Участники марафонских забегов и длительных многодневных велогонок или, к примеру, люди, выживающие в экстремальных условиях, заставляют поверить, что человеческой выносливости нет предела.
Однако он всё же существует, и обозначили его учёные из Университета Дьюка в США.
Логично было бы предположить, что ограничения человеческих возможностей связаны с нагрузкой на сердце или мышцы, либо же они "сидят" в голове. Но всё оказалось куда интереснее: речь идёт об ограничении метаболическом, связанном с работой пищеварительной системы.
Физиологи поясняют, что при выполнении интенсивных упражнений в течение нескольких часов у большинства людей примерно в пять раз увеличивается показатель под названием базовая скорость метаболизма (или расхода энергии).
Но во время длительных тренировок или других нагрузок этот показатель изменяется.
Согласно новым данным, метаболический предел – максимально возможный уровень напряжения, которое люди могут выдержать в долгосрочной перспективе, – это увеличение расхода калорий в 2,5 раза по сравнению с состоянием покоя. Собственно, это и есть тот самый предел выносливости, который не удаётся преодолеть даже ультрамарафонцам.
Чтобы получить эти данные, команда измерила ежедневный расход калорий у спортсменов, которые пробегали шесть марафонов в неделю в течение пяти месяцев в рамках гонки Race Across the USA 2015 года. Спортсмены преодолели в общей сложности более 4956 километров.
Чтобы выяснить, сколько калорий сожгли спортсмены, специалисты заменили обычный водород и кислород в их питьевой воде на безвредные изотопы этих элементов – дейтерий и кислород-18. Отслеживая, как эти изотопы вымываются из организма вместе с мочой и по́том либо выходят вместе с выдыхаемым воздухом, можно рассчитать, сколько углекислого газа производит человек. А этот показатель напрямую связан с тем, сколько калорий он сжигает.
Учёные измерили базовую скорость метаболизма шести ультрамарафонцев (пяти мужчин и одной женщины) до начала испытаний, а затем собирали данные в течение гонки.
Кроме того, были собраны метаболические данные других спортсменов – участников соревнований по триатлону и велогонок на длинные дистанции, а также членов "марш-бросков" в Арктике.
Когда авторы работы выстроили график на основе собранных данных, они получили L-образную кривую. Расход энергии у спортсменов сперва заметно повышался (в пять-девять раз, в зависимости от нагрузок), но затем снижался до показателя, в 2,5 раза превышающего их же показатели в состоянии покоя. На таком уровне расход энергии держался на протяжении остального отрезка испытаний.
Специалисты поясняют, что организм специально снижает свой метаболизм до максимально возможного, но при этом ещё безопасного уровня. В таком состоянии он сжигает калории быстрее, чем может поглощать пищу и получать из неё энергию.
Если "лимит" будет превышен при коротких нагрузках, то организм станет интенсивно сжигать жировые запасы, которые вскоре восстановит. Однако при длительных нагрузках он начнёт "питаться" собственными тканями, чтобы восполнить дефицит калорий. Допустить такого наше тело не может.
При этом в данном случае предел выносливости зависит не от количества пищи, поступающей в организм, а от способности последнего извлечь из неё "топливо". Иными словами, если человек съест больше еды, это не значит, что он войдёт в историю турнира Тур де Франс, поскольку есть предел тому, сколько калорий может эффективно усвоить наш организм, поясняют исследователи.
Любопытно и то, что одни и те же метаболические тенденции наблюдались у людей, переносивших экстремальные нагрузки как в жарких, так и в холодных условиях. Это ставит под сомнение идею о том, что выносливость человека связана с необходимостью регулировать температуру тела.
И ещё один интересный факт. Оказывается, метаболический предел выносливости ультрамарафонцев лишь немного превышает тот же показатель беременных женщин: у последних расход энергии превышает обычный в 2,2 раза (показатели были измерены в более ранних исследованиях). Это говорит о том, что те же физиологические "лимиты", которые удерживают спортсменов от головокружительных рекордов, могут также ограничивать и другие аспекты жизни, такие как рост плода в утробе матери.
Некоторые исследователи, кстати, полагают, что нашим предкам было выгодно развивать выносливые тела, чтобы бегать на большие расстояния, к примеру, выслеживая крупных, "наваристых" животных. И те же самые метаболические приспособления, возможно, помогали матерям "инвестировать" силы в вынашивание более крупных детей с большим мозгом.
Впрочем, могло быть и наоборот. Возможно, в ходе эволюции у людей стали рождаться более крупные дети, что затем дало нашему виду больше физических возможностей.
Статья по итогам этого увлекательного исследования опубликована в журнале Science Advances.
Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) сообщали о том, как благодаря голландскому экстремалу учёные открыли новые возможности мозга и тела человека. А в рамках другого занятного эксперимента удивительную выносливость продемонстрировали саламандры на беговой дорожке.
