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[动物世界] 为什么猫走路总是悄无声息,而狗走路就能听到声音?

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发表于 2022-5-21 02:31 PM | 显示全部楼层 |阅读模式


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为什么猫走路总是悄无声息,而狗走路就能听到声音?

作者 / 苏澄宇
猫走路悄无声息和「猫步」有很大关系,当然这也是有代价的,「猫步」得花更多的能量,牺牲更多效率……

在进入正文前,得介绍一些走路的知识。

人走路的时候,先抬起脚,同时臀部位置上升,动能储存为势能,达到最高点的时候,势能(PE)最大;当放下脚的时候,全部的势能转化为动能(KE),推动另一只脚向前,如此反复下去,就达到了能量转换的循环。

这就类似于一种钟摆的机械能交换。理想情况下,如果 PE 和 KE 的涨落正好相反,并且幅度相同,那么系统的外部机械能总量保持不变,不需要任何能量输入来维持运动。

在现实中,不可能回收所有的机械能,总会有损失。如果一种动物能够回收越多的机械能,那么它对能量的利用效率就越高,越节能。

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能量回收的计算方式

不同的动物有不同的体态、不同的行走方式,这就导致了有的动物走路费力,有的走路省力。

2004 年的研究中发现,狗在走路的时候可以恢复 70%的机械能。

那猫呢?

Daniel Schmitt 做了一个实验,找来了 6 只猫,让它们在一个 6 米长的跑道上自由行走,跑到上安装了测力板。同时,会在猫咪的肩、肘、腕 、髋、膝、踝和跖趾关节处做标记,拍摄猫咪在运动时关节的位置变化。收集数据后计算猫走路的势能和动能的变化。


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直接说结果,这些猫走路的时候,脚步间隔均匀稳定,平均可以恢复 17% 的能量,最大只有 37.9%,远远低于狗的 70%。

也就说,猫咪的走路方式是非常不省力的,这就是走路悄咪咪的代价。在论文里,猫步也被称为隐身步态。

猫走路省力和它步幅有一定关系。猫在悄咪咪走路的时候,会采取更多的蹲伏姿势,重心靠近地面,步幅更大。猫的步幅角度在 25% 左右,而之前的研究中,狗的只有 15%。

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不同动物的走路姿态

研究观察到,步幅角度越大,能量回收效率越低。下图是能量回收效率和步幅角度的关系:

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相对于猫来说,狗跑的距离更远,在长途行走中需要节省能量;猫更倾向于跟踪猎物,安静才是关键,所以放弃了能量效率。

另一个研究也可以从侧面说明一猫走路确实更费力。

2014 年,科学家找了 24 只猫和 24 只狗,测试它们的前肢和后肢对地面的作用力。猫在向前推进的时候,对地面的垂直方向的力大约为 3.89 n/kg,狗只有 3.03 n/k。

可以推测,不只是猫咪,所有的猫科动物都会牺牲能量效率,来获得更隐身的步态,提高捕获动物的概率。

这只猫走路更可爱(因为猫猫和马在一起生活,所以走路有马的姿态……

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