省力

除此以外，因為人體構造的關係，當人踮著腳尖走路的時候，腓腸肌會很緊張，這也是能量消耗的大戶。

這樣一來，用跖球走路比用腳後跟走路要多消耗53%的能量，而用腳尖走路的話比用腳後跟走路要多消耗83%的能量。這就是為什麼穿著高跟鞋走路有點累的原因之一。

對人類來說，只有用腳跟著地的方式走路才最省力。正因為腳跟著地的走路方式特別省力，所以對同等長度的路程來說，用走的比用跑的要少消耗70%的能量。

豬也不適應跑步，因為它們的頭頸之間缺乏韌帶，跑多了會頭會晃得很厲害

許多人認為，人類的這種足跟著地的獨特行走方式，是人類在進化中的制勝法寶之一。

人類用足跟著地的方式行走節省了能量，就可以走更遠的距離。再加上人類的有氧耐力比其他動物都好，所以人類非常適應於遠足和長跑。

人類（左）雙腿所佔身體的比例比大猩猩（右）要高多了

一些動物雖然跑得快，但並不能高速跑很久。比如獵豹能在3秒內加速到100千米每小時，但是一般只跑不到100米就得停下來，不然體溫就會上升到非常危險的40攝氏度。真是帥不過3秒啊！

而人類有了長跑能力以後，就能靠耐力捕捉許多速度很快，但耐力不足的獵物，比如一些兇猛的大貓。

人類適應於長跑和遠足的法寶

足跟先著地，節省能量。

有氧耐力強。

臉部較扁，鼻子較短，這樣臉的重心就可以後移，跑步的時候五官就不會上下晃動消耗能量。

皮膚容易出汗降溫，對長跑有利。

在靈長目動物中，人類的腿所佔身體的比例更大，而且具有更加巧妙的骨盆結構。因此人類這樣的大長腿能夠用較少的能量直立行走。

足弓、足尖和足跟能夠吸收跑步時的震動。

頭骨和脊椎之間有一條韌帶，能夠吸收震動。

東非馬賽人是游牧民族，他們擁有適合長跑和遠足的大長腿；而且當地人耐力很好，適合長跑。許多長跑冠軍都是東非人哦！

和人類相比，許多靈長目動物並不擅長走遠路或跑步。黑猩猩頭骨和肩膀之間的連接緊密（就是脖子短），這有利於它們爬樹和在枝頭晃動，但是對跑步來說反倒是不利的。

相對於人（左）來說，黑猩猩（右）的頭骨和肩膀間的肌肉（紅色）連接十分緊密，這使得它們適應於爬樹，而不適應走路或跑步

再加上，用兩足行走的人類消耗的能量，是用四足行走的黑猩猩的四分之一。

長臂猿走路的樣子比較像芭蕾舞演員，有人認為原始人類就是這樣子走路的

因此有人認為，減少能量消耗是人類祖先選擇直立行走，並用腳跟先著地的方式行走的主要原因。

所以你明白了了吧，有效的減肥活動應該是這樣滴：

對了，有人說，芭蕾舞的舞步，實際上和人類祖先的行走姿態很像哦...

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參考資料：

欽俊德. 動物的運動. 清華大學出版社有限公司, 2000.

Cunningham, C.B.; Schilling, N.; Anders, C.; Carrier, D.R. "The influence of foot posture on the cost of transport in humans". Journal of Experimental Biology. 213: 790–797.

http://uanews.arizona.edu/story/why-we-walk-our-heels-instead-our-toes

Sockol, M. D., Raichlen, D. A., & Pontzer, H. (2007). Chimpanzee locomotor energetics and the origin of human bipedalism. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(30), 12265-12269.

Webber, J. T., & Raichlen, D. A. (2016). The role of plantigrady and heel-strike in the mechanics and energetics of human walking with implications for the evolution of the human foot. Journal of experimental biology, 219(23), 3729-3737.

livescience, http://wikipedia.org等

圖片來源：giphy,giphysoup, pinterest, wikipedia.org, wikia, odyssey等

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