本文關(guān)鍵詞：人類直立行走起源于樹棲雙臂臂行猜想與相關(guān)古人體演化力學(xué)論證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：直立行走使得人體和人類社會開始走向了獨(dú)特的演化之路,它既是人類起源的標(biāo)志,又是人類演化的生物學(xué)基礎(chǔ)。但人類究竟是如何演化出直立行走行為的呢?人們從多個角度為此提出了各式各樣的假說和理論,其中較為系統(tǒng)且有一定合理性的理論竟然多達(dá)30多種,遺憾的是,大多數(shù)認(rèn)真思考過這個問題的人們特別是人類學(xué)學(xué)者們都覺得這些假說缺乏強(qiáng)有力的說服力,人類直立行走的演化依然是一難解之謎。本文從運(yùn)動力學(xué)的角度結(jié)合古人類化石特征對古人類樹棲運(yùn)動方式作出了一個合理猜測-----雙臂擺蕩是樹棲時期人類祖先經(jīng)常性采用的運(yùn)動模式,并運(yùn)用力學(xué)基本原理對人體由此導(dǎo)致的適應(yīng)性演變進(jìn)行了較為詳細(xì)的力學(xué)分析,較為充分的論證了古人類這種樹棲運(yùn)動方式是直立行走行為的合適過渡,古人類雙臂擺蕩行為是后來直立行走演化的直接原因。正是由于古人類為適應(yīng)雙臂擺運(yùn)動方式導(dǎo)致的身體結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使得其上肢長度短于下肢,而且軀干短于上肢,這種體型使得人類無法像非洲大猿一樣用指背行走,也不能像猩猩和猴類一樣用拳或掌行走。另一方面,雙臂擺動要求古人類髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)完全打開伸直,腰椎也必須形成特殊的S形曲線,這些都為直立行走打下了基礎(chǔ)。通過對半直立人體模型進(jìn)行數(shù)值模擬應(yīng)力分析,我們發(fā)現(xiàn)半直立其實(shí)是一種很不穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu),其大量的肌群處于緊張用力對抗自身重力的狀態(tài)。由此,所有認(rèn)為古人類經(jīng)歷了長時間的半直立狀態(tài)最后終于站起來的假設(shè)我們認(rèn)為都是不可靠的。故人類并不是在稀樹草原上努力克服重力站起來的,而是樹枝上擺動時受重力和離心力共同拉伸作用而直立的。本文從力學(xué)的角度,結(jié)合古人類化石詳細(xì)介紹了人體各個部位骨骼的演化與雙臂擺動運(yùn)動之間的關(guān)系,并對現(xiàn)代人體長度比例做了詳細(xì)測量以驗(yàn)證本文的理論預(yù)測。此外,通過建立力學(xué)模型對以下一些有趣的問題做出了合適的分析和解答:(1)與親緣關(guān)系最近的黑猩猩相比較,人類的身體為何如此修長?(2)為什么唯有人體的上肢短于下肢,軀干短于上肢?而其他猿類的上肢都要長于下肢。(3)人類的大拇指為什么這么長,而手掌卻較短?在確認(rèn)古人類經(jīng)常性制作和拿握工具之前他們就已經(jīng)進(jìn)化出了長而彎曲的大拇指,一些著名古人類的拇指化石甚至顯示其長度明顯超過現(xiàn)代人。(4)為何唯有人類的頸部如此細(xì)長?(5)為何人類的肩膀?qū)掗?胸背扁平?(6)為何人類的肩胛骨平行于背面而不是像其他猿類一樣與背面斜交?(7)為何人類的腰腹如此細(xì)長靈活?一些古人類腰椎化石顯示其可能具有6節(jié)腰椎,(古化石STS14,Lucy等)甚至胸椎和骶椎也具有腰椎的功能,而黑猩猩只有兩節(jié)可自由活動的腰椎。(8)為何人類的脊椎要有如此多前后方向的彎曲?(9)化石顯示古人類的髖部比現(xiàn)代人還要寬闊的多,可是當(dāng)初人類的大腦較小,如果不是生育要求所致又不利于行走,是什么原因致使其進(jìn)化出如此寬闊的髖部?(10)古人類足跡化石顯示,人類的足弓至少已有三百二十萬年歷史,比人類狩獵歷史還要久遠(yuǎn)得多,那我們的足弓是如何形成的?(11)人類足部與四趾并行的拇趾是怎樣形成的?(12)什么優(yōu)勢使得奔跑速度緩慢的人類能夠在兩百多萬年至一兩萬年前這段時期擁有一個較為成功的狩獵演化歷程?(13)古人類能否直接對抗重力由半直立慢慢演變?yōu)橹绷?綜合本文人體動力學(xué)結(jié)論以及對眾多化石資料的詳細(xì)分析,我認(rèn)為人類直立行走行為是樹上在重力的幫助下而非在地面上與重力對抗中演化而來的。
【關(guān)鍵詞】：直立行走 雙臂擺蕩 人體結(jié)構(gòu)演化 諧振 運(yùn)動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q981;O311
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 生物演化與力學(xué)10
• 1.2 人類起源理論簡介10-16
• 1.2.1 樹棲四手類祖先12-13
• 1.2.2 陸棲四足類祖先13
• 1.2.3 長臂小猿類祖先13
• 1.2.4 細(xì)樹枝采食假說13-14
• 1.2.5 長跑狩獵14
• 1.2.6 節(jié)約能量14-15
• 1.2.7 其他理論15-16
• 1.2.8 化石證據(jù)16
• 1.3 著名古人類化石介紹16-19
• 1.3.1 阿爾法南方古猿Lucy16-17
• 1.3.2 湯恩幼兒Taung child17-19
• 1.4 分子生物學(xué)與人類起源理論19
• 1.5 本文研究目的，內(nèi)容，意義19-22
• 2 人猿臂行簡易擺頻率極值分析22-38
• 2.1 引言22-23
• 2.2 人猿臂行擺動方式演化與耦合共振23-32
• 2.2.1 力學(xué)模型---耦合雙球線擺微分方程24-25
• 2.2.2 小角度簡諧擺動頻率25-26
• 2.2.3 系統(tǒng)（圖 2.3）小角度擺動頻率及其對支點(diǎn)拉力的極值分析26-31
• 2.2.4 考慮初速度的簡諧擺小角度擺動頻率極值分析31-32
• 2.3 大角度擺動頻率極值分析32-36
• 2.3.1 初始擺動角確定的頻率極值分析32-35
• 2.3.2 相等重心下降高度頻率極值分析35-36
• 2.4 本章總結(jié)36-38
• 3 人猿臂行復(fù)擺模型擺頻極值分析38-70
• 3.1 前言38
• 3.2 古人體模型(參考南方古猿)及其小角度擺動解析解38-48
• 3.2.1 微分方程40-45
• 3.2.2 體型分析45-48
• 3.3 古人(南方古猿露西為參考)大角度擺動數(shù)值解48-51
• 3.3.1 微分方程48-50
• 3.3.2 體型分析50-51
• 3.4 人體脊椎S曲線形成與步行姿勢51-53
• 3.5 長臂猿單臂擺動簡易桿模型53-66
• 3.5.1 模型以及假設(shè)54-57
• 3.5.2 簡化模型分析57-61
• 3.5.3 長臂猿小角度擺動頻率分析61-64
• 3.5.4 長臂猿大角度擺動頻率分析64-66
• 3.6 現(xiàn)代人身體結(jié)構(gòu)測量66-68
• 3.7 本章總結(jié)68-70
• 4 人類直立行走起源力學(xué)分析與化石證據(jù)70-132
• 4.1 引言70-80
• 4.1.1 直立行走起源理論簡介及本文假說70-71
• 4.1.2 動物生存兩個重要因素----速度和能量71-72
• 4.1.3 樹棲時期人類祖先的運(yùn)動方式推測72-74
• 4.1.4 雙臂擺動介紹及其困難與進(jìn)化對策74-80
• 4.1.5 振浪飛擺飛行距離80
• 4.2 雙臂擺蕩力學(xué)分析與古人類化石證據(jù)80-102
• 4.2.1 上肢(手掌，拇指，上肢長，手腕，肩胛骨，鎖骨)80-87
• 4.2.2 軀干(頸部，第七頸椎棘突，胸肋骨，胸椎，腰椎)87-94
• 4.2.3 下肢(髖部，膝，，股骨，脛骨，足弓，跟腱，拇趾)94-100
• 4.2.4 其他(頸肋綜合癥，內(nèi)耳結(jié)構(gòu)，跟腱)100-102
• 4.3 靈長類上下肢比例與行走方式102-105
• 4.4 人類狩獵能力與雙臂飛擺的關(guān)系105-112
• 4.4.1 頜骨，犬齒，大腦形態(tài)與兩足行走狩獵的關(guān)系105-107
• 4.4.2 狩獵攻擊動作與雙臂振浪前擺關(guān)系107-109
• 4.4.3 人類拿握武器或其他工具的方式與雙臂擺的關(guān)系109-111
• 4.4.4 人類肩胛骨形態(tài)與投擲，擊打的力度和精準(zhǔn)度關(guān)系111-112
• 4.5 數(shù)值模擬----人類能夠由半直立姿勢對抗重力作用慢慢直立起來嗎？112-114
• 4.6 對恩格斯著作《勞動在從猿到人轉(zhuǎn)變過程中的作用》簡單評論114-115
• 4.7 古人類骨骼化石力學(xué)性能預(yù)測與人類起源理論驗(yàn)證115-126
• 4.7.1Mori-Tanaka方法簡介：116-117
• 4.7.2 迭代Mori-Tanaka方法117-118
• 4.7.3 算例與驗(yàn)證118-120
• 4.7.4 僅考慮平均應(yīng)力的迭代Mori-Tanaka方法120
• 4.7.5 算例與驗(yàn)證120-123
• 4.7.6 橫觀各向同性與正交各向異性松質(zhì)骨材料力學(xué)性能預(yù)測123-126
• 4.8 總結(jié)與討論126-132
• 5 總結(jié)和展望132-134
• 5.1 總結(jié)132
• 5.2 展望132-134
• 致謝134-136
• 參考文獻(xiàn)136-146
• 附錄146-153
• A. 著名古人類化石簡介146-151
• B．人類進(jìn)化樹151-153
• C. 作者攻讀博士學(xué)位期間的研究成果153

【共引文獻(xiàn)】

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9 初海龍;歷史學(xué)學(xué)科領(lǐng)域分類考察[D];天津師范大學(xué);2010年

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  本文關(guān)鍵詞：人類直立行走起源于樹棲雙臂臂行猜想與相關(guān)古人體演化力學(xué)論證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：362587