Текст уведомления здесь

Определен предел человеческой выносливости

Оказалось, что его не могут превзойти ни беременные, ни супермарафонцы

Спортивные достижения, особенно при длительных нагрузках, таких как бег или велоспорт, во многом зависят от того, может ли спортсмен ускорить собственный метаболизм. Для этого нужно тратить больше энергии: в экстремальных ситуациях энергозатраты могут более чем в десять раз превышать минимально необходимый для существования уровень обмена веществ. Но продержаться в таком режиме долгое время организм не может. Ученые сравнили параметры обмена веществ у разных спортсменов и обнаружили, что чем больше длится нагрузка, тем сильнее падает скорость метаболизма. На длинных дистанциях, на которые люди тратят по несколько месяцев, она стремится к значению в 2,5 раза больше минимального уровня. Преодолеть этот предел человек не может — тогда он расходует внутренние запасы быстрее, чем восполняет их, а значит, не может долго поддерживать такую активность.
Добавить в закладки
Комментарии

Биологи изучают спортсменов не только для того, чтобы понять, что происходит с организмом при экстремальных нагрузках, они хотят еще и определить границы физиологических возможностей человека. На этот раз группа ученых из США, Великобритании и Китая поставила своей целью определить предел энергии, которую человек может тратить при длительных нагрузках. Соответственно, благодаря этому можно понять, насколько человек вынослив, то есть сколько энергии он может тратить в день, восполняя ее за счет пищи и воды, а не за счет внутренних ресурсов организма. Для этого исследователи работали с участниками трансконтинентального забега через США (Race Across the USA, RAUSA). В течение 14—20 недель они практически ежедневно пробегали в среднем около 40 км, отдыхая на каждый седьмой день.

Одна из участниц трансконтинентального забега по США (RAUSA)
Одна из участниц трансконтинентального забега по США (RAUSA) | Bryce Carlson
Участники трансконтинентального забега по США (RAUSA)
Участники трансконтинентального забега по США (RAUSA) | Bryce Carlson
Участники трансконтинентального забега по США (RAUSA)
Участники трансконтинентального забега по США (RAUSA) | Bryce Carlson

Чтобы оценить их энергозатраты, ученые использовали метод двойной меченой воды. Человеку дают воду с тяжелыми изотопами кислорода и водорода. Они не влияют на физиологические процессы, зато на выходе можно узнать, как изменилось их количество. Организм человека теряет водород только в составе воды (то есть он в основном выходит с мочой), а кислород — еще и в составе углекислого газа. Поэтому можно измерить концентрацию тяжелых изотопов в моче и определить, сколько атомов организм потратил. Из количества выделенного кислорода вычитают количество выделенного водорода, чтобы узнать сколько кислорода организм потерял вместе с углекислым газом. А поскольку СО2 выделяется в результате клеточного дыхания, то его количество можно пересчитать на энергетическую ценность, то есть на «сожженные» калории.

Читайте также: О вреде бега и пользе холестерина. Восемь мифов о здоровом образе жизни, развенчанных учеными

Оказалось, что в течение первой недели забега спортсмены тратили почти в четыре раза больше энергии, чем нужно для их базового уровня метаболизма (Basal metabolic rate, BMR) — количества калорий, которые сжигает любой человек для поддержания жизнедеятельности (дыхания, сердцебиения и так далее). К концу забега их затраты сократились и составили уже меньше трех BMR. Полученные данные не позволяют ничего сказать о том, какие именно механизмы позволяют спортсменам экономить энергию и почему их ежедневные затраты снижаются. Возможно, энергия как-то перераспределяется между разными системами органов.

Один из участников эксперимента во время отдыхаBryce Carlson

Исследователи сопоставили результаты, полученные для бегунов, с данными по другим длительным нагрузкам — велогонкам и арктическим походам. Оказалось, что энергозатраты с течением времени падают. Если на «коротких» дистанциях, занимающих меньше суток, человек может разогнать свой метаболизм до уровня почти 20 BMR, то в условиях длительных нагрузок эти цифры стремительно падают. И в пределе — более 250 дней — энергозатраты стремятся к значению 2,5 BMR. Это немногим больше, чем тратит женщина во время беременности и грудного кормления — у нее на это уходит около 2,2 BMR. В то же время непонятно, какой фактор определяет предельный обмен веществ и почему организм не может в течение долгого времени поддерживать его на уровне выше 2,5 BMR.

Читайте также: Ограничить, чтобы победить. Как на самом деле работает мельдоний и почему его не стоило запрещать

Судя по тому, что эти цифры одинаковы у людей в теплых и холодных условиях, с разными видами нагрузок, дело в каком-то универсальном механизме, который не связан с отдельными органами. Исследователи предположили, что скорость обмена веществ ограничивает пищеварительная система, которая не может получать из еды больше определенного количества калорий. Они построили зависимость того, как вес ежедневно меняется в зависимости от уровня обмена веществ. Оказалось, что при энергозатратах больше 2,5 BMR организму человека не хватает внешних поступлений и приходится расходовать внутренние запасы, вне зависимости от того, сколько он ест.

Таким образом, исследователи обнаружили верхнюю границу обмена веществ — 2,5 BMR. Человек не переходит ее даже при сильных естественных нагрузках (при беременности) и стремится к ней в условиях экстремальных нагрузок. Если же раскрутить маховик метаболизма сильнее, придется воспользоваться внутренними ресурсами, которые не бесконечны. И это плохие новости для спортсменов, соревнующихся на длительных дистанциях: для их уровня обмена веществ, судя по всему, существует естественный «потолок», который не поможет преодолеть даже интенсивное питание.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы