跟着袋鼠学跑步 - Jing Ma

一、田径 & 跑步

田径是一项古老又有魅力的运动，主要包括跑步类、跳跃类和投掷类等项目。

其中，跑步又是在人类进化过程中发挥重要作用的运动。

近年来，随着闪电博尔特（Usain Bolt）领衔的 100m 飞人大战，以及基普乔格（Eliud Kipchoge）在马拉松项目上屡破世界纪录，人们对于跑步的热爱持续升温，部分爱好者开始尝试马拉松比赛。

今天来看看袋鼠能给我们的跑步带来什么启示。

直觉上看，袋鼠会跳，不是跑。

但从生物力学的角度“往里看”，分析袋鼠的动作发现，袋鼠在“跳”的时候，其背后的原理（动能和势能的转换）跟人类跑步是类似的。

对袋鼠来说：跳即是跑，跑即是跳。

在上个世纪70年代，科学家 Terence Dawson 和 Richard Taylor 做实验，训练袋鼠戴上面罩在跑步机上跳跃 ¹，速度从 1~22 km/h。这是一项既需要科研能力又需要高超的驯服动物的技能的实验。²

戴面罩是要干什么？

是为了测量袋鼠的代谢能量消耗的，就跟我们测最大摄氧量要戴面罩是一样的。

结果发现，在速度较慢（速度从 1 增加到 6km/h）时，袋鼠并不会跳，而是采用一种特殊的“五足”步态前进：（Fig 1. ①）

前脚着地后，紧接着会用尾巴撑住身体，然后才是后腿着地以推进身体向前；
然后循环往复。

Fig 1. Movement pattern of kangaroos

这种形式的动作，耗能随着速度增加而急剧增加（Fig 2），而且这个阶段（姑且称为“走”~“快走”）袋鼠主要通过增加步频（叫“跳频”也行）来加速。（Fig 3）

速度继续提升到 6~7km/h时，袋鼠开始转换成跳，尾巴就不再用于支撑身体，而是保持平衡和控制身体的俯仰角度。（Fig 1. ②）

Fig 2. Cost of transport of kangaroos

令人惊奇的是，这时候速度虽然变快了，但耗能却减低了。

这个阶段（称作“慢跳”），袋鼠的加速主要表现为增加步幅（“跳幅”），而步频几乎保持不变。

这种速度加快但耗能降低，主要是由于袋鼠的跟腱非常强大，适合于存储和释放弹性能，使得袋鼠在跳的时候效率很高，也能跳出非常快的速度。大约在时速 20km/h 的时候，耗能达到最低值。

当速度继续升高时（Fig 1. ③），耗能开始回升。

袋鼠达到更快的速度，表现为步频和步幅都增加，甚至可以超过 50 km/h。

Fig 3. Stride frequency and stride length of kangaroos

后来，研究者又做了一次实验并用上了测力台（这样可以辅助计算做功和能量）。

结果显示，在高达 30km/h时速时，袋鼠加速所需能量中，只有 1/3 来自于摄氧量，其他大部分都来自于肌肉肌腱的弹性能量。

很多人发现，高手（比如：肯尼亚人）跑步时，很Q弹，而自己跑步好像灌了铅一样、腿很沉重。

这可能是因为跑步的模式不对，或者发力方式不对，亦或者跟腱弹性不足，那么就需要进行详细的评估，对症下训练方案。³ ⁴ ⁵

另外，跑步参数方面，袋鼠的步频、步幅模式，跟人类跑步的模式非常契合：⁶ ⁷

大自然很神奇，总能给人惊喜。