当人类骑上自行车,就是自然界中最高效的行者
人类步行效率低下,却骑上自行车瞬间变身高效陆地高手。飞行和游泳动物的优雅之道启发我们,轮子让陆地如水域般顺滑前行。
人类其实不是天生的移动高手,除非你给我们配上一辆自行车,那时我们就摇身一变为动物王国里最省力的陆地行者。为庆祝《Scientific American》创刊180周年,研究者重制了1973年首次刊登的那张著名图表,对动物界的各种运动方式进行了新的对比。

移动消耗的能量主要有两种:一是与重力的对抗,二是推动自身向前的力量。大多数陆地动物必须先花力气站立,再耗能迈步。腿短的动物效率特别低,因为每一步都只能换来极短的距离——这也解释了为什么老鼠那样的小型生物移动起来格外吃力。而腿长的动物,比如马或鸵鸟,步幅大、能量利用率自然更高。
相比之下,飞行动物能凭借气流滑行,在空中前进时几乎不需要持续的肌肉输出。游泳动物同样受益于流体的包裹和浮力的托举,它们能让身体在水中滑行,几乎不必为支撑重量而浪费能量。
自行车的出现,则让人类在能量效率上“接近鱼类”。轮子——这项极为简单的机械发明——让骑行者能够在惯性推动下滑行,即使不继续踩踏,也能保持前进。车架则承担了支撑身体对抗重力的任务,使骑行者不再需要不断用肌肉去维持姿势。
“自行车让人类成为一种超级高效的陆地生物,因为它让陆地上的运动方式更像游泳。”来自北卡罗来纳大学教堂山分校的比较生理学家Tyson Hedrick这样形容。
不过骑行也并非完美。人类的体型笨拙、不够流线,远不如蓝鳍金枪鱼那样的自然杰作。骑行者必须用额外的能量去克服空气阻力。Hedrick计算发现,如果给自行车加上空气动力学外壳——这种被称为“velomobile”的设计——人类的移动效率将进一步提升,几乎可以在地面上模仿鱼在水中的优雅。
这张重新绘制的经典图表再次提醒我们:自然界的智慧,并非都来自生物演化。有时,一个轮子,就能让人类跨越数百万年的能量差距,成为另一种意义上的“自然奇迹”。
