人類的腳趾頭到底有啥用?長(zhǎng)一點(diǎn)好還是短一點(diǎn)好?
四足動(dòng)物在陸地進(jìn)化,人類長(zhǎng)期以來都在陸地上扮演著舉足輕重的腳到底點(diǎn)好點(diǎn)好生態(tài)角色,兩棲動(dòng)物、有啥用長(zhǎng)爬行動(dòng)物、還短哺乳動(dòng)物、人類鳥類及其祖先等陸地脊椎動(dòng)物都屬于四足動(dòng)物。腳到底點(diǎn)好點(diǎn)好
在地球歷史上,有啥用長(zhǎng)四足動(dòng)物還曾多次進(jìn)入海洋,還短并占據(jù)了食物鏈的人類頂端,比如今天的腳到底點(diǎn)好點(diǎn)好鯨豚類(屬于哺乳動(dòng)物)。
四足的有啥用長(zhǎng)出現(xiàn),讓脊椎動(dòng)物能夠在陸地上高效地移動(dòng),還短這是人類它們?cè)陉懙孬@得巨大成功的第一步。
不過,腳到底點(diǎn)好點(diǎn)好不同的有啥用長(zhǎng)四足動(dòng)物擁有完全不同的行走方式。
有些是用腳趾行走的——它們被稱為趾行動(dòng)物,我們熟悉的貓和犬就是屬于這種;有些是用腳趾尖行走的——它們被稱為蹄行動(dòng)物,豬、羊、牛、馬等就是屬于這種。
還有一些四足動(dòng)物會(huì)將整個(gè)腳掌都放在地面上完成行走,這些動(dòng)物被稱為跖行動(dòng)物,我們?nèi)祟惥褪菍儆谶@種。
對(duì)于跖行動(dòng)物而言,腳趾對(duì)行走的幫助似乎不是很明顯,所以您會(huì)發(fā)現(xiàn),如果一個(gè)人失去一個(gè)腳趾頭的話,他依然可以很好的走路。
不過,人類的腳趾并不是一無是處,在我們行走時(shí),腳趾頭幾乎有75%的時(shí)間著地,這預(yù)示著它們具有潛在的作用。
腳趾頭有什么作用?
其實(shí),人類腳趾頭的作用有兩個(gè),一個(gè)是提供平衡,另一個(gè)是提供了推進(jìn)力,只是每根腳趾頭在這兩方面的作用是不同的。
腳趾的結(jié)構(gòu)非常典型,除了大腳趾之外,其它所有腳趾都是由三節(jié)趾骨組成的,包括近節(jié)趾骨、中節(jié)趾骨和遠(yuǎn)節(jié)趾骨。
大腳趾則缺少了中節(jié)趾骨,但它是所有腳趾頭中最重要的。
人在移動(dòng)時(shí),腳趾頭會(huì)將整個(gè)身體的重量引導(dǎo)至行走的方向,從而推進(jìn)身體,而大腳趾在這個(gè)過程中承受最大的重量——它承受的重量幾乎是其他所有腳趾總和的兩倍。
對(duì)于提供推進(jìn)來說,我們的腳趾頭承受的重量從拇指開始依次變得越來越小,到了小腳趾,它已經(jīng)幾乎不承受推進(jìn)的重量了,甚至可以說在推進(jìn)方面的作用,小腳趾是可有可無的存在。
但是,小腳趾在提供平衡方面的作用卻非常顯著,僅次于大腳趾。
我們走路時(shí),大腳趾關(guān)節(jié)、小腳趾關(guān)節(jié)和腳后跟一起,就像三腳架一樣支撐著身體,提供穩(wěn)定的平衡。
一個(gè)人如果失去小腳趾的話,可能會(huì)導(dǎo)致步態(tài)異常,甚至因失去平衡而變得容易摔倒。
您可能還會(huì)好奇,有的人腳趾頭長(zhǎng)點(diǎn),有的人腳趾頭短點(diǎn),那么腳趾頭的長(zhǎng)短是否對(duì)移動(dòng)的推進(jìn)和平衡有影響呢?
就運(yùn)動(dòng)而言,是腳趾頭長(zhǎng)一點(diǎn)好,還是短一點(diǎn)好?
為什么人類的腳趾頭這么短?
2009年一篇發(fā)表在《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志》上的文章揭示了人類腳趾頭長(zhǎng)短對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響[1]。
該研究收集了不同腳趾頭長(zhǎng)度的人在運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)和足底壓力方面的數(shù)據(jù),結(jié)果發(fā)現(xiàn),較長(zhǎng)的腳趾需要腳趾屈肌付出更大的力量和機(jī)械功才能彎曲和蹬地,這意味著較長(zhǎng)的腳趾在移動(dòng)時(shí)會(huì)消耗更多的能量。
不過,該研究也指出,移動(dòng)時(shí)長(zhǎng)短腳趾之間的能量差異只有在跑步時(shí)才會(huì)變得明顯,如果只是行走的話,兩者的能量差異可以忽略不計(jì)。
該研究因此得出結(jié)論,人類較短的腳趾可能是在耐力跑進(jìn)化過程中被自然選擇的產(chǎn)物。
其實(shí),較短的腳趾不僅在推進(jìn)時(shí)更加省力,在步態(tài)周期的“制動(dòng)”階段,能量消耗也是更小的,這是因?yàn)檩^短的腳趾提供了更高效的杠桿。
那么這是否意味著,短腳趾的人比長(zhǎng)腳趾的人在跑步時(shí)更有優(yōu)勢(shì)呢?
如果是耐力跑的話,比如馬拉松,那短腳趾肯定更具優(yōu)勢(shì)。
但如果是快速的短跑運(yùn)動(dòng)的話,那么長(zhǎng)腳趾卻更具優(yōu)勢(shì)。
2009年的另外一項(xiàng)研究,研究人員對(duì)12名大學(xué)短跑運(yùn)動(dòng)員和12名身高相同的非運(yùn)動(dòng)員的足部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和對(duì)比[2]。
研究人員發(fā)現(xiàn),短跑運(yùn)動(dòng)員的腳趾通常更長(zhǎng),另外他們足部的力臂(肌腱到踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心的距離)也明顯更短——大約短了25%。
之后,研究人員開發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)模型,分析他們收集的這些生理數(shù)據(jù)。
另外,通過這個(gè)模型,研究人員可以自由修改肌腱力臂和腳趾的長(zhǎng)度數(shù)據(jù),模型就會(huì)計(jì)算出相應(yīng)數(shù)據(jù)下能夠產(chǎn)生多大的加速度。
通過這個(gè)模型很容易看出,當(dāng)跟腱力臂最短、腳趾最長(zhǎng)時(shí),加速度則最大。
所以,這些短跑運(yùn)動(dòng)員通常腳趾更長(zhǎng),跟腱力臂更短。
其實(shí),更長(zhǎng)的腳趾短跑速度會(huì)更快,很容易解釋。
短跑起跑時(shí),跑者加速的唯一途徑就是利用腿部肌肉蹬地產(chǎn)生的反作用力,而長(zhǎng)腳趾能讓短跑運(yùn)動(dòng)員比其他跑者更長(zhǎng)時(shí)間地保持與地面的最大接觸,從而自然而然能夠提供更大的反作用力。
簡(jiǎn)單得說,長(zhǎng)腳趾的人會(huì)以消耗更大的能量為代價(jià),來換取更快的速度。
所以,腳趾頭的長(zhǎng)短各有好處,只是人類在過去需要適應(yīng)耐力跑,所以擁有了較短的腳趾。
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