企鹅步态是怎么回事？
1. 身体结构的适应性与限制：
短腿和粗壮的身体： 企鹅拥有非常短且粗壮的腿，这使得它们的重心非常低。它们的身体呈流线型，相对圆润，这在水中是优势，但在陆地上却限制了步幅和腿部动作的灵活性。
脚蹼和站立姿势： 企鹅的脚被完全包裹在身体下方，脚趾之间有蹼，这在游泳时是强大的推进器，但在陆地上，它们无法像其他鸟类那样灵活地弯曲脚踝和脚趾来迈出大步。它们需要将整个脚掌着地，然后靠脚掌和脚趾的支撑来提起身体。
骨骼结构的改变： 企鹅的腿骨在膝盖处是愈合的，不像其他鸟类那样有明显的膝关节屈曲。这进一步限制了它们腿部动作的幅度。它们在陆地上行走时，膝盖几乎是伸直的，主要依靠臀部和脚来驱动前进。
平衡： 企鹅缺乏长尾巴来辅助平衡（不像鸵鸟或某些走禽）。因此，它们需要通过身体的晃动和重心转移来维持平衡。
2. 行走（摇摆步态）的机制：
企鹅的摇摆步态可以分解为几个连续的动作：
重心转移： 当一只脚离开地面时，企鹅会迅速将身体的重心转移到另一只支撑脚上。
身体晃动： 为了维持平衡，企鹅会将上半身向支撑脚的一侧倾斜。这种倾斜会带动身体的整体晃动，就像左右摆动一样。
抬腿和推进： 另一只脚则相对僵硬地从地面抬起，然后向前迈出。由于腿部动作的局限性，抬腿的幅度不大，更像是向前滑动。支撑脚的脚趾会有一个向后蹬地的动作，虽然幅度很小，但也能提供一些推进力。
步幅和步频： 企鹅的步幅非常小，而步频相对较高。它们需要频繁地迈步来保持移动。
3. 为什么是摇摇摆摆？
平衡的需求： 最主要的原因是为了在短腿和低重心的情况下维持平衡。当重心转移到一只脚上时，身体向该侧倾斜可以使重心落到支撑脚的下方，防止向侧面摔倒。
能量效率（可能的解释）： 有研究认为，这种摇摆步态在一定程度上可以提高能量效率。当身体一侧摆动时，可以产生惯性，帮助另一侧的身体向前移动，从而减少每次抬腿的能量消耗。这就像我们在走路时，手臂也会自然摆动一样。
适应陆地行走： 这种步态是企鹅在从水生生活适应陆地行走时演化出的独特方式。在水中，它们强壮的身体和鳍状的翅膀是主要的推进力，但在陆地上，它们只能依赖腿部。
4. 不同企鹅物种的差异：
虽然大多数企鹅的步态相似，但不同物种之间也存在一些差异，这可能与体型、腿长比例、栖息地等因素有关：
体型较大的企鹅（如皇帝企鹅、王企鹅） 通常步态更稳健，虽然依然摇摆，但看起来更沉重有力。
体型较小的企鹅（如小蓝企鹅） 步态可能更轻快一些。
栖息地 也可能影响步态。例如，在崎岖地形或有冰雪的地区，企鹅可能需要更谨慎地移动。
5. 特殊情况下的移动方式：
除了普通的摇摆步态，企鹅在某些情况下还会采用其他移动方式：
滑行（Belly Sliding）： 在冰雪覆盖的地面上，企鹅常常会趴在肚子上，利用腹部的光滑羽毛和前肢（鳍状翅）来滑行前进。这种方式比走路更快速省力，是它们在冰原上移动的有效策略。
跳跃： 有些企鹅在通过障碍物或上下岩石时，可能会用双腿同时发力进行跳跃。
总结来说，企鹅的步态是一种高度特化的、适应于其特殊身体结构和生活习性的陆地移动方式。它的核心在于通过身体的重心转移和左右摇摆来维持平衡，并利用腿部相对较小的动作来推进身体前进。虽然看起来笨拙，但在它们的生存策略中，这种摇摇摆摆的步态却是高效且必不可少的。
理解企鹅的步态，不仅能让我们欣赏到大自然的神奇，也能更深入地理解生物演化和适应性。
网友意见
这大概是2000年的一个研究，说企鹅步态比人类的步态效率要高。
这里的效率指的是能量回收率，并非行走的速度快慢
听着是不是很扯淡，光看它们那摇摇晃晃的走路姿势就觉得很傻，更别说时不时摔一跤了，看着就很不稳，效率就别谈了。
因为企鹅是要向前走的，但它却向左右方向摇晃，感觉上就是把能量分给了不能带来前进效率的左右摇摆了。
那这个研究到底怎么回事？
加州大学伯克利分校的 Timothy m. Griffin 和科罗拉多大学博尔德分校的 Rodger Kram做了一个研究，关于企鹅走路的力学分析[1]。
他们去海洋公园那里找了5只帝企鹅，连哄带骗地把人家引到了一个专门为企鹅设计的“跑步机”上。这个跑步机可以测试企鹅每一步的力量大小、方向以及移动速度。
在介绍实验之前，先来讲讲行走效率是怎么一回事。
行走效率不仅仅取决于肌肉和骨骼的形态，还取决于如何使用它们。人类的步态之所以高效，是因为我们每走一步都会轻微地向前倾斜，借助重力推动我们前进。如果我们不利用重力，单纯靠肌肉的发力，那么我们就要多花费65%的能量。这65%也被成为能量回收率。
研究中，两个科学家测量了帝企鹅行走过程（0.5m/s）中的能量回收率，居然达到了80%，超过了人类的效率。不仅如此，研究者还认为企鹅步态是所有陆行动物中能量回收率最高的。
假如企鹅没了摇晃的侧向运动，那么它的步行效率将会降低很多。因为企鹅的左右摇摆的时候，重心会发生变化，产生重力势能，进而转化为动能。
但企鹅行走消耗的能量是同体型动物的两倍（能量回收率和能量大小是两个值）。
因为它们的腿太短了，而且大部分的腿还藏在了厚厚的羽毛下面，这导致它行走太困难了，耗能高也是自然而然的。
和珍珠鸡、鸵鸟一比，你就知道企鹅的腿是多么短小了。
最后，科学家得出结论，企鹅的步态不是因为左右摇晃才耗能高，而是因为腿太短了，相反，左右摇晃是为了弥补腿短的缺陷。
后来，其他科学家对企鹅步态做了进一步的研究[2]，看看体重变化会不会对步态造成影响。
只不过他们没找帝企鹅，而是找了10只王企鹅，而且它们的体重也比一般的企鹅要肥。同样的，它们也被安排上了跑步机，跑步机时速为每小时1.4公里。另外也多记录了企鹅三轴运动（前后、上下、左右）加速度的数值。
它们在保持原有体重的情况下，先在跑步机上测试，科学家记录了运动时候的相关数值。后来，科学家让企鹅禁食两个星期，体重减下来了2公斤多点，然后再上跑步机测试。
成年王企鹅在保护它们的蛋时，有时会禁食长达一个月，但它们会提前储存几磅脂肪作为补偿，所以不用担心禁食两周是虐待。这也是为什么科学家会选择肥一点的企鹅，因为就是要研究体重对步伐的影响。
原本以为，体重变轻了，走路自然轻松了，速度自然会加快。因为不管是现实中的观察，或者一些科学研究，都表明肥胖的人或者孕妇很容易改变步态来应对体重的增加，比如拓宽他们的站姿，步伐更短。
2016年，广岛大学的研究人员Yasuyo Sunaga用3D动态捕捉系统对怀孕女性的步态进行了研究，他们发现在女性怀孕后的三个月里，相较于未怀孕重心前向后倾斜，膝盖弯曲变少。这就让怀孕的女性走起路来像企鹅一样，摇摇晃晃。
但令科学家惊讶的是，虽然企鹅减肥后左右摇晃的幅度减小了，但并没有改变它们的步频或姿势。
这个研究表明，企鹅越胖，左右摇摆幅度越大。结合前面第一个说的研究，可以得出结论，企鹅之所以摇摇晃晃是因为腿短，而摇晃的幅度大小则取决于体重大小。而这一切最终都可以解释为，为了节省能量……
当然，我不知道对人来说，胖子左右摇摆会不会提高能量回收率，哪个胖子试试。
出品：科普中国
制作： 苏澄宇
监制：中国科学院计算机网络信息中心
参考
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