[坎贝尔生物学 第1187页练习题] 根据提供的跳跃实验数据,在扣除站立能耗(159焦耳/秒)后,较低频率(0.92次/秒)的每次跳跃近似能耗与较高频率(1.85次/秒)相...

根据提供的跳跃实验数据,在扣除站立能耗(159焦耳/秒)后,较低频率(0.92次/秒)的每次跳跃近似能耗与较高频率(1.85次/秒)相比如何?这种差异对肌腱中的能量储存有何启示?

  • A: 在较低频率下,每次跳跃的能耗更低(约311焦耳/跳 vs 605焦耳/跳),表明肌腱在较慢运动时效率更高。
  • B: 在较低频率下,每次跳跃的能耗显著高于较高频率(约605焦耳/跳 vs 311焦耳/跳),这表明肌腱在较高频率下储存和释放弹性能量更有效。
  • C: 在较低频率下,每秒总能耗降低,但每次跳跃的能耗增加,表明存在一种权衡,即较低频率的运动在每单位运动上代谢效率较低。
  • D: 在较高频率下,每次跳跃的能耗更高(约605焦耳/跳 vs 311焦耳/跳),表明肌肉在较快节奏下需要更努力地工作。

Explanation

首先,通过从总能耗中减去站立能耗(159焦耳/秒)来计算每秒的净能耗: - 对于1.85次/秒的跳跃:735焦耳/秒 - 159焦耳/秒 = 576焦耳/秒 - 对于0.92次/秒的跳跃:716焦耳/秒 - 159焦耳/秒 = 557焦耳/秒 接下来,通过将净能耗除以频率来计算每次跳跃的能耗: - 对于1.85次/秒的跳跃:576焦耳/秒 / 1.85次/秒 ≈ 311.35焦耳/跳 - 对于0.92次/秒的跳跃:557焦耳/秒 / 0.92次/秒 ≈ 605.43焦耳/跳 这表明在较低的跳跃频率下,每次跳跃的能耗显著更高。这种差异表明,在较高频率下,肌腱能更有效地用于储存和释放弹性势能,就像弹簧一样。这种弹性回弹减少了每次跳跃的代谢能耗,使得较高频率的跳跃在每单位运动上更具能量效率。在较低频率下,恢复的弹性势能较少,每次跳跃需要更多的肌肉主动做功。