知否|为何跑步要弯曲手臂而走路不用?不是因姿势怪?

宿迁新闻网2019-08-15 08:43:01

(原标题:Why Do We Bend Our Arms When We Run?)

作者 | 小小

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)


当我们走路或跑步时,尽管腿部承担了大部分工作,但实际上手臂也在这个过程中发挥着重要作用。至于手臂如何帮忙,取决于你的步态。

当我们走路的时候,手臂通常会自然摆动。但当我们跑步时,手臂经常会在肘部呈现弯曲,并且前后摆动。这是为什么呢?

走路时弯曲手臂更消耗能量?

哈佛大学四位研究人员最近在《实验生物学期刊》(Journal of Experimental Biology)上撰文,阐述了他们的最新发现。

这些研究人员研究了手臂的位置对身体能量利用效率产生影响的方式,他们发现弯曲手臂走路的能量利用效率实际上比垂直手臂走路要低。弯曲手臂的弧度比直臂短,研究人员最初的假设是,弯曲手臂来回摆动需要的能量更少,为此跑步和走路都应该效率更高。

但是如果弯曲手臂更节省能量,为何人们走路时不选择自然弯曲他们的手臂呢?为了找到答案,这项新研究的作者调查了八个人在跑步机上的运动,其中包括四男四女。

当被调查者行走和跑步时(用直臂和弯曲手臂的方式进行两种活动),科学家们使用红外摄像头和动作捕捉软件来记录受试者的动作,并构建他们身体的三维数字模型。

两周后,受试者戴着口罩在跑步机上重复这些运动,这样研究人员就可以收集代表参与者能量使用情况的代谢数据。当受试者双臂垂直跑步时,他们称那种感觉很尴尬。但研究人员称,无论他们的手臂是弯曲的还是笔直的,他们的能量利用效率实际上并没有显著差异。

然而,科学家们发现,当受试者弯曲手臂走路时,他们的能量消耗增加了约11%,这可能是因为在以相对较慢的速度移动时,保持手臂弯曲需要更多的能量。

跑步时摆动手臂有助于节约能量

他们的实验揭示了为何人们走路时会自然地把手臂伸直的原因,但研究表明,人们跑步时手臂弯曲的原因目前仍不清楚。2014年布朗大学的一项研究显示,跑步时摆动手臂会消耗能量,但保持手臂稳定需要更多的能量。

在这项研究中,科学家们首先让13名跑步者在跑步机上正常跑步,测量他们消耗氧气和呼出二氧化碳的速度。接下来,他们让志愿者们以三种不同的方式摆动手臂跑步,分别是轻轻地将双手放在背后、双臂交叉放在胸前以及双手放在头顶。

科学家们发现,与把手放在背后相比,摆动手臂能减少3%的能量消耗;与把手放在胸前相比,能减少9%的能量消耗;与把手放在头顶相比,能减少13%的能量消耗。

研究人员解释说,尽管摆动手臂需要消耗能量,但在跑步时不摆动手臂会消耗更多的能量。手臂摆动减少了躯干的运动,躯干占身体重量的40%到50%,而双臂只占身体重量的10%。

然而,研究人员警告说,想要燃烧更多卡路里的人不应该在跑步时摆动手臂。科罗拉多大学博尔德分校的生物力学家罗杰・克拉姆称:“当你限制手臂摆动时,脊柱会扭曲和旋转以提供支撑。从长期来看,这可能对脊柱非常不利。”

手臂较短有益于现代人活动

哈佛大学的研究人员补充说,手臂运动和步态之间的关系可能有助于解释:在人类家族树进化过程中,手臂是如何形成当前比例的。

生活在数百万年前、已经灭绝的人类近亲南方古猿(Australopithecus)和能人(Homo habilis),他们的手臂相对于腿来说比现代人的更长。根据这项研究,南方古猿和能人的前臂也比他们的上臂长。

但前臂较短会导致手臂整体也较短,摆动次数较少。因此,在长跑中,较短的手臂将有益于现代人。科学家们写道,这种特征的选择可能影响了人类臂骨长度的进化。

研究人员报告称:“现代人手臂比例出现在直立人(Homo erectus)身上,与耐力跑作为一种重要的人类行为的进化相吻合。”

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