肥胖企鹅(肥胖的企鹅)

• 1、竖起脑袋和姚明一样高的远古巨型企鹅
• 2、企鹅为何不能生活在北极？1936年，一位科学家将69只企鹅带到北极
• 3、企鹅走路为什么总是摇摇晃晃？

竖起脑袋和姚明一样高的远古巨型企鹅

史前巨型企鹅身高超过2米

图注：与人类、帝企鹅站在一起的史前巨型企鹅，图片来自ALAMY STOCK PHOTO

企鹅是生活南半球的游禽，这个大家族中有18个种，其中有许多种类很小很可爱。最大的企鹅要数著名的帝企鹅了，其身高超过1.1米，体重在35千克左右。在3000多万年前，曾经有一种企鹅抬起脑袋嘴尖距离地面超过2米，它就是企鹅家族中的大哥大：古冠企鹅。

图注：帝企鹅，图片来自网络

19世纪中期，人们在新西兰发现了一块跗跖骨化石，这块化石与企鹅的跗跖骨相似，应该属于一种大型企鹅。1859年，英国著名生物学托马斯·亨利·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）根据化石建立了古冠企鹅属，模式种名为南极古冠企鹅（Palaeeudyptes antarcticus）。

图注：著名的生物学家赫胥黎，图片来自网络

当人们来到南极洲之后，他们在西摩岛上发现了大量属于古冠企鹅的化石，于是古生物学家在1990年建立了该属内的新种：卡氏古冠企鹅（Palaeeudyptes klekowskii）。除了新西兰和南极洲，澳大利亚也发现了可能属于古冠企鹅的化石，证明古冠企鹅曾经广泛分布于南半球。

图注：古冠企鹅的化石，图片来自网络

古冠企鹅的体型巨大，其属内的卡氏古冠企鹅体型最大，站立时高达1.6米，体重更是超过110千克。古冠企鹅的外形与今天的帝企鹅相差不大，看上去肥胖而笨拙，体色以黑白为主，就好像穿着一件黑色的燕尾服。

图注：人类与古冠企鹅，图片来自网络

图注：古冠企鹅和今天几种企鹅的体型对比，图片来自网络

古冠企鹅长有一个大脑袋，脑袋的长度超过0.5米，在其脑袋前面是尖长的角质喙嘴。古冠企鹅的脖子较长，但是被脖子周围的脂肪和羽毛紧紧包裹起来，所以看上去脖子和身体是一体的。古冠企鹅的身体圆鼓鼓的，身体两侧是前肢变成一对变长的鳍脚，可以用于划水。与前肢相比，古冠企鹅的后肢较短，脚趾之间有蹼，在身体的正下方。由于身体结构的限制，古冠企鹅在陆地上行走缓慢，而且一摇一晃看上去非常滑稽。

图注：长着尖长大脑袋的古冠企鹅，图片来自网络

尽管在陆地上行动不便，但是进入水中之后古冠企鹅就变成了另一番模样，其能够迅速灵活的游泳。其身上重叠鳞片状的羽毛能够起到很好的防水作用。古生物学家认为体型较大的古冠企鹅具有出色的潜水能力，其潜入水中可达40分钟之久。

图注：入水的企鹅就变成另外一个样子，图片来自网络

从分类上看，古冠企鹅属于企鹅目，企鹅科，古冠企鹅亚科。古冠企鹅生存于距今3700至3400万年前始新世晚期至渐新世早期，当时的地球于今天相似，但是又有很大的不同。始新世的地球各大板块还在运动之中，欧亚大陆、非洲与北美洲之间的大西洋还没有今天这么宽，印度大陆向北正在撞向亚欧大陆，这次碰撞将形成青藏高原和著名的喜马拉雅山脉。在南半球，澳洲大陆离开南极洲正在向北移动。

图注：始新世时期的地球，图片来自网络

始新世的地球温暖比今天高得多，当时的海平面较高，两极还没有常年不化的冰盖。正是因为温度较高，南极的生存环境远比今天要优越，有超过10种史前企鹅生存在这个大陆上，其中最大的就是古冠企鹅。古冠企鹅主要以鱼类为食，今天捕食企鹅的海豹和虎鲸在当时还没有出现呢，所以它们的天敌并不多。

图注：古冠企鹅复原图，图片来自网络

巨大的古冠企鹅又是怎么消失的呢？在始新世末期，地球气温下降了8℃，海平面开始下降，南极也开始变得寒冷。一切的变化对于古冠企鹅的冲击很大，它们因此而灭绝，大型动物对于环境变化的适应能力很差。古冠企鹅，这种企鹅家族中的巨人因为气候和环境的变化而消失了。

PS：除了古冠企鹅，远古企鹅家族中还有很多大家伙，在之后的科普文中会一一为大家介绍。

图注：在史前还生存着许多巨型企鹅，图片来自网络

1.Jadwiszczak, Piotr (2006): Eocene penguins of Seymour Island, Antarctica: Taxonomy. Polish Polar Research 27(1): 3–62. PDF fulltext

2.Myrcha, Andrzej; Jadwiszczak, Piotr; Tambussi, Claudia P.; Noriega, Jorge I.; Gaździcki, Andrzej; Tatur, Andrzej & Del Valle, Rodolfo A. (2002): Taxonomic revision of Eocene Antarctic penguins based on tarsometatarsal morphology. Polish Polar Research 23(1): 5–46. PDf fulltext

企鹅为何不能生活在北极？1936年，一位科学家将69只企鹅带到北极

企鹅真的不能生活在北极？知道真相之后的你，可能会不禁一句唏嘘：北极的企鹅竟然被人类吃灭绝了！说到这里，你想到的是什么画面？红烧企鹅腿？麻辣企鹅头？还是柠檬无骨企鹅掌！

在北极，曾经有一种名为“penguin（企鹅）”的鸟类，现在人们称其为大海雀，这种大海雀的外形与我们所见的企鹅相似度非常高，从它那特有的喙，到顶白背黑的毛色特征，以及大脚蹼、胖身体、呆头呆脑的性格，甚至是一年一育，三周孵化都与企鹅有着极大的相似度，但它却与海鸥、海雀等有着近亲血缘关系。也就是说它有着企鹅的生物特征，却流着海鸥的血，这不就尴尬了么？

因此如今生活在南极的企鹅的名字，曾经是属于大海雀的。为此人们便给了大海雀一个尴尬的名字：北极大企鹅。

早在旧石器时代，大海雀（北极大企鹅）就已经沦为了人类的盘中美味，但仅为饱腹之欲的宰杀并不会造成大海雀的灭绝，直到一群饿到即将归西的探险家在北极岛屿上发现了这群肥美的食物，便开始了大海雀悲惨的灭绝之路。

大海雀分布地

当时这群探险家根据大海雀的外形特征，给它们命名为：penguin（企鹅），这个词在威尔士语是指一种顶头带白的海雀；而penguin在拉丁语中，又有肥胖、脂肪的含义，因此用来形容当时的大海雀是再贴切不过。

从此这些岛屿就变成了航海人眼中的天然补给岛，饱暖生贪欲的人类，发现大海雀的羽毛做成帽子、衣服更好看更保暖，于是大肆猎杀才导致大海雀灭亡，残忍的人类疯狂的取其羽毛，焚其残体，甚至最后烧不过来了，就将那些血淋淋的肉堆成小山任其腐烂。据悉科学家在大海雀居住地的遗迹中，寻找到了当年人们焚烧烹煮大海雀的铁锅零件。

当1844年，人类举着猎Q对penguin说：对不起因为要保护你，所以才把你做成标本时。最后一个大海雀也命丧人类之手。

而“penguin（企鹅）”这个名字之所以会成为了南极企鹅是名字，依旧是人类搞出的乌龙。在大海雀面临灭绝的同时，航海家们的航行路线，也从北极到了南极，并且在南极的海岛上也发现了这种又胖又呆的海鸟，他们兴奋的以为自己又找到了一大窝“penguin”，但他们却不知道，当时的大海雀与现在的企鹅其实是两个截然不同的物种。

那么既然北极曾经有大海雀这种物种，是不是说明南极的企鹅也可以去北极生活呢。的确有人这么想过，也付出了行动。

北极企鹅与南极企鹅的分布

1936年，一个叫做拉尔斯·克里斯滕的航海家与南极帝企鹅在这里相遇了，当两者初次邂逅的时候，拉尔斯就被帝企鹅的憨态可掬所吸引，当然他没有对“帝企鹅”展开猛烈的追求，而是将9只帝企鹅“偷偷”地从南极带到了北极。

在他的精心照顾下，帝企鹅们很快地适应了新的环境。善于经营并且懂得利用资源的拉尔斯很快就从帝企鹅身上得到了高额的回报，从媒体采访拍照，到好奇的人们前来观看，甚至是一些政F补贴，都让拉尔斯数钱数到半夜都能笑醒。

但是人的审美是会疲劳的，他必须得保持人们对企鹅的新鲜感，因此他斥巨资又从南极搞来了60多只新型企鹅。

在南极众多种类的企鹅中，通过研究他便将目标放在了马可罗尼企鹅和巴布亚企鹅。之所以选择这两种企鹅，也是经过多方考虑的。

其一，这两种企鹅主要的食物还是以鳞虾、小鱼等为食，这在北极也是比较容易得到的，因此可以保证在口粮上不会断流。

其二，在外形上的不同可以维持它们的观赏价值。

首先是帝企鹅（下图左2），从鸟喙下的一片鲜橘色开始，逐渐向脖子渐变成橙黄色再到腹部渐变成淡黄色，这算是一个很引人注目的特征。

其次是马可罗尼企鹅（下图右1），在它的眼额间，有很长的橘黄色的装饰羽毛，这种夺人眼球的装饰虽然在很多种类的企鹅身上存在，例如南跳岩企鹅、黄眉企鹅，但它们的装饰羽毛比不上马可罗尼企鹅耀眼。

而第三种是巴布亚企鹅（下图左3），这种企鹅身材娇小，嘴上带着橘色条纹，翅膀上也会有淡黄色的羽毛，相比其他的小型企鹅，色彩的多变比较符合人们的审美。

其三，繁殖期上的交错。帝企鹅的繁殖期是在五月前后，而马可罗尼企鹅的繁殖期是10月下旬到11月，巴布亚企鹅的繁殖期是在12月底1 月下旬，在繁殖期的交错中，也可以让拉尔斯有时间饲养照顾。

其四，栖息环境的不同。巴布亚企鹅，一般生活在岛屿上，喜欢集体行动，用石块筑巢。而马克罗尼企鹅，喜欢在无冰区筑巢。由于在栖息地的不同，也不会出现为了挣地盘而大打出手的场面。

巴布亚企鹅和它的巢

虽然拉尔斯准备得很充分，但随着时间的推移，人们对这些企鹅的新鲜感也逐渐丧失，渐渐地拉尔斯也没有了经济来源，这与他一开始只为赚钱的初衷形成了矛盾，最终入不敷出的状态下，导致他将这些南极来客遗弃在了北极的冰川上。

虽然，这些生活在北极的企鹅也可以通过自己的能力寻找食物，但北极的危险却与南极截然不同。

在南极，企鹅的天敌是海豹、海狮、虎鲸等，只要他们不下水，或者下水的时候谨慎一点，就算是有伤亡，也不会危及到族群的繁衍的，然而在北极那可真的是海陆空三军齐备，天上有秃鹰，陆地有北极熊、北极狐、北极狼，海里有白鲸、海象。企鹅行动又迟缓呆萌，在这种极其恶劣的生存条件下，这69只无家可归的企鹅最终再次灭绝在北极。

如果，那些灭绝的动物，这些被无辜改变生活坏境的企鹅能够说话，他们一定会歇斯底里的吼上一句：人类，你们才是地球上最危险的入侵者！

企鹅走路为什么总是摇摇晃晃？

出品：科普中国

制作：苏澄宇

监制：中国科学院计算机网络信息中心

都说企鹅可爱，人们之所以觉得它可爱，一部分是因为它憨态可掬，配色和熊猫一样都是黑白相间的，另一部分是因为它走起路来摇摇晃晃。

左右摇晃看着就很浪费能量｜图源：giphy

走路晃头晃脑的，在冰面上行走自然容易摔倒。

哎呀我摔倒了｜图源：giphy

不过企鹅为什么要左右摇摆呢？为什么就不能好好走路呢？

加州大学伯克利分校的 Timothy m. Griffin 和科罗拉多大学博尔德分校的 Rodger Kram做了一个研究，关于企鹅走路的力学分析 。

他们发现企鹅这么走路是为了提高能量的利用效率。

是不是觉得不可思议？因为企鹅走路看起来其实很不高效，企鹅是要向前走的，但它却向左右方向摇晃，左右摇晃和前进是矛盾的，感觉能量被分走了一部分给左右摇摆。

在介绍实验之前，先来讲讲行走效率是怎么一回事。

行走效率不仅仅取决于肌肉和骨骼的形态，还取决于如何使用它们。

人类的步态之所以高效，是因为我们每走一步都会轻微地向前倾斜，借助重力推动我们前进。如果我们不利用重力，单纯靠肌肉的发力，那么我们就要多花费65%的能量。

这65%也被称为能量回收率。

接下来介绍实验。

科学家去海洋公园那里找了5只帝企鹅，连哄带骗地把人家引到了一个专门为企鹅设计的“跑步机”上。这个跑步机可以测试企鹅每一步的力量大小、方向以及移动速度。

研究中，两个科学家测量了帝企鹅行走过程（0.5m/s）中的能量回收率，居然达到了80%，超过了人类的回收效率。

不仅如此，研究者还认为企鹅步态是所有陆行动物中能量回收率最高的。

a、b 帝企鹅在0.54m/s行走速度时的重力势能和动能的波动图 c 、dy摇摆的能量回收效率｜图源：文献1

假如企鹅没了摇晃的侧向运动，那么它的步行效率将会降低很多。

因为企鹅的左右摇摆的时候，重心会发生变化，产生重力势能，进而转化为动能。

但企鹅行走消耗的能量是同体型动物的两倍（能量回收率和能量大小是两个值）。

因为它们的腿太短了，而且大部分的腿还藏在了厚厚的羽毛下面，这导致它行走太困难了，耗能高也是自然而然的。

图源：Wikipedia

和珍珠鸡、鸵鸟一比，你就知道企鹅的腿是多么短小了。

图源：文献1

最后，科学家得出结论，企鹅的步态不是因为左右摇晃才耗能高。

而是因为腿太短了，相反，左右摇晃是为了弥补腿短的缺陷。

后来，其他科学家对企鹅步态做了进一步的研究 ，看看体重变化会不会对步态造成影响。

只不过他们没找帝企鹅，而是找了10只王企鹅，而且它们的体重也比一般的企鹅要肥。

同样地，它们也被安排上了跑步机，跑步机时速为每小时1.4公里。另外也多记录了企鹅三轴运动（前后、上下、左右）加速度的数值。

企鹅身体左右摇摆加速度随时间的变化，正值表示右侧倾斜，负值表示左侧倾斜｜图源：文献2

它们在保持原有体重的情况下，先在跑步机上测试，科学家记录了运动时候的相关数值。

后来，科学家让企鹅禁食两个星期，体重减下来了2公斤多点，然后再上跑步机测试。

王企鹅在跑步机上｜图源：sciencenews

成年王企鹅在保护它们的蛋时，有时会禁食长达一个月，但它们会提前储存几磅脂肪作为补偿，所以不用担心禁食两周是虐待。

这也是为什么科学家会选择肥一点的企鹅，这样体重变化更容易也更明显，方便科学家们研究体重对企鹅步伐的影响。

原本以为，体重变轻了，走路自然轻松了，速度自然会加快。

因为不管是现实中的观察，或者一些科学研究，都表明肥胖的人或者孕妇很容易改变步态来应对体重的增加，比如拓宽他们的站姿，步伐更短。

但令科学家惊讶的是，虽然企鹅减肥后左右摇晃的幅度减小了，但并没有改变它们的步频或姿势。

相对于瘦子企鹅（11kg），胖子企鹅（13.2kg）的重心稍微向前一些，走起路就不太稳｜图源：文献2

这个研究表明，企鹅越胖，左右摇摆幅度越大。

结合前面第一个研究，可以得出结论，企鹅之所以摇摇晃晃是因为腿短，而摇晃的幅度大小则取决于体重大小。

而这一切最终都可以解释为，为了节省能量…

当然，我不知道对人来说，更胖的人走路时左右摇摆会不会提高能量回收率。

哪个人来试试？

参考资料：

[1] ^Griffin T M, Kram R. Penguin waddling is not wasteful[J]. Nature, 2000, 408(6815): 929-929.

[2] ^Willener A S T, Handrich Y, Halsey L G, et al. Fat king penguins are less steady on their feet[J]. Plos one, 2016, 11(2): e0147784.