Адаптации осанки могут способствовать уникальной энергетике передвижения, наблюдаемой у прыгающих...

У прыгающих кенгуру наблюдается удивительно незначительное изменение скорости расхода метаболической энергии в зависимости от скорости передвижения по сравнению с другими бегущими животными. Это явление может быть связано с большей экономией упругой энергии за счет увеличения напряжения в сухожилиях; однако механизмы, позволяющие увеличить напряжение без дополнительной работы мышц, остаются недостаточно изученными. В этом исследовании мы создали трехмерную (3D) модель опорно-двигательного аппарата кенгуру, интегрировав данные 3D-захвата движений и данные с силовых платформ, для анализа кинематики и кинетики прыжков рыжих и серых кенгуру. Используя нашу модель, мы оценили, как масса тела и скорость влияют на (i) положение задних конечностей, (ii) эффективное механическое преимущество (ЭМА), (iii) связанное с этим напряжение в сухожилиях разгибателей голеностопного сустава и (iv) работу голеностопного сустава во время прыжков. Мы обнаружили, что увеличение тыльного сгибания голеностопного сустава и подошвенного сгибания плюснефаланговых суставов, вероятно, играет важную роль в снижении EMA голеностопного сустава за счет изменения как плеча момента силы мышц, так и плеча внешнего момента силы, что впоследствии увеличивает поглощение энергии и пиковое напряжение сухожилий в голеностопном суставе. Удивительно, но изменения позы задних конечностей кенгуру, по-видимому, способствуют увеличению напряжения сухожилий, позволяя накапливать больше упругой энергии на более высоких скоростях. Это опосредованное позой увеличение накопления и возврата упругой энергии может быть ключевым фактором, позволяющим кенгуру получать энергетические преимущества на более высоких скоростях прыжков, но может ограничивать производительность крупных кенгуру из-за риска разрыва сухожилий.