Digitigrade vs sant bakover kne

Det vil være nærmere planting. Ser du, det digitigrade beinet handler ikke bare om ankelen som fungerer som et bakover kne, det er en tilpasning som reduserer overflaten på foten som berører bakken og vanligvis strekker lemmen, noe som gjør skapningen mer lydløs og mer effektiv til å løpe. I tillegg er et digitigrade ben bra for løping, vanligvis på grunn av dets disposisjon av muskler og sener, med de raskeste dyrene som vanligvis konsentrerer musklene på overbenet, og stoler mest på sener for artikulasjoner i underbenet (dette gir mer elastisk bevegelse, noe som betyr mindre tap av energi og momentum mens du løper, i tillegg til å gjøre det lettere å bevege lemmen, da denne disposisjonen av muskler og sener har en tendens til å redusere massen i ekstremiteter, og dermed gjøre lemmen lettere å bevege seg).

Det omvendte plantigrade-benet ditt er i utgangspunktet et bakoverben med et omvendt (i det minste for oss). Skapningene som har en slik lemorientering er flaggermus, som alle beveger seg på bakken på en firbenet måte og ikke er akkurat nådig over det. Det ene dyret jeg kjenner som har denne lemstrukturen og som også er kjent for å løpe, er det vanlige vampyrfladdermus (Desmodus rotundus). Disse flaggermusene, på grunn av deres spesialiserte livsstil, har blitt godt tilpasset for å kunne bevege seg på bakken til tross for deres omfattende tilpasninger for flyging. La oss se på hvordan de løper, ja?

Fra dette kan vi se hvordan disse flaggermusene

1-kjøring på en firedobbelt måte. 2- stole mest på armene for å løpe.

Hovedproblemet med platigradestrukturen i ditt scenario er at den er strukturert å bøye seg på en motsatt måte den der vekten vinkles mot Hvis du noen gang har prøvd å bue deg bakover, har du sannsynligvis lagt merke til hvor vanskelig det er å balansere deg selv. Et slikt arrangement av beina i seg selv er ikke nødvendigvis dårlig (de fleste flaggermus har det, så vidt jeg vet, så det er tydelig fordelaktig fra dem på en eller annen måte), men for en tosidig strutslignende skapning vil dette være en problem. Ikke bare vil de ikke være nesten like raske eller stabile som en struts, de vil heller ikke være like energieffektive, som når de » låser opp » knærne de må bruke mye energi på å balansere seg mens du løper eller går.

Når det gjelder kneskålen, er dens funksjon å bidra til å utvide leddet og beskytte det mot støt , så jeg ser en annen potensiell ulempe ved å mangle den (strutser, som er ekstremt tilpasset for løping, har 2 kneskål per bein).

Kommentarer

• Takk! Jeg tror jeg ‘ Skriver det omvendte plantigrade kneet satt opp (men kanskje gjenbruker det i fremtiden for flaggermus?)
• @rustbird lyder som en god plan. Vellykkede design har en tendens til å vises flere ganger i forskjellige skapninger, så flaggermuslignende romvesener med lignende strukturer høres helt rimelige ut.

Tenk på et menneske som går.

Vær oppmerksom på sidevisningen og hva som skjer med foten, ankel og kne.Når den plantede foten går under kroppen, begynner den å strekke seg, løfter hælen fra bakken og deretter tærne og gir et siste trykk. Etter at skyvekraften har skjedd, bøyes kneet slik at tærne kan rydde bakken, så svinger overbenet fremover med det nedre følget og svinger fremover for å bringe det i en direkte linje med overbenet slik at foten er foran kroppen, i posisjon til å plante hælen til neste trinn.

Underbenet fungerer som et pendel. Hvis det ikke var noen muskler der, ville gåbevegelsen fremdeles fungere, som du kan se med noen som har en proteselem etter en amputasjon over kneet der hele trinnet utføres utelukkende ved bevegelse av overbenet. Fordi underekstremitet fungerer som et fritt svingende pendel, er det veldig lite energi som kreves av leggmuskulaturen etter at foten er løftet for å gjøre seg klar til neste trinn. I hovedsak, da overbenet svinger fremover legges underbenet gratis fremover. Så, når den er plantet, beveger kroppen seg over toppen på grunn av bevegelsen til overbenet.

Den eneste store anstrengelsen fra underdelen beinet er den siste tåstøtten. Og legg merke til at overbenet og underbenet er rette når det skjer, slik at kraften kan overføres så effektivt som mulig til hele kroppen. Hvis kneet bøyde seg som den skyvekraften skjedde, ville det være en ineffektiv energioverføring.

Derfor kan ting som krøping eller gåing ikke opprettholdes: det alltid bøyde kneet betyr mindre effektiv energioverføring. En person i rimelig form kan gå kontinuerlig i flere timer. Noen som er tvunget til å gå med knærne til og med litt bøyde hele tiden, kan kanskje gå noen hundre meter og sannsynligvis være i smerte til slutt.

Se nå på det bakoverliggende kneet. Underbenet kan ikke utnytte pendeleffekten fordi det vil være nødvendig å trekke det oppover for å svinge seg fremover. Mens det nedre benet svinger fremover og stoppes uten at muskulær anstrengelse går lenger av kneleddet, i det bakoverliggende kneet trenger du muskler for å rette benet på trinnet og holde det rett, fordi den naturlige tilbøyeligheten ville være for leddet å kaste seg framover. Musklene blir tvunget til å jobbe hele tiden.

Tenk nå på hva som skjer på den siste delen av trinnet, da tærne genererer skyvekraft når helvetet løftes. Vel, hvordan løftes hælen? Igjen og ser på det normale kneet: Akkurat når tåen er ferdig, svinger overbenet fremover, noe som får kneet til å bøye seg. Dette forkorter den totale effektive lengden på benet, slik at foten bare rydder bakken mens den svinger seg fremover.

På bakover kneet kan det ikke skje. Det er ingen glatt, energieffektiv måte å løfte underbenet for å rydde bakken når det beveger seg fremover. Den eneste måten jeg kan se det skje på, er at bakvendt knebent måtte hoppe kontinuerlig og presse hardt nok av så det er nok plass til å rydde bakken slik at ankelen og kneet kan bøyes for å trekke dem opp for å rydde bakken Dette vil uunngåelig resultere i mye mer energi rettet mot å bevege kroppen opp og ned i stedet for fremover, og dermed mye mindre energieffektiv generelt.

Det kan være en vei rundt det hoppende torsoproblemet, og at «s hvis den bakvendte kneet biped faktisk ikke rettet kneet, og holdt det bøyd kontinuerlig for i utgangspunktet å fungere som en støtdemper for å minimere mengden oppadgående skyv rettet inn i torso. Men så går det igjen inn i energieffektivitetsproblemet: En betydelig del av kraften som føttene og tærne skaper blir ikke brukt til bevegelse fremover og går tapt.

Gå tilbake til det punktet jeg gjorde om et protesisk underben og hvordan det i et normalt menneskelig kne ikke krever noe annet enn bevegelsen av overbenet for å fungere, et protesisk underben på den delen bakover-kneet bipet ville kreve en slags drevet mekanisme for å fungere. Det demonstrerer forskjellen i energieffektivitet mellom de to: man kan fungere uten strøm, man kunne ikke.

Kommentarer

• Takk, dette var veldig hjelpsom! Jeg setter pris på forklaringen på beinfysikk.