對大多數人來說,長時間維持單腳站立絕對不是件容易的事情,為了要讓身體維持平衡,我們總會不斷地使用肌肉來微調單腳站立的姿勢,但是對紅鶴來說,這似乎一點也不成問題。
分析兩隻過世的紅鶴
來自喬治亞理工學院的張楊惠教授(音譯,Young-Hui Chang)與埃默里大學的李那庭教授(音譯,Lena Ting)都是研究神經力學的專家,兩人為了解讓紅鶴單腳站立的運作機制,透過動物園取得兩隻剛被安樂死的紅鶴。
第一隻解剖後沒有斬獲
他們本來預期會在紅鶴的腿部找到穩定關節的機制,卻在解剖其中一隻紅鶴後什麼都沒找到。
兩人膠著了好一陣子後,李那庭突然想到:有沒有辦法只抓紅鶴的腿,就能把整隻紅鶴立起來呢?
展現了驚人的穩定性
於是張楊惠照做了。出乎他們預料的是,整隻紅鶴就這樣被直挺挺地抬了起來,而且不論他們把這隻單腳站立的紅鶴向前或向後傾,紅鶴直立的身軀都呈現「驚人的穩定性」,好似這隻紅鶴只是睡著了。
▲ 對於紅鶴為什麼要單腳站立,有研究指出紅鶴這麼做是想保存體溫,也有研究認為是要節省體力。(Source:達志影像)
不用肌肉就可以撐起身體
當然,這隻紅鶴毫無疑問已經死透,因此兩人認為這代表紅鶴在單腳站立的時候,並不需要依靠任何的肌肉活動,而是用被動的方式來支撐起整個身體。
得到「啊哈」的一刻
「這就是那種你會有『啊哈!』的時刻,知道你找到了什麼特別的東西,」張楊惠說:「我們本來沒有預期牠可以維持穩定,但牠真的就做到了。」
「如果一隻死掉的紅鶴做得到,那活著的紅鶴大概也做得到。」
被動地在支撐身體
兩人把這個現象稱為「被動引力的支撐機制」(passive gravitational stay mechanism),這個名稱是相對於需要主動使用肌肉,好支撐身體重量的情況。
(Source:Young-Hui Chang, Lena H. Ting)
研究也圖解了紅鶴的站立方式。可以看到紅鶴的膝蓋其實是藏在羽毛底下的,而一般人以為是膝蓋的地方,其實是紅鶴的腳踝。研究相信紅鶴是靠著體重和地面反作用力相抵,進而以被動的方式達成平衡。
▲ 除了解剖紅鶴。研究團隊透過讓小紅鶴站在力板上,藉此準確地記錄下小紅鶴在單腳站立時的任何細微晃動。(Source:Young-Hui Chang, Lena H. Ting)
一隻腳比較穩定
此外,兩人還試著要讓死掉的紅鶴夠能夠用兩腳站立,卻發現怎麼樣都沒辦法讓牠像用一隻腳站立來的穩定。
「反直覺」的發現
對此,張楊惠指出一切都顯得非常「反直覺」,他說:「我們通常會認為單腳站立非常困難,而且一般得花更多力氣來克服困難的事情。」
睡覺時的身體最穩定
其實在研究這兩隻紅鶴之前,兩人已經實際觀測了 8 隻活的小紅鶴。
當時他們發現單腳站立的紅鶴在休息、睡覺時雖然用到比較少的肌肉,卻是身體最穩固的時候,相較來說,當單腳站立的牠們有任何動作時,身體反而會開始擺動──這樣的現象也與他們發現的「被動引力的支撐機制」一致。
▲ 照片剛好拍到了數隻準備起飛的紅鶴。張楊惠相信對單腳站立的研究,將有助於應用在設計機械腳或是義肢。(Source:達志影像)
不過張楊惠承認,他們其實還不清楚紅鶴究竟是身體的那個地方,讓這種被動的支撐機制得以運作起來,他們接下來也會進行更多的解剖與分析。
是為了省力才單腳站嗎?
至於紅鶴到底為什麼要用單腳站立,根據這次的研究結果,自然讓人覺得紅鶴是為了省下更多力氣,然而,先前提出「紅鶴保暖說」的聖約翰大學教授安德森(Matt Anderson)則抱持不同看法。
也有可能是為了保暖
安德森認為如果「省力說」真的成立,那代表紅鶴會一直都維持在單腳站立的狀態才對——但是紅鶴只有待在水裡、天氣比較冷的時候才會這麼做,因此,安德森認為比起節省力氣,紅鶴單腳站立應該是為了保暖才說得通。
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(本文由 地球圖輯隊 授權轉載;首圖來源:達志影像)