为什么我们几乎看不到三条腿的动物?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-10-06 13:09:00

三⻆形的稳定性在动物界并不适用于三条腿的动物,因为动物的稳定性更多依赖于垂直支撑力而非平面内的稳定性。此外,三条腿在运动模式上也难以实现有效利用,生物进化不允许只起偶尔辅助作用的庞大肢体存在。

三⻆形具有稳定性,那为什么我们⼏乎看不到三条腿的动物?动物基本都是左右对称的,这在⽣物学中有⾃⼰的⼀套理论解释,这⾥我们只聊聊⼒学。三⻆形的稳定性更多是指在受到⾯内扰动时不易变形,⽽腿的⽀撑⼒实际上主要是垂直于三⾜形成的平⾯。这种情况,真正稳定的是“百⾜之⾍死⽽不僵”。如果你骑过三轮⻋,就会发现三轮⻋并不容易掌握平衡,甚⾄很容易侧翻。三脚凳的稳定性也远不如四脚凳。

三⻆形的不易形变是指在这个平⾯内退⼀步讲,严格来说三⾜只是三个不共线的点,三点之间并没有边相连,并不能构成三⻆形——三⻆形的构成要素是包含三个⻆和三条边的。单论稳定性,这样的三个点也不如真正的三⻆形稳定。三条腿在稳定性⽅⾯并不成⽴,其实在运动模式⽅⾯也很难成⽴。要知道,对于⽣活于⾃然界的动物⽽⾔,最重要的不是站⽴的时候有多稳,在捕猎中的运动能⼒也很重要!

对于双⾜动物⽽⾔,主要的模式有⼈类⼀般的奔跑,还有袋⿏⼀般的跳跃。对于四⾜动物⽽⾔,则有四种主要的运动模式,参考问答No.318期Q4,例如优美的⼩跑:但是俗话说两个和尚挑⽔喝,三个和尚没⽔喝,很难有⼀个充分利⽤三条腿的运动模式(⽣物进化是吝啬的,不⼤能允许⼀个只起偶尔辅助作⽤的庞⼤肢体存在,不然尾巴其实也能看做第三条腿)!

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