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人站立行走的進化優勢是什麼?

2018年01月29日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 23 ℃ 次

【雪山象的回答(41票)】:

謝邀,由於缺乏化石證據,直立行走進化一直爭議非常大,我試著總結一下最新的結果,權當拋磚引玉。

在闡述人類為什麼要直立行走前,我們先看一下猿類在地上是怎麼四肢行走的:

注意這個大猩猩的前肢是拳起來然後用手背接地的。這種特化的四肢行走方式叫做指背行走(Knuckle-walking).所有的猿類到地面後都傾向於用這個方式來行走。那麼,我們要問,為什麼猿類要用這個彆扭的姿勢走路,而不是像普通四足動物一樣的姿勢行走呢?答案顯然易見,猿類早已過慣了樹棲的生活,它的前肢已經極度特化,無法再適應正常的地面行走了。因此,當猿類偶爾在地面活動時,經常通過指背行走的方式保護特化的前肢。除了猿類外,大食蟻獸,鴨嘴獸等前肢特化的動物同樣用指背行走的方式在地面上活動。這同樣是為了保護它們特化的前肢:大食蟻獸的前爪特化成長鉤子以撥開蟻類的洞穴;而鴨嘴獸是水棲動物,前肢特化成蹼用來游泳。從這種行走方式上可以看出,直立行走並非是為了解放雙手,因為早在直立行走之前,雙手已經解放了。注意這個大猩猩的前肢是拳起來然後用手背接地的。這種特化的四肢行走方式叫做指背行走(Knuckle-walking).所有的猿類到地面後都傾向於用這個方式來行走。那麼,我們要問,為什麼猿類要用這個彆扭的姿勢走路,而不是像普通四足動物一樣的姿勢行走呢?答案顯然易見,猿類早已過慣了樹棲的生活,它的前肢已經極度特化,無法再適應正常的地面行走了。因此,當猿類偶爾在地面活動時,經常通過指背行走的方式保護特化的前肢。除了猿類外,大食蟻獸,鴨嘴獸等前肢特化的動物同樣用指背行走的方式在地面上活動。這同樣是為了保護它們特化的前肢:大食蟻獸的前爪特化成長鉤子以撥開蟻類的洞穴;而鴨嘴獸是水棲動物,前肢特化成蹼用來游泳。從這種行走方式上可以看出,直立行走並非是為了解放雙手,因為早在直立行走之前,雙手已經解放了。

除指背行走外,靈長類同樣頻繁的用後肢進行一定形式上的直立行走。比如猴子經常在樹枝上用兩足直立行走,同時用尾巴保持平衡。蘇門答臘猩猩在大樹枝上主要用指背行走,而在小樹枝上主要用直立行走。對於人類最近的親戚黑猩猩來說,當其受傷時或者攜帶食物時,部分種群是可以進行長時間的直立行走的。當研究黑猩猩兩肢行走和四肢行走消耗的能量時,不同的個體同樣出現不同的模式。在2007年對5只黑猩猩不同方式行走消耗能量的研究表明,其中3只黑猩猩用四肢行走消耗更少的能量;一隻黑猩猩用四肢行走消耗的能量與兩肢行走時消耗的能量差不多;而最後一隻黑猩猩用兩肢行走則消耗更少的能量(參見:Chimpanzee locomotor energetics and the origin of human bipedalism)。當然,所有的黑猩猩,無論是兩肢行走還是四肢行走,其消耗的能量都是人類行走的4~5倍。總之,部分黑猩猩存在的變異是可以支撐長時間的直立行走的。

根據上面的事實,我們想像一下人類祖先生活的環境。最普遍的假說認為,人類的祖先是類似黑猩猩的一種猿類,極度適應樹林生活,主要以樹上的果實種子為食。當不得已在地面行走時,不同的種群有不同的傾向,有些傾向指背行走,有些則直立行走。但隨著氣候的變化,人類祖先不得已需要頻繁的在地面上活動。關於氣候如何變化,產生了什麼樣的後果,不同的假說有不同的解釋。比如連續的森林退化成一簇簇的森林,這些森林被草原隔開,人類祖先為了獲得足夠的食物,必須冒著被猛獸吃掉的危險不停在不同簇森林之間遷徙;或者一簇森林食物不夠,人類祖先必須冒險去草原采種子或塊莖。或者氣候變化導致熱帶雨林變成季節性森林,人類祖先必須在乾旱的季節下樹採集塊莖,捕獵小動物等。顯然易見,大量的在地面上進行指背行走非常容易讓前肢受傷,同時直立行走讓視野更開闊,更容易發現隱藏在草叢或樹叢中的猛獸(畢竟,人類最主要的感覺是視覺,而獅、豹、鬣狗等猛獸最主要的感覺器官是嗅覺,人類必須直立望遠)。因此,那些可以進行直立行走的古猿群體保留下來,而只會指背行走的古猿群體則被淘汰。隨著森林的不斷退化,環境對人類祖先直立行走的要求不斷提高,而有利與人類直立行走突變也不斷的積累,不利與人類直立行走的突變則隨著種群或個體的死亡而被淘汰掉。最終,人類完全適應了地面的生活。

那麼,人類是什麼時候開始直立行走的呢? 在2000年以前,發現的最古老的直立行走古猿是南方古猿阿法種,於是這種古猿被尊為人類祖先。南方古猿阿法中生活在290~300萬年前,通過骨骼結構研究和電腦模擬,科學家認為南方古猿阿法種主要進行直立行走,其直立行走所需能量是指背行走的1/2.但其手腕骨骼的結構表明南方古猿阿法種仍然可以用指背行走。參見:Australopithecus afarensis

下圖是南方古猿阿法種重建圖:

2000年發現的圖根原人取代了南方古猿阿法種的祖先地位。圖根原人生活在距今570萬年~610萬年之前,當時剛剛發生「人猿相揖別"這一重大事件。其大腿骨和人類非常相似,可以確定是直立行走的,其肱骨則說明圖根原人非常善於爬樹。作為更古老並且爭議更少的直立猿類,圖根原人取代了南方古猿阿法種被尊為人類祖先,而南方古猿阿法種則被降級為人類的側系群。圖根原人生活在乾旱常綠的森林裡,主食水果蔬菜小動物,這與一般假設人類祖先生活在稀樹高草的草原不符。參見:Orrorin.

下圖是圖根原人的化石,因為沒有頭骨化石,所以沒有重建外貌:

2001年新發現乍得沙赫人讓事情變的複雜化,僅僅有一個頭骨被發現,這個猿類據信生活在700萬年以前,當時人和黑猩猩尚未分家,因這個猿類可能是人和黑猩猩的共同祖先。這個猿類的枕骨大孔顯示他是雙足行走的,但因為其餘部分沒有被發現,所以最終結論還沒有下定。但結合從蘇門答臘猩猩的觀察結果,有些激進科學家認為直立行走的特性是在樹上進化出來的,因為直立行走有利與在小枝條上活動。因此,問題應該是「為什麼黑猩猩失去了直立行走的能力,而非為什麼人類進化出了直立行走的能力」。也有人認為,這個猿類是並非人和黑猩猩的直系祖先,而是與之相關的已滅絕猿類。參見Sahelanthropus

下圖是乍得沙赫人重建圖:

總而言之,人類直立行走的起源和進化依然是爭議很大的問題。很有可能因為生活環境的變化,不同的猿類出現過多次直立行走的進化和反覆。但毫無疑問,人類是所有猿類最適應地面環境,而直立行走最徹底的。而這個徹底的直立行走,應該與人類徹底的脫離森林環境有重大關係。因此,無論直立行走是在森林中進化而來的,還是在草原中進化出來的,走出森林、走向草原都是人類進化史上最重要的一步。

【周偉的回答(2票)】:

解放雙手和較高的視野

【白慧強的回答(0票)】:

草原上的草太高,站立起來能看得更遠。看看遠方是否有野獸 獵物 等

【知乎用戶的回答(0票)】:

欲窮千里目 更上一層樓

【GerogeLee的回答(0票)】:

人直立行走最大的優點是解放了雙手,然後去創造。但是直立行走有一個缺點:容易得痔瘡。整個地球,只有直立行走的人得痔瘡。

【三十六把刀的回答(0票)】:

可以擁抱同類。

【zmzy的回答(0票)】:

直立行走帶來的視野拓展讓人類有更好的世界感,從而在認知進化上再進一步。而且同時可以手持狩獵工具,,,,,

【烏有先生的回答(0票)】:

【李小傑的回答(0票)】:

可以看好看難看了·

【landredsun的回答(0票)】:

…比其他動物多了一種姿勢。。

【包子李的回答(0票)】:

進化嘛總些不一樣的地方。

要是還四肢著地還哪裡來的優越感。

還怎麼裝逼。

標籤:-生物學 -進化 -進化論 -在線教育


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