就算死了也站得起來 紅鶴單腳站立的秘密

by:泥仔
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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。

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每到動物園看到單腳站立的紅鶴,你會不會好奇牠是怎麼辦到的呢?

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粉紅色的單腳站立生物

除了超級顯眼的桃紅色,紅鶴能長時間單腳站立可說是牠的一大特色,許多學者都想多瞭解紅鶴為什麼要單腳站立,牠又是怎麼辦到的。

站立的時候不用任何肌肉

本周三(24),一份投書在《生物學報》的研究發現,其實紅鶴在單腳站立時不用使用任何肌肉,換句話說,就算牠已經死掉了,也一樣能以單腳站立的方式把身體支撐起來。

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研究發現紅鶴在單腳站立時,其實沒有用到任何肌肉的力量。這讓紅鶴就算已經死去,都還是有辦法站起來。

Photo: szeke

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,兩人為了瞭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。

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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。

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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。

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Photo: 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。

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除了解剖紅鶴。研究團隊透過讓小紅鶴站在力板上,藉此準確地紀錄下小紅鶴在單腳站立時的任何細微晃動。

Photo: 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。

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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。

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還不知道是怎麼辦到的

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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參考資料:
01 Why Do Flamingos Stand on One Leg?
02 Flamingo balancing act saves energy
03 Why Flamingos Are More Stable on One Leg Than Two