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步行

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計算機模擬的人類步行模型。在此模型中,頭部始終保持同一高度,而臀部遵循正弦曲線移動。

步行,是有腿動物進行動物運動英语Animal locomotion的主要步態英语Gait之一,通常比跑步和其他步態慢。步行被定義為一種「倒單擺」的步態。在這種步態中,每走一步上身體都要拱起腳才能前進。步行不分肢的數量,即使是有超過一對足的節肢動物也可以步行。[1]人類的步行有時也定義為隨時保持一隻腳在地上的移動方式,若兩腳同時離地則稱為跑步或跳躍

起源[编辑]

一隻行走的倉鼠

根據理論,四足動物之間的“行走”源於水下。例如蝟鰩Leucoraja erinacea),是底層區魚類群落的一員,可以用它們的腹鰭以推離海底。早在4.2億年前,它們就進化出特有的神經機制以推動自己前進,這比脊椎動物踏上陸地要早[2][3]。呼吸空氣的魚類在水下用鰭“行走”,隨後產生像提塔利克魚屬這樣可以上陸的脊椎動物[4],之後再進化出生活在陸地上靠四肢行走的生物[5]。陸生四足動物理論上只有一個起源,四肢演化自魚鰭,而節肢動物和它們的近親,特別是在昆蟲、多足綱動物、螯蝦、緩步動物、甲狀旁腺動物和甲殼類動物,已被認為曾多次獨立進化了行走[6]

鳥類、大穿山甲、人類、以及一些肉食性恐龍獨立演化出二足步行英语bipedalism,有些蜥蜴在高速跑步時也只用二足,袋鼠跳鼠用二足跳躍移動。目前認為人類的二足步行始於約400萬年前的南猿。從肯尼亞古海岸發現的腳印來看,人們認為在150萬年前現代人類的祖先很可能以與現在非常相似的方式行走[7][8]

在不同動物中[编辑]

人類[编辑]

An 1887 stop-motion of a human walking.
埃德沃德·邁布里奇所攝影的人類步行週期

人類通過「雙擺」的策略而完成步行。在向前運動期間,腿離開地面從臀部向前擺動,這是第一次擺動。之後腿部隨腳跟撞擊地面,並以「倒單擺」的動作滾動到腳趾,這是第二次擺動。[9]由於兩條腿的運動協調一致,因此一隻腳或另一隻腳始終與地面接觸。通過利用鍾擺力和地面反作用力,步行過程中可節省約40%的能量。[10]

對人類而言,大多數嬰兒在九到十六個月間開始學走[11],而平均老年人步行的速度是3.2 km/h ~ 3.9 km/h,年輕人則為3.75 km/h ~ 5.43 km/h[12][13]

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馬的步態

馬的步態英语Horse gait為四拍式步態,平均每小時行約6.4公里。步行時,馬的腿以「左後腿-左前腿-右後腿-右前腿」的順序、以規則的1-2-3-4節拍運動。步行時,除非將重量從一隻腳轉移到另一隻腳,馬總是將一隻腳抬起,另一隻腳放在地上。的頭部和頸部略微上下運動,以協助保持平衡。[14]

大象[编辑]

一頭行走的亞洲象

大象可以前後移動,但不能小跑、跳躍或飛奔。在陸地上行走時,他們只使用兩種步態:步行和類似於跑步的更快步態。[15]大象步行時,腿像擺錘一樣;象腳放在地上時,臀部和肩部會上升或下降。[16]快速移動的大象似乎用前腿“跑”,但用後腿“行走”。儘管大象快速移動時的姿態很像其他奔跑的動物,由於沒有“空中階段”,大象仍為步行狀態。大象快速移動時可達約18公里/小時的最高速度。[17]

對健康的影響[编辑]

研究表明經常步行的人身體會更健康[18]

如可以持久的每周五天、每天走路三十至六十分鐘,再加上正確的姿勢走路的話,身體會更健康[19][20]。定期步行可以提高自信耐力精力減肥能力和預期壽命,並減輕精神壓力。[21][22][23]亦有研究表明步行可以降低發作冠心病中風糖尿病高血壓腸癌骨質疏鬆症的風險。[24]有研究表明,步行除了具有身體上的益處外亦對大腦有益,可以提高記憶力學習能力,專注力和抽象推理程度[25][26]。長期步行的人癌症心臟病的機會可稍微降低,而壽命也會有所增加。步行還會令骨骼更加健康,特別是胯骨,另外還可降低低密度脂蛋白,並增加高密度脂蛋白[27]

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Cavagna GA, Heglund NC, Taylor CR. Mechanical work in terrestrial locomotion: two basic mechanisms for minimizing energy expenditure.. American Journal of Physiology. 1977, 233 (5): R243–261. doi:10.1152/ajpregu.1977.233.5.R243. 
  2. ^ H. Jung et al. The ancient origins of neural substrates for land walking. Cell. Vol. 172, 2018-02-08, p. 667. doi:10.1016/j.cell.2018.01.013
  3. ^ Garisto, Dan, The wiring for walking developed long before fish left the sea . Science News英语Science News . 2018-02-08
  4. ^ Choi, Charles. Hopping fish suggests walking originated underwater; Discovery might redraw the evolutionary route scientists think life took from water to land. NBC News. 2011-12-12 [2012-08-22]. 
  5. ^ What has the head of a crocodile and the gills of a fish?. evolution.berkeley.edu. [2018-06-06]. 
  6. ^ Grimaldi, David; Engel, Michael S.; Engel, Michael S. Evolution of the Insects – David Grimaldi, Michael S. Engel – Google Books. 2005-05-16 [2018-06-11]. ISBN 9780521821490. 
  7. ^ Dunham, Will. Footprints show human ancestor with modern stride. Reuters. 2009-02-26 [2009-08]. 
  8. ^ Harmon, Katherine. Researchers Uncover 1.5 Million-Year-Old Footprints. Scientific American. 2009-02-26 [2009-08]. 
  9. ^ Uyar, Erol; Baser, Özgün; Baci, Recep; Özçivici, Engin. Investigation of Bipedal Human Gait Dynamics and Knee Motion Control (PDF). Izmir, Turkey: Dokuz Eylül University – Faculty of Engineering Department of Mechanical Engineering. 2002-10 [2009-08-01]. 
  10. ^ Walk without waste. ABC Online Index. 2001-01 [2009-08]. 
  11. ^ Samra HA, Specker B. Walking age does not explain term versus preterm difference in bone geometry. J Pediatr. July 2007, 151 (1): 61–6, 66.e1–2. PMC 2031218. PMID 17586192. doi:10.1016/j.jpeds.2007.02.033. 
  12. ^ Study Compares Older and Younger Pedestrian Walking Speeds. TranSafety, Inc. 1997-10-01 [2009-08-24]. (原始内容存档于2009-07-03). 
  13. ^ Aspelin, Karen. Establishing Pedestrian Walking Speeds (PDF). Portland State University. 2005-05-25 [2009-08-24]. 
  14. ^ Harris, Susan E. Horse Gaits, Balance and Movement New York: Howell Book House 1993 ISBN 0-87605-955-8 pp. 32–33
  15. ^ Shoshani, J.; Walter, R. C.; Abraha, M.; Berhe, S.; Tassy, P.; Sanders, W. J.; Marchant, G. H.; Libsekal, Y.; Ghirmai, T.; Zinner, D. A proboscidean from the late Oligocene of Eritrea, a "missing link" between early Elephantiformes and Elephantimorpha, and biogeographic implications. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006, 103 (46): 17296–301. Bibcode:2006PNAS..10317296S. PMC 1859925. PMID 17085582. doi:10.1073/pnas.0603689103. 
  16. ^ Hutchinson, J. R.; Schwerda, D.; Famini, D. J.; Dale, R. H.; Fischer, M. S. & Kram, R. The locomotor kinematics of Asian and African elephants: changes with speed and size. Journal of Experimental Biology. 2006, 209 (19): 3812–27. PMID 16985198. doi:10.1242/jeb.02443.  已忽略未知参数|doi-access= (帮助)
  17. ^ Genin, J. J.; Willems, P. A.; Cavagna, G. A.; Lair, R. & Heglund, N. C. Biomechanics of locomotion in Asian elephants. Journal of Experimental Biology. 2010, 213 (5): 694–706. PMID 20154184. doi:10.1242/jeb.035436.  已忽略未知参数|doi-access= (帮助)
  18. ^ Balish, Chris. How to live well without owning a car. Ten Speed Press. 2006: 134. ISBN 1580087574.  (Google books)
  19. ^ Mayo Clinic - Proper walking technique
  20. ^ Community Development Department, City of Cambridge, Massachusetts - The Health Benefits of Walking 互联网档案馆存檔,存档日期2012-05-02.
  21. ^ Boone, Tommy. Benefits of Walking. HowStuffWorks. [2009-09]. 
  22. ^ Walking for fitness: How to trim your waistline, improve your health. Mayo Clinic. [September 2009]. 
  23. ^ Crawford, Deborah. Why Walking is the Most-recommended Exercise. BellaOnline. [September 2009]. 
  24. ^ Brown, Marie Annette; Robinson, Jo. When your body gets the blues: the clinically proven program for women who feel tired and stressed and eat too much. Rodale. 2002: 82. ISBN 157954486X. 
  25. ^ Edlin, Gordon; Golanty, Eric. Health and wellness. Jones & Bartlett Publishers. 2007: 156. ISBN 0763741450. 
  26. ^ Tolley, Rodney. Sustainable transport: planning for walking and cycling in urban environments. Woodhead Publishing. 2003: 72. ISBN 1855736144. 
  27. ^ Yeager, Selene; Doherty, Bridget. The Prevention Get Thin Get Young Plan. Rodale. 2000. ISBN 1579542174.