Почему человек создан для бега: что говорит эволюция

На стометровке нас обгонит почти любое крупное животное — от зебры до домашней собаки. Зато на дистанции в десятки километров по жаре человек способен загнать многих из них до изнеможения. Получается странная картина: спринтер из нас никудышный, а стайер — один из лучших в природе. Это не случайность. Похоже, бег на выносливость буквально вписан в нашу анатомию и физиологию, и многие исследователи считают, что именно он сделал человека таким, какой он есть. Разберем по порядку, что должно было измениться в теле, какие особенности позволяют нам бежать долго, и где здесь твердая наука, а где — честные, но все же гипотезы.

Человек — неуклюжий спринтер, но великий стайер

Начнем с наблюдения, которое легко проверить на детях. Ходить ребенок обычно учится к году-полутора, а первые попытки бежать появляются в полтора-два года. Сначала это быстрая семенящая ходьба с частым перебиранием ножками, и только годам к трем-пяти складывается настоящий бег — с полноценной фазой полета, когда обе ноги одновременно отрываются от земли. Отрезок на освоение техники большой, и это нормально: бег — сложное движение, которому мы долго учимся.

Теперь посмотрим на ближайших родственников. Низшие обезьяны бегают примерно как кошки и собаки — переходят с шага на подобие галопа. А вот высшие приматы, наши самые близкие родичи, по-настоящему быстро и долго бегать просто не умеют: их способ передвижения для этого не приспособлен, и большие расстояния таким манером им не покрыть. То есть умение бежать долго — это не общеприматное наследство, а что-то, что появилось именно на нашей ветке.

Важно сразу настроиться правильно. Анатомические факты тут надежны: кости, мышцы, стопа изучены хорошо. А вот ответы на вопросы «когда именно человек побежал» и «зачем» — это во многом гипотезы. Поймать в палеонтологической летописи момент, когда движение стало возможным, почти нельзя: бег — это действие, а не косточка. Поэтому ниже — проверенная анатомия плюс честные, аккуратные предположения, а не готовые истины.

Что должно было измениться в теле, чтобы человек побежал

Чтобы вообще встал вопрос о беге, нашему общему предку сначала нужно было выпрямиться и научиться уверенно ходить на двух ногах. И под это прямохождение перестроился весь скелет.

Таз. У человека он низкий и развернут так, чтобы удерживать туловище вертикально. Заодно такая форма позволяет крупной голове ребенка пройти через родовые пути — сразу две задачи в одной конструкции.

Бедренная кость. По сравнению с другими животными у человека она очень длинная — длиннее только большеберцовая. Длинные рычаги ног — это широкий, экономичный шаг.

Мышцы. Сильно изменился их баланс. Укоротилась и стала мощной большая ягодичная мышца — именно она постоянно держит нас от падения вперед. Заметно прибавила в массе передняя поверхность бедра: на стоянии и ходьбе нога почти прямая и требует немного усилий, зато в беге передние мышцы бедра гасят удар на каждом приземлении, ловят и амортизируют тело. А задняя поверхность бедра поменяла роль — стала быстро отрывать ногу от опоры в фазе отталкивания.

Получается стройная логика: вертикальная стойка, длинные ноги, перераспределенные мышцы. Каждый элемент по отдельности можно объяснить просто прямохождением. Но вместе они складываются в тело, которое уже способно не только ходить, но и долго бежать.

Стопа — система рычагов и пружин

Самое интересное случилось внизу — в стопе. Человеческая стопа работает как система рычагов и пружин: на каждом приземлении она амортизирует удар, а на отталкивании отдает накопленную энергию назад, выталкивая нас в следующий шаг. Это бесплатная прибавка к экономичности бега, которую мы получаем буквально даром, от устройства ноги.

Ключевая деталь — соотношение плеч рычага вокруг голеностопа. У современного человека от голеностопного сустава вперед, до основания большого пальца (куда приходится вес при беге босиком), — примерно две трети, а назад, до точки крепления ахиллова сухожилия, — примерно одна треть. У древних предков пяточная кость была короче и стояла почти вертикально, как будто человек на высоком каблуке.

Хорошо видно это на сравнении с неандертальцем — близким, но не прямым нашим родственником. У него стопа была выше, арка — круче, пяточная кость смотрела почти отвесно вниз. Что это дает? Короткое плечо рычага у икроножной мышцы означает мощное, резкое отталкивание — но небольшое их количество. Плюс кости неандертальца толще, с грубыми следами крепления мышц: сила была больше. Отсюда осторожная реконструкция исследователей: неандерталец, вероятно, был мощным и быстрым на коротком отрезке, но не очень выносливым. У нашего вида все наоборот — стопа более плоская, мышцы скромнее по силе, зато икроножная может сокращаться много-много раз подряд, час за часом. Мы пожертвовали взрывной мощью ради того, чтобы бежать долго.

Любопытно, что эволюция стопы как будто продолжается: арка в среднем становится ниже. Возможно, это связано с тем, что давление отбора исчезло — в современном мире тот, кто быстро бегает, не оставляет больше потомства, чем тот, кто сидит за компьютером. Это уже область догадок, но направление изменений ученые отмечают.

Мышцы и дыхание, заточенные под выносливость

Сила и выносливость мышц во многом зависят от состава волокон. И вот тут человек и высшие обезьяны различаются неочевидно, но важно. Доля чисто аэробных и чисто анаэробных волокон у нас примерно похожа, а вот промежуточных — тех, что умеют работать и на бескислородном, и на кислородном пути, — у человека заметно больше в пользу способности использовать кислород. Проще говоря, общее число волокон, готовых долго работать на кислороде, у нас существенно выше, чем у шимпанзе. А аэробный процесс — это много энергии из того же топлива и работа часами без потери эффективности. Именно это на уровне мышц и дает нам выносливость.

Второй, менее известный козырь — дыхание. У четвероногих, на которых человек когда-то охотился, на быстрых аллюрах ритм дыхания жестко связан с ритмом бега. На галопе — строго один вдох и один выдох на шаг: позвоночник сгибается и разгибается, внутренности подпирают диафрагму, и дышать иначе животное физически не может. Глубину вдоха ограничивает само движение тела.

У человека эта связка разорвана. Благодаря прямой осанке наш бег не зависит от дыхания: кто-то дышит на два шага, кто-то на три, у кого-то ритм асимметричный, а кто-то вообще не привязывает дыхание к шагам. Мы свободно играем и частотой шагов, и глубиной дыхания, подстраивая их под нагрузку. Возможности легких прокачать воздух у нас с большим запасом — резерв огромный. Эта гибкость — редкое преимущество, которого почти ни у кого из наших бывших «соперников по саванне» нет.

Главный козырь — охлаждение через кожу

А теперь — то, что, по мнению многих исследователей, и решало исход дела. Любая мышечная работа выделяет много тепла, и на длинной дистанции главный враг — не нехватка кислорода и не усталость, а перегрев. И вот по части охлаждения человек устроен почти уникально.

Во-первых, мы практически голые. Шерсть — хорошая теплоизоляция, поэтому почти все звери даже в жаркой Африке покрыты ею и вынуждены искать обходные способы сброса тепла. С голой кожи тепло уходит гораздо быстрее. Во-вторых, у нас невероятно мощная система потоотделения. Пот, испаряясь с кожи, уносит много тепла, и работает это даже когда воздух горячее тела. Потеют и некоторые животные, например лошади, но по интенсивности потоотделения на единицу массы человек — чемпион: оценки показывают, что мы способны потеть в несколько раз интенсивнее шимпанзе и можем терять около литра пота в час.

Сравните с четвероногими. Их главный механизм охлаждения — частое тяжелое дыхание в положении стоя. Это не способ «отдышаться» и вернуть кислородный долг, а способ сбросить тепло. Поэтому животное, поднятое в галоп, через несколько километров вынуждено остановиться — не потому что кончилось топливо, а потому что перегрелось. Даже спринтеры-рекордсмены вроде гепарда выдыхаются на дистанции около километра по той же причине. А человек со своей потеющей голой кожей способен двигаться часами в дневную жару, охлаждаясь на ходу.

Загонная охота: как медленный обгонял быстрого

Сложим все вместе — и получим красивую гипотезу о том, зачем нам выносливость. Называется она загонной охотой (в науке — endurance running hypothesis). Идея такая: до изобретения метательного оружия человек добывал крупную дичь, просто не давая ей остыть. Регулярно поднимаешь стадо в галоп — невыгодный для животных режим и по дыханию, и по теплу — не позволяешь остановиться и охладиться, и через серию таких рывков самый слабый зверь падает от изнеможения. Дальше к нему можно спокойно подойти. Что следы такой охоты реальны, видно по костям со скоблением и следами огня в стоянках древнего человека.

Здесь работает еще одна тонкая особенность нашей физиологии — цена движения. У животных (да и у человека на шаге) есть узкий диапазон оптимальной скорости, где километр обходится дешевле всего; отклонился — и расход на километр резко растет. А вот в беге человек устроен поразительно: цена километра почти не зависит от скорости. Качественные исследования подтверждают — мы тратим примерно одну килокалорию на килограмм массы тела на километр, что трусцой, что быстро. Бегун весом 77 кг потратит около 77 ккал на километр почти при любом темпе. Это значит, что мы можем выбирать скорость погони свободно, не привязываясь к чужому «экономичному» режиму — а зверя, наоборот, гоним в самый невыгодный.

Важная честная оговорка. Загнать здоровое животное в одиночку — почти фантастика: скорости человека для этого мало. Поэтому антропологи предполагают групповую охоту со сменой загонщиков — одна команда гонит стадо, у следующей точки ее сменяет свежая, и так по кругу. Похожую стратегию, кстати, используют выносливые псовые хищники. И все же подчеркнем: это гипотеза. Она хорошо объясняет, почему мы такие, но прямых доказательств «вот так все и было» нет, а часть ученых спорит, насколько широко загонная охота вообще практиковалась. Так честнее, чем громкий заголовок «наука доказала, что человек рожден бегать».

Что из этого полезно вам сегодня

Эволюционная история — это не только любопытно, но и практично. Из нее следуют понятные ориентиры для тренировок.

• Ваша сильная сторона — объем, а не рывок. Тело заточено бежать долго на умеренной скорости. Спокойные продолжительные пробежки — это работа по специальности, а не насилие над собой.
• Большую часть времени бегайте в разговорном темпе. Том самом, на котором можно бежать и говорить. Это аэробный режим, в котором мышцы работают эффективно, а организм не загоняется в стресс.
• Уважайте охлаждение. Наша суперсила — потоотделение, но у нее есть цена: на длинной дистанции и в жару теряется вода. Пить и не перегреваться — не слабость, а грамотная эксплуатация собственной физиологии.
• Дышите как удобно. Нам не нужно подстраивать дыхание под шаги жестко, как животному на галопе. Свободный ритм — это норма, а не ошибка.
• Не превращайте бег в хронический стресс. Перетренированность бьет именно по той выносливости, ради которой мы и созданы. Восстановление — часть работы.

Какие часы здесь помогают

Если коротко, наша конструкция любит умеренный темп и не любит перегрев и перегруз. И ровно здесь спортивные часы из инструмента для рекордов превращаются в помощника по здоровью — они помогают держать ту самую золотую середину, под которую заточено тело.

• Держать аэробный темп. Выносливость строится на спокойном беге, а новички почти всегда стартуют слишком быстро. По пульсу на часах видно, что вы действительно в нужной зоне.
• Видеть прогресс выносливости. Недельная статистика, дистанция и история тренировок помогают наращивать объем постепенно и не бросать — а именно регулярность строит стайера.
• Не загонять себя. Показатели нагрузки, пульса покоя и восстановления подсказывают, когда вы тренируетесь, а когда уже истощаете организм избыточным стрессом.

Важная оговорка в духе здравого смысла: часы здесь — штурман, а не диктатор. Они дают факты, а решение, как и сколько бежать сегодня, остается за вами и вашим самочувствием. Если не знаете, с чего начать, эксперты Спорт Лайф подскажут конкретную модель под бюджет и цели.

Выбрать часы

Связаться со Спорт Лайф:

• Телеграм: t.me/+79111019482
• ВКонтакте: vk.com/im/convo/-67794456
• Почта: info@magazin-sportlife.ru
• Телефон: 8 800 333-57-82 (звонок бесплатный по России)

Спорт Лайф — официальный поставщик Garmin, Coros, Suunto, Polar и WHOOP в России с 2014 года. Поможем подобрать часы для бега с пульсовыми зонами, контролем нагрузки и восстановления. Магазины в Москве и Санкт-Петербурге, доставка по всей России.

FAQ — коротко о важном

Правда ли, что человек создан именно для бега?

Точнее сказать — для бега на выносливость. Анатомия за это: длинные ноги, стопа-пружина с длинным ахилловым сухожилием, много аэробных мышечных волокон, голая потеющая кожа и дыхание, не привязанное к шагу. Спринтеры из нас слабые, а вот на длинной дистанции по жаре мы превосходим почти всех. При этом «зачем» и «когда» это сложилось — научная гипотеза (так называемая endurance running hypothesis), а не окончательно доказанный факт. Анатомия надежна, история — аккуратное предположение.

Что такое загонная охота?

Это предполагаемая древняя стратегия: до появления метательного оружия люди добывали крупную дичь, не давая ей остыть. Животное регулярно поднимали в галоп — невыгодный режим по теплу и дыханию — и не позволяли остановиться и охладиться. Через несколько таких рывков зверь падал от перегрева, и к нему можно было подойти. Скорее всего охотились группой, со сменой загонщиков. Следы охоты на костях реальны, но сам сценарий — гипотеза, которую ученые до сих пор обсуждают.

Почему человек выносливее быстрых животных?

Главное — охлаждение. У большинства животных тепло сбрасывается частым дыханием, и для этого им надо остановиться, поэтому на галопе они перегреваются уже через несколько километров. Человек охлаждается потоотделением с голой кожи прямо на ходу и может двигаться часами даже в жару. Добавьте к этому мышцы с большой долей аэробных волокон и дыхание, которое мы свободно подстраиваем под нагрузку, — и получается не самый быстрый, но фантастически долгий бегун.

Правда ли, что бежать быстро и медленно — одинаково по калориям?

На километр — почти да. У человека в беге цена пути слабо зависит от скорости: примерно одна килокалория на килограмм массы тела на километр, что трусцой, что быстро. Бегун весом 70 кг тратит около 70 ккал на километр почти при любом темпе. Это подтверждено исследованиями, хотя на очень высоких интенсивностях расход немного растет. А вот за единицу времени быстрый бег, конечно, сжигает больше: вы просто проходите больше километров.

Если человек создан бегать, почему так много травм и плоскостопия?

Тело заточено под бег на умеренной скорости, по природному грунту, с детства и постепенно. Современная нагрузка часто иная: резкий старт без подготовки, жесткий асфальт, обувь, которая меняет естественную работу стопы, и слишком быстрый темп. Эволюция дала нам потенциал, но не страховку от ошибок тренировки. Постепенный набор объема, спокойный темп и восстановление снимают большую часть рисков. Рост плоскостопия в популяции ученые пока объясняют осторожно — это отдельный открытый вопрос.

Доставляете ли вы часы для бега в другие города России?

Да. Спорт Лайф — официальный поставщик Garmin, Coros, Suunto, Polar и WHOOP с 2014 года. У нас есть магазины в Москве и Санкт-Петербурге, а доставка работает по всей России. Поможем подобрать модель с пульсовыми зонами, контролем нагрузки и восстановления под ваши задачи и бюджет — напишите нам в Телеграм или ВКонтакте.