《人类为何奔跑》的原文摘录
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长跑运动员则要在地面上“漂移”，有时还要持续数小时。他们最好可以拥有类似鸟类的生理构造：肌肉发达的瘦长四肢和轻且细的骨头。决定长跑运动员表现的关健取决于为他们燃烧脂防的肌肉提，充足的氧气。这就需要很多系统的大力支持，例如他的心搏量（即次心搏一侧心室射出的血量）要大，心脏搏动的速度可根据需求进布调节。他还需要粗大的动脉、发达的毛细血管、充足的肺活量和分布在肌肉、肝脏及其他部位的大型燃料库。他的细胞里游弋着大量的线粒体。别看线粒体个头小，它们却担当着为身体提供能量的重任。在酶的作用下，这些微小的供能体将燃料和氧气转化成能量，供给肌肉，帮助肌肉进行收缩。短跑运动员和投掷运动员所需的爆发力并非来自线粒体，因此不需要氧气和氧气传输系统的支持。 长跑时，身体为肌肉（以及大脑和其他器官）持续输送氧气的能力会接受最大程度的考验。在这个过程中，心肺功能起到了至关重要的作用，与此同时，血液的作用也不容小觑。作为身体内的运输干线，它负责将氧气分子从肺部运送到线粒体，和肌细胞细胞膜里的短距离运输密切合作。 在红细胞的帮助下，血液运载氧气的能力可提升100倍。红细胞是体内运输氧气的工具，在我们体内约有25万亿个红细胞，每个红细胞中含有数百万个含铁的蛋白分子，这种蛋白分子被称为血红蛋白：血红蛋白在肺部可以携带4个氧气分子，然后将它们运输到毛细血管中，在肌肉中也是如此。血红蛋白又被称为呼吸色素，因为它们在运载氧气时呈现出明亮的红色，在随着血液回到心脏和肺部，卸下氧气后又会变成蓝色。 随着氧气不断被运送到毛细血管，它们在毛细血管里的浓度也不断增加，阻止了血红蛋白运送更多的氧气，即使心脏再怎么努力推动血液循环，氧气都无法被接受。这时就需要另外一种色素相助。肌红蛋白是一种和血红蛋白类似的蛋白，顾名思义，它和肌肉有着莫大的关系，也是肌肉之所以呈现红色的原因。肌红蛋白位于肌肉纤维（即肌细胞... (查看原文) —— 引自章节：第六章 大学大熔炉 64 -
人类腿部的肌肉中既有慢肌纤维，也有快肌纤维，因此我们的肉看上去既不是白色也不是深色，而是它们混合在一定所呈现瑞的务色。长跑运动员腿部肌肉中含有约79%95%的慢肌纤维，音通人腿部含50%，而优秀的短跑运动员的腿部肌肉中则只有25%。慢肌纤维通过燃烧脂肪获取能量，需要持续地供氧，因此不会留下乳酸。忘每个人身体内的快肌纤维和慢肌纤维比例都不相同，由此也就决定了你是爆发力较强还是耐力更强。科学家们认为，每个人在出生的时候都有自己独特的肌纤维比例，但是有关肌纤维的追踪研究仍然不足。婴儿长大后成为一名短跑或长跑运动员，他身上的肌纤维比例是出生时就已经设定好的呢，还是会受到生活方式的影响发生改变，并在某个阶段固定下来？会 °人数其，户岸的中来血击 研究人员在确定肌纤维比例时，会直接从肌肉上取样（据我所知，这项操作基本上不疼），将标本染色，放在显微镜下进行观察。通过算出两种肌纤维所占的比例，就可以评估你的潜能是适合爆发力强的项目还是适合需要耐力的项目。不过从某种程度上来说，肌纤维的类型会随着训练发生变化。最近科学家们发现快肌纤维有两种类型：a型和b型。a型快肌纤维比b型更厌氧，这是在运动训练中发生的改变。在普通人体内，a型和b型平均分布在50%的快肌纤维中，但是优秀的马拉松运动员则几乎没有b型快肌纤维。研究表明，支配肌纤维的神经决定了它们的类型。一个神经元可以同时激活无数纤维，这个过程发生在一个被称为运动单位的结构中。快肌纤维运动单位通常由1个神经元和300~800个受其支配的纤维细胞组成，而慢肌纤维运动单位则由10~100个纤维细胞组成。运动不仅会改变纤维细胞的生化调节，还会影响到支配它们工作的神经调节系统。 (查看原文) —— 引自章节：第六章 大学大熔炉 64 -
两种类型的肌纤维在一起促成了人们身体的灵活性。这样我们既有爆发力又有耐力，但这种灵活性其实是一种妥协。优秀的短跑运动员一定会缺乏耐力，而优秀的长跑运动员会失去爆发力。那么问题来了：为什么两者不可兼得呢？对于肌肉来说，耐力就一定要以牺牲爆发力为代价吗？这可能是因为肌肉中空间有限，在耐力型肌肉中（慢肌纤维为主的肌肉），为了能保持很多重复收缩，本该是肌纤维的空间就会让给线粒体、毛细血管网、细胞膜、肌红蛋白和心肺支持系统。而厌氧的快肌纤维则不需要即时供氧，也不需要燃料储备、废物处理和温度调节。这两种肌肉，一个就好像赛车，速度快，爆发力强，轻装上阵；另一个则像是越野车，必须要携带充足的补给才能越过沙漠。完美解 很多因素都会影响到中长跑运动员的表现，它们共同作用，为中长跑运动员提供持续的动力。这些因素可以通过机体处理大量氧气的能力来衡量。在处理氧气的过程中，细胞层面的有氧代谢才会启动。我们身体处理氧气的最快速率取决于以上我所提到过的所有变量以及其他更多的变量。人体在持续稳定运动中，每分钟能处理氧气的最大体积简称为最大摄氧量（maximal oxygen consumption，VO2Max）。优秀的长跑运动员通常都具有高水平的最大摄氧量。 但是最大摄氧量并不是耐力的限制因素。没有了燃料，即使是法拉利也动不起来。不过，人类不像法拉利那样，没了能量来源会立刻熄火，在这之前，我们会觉得越来越累，跑得越来越慢，直至最后完全停止。因此，对于长跑运动员来说，他们在长时间奔跑的过程中，还必须同时具备调动身体储备燃料和供应能量的能力。 (查看原文) —— 引自章节：第六章 大学大熔炉 64 -
跑步时，那些并非直接参与的生理过程也同样重要。长跑运动员在跑步时会有大量的代谢产热，因此要需要通过流汗进行散热。这过程复杂精细，涉及身体内的水盐平衡和血液流动（血液有多种去向：流到皮肤散热、流到消化系统或者能量储备处）。肝肾也要持续运作，将新陈代谢产生的废物排出体外。举重运动员、跳远运动员、投掷运动员和短跑运动员的细胞中有足够的燃料，在运动时，不需要氧气来燃烧燃料，也不用解决散热或者排除废物的问题，所以他们可以将体内的大多数活动暂时搁置，主攻爆发力。运动时，要从占优势的快肌纤维中快速释放出大量能量，转化为生物动力，获得速度和灵活的协调能力。 对于跑步运动员来说，生物动力的效率也值得关注，尤其是长跑运动员，燃料和能量的使用效率对他们来说至关重要。所有的动作都必须和谐统一。为了完成一项综合性的运动，一个巨大的反射机制、几百块肌肉和几千块肌肉单位共同工作，配合得天衣无缝。无论运动员是否有意识地去做，他的手臂摆动总是精准地和腿部运动协调。最有效率的跑步中，步伐、手臂摆动、呼吸频率和心跳通常都不一样，某项会是另一项的几倍。随着发力的速度改变，这些倍数关系将会发生改变，但这种协调性仍然保持不变，就像在身体内奏响了一曲和谐的交响乐。不过在比赛中，根据进程和对手的不同，这种节奏会随着策略的改变而发生变化。 (查看原文) —— 引自章节：第六章 大学大熔炉 64 -
据报道，有长跑运动员为获得好成绩，将体内的血抽出，在开赛前重新注还其体内以增强血液的氧化能力，这种行为被称为血液回输（blood doping）。除去道德伦理上的问题，血液回输还面临着操作上的风险，效果也不好界定。我们必须清楚，失血时人的身体会将血液补充到身体所需要的水平。所以，据我推测，对于没受过训练的人来说，血液回输可能会提供短暂的助力，但对于受过专业训练的运动员来说，血液回输甚至可能会对他们造成伤害，因为经过长期锻炼后，专业运动员体内的各项功能已经达到一个微妙的平衡。和普通人比起来，优秀长跑运动员体内通常都有较高的血液含量和较少的红细胞，其作用是降低血液黏稠度和对心脏的负担。所以对他们来说，额外的红细胞反而是负担，血液回输其实相当于画蛇添足。 (查看原文) —— 引自章节：第六章 大学大熔炉 64 -
这时候，大雁应该已经开启了它们的南下之旅，它们会在天空中排成“V”字队形，发出兴奋的叫声，回荡在天边，经久不息。马拉松比赛时，选手们也会像大雁一样，一个接一个地前行，这样他们就处在了别人创造出来的风影区，空气阻力减小，有利于保存体力。 我们对自身的了解几乎都是建立在从其他生物体那里学来的知识之上的。格雷戈尔·孟德尔的豌豆、乔治·比德尔和爱德华·塔特姆的面包霉菌、芭芭拉·麦克林托克的玉米，还有托马斯·亨特·摩尔根的果蝇，让我们知道了什么是遗传（奠定了遗传学的基础）。作为实验对象的老鼠、狗和猴子，提供了海量的知识，让我们得以充分了解人体的生理机能。通过研究老鼠，人们知道如何对抗细菌病毒，防治衰竭性疾病。如果没有了从自然界中其他生物身上收集到的信息，我们根本就无法建立起完整深刻的行为学、心理学和遗传学体系。就像阿萨巴斯卡部落的威廉姆长老告诉人类学家罗伯特·尼尔森的那样：“万物为宗。”所以，我也相信动物可以教会我们更多关于跑步的道理。毕竟几百万年前它们就已经开始了奔跑，而那时地球上还没有人类的身影。 (查看原文) —— 引自章节：第一章 微风拂面的热身运动 7 -
接下来是大约半英里（800米）的坦途，我稍微加快了步伐，同时试着在脑海中勾勒出自己的每一个动作。令我吃惊的是，这种有意识将步伐视觉化的想象居然能够影响到我的实际步伐。大脑中的想法传递给身体，执行后又返回大脑，如此循环往复。保持动作流畅平稳，在同一时刻保持右边的足迹和左边的正好相对，我这样想着，最后也确实做到了。和我们学习到的大多数知识一样，这个过程通常是在无意中发生的。 (查看原文) —— 引自章节：第一章 微风拂面的热身运动 7 -
大部分步甲都在夜间捕食。不过，虎甲却会在白天活跃。它们喜欢阳光，身体在光照下会呈现出美丽的荧光绿色。春天的时候，我在这片沙土路上看到过很多只虎甲。我走上前靠近一只时，那只甲虫就会飞奔起来，它那像线一样细的腿也因为高速运转而变得模糊。当我再靠近一点的时候，它就飞了起来，紧紧飞过道路前的沙丘，它看上去就像一枚在空中飞舞的绿宝石。我也经常加快脚步，想追上它，但它还是轻轻松松地就超过了我，落在了前面很远的地方。等我追上去的时候，它又飞了起来，开启新的一轮追逐。在风和日丽的日子里，我从来没有追上过它们，到了阴天，它们又很少出现。如果有那么一两只，就会处于不利地位。没有阳光温暖身体，奔跑的速度会大大降低，而且也飞不起来。虎甲在晴天可以轻易将我甩在身后，到了阴天却变成我的手下败将。在发现它们的这个弱点之后，我终于捉到一只虎甲，把它变成我的收藏之一。我收藏的甲虫数量不断增加，但步甲一直是最喜欢的甲虫之一。 (查看原文) —— 引自章节：第四章 回到原点 29 -
和人类一样，甲虫腿移动的速度取决于身体构造和肌肉温度。在这方面，非洲的蜣螂可以为我们提供很好的案例，因为它们不仅体形多样，机体供热的原理也各不相同。有些种类有着圆滚滚的身材和粗短的腿，看上去就像矮胖健硕的举重运动员。它们腿部移动的速度十分缓慢，但力量却不小，可以很轻松地在坚硬的泥土中打洞。还有一些种类的腿则十分纤细，如果腿部肌肉温度够高的话，这些瘦型非洲蜣螂就能跑得很快。当瘦型非洲蜣螂的体温从28℃提高到35℃的时候，它们奔跑的速度可以提升4倍，最快可达到每秒25厘米。不过同样温度下，虎甲比瘦型非洲蜣螂跑得还要快上5倍，可能是因为虎甲的腿比瘦型非洲蜣螂的还要细长。虎甲依靠阳光来维持身体的温度。当温度够高的时候，它们就会飞起来，比跑还要快上许多。我们人类和其他许多甲虫则是通过抖动来保暖，即使在没有阳光照射的情况下，也能快速移动。所以我才能在阴天抓住那些蔫蔫的虎甲。 (查看原文) —— 引自章节：第四章 回到原点 29 -
跑步的速度是获得冲力和跳出远距离的基础。穆迪老师告诉我们，跑步比起跳和踩坑都要重要。曾经占据纽约州北部的易洛魁印第安人联盟（由六个部落组成）是二个十分强大的部落，他们兴盛的原因就在于速度。部落里擅长奔跑的勇士可以沿着240英里长的易洛魁小道一路狂奔，将信息传递出去。他们通过接力的方式通常三天之内就能跑完全程。他们就是利用这种快速的沟通将各个部落结盟。为了鼓励跑步，易洛魁印第安人部落会举办赛跑比赛。北达科他州的曼丹族印第安人和其他很多文明——如印加人和希腊人口 都有这样的习俗。曼丹族印第安人会清理出一条3英里长的“U”形赛道。在比赛中获胜的人将得到一片被涂成红色的羽毛作为标志，用来交换其他东西。 (查看原文) —— 引自章节：第五章 高中时期的越野跑 41 -
你且问走兽，走兽必指教你。 ——《约伯记》第十二章 (查看原文) —— 引自章节：第七章 如何减少昆虫的持续飞行时间？ 93 -
昆虫可能告诉我们些什么呢？它们和我们是如此不同，以至于它们完全可以跑到另外一个星球上生存进化。众所周知，昆虫没有大脑，而有一簇簇不同类型的神经元。它们没有血管、肝脏、骨头、肺、肾，激素系统也和我们完全不同。除了那些在夏日白天活动的沙蝉，昆虫也不会通过流汗来散热。它们的骨骼在身体的外面，而非内部。昆虫没有血红蛋白，因为它们不像我们用血液来运输氧气。它们的身体上有可闭合的气孔，一些小小的气管将这些气孔和细胞直接连接起来，氧气不需要循环系统的参与就能直达细胞。不过尽管昆虫和人类在生理结构上有着无数的不同，它们也会像我们一样处理类似的问题，而且从某些方面来说，它们是地球上最成功的生物。 (查看原文) —— 引自章节：第七章 如何减少昆虫的持续飞行时间？ 93 -
我十分了解天蛾（又名斯芬克斯蛾）和它的幼虫。我在加州大学洛杉肌分校的导师乔治·巴塞洛缪和弗朗茨·恩热尔曼向我推荐了一篇论文。文中谈道：天蛾这种大型昆虫在飞行时可能会进行体温调节，不论外部环境如何变化，总能保持体温的恒定。由于它们在夜间飞行，没法像蜥蜴和蝴蝶那样利用阳光，所以这种体温调节只能由新陈代谢所产生。它们真会这么做吗？又是如何做到的呢？没有人能给出确切的答案。这已经属于运动学的范畴，我从天蛾身上收集的数据很快就指向了它们的飞行耐力。 和蝴蝶、蜜蜂不一样的是，天蛾在觅食时一直保持飞行的状态。它们会像蜂鸟一样不断盘旋，从一朵花上飞到另一朵花上，从不停留。只有在飞行前和飞行中，身体才会发热。与蜂鸟不同的是，在停留休息后，天蛾的产热也会立刻停止，通过被动热对流使身体冷却下来体温一两分钟之内就能和气温保持一致。 (查看原文) —— 引自章节：第七章 如何减少昆虫的持续飞行时间？ 93 -
天蛾也像我们一样，需要较高的肌肉温度才能维持其活跃性。当 处在温度较低的环境下时，它们在飞行前会通过“热身运动”一快 速振动翅膀一来提高肌肉温度。不过在低温环境下飞行时，它们也 不会产生更多的热量。人类也是如此，当我们在低温环境下奔跑时， 不会通过振动肌肉来产生热量。奔跑起来的时候，我们的新陈代谢率 已经从每分钟1。5千卡增加到30千卡，但没法停止热量的产生这是人体在剧烈活动时不可避免会产生的副产品，即使在大热天跑步，热量依然会产生。我们只能通过减速来减少热量的产生，但对于天蛾来说，这个问题就有些棘手。它们在花丛中盘旋觅食的时候会消耗大量能量，所以天蛾体内产生的热量完全就是飞行时产生的副产品。但奇怪的是，无论在低温环境还是高温环境中，天蛾在飞行时体温基本保持不变。在不同的环境温度下，热对流也会发生巨大的变化，天蛾是如何保持体温恒定的呢？：储需：双量内。 当跑步时体内产生大量热量，我们会用出汗的方式来散热。因此，只要我们还有汗水可淌，就可以继续跑下去，即使热量会一直产生，人体也不会过热。天蛾并不会流汗，但它们的体温却能保持恒定。我们已经清楚它们在低温下如何保暖，但在高温下它们又是如何降温的呢？为了找到答案，我展开了一系列的研究。我设想天蛾可以通过一套特殊的机制利用胸部肌肉进行散热。它们将血液作为热量的传送工具，将胸部的热量转移到温度通常较低的腹部。腹部几乎没有保温措施，风吹过时就会通过热对流带走热量，降低温度。天蛾腹部这种对流式的降温过程其实有点像汽车散热片的散热过程。汽车引擎产生的热量经由冷却液被运输到散热片，然后通过对流的形式传递到空气中。 (查看原文) —— 引自章节：第七章 如何减少昆虫的持续飞行时间？ 93 -
有了腹部散热器，天蛾就可以在30℃的温度下持续飞行，同时防止身体过热。不过当我对天蛾做了个小手术后一将它们为血液循环提供动力的心形结构结扎起来（类似于把汽车散热片卷起来的行为）一它们持续飞行的时间将降至两到三分钟。这个手术破坏了天蛾将热量传送到腹部的能力，腹部温度较低，但胸部温度却急剧上升一为翅膀提供动力的胸部肌肉温度爆炸式地升到了44~45℃（111~113℉）。在这样的高温下，天蛾就像那些脱水的马拉松运动员一样，中暑力竭，也因此失去了飞行能力，跌落在地面。为了证明天蛾丧失飞行能力的原因是体内温度过高而不是因为血液循环系统无法工作，我在这批被改造过的天蛾身上又做了一个实验：将覆盖在它们胸部的毛移除，这样它们就可以直接通过对流散热，结果发现它们又恢复了持续飞行的能力。天蛾的胸部长有一层绒毛，用于保存热量，这原本看上去不合常理，因为在高温环境下飞行时，厚厚的绒毛其实并不利于它们飞行。不过当遇到低温时，绒毛就能派上用场了。 (查看原文) —— 引自章节：第七章 如何减少昆虫的持续飞行时间？ 93 -
熊蜂的飞行肌中进行的全部是有氧呼吸，所以它们不会像短跑运动员一样，欠下无氧呼吸的债（指无氧呼吸产生的乳酸等），而会像长跑运动员一样获得持久的耐力。在腹部气囊的帮助下，它们拥有极高的最大摄氧量。腹部就像一个活塞，不断地抽动，产生压力来伸缩气囊。这股压力既可以将空气挤入（或挤出）胸部，也能推动血液循环（血液可能会用于传递热量）。当血液将热量从胸部肌肉运送到腹部时，腹膈就会打开，将滚烫的血液以不连续的方式送入腹部。血液在腹部被冷却后再被分批送回胸部。冷血和热血在通过腹柄时会和腹部呼吸的频率保持一致，在此被分流，不会混合在一起。我将这个过 程称为“交流式液体流动”，以将其和邻近血管中同时发生的“逆向血液流动”区分开来。 熊蜂在低温环境下飞行或者不连续飞行时（例如当它们在采蜜时），会遇到一个相反的问题：要在胸部储存热量。在这种情况下，胸部和腹部之间的血液流动就会大幅减少，呼吸作用将不在血液的运输中起主导作用，取而代之的是心脏的颤动。在其作用下，少量血液缓慢向胸部流动。这一套机制使得热量可以重新回到胸部，否则这些热量就会随着逆向流动的血液到达腹部，散失到空气中（见 下页）。 科学家们越来越倾向于认为，不同系统之间的协调运作可以节省能量，调节温度。在奔跑的四足动物体内，尤其是那些善于长距离奔跑的动物（例如狗），呼吸和步伐是协调运作的。它们伸出前腿的时候被动吸气，收回前腿的时候压缩胸腔，排出气体。这样在奔跑中就能节省不少原本要用于呼吸的能量。鸟类和很多昆虫也有类似的行为：利用四肢（或两肢）的活动引发胸腔大小的自发改变，帮助呼吸。人类就没有这样一套呼吸的节能机制，所以我们必须要动用能量引发胸腔的伸缩，进行呼吸。不过我发现，自己身上有一个非常明显的手臂和呼吸联动现象。这是一个习惯性的动作，很难改变。这套联动并不像狗或者鸟体内的那样节能，也没法和某些昆虫飞行时所采用的第囊... (查看原文) —— 引自章节：第七章 如何减少昆虫的持续飞行时间？ 93 -
下去。神奇的是，蜜蜂也有着类似的方法。外出采蜜遇到身体过热的情况时，它们会将胃里的东西反刍回嘴边，用前爪抹遍全身。回巢后，身上的水分已经蒸发干净，只剩下残渣（糖），这时同伴就会将残渣舔干净。不过，这种通过反刍进行蒸发降温的方式可能不太适合我们。 一些鹳和秃鸳采用相反却类似的方法。它们将稀便排到腿上，利用粪便里的水分蒸发给腿部降温，这样其全身温度最高可降2℃。所以当你在炎热的午后看到土耳其秃鹰镇定自若地坐在篱笆上时，也就不必惊讶了。它们是在往裸露的腿上抹粪便，散热降温。在闷热天气跑步的人会对这种行为感同身受。 (查看原文) —— 引自章节：第七章 如何减少昆虫的持续飞行时间？ 93 -
鸟类需要大量的食物为长距离的飞行提供能量，但增加的体重也会成为它们的负担。和大型客机一样，鹬类飞行的高度也超过了15000英尺，那里的空气更加稀薄，空气阻力也更小。不过高空飞行也有一个明显的弊端：海拔高的地方氧气含量较少。要想在稀薄的空气中穿梭，鸟类（或者飞机）就必须提高速度获得足够的浮力，随之而来的是更多的能量和氧气消耗。面对这种困境，鸟类用自己的消化和呼吸系统化解了难题。 鸟类的祖先——陆地上的恐龙——是如何进化出卓越的飞行能力的呢？当鸟类祖先选择了天空后，它们身体进化的方向一定是减轻体重。部分骨头变得中空，重量减少。后来饮食可能也发生了变化。为了能从植物中获得足够的能量，食草动物需要容量大的胃和长长的肠子。没有一架飞机会用植物纤维作为燃料，它们使用的都是高度提纯的燃料：易使用、用最少的重量提供最多的能量。为了提供飞行所需的大量能量，鸟类祖先的饮食发生了变化：水果和昆虫取代树叶成为它们的主食。水果和昆虫作为高能套餐让鸟类摆脱了笨重巨大的内脏以及牙齿和固定牙齿的下颌骨。饮食的改变最终给鸟类带来更多的选择，因为这使得它们可以走得更远。在我看来，这种良性循环可能正是鸟类在进化过程中大爆发的原因。今天，鸟类已经成为地球上分布最广、数量最多、最令人惊叹的物种之一。 即使在现在，饮食上的改变还是会对一些鸟类和杂食性动物（比如我们人类）的肠道产生影响。摄人更多的蛋白质会导致肠道的长度和重量减小。饮食结构的改变为鸟类提供了更多能量，同时减轻了自身重量，帮助鸟类飞得更远。不过鸟类真正的超长距离飞行突破可能发生在体内结构改变之后，也就是它们的肠道被“减负”后产生的“副作用”。 (查看原文) —— 引自章节：第八章 天空中的超级马拉松选手 105 -
体内消化器官的减少就意味着可以为身体腾出空间给其他器官，或者留给空气，让身体变得更加轻盈。鸟类选择的是第二种，有意思的是，这种充气的方式也正是它们能进化成在高空低氧环境下飞翔的重要原因。 呼吸氧气的鱼、爬行动物和哺乳动物都配有低效率的呼吸系统。通过升高肋骨、降低膈膜，在肺里制造低压环境，使得气体被吸入肺部，然后再把气体呼出去，然后再吸气、呼气，如此循环往复。但没法把肺部的空气全部排空，因为没法做到将胸腔压缩到底。因此肺部总是会有空气残留，这些空气中的含氧量会变得很低。呼吸时，我们将富含氧气的新鲜空气吸入肺中，和肺中残留的含氧量 低的空气混合在一起，获得氧气的效率就会降低。但鸟类并不是这 样的。 不知从何时何地起，原始鸟类的身体构造出现了创新型的变革： 肺部和体内的气室连通了，从此空气可以在肺部发生流动。在体内可 膨胀气囊的帮助下，鸟类实现了肺部空气的流通。不论是呼气还是吸 气，这个过程一直存在。 如果空气能在鸟类的肺部流通，而不是像其他动物那样一吸一呼，那鸟类是不是就不用呼气了呢？其实并不是这样的，鸟类还是会呼气。鸟的体腔内有许多由薄膜构成的气囊，与肺相通。吸气时，一部分空气在肺，进行气体交换后进人前气囊；另一部分空气经过支气管，直接进入后气囊。呼气时，前气囊中的空气直接呼出，后气囊中的空气经肺呼出，又在肺内进行气体交换。这样，在一次呼吸过程中，肺内进行两次气体交换，因此鸟类的呼吸又被称为双重呼吸（见第112页图示）。 这些呼吸系统上的变革使得鸟类可以逐渐改变自己的形态、生理和行为，从而进化成世界上最优秀的耐力型选手。 拥有了绝佳的摄氧能力和呼吸能力，鸟类就能够完成在高空缺氧环境飞行时所需要的高代谢活动。它们甚至还能飞越人类难以企及的珠穆朗玛峰，因为我们的最大摄氧量值还远远不够。斑头雁能跨... (查看原文) —— 引自章节：第八章 天空中的超级马拉松选手 105 -
除了巧妙的肺部构造和强大的摄氧能力，鸟类还有别的杀手铜。 气体进人体内后，从肺部流过的血液还要将其中的氧气提取出来，运送给肌肉。这一过程在候鸟体内也得到了优化。举例来说，大雁体内血红蛋白在红细胞中结合氧气的能力就比鸭子要强得多。这样，血液就能将更多的氧气送往肌肉组织。 接下来，氧气还要从血液中进人到肌肉中，并在这里被利用。对于所有能高效率利用氧气的动物来说，它们的肌肉组织都是深色的，因为其中含有大量的肌红蛋白。肌红蛋白这种深红色的蛋白质可以结合（运输）氧气，帮助氧气从血液进人细胞。氧气进入细胞后，会在酶的作用下，被细胞中的小马达—线粒体—所用。大雁线粒体中这种酶的含量比鸭子要多得多。这些因素结合在一起，提高了大雁的最高摄氧量，即有氧能力，而这正是决定能量能否持续输出的关键。对于人类来说，如果在其他各方面条件一致的情况下，那最大摄氧量就是衡量中长跑运动员的精确指标。 不过其他条件很少能完全一样，因此节省和储存能量就显得十分重要。在长跑比赛中，跟在他人身后的这种跑法就是很常用的节能方法。鸟类也有类似的习惯，尤其在大雁、天鹅和鹤这样体形较大的群居性鸟类中，这种现象尤其明显。迁徙的时候，它们通常会排成“V”字形或者好几列，一个接在一个后面。除此以外，它们还懂得避免逆风飞行，等顺风时才会启程。和长跑运动员一样，鸟类也会调整好自己的飞行节奏，争取用最少的耗能完成最大的距离。20世纪60年代晚期，万斯·塔克在一个风洞里以虎皮鹦鹉为对象展开研究，证明了这一观点。 (查看原文) —— 引自章节：第八章 天空中的超级马拉松选手 105
作者: [美]贝恩德·海因里希
副标题: 那些动物教会我的跑步和生活之道
原作名: Why We Run: A Natural History
isbn: 7100207843
书名: 人类为何奔跑
页数: 263
译者: 王金
定价: 68.00
出版社: 商务印书馆
出版年: 2022-5
装帧: 平装