Установлен предел физической выносливости человека

Последние научные исследования показали, что уровень выносливости человека во время физической нагрузки зависит вовсе не от силы и накаченности мышц, а от… кишечника. Но на этом революционные открытия не заканчиваются. Ученые также смогли установить, где та самая грань физической выносливости человека.

При чем здесь кишечник

Наверное, многим знакомо то чувство, когда наблюдаешь за некоторыми спортсменами (например, во время того же марафонского забега) и кажется, что это сверхлюди с неисчерпаемым запасом сил и энергии. На самом деле, как показали недавние исследования, результаты которых были опубликованы в журнале Science Advances, даже самые лучшие спортсмены не всесильны. Порог выносливости есть у всех. К тому же он определяется не мышцами или силой воли, как может показаться, а пищеварительной системой.

Группа американских и шотландских исследователей изучила, что происходит с человеческим организмом в разных состояниях: начиная с бега нескольких марафонов подряд и заканчивая беременностью. Исследования показали, что предел калорий, которые организм может потратить за день, а значит и порог физических возможностей человека весьма ограничен. Это связано с тем, что, как оказалось, возможности кишечника поглощать калории из пищи (и следовательно, формировать запасы энергии, которую затем можно будет потратить) также не беспредельны. То есть порог физической выносливости человека напрямую зависит от функционирования кишечника.

Ученые пошли в своих исследованиях дальше и определили тот самый максимум калорий, который человеческий организм способен потратить за день. Им оказалась вполне реальная цифра. Специалисты обнаружили, что скорость метаболизма на пределе физических возможностей примерно в 2,5 раза превышает этот показатель в состоянии покоя (известного также как основной обмен веществ или базальный метаболизм).

Чтобы было легче воспринять эту информацию, придется немного отойти от темы и вспомнить, что такое базальный метаболизм. Говоря простым языком, основной обмен веществ – это то количество калорий, которое организм в любом случае потратит за сутки, даже если человек весь день проспит. То есть это та энергия, которую наши тела израсходуют на поддержание своей функциональности (дыхание, терморегуляция, циркуляция крови и т. п.). Для каждого человека эта цифра уникальна и рассчитывается с учетом множества индивидуальных характеристик.

Так вот, если за норму скорости обмена веществ в состоянии покоя брать среднестатистический показатель в 1600 ккал, то предел возможностей человека составит примерно 4000 ккал. Проще говоря, за сутки без ущерба своему организму человек с базальным метаболизмом в 1600 ккал не сможет тратить энергии больше чем на 4000 ккал. За пределами этого порога организм начнет «поедать» сам себя: расщеплять жировые, мышечные и соединительные ткани.

Как проводилось исследование

Предел физической выносливости ученые рассчитывали на примере людей, занимающихся наиболее энергозатратными видами активности. Чтобы проверить теорию, команда исследователей взяла под наблюдение спортсменов, участвующих в 5-месячном марафоне, во время которого им предстояло пробежать 3000 миль.

Ученые исследовали образцы мочи бегунов на начальном и последующих этапах марафона и обнаружили удивительную закономерность. Оказалось, что на начальном этапе энергетические затраты спортсменов достигали довольно высокого уровня (бегуны сжигали калории примерно в 15,6 раза быстрее, чем в состоянии покоя), но затем показатели резко упали до 2,5-кратного порога. На финальном этапе гонки ученые еще раз исследовали образцы мочи спортсменов и выявили, что за день марафонцы сжигают примерно на 600 калорий меньше, чем было спрогнозировано, исходя из начальных показателей. Но в то же время исследователи согласились: если бы во время марафона спортсмены продолжали сжигать то же количество калорий, что и в начале бега, то они не смогли бы преодолеть даже половины дистанции.

Влияет ли температура воздуха на выносливость

Полученные данные ученые сравнили с результатами анализов людей, принимавших участие в других марафонах, плавании, арктических турпоходах, велогонке Тур де Франс и т.п. Во всех случаях исследователи получили идентичные результаты: чем дольше длится изнурительное испытание, тем медленнее организм сжигает калории.

Например, метаболизм велосипедистов «Тур де Франс» на 23-й день езды снизился до показателей, в 4,9 раза превышающих метаболизм в состоянии покоя. Еще больше ученых удивили результаты, полученные после обследования туристов, принявших участие в 93-дневном походе по Антарктиде. Они сжигали калории примерно в 3,5 раза быстрее, чем в расслабленном состоянии. То есть в каждом случае ученые получили аналогичный результат: сначала калории расходовались в очень высоких количествах, но затем метаболизм людей постепенно снижался до уже знакомого нам 2,5-кратного показателя.

Исследователи признались, что полученные результаты для них стали неожиданностью. Дело в том, что раньше предполагалось, что расход энергии зависит от температурного фактора. То есть считалось, что максимальное потребление энергии организмом определяется его способностью рассеивать тепло. Но результаты проведенного исследования подтвердили: независимо от того, в каких условиях соревнуется спортсмен – в жаре или арктическом холоде, максимально возможные энергопотери у всех одинаковые.

Предел выносливости и беременность

Данное исследование позволило ученым открыть еще одну закономерность. Оказалось, что количество калорий, сжигаемых организмом беременной женщины, также приближается к показателю, который в 2,5 раза превышает основной обмен веществ. Если быть совсем точными, то эта цифра – 2,2.

Вышеизложенное позволило ученым сделать вывод, что порог выносливости остается неизменным независимо от того, какие мышцы или органы задействованы в расходе энергии.

Благодаря проведенному исследованию стало понятно, что независимо от активности (будь то марафонский бег, езда на велосипеде или даже вынашивание малыша) человеческий организм обладает весьма ограниченным количеством энергии, которую может израсходовать в долгосрочной перспективе. Проще говоря, наши тела не могут сжигать калории с одинаковой скоростью до бесконечности. Организм даже при самых высоких физических нагрузках расходует энергию сначала довольно быстро, но затем как будто бы включает команду «Стоп» и начинает замедлять метаболизм.

По мнению ученых, причиной такого жесткого ограничения является пищеварительная система и количество калорий, которые кишечник способен поглотить за день. А эта цифра также имеет свои пределы. В этом, по крайней мере, уверен один из руководителей исследования Герман Понтцер, доцент кафедры эволюционной антропологии Университета Дьюка.

Тратим сейчас – восстанавливаемся позже

Профессор Брент Руби и его коллеги из центра физиологии труда и обмена веществ при университете Монтаны проанализировали, какой уровень физических нагрузок в течение продолжительного времени может выдерживать человек без потери массы тела.

До начала исследования было известно, что атлеты на краткосрочных соревнованиях на выносливость обычно теряют больше калорий, нежели потребляют, создавая тем самым дефицит. Теперь специалистов заинтересовало, как происходит похудение на фоне долгосрочных физических нагрузок. Как оказалось, участники триатлон Ironman и 100-мильного ультрамарафона за время соревнования потеряли в среднем 2,5 кг и 1,5 кг соответственно. И по мнению ученых, это довольно хороший результат, если учесть, что за время гонки они сожгли примерно 9000 и 16000 калорий, которые, понятное дело, во время соревнований полностью восстановить нельзя. Но оказалось, что накопившийся дефицит энергии человеческий организм быстро восстанавливает сразу после завершения соревнований такого плана. В течение нескольких дней после марафона организм требует соблюдать покой и употреблять много пищи, а затем, восстановив силы, возвращается к привычному режиму работы.

Кроме того, ученые поняли, что человек не погибнет, если выйдет за пределы 2,5-кратного порога расходования энергии. Он продолжит двигаться дальше, но в результате этого нарушится баланс между потребляемыми и расходуемыми калориями. В итоге организм начинает «съедать» сам себя, поддерживать свою функциональность за счет своих же ресурсов. Но понятное дело, такое не сможет продолжаться вечно. Более того, пока что ученым не удалось зафиксировать случаи, когда бы человек мог в течение продолжительного времени сжигать калории выше 2,5-кратного порога.

Факты, подтверждающие открытие

В том, что предел физических возможностей человека на самом деле существует, легко убедиться, проанализировав рекорды, которые спортсмены устанавливали в разные годы. На самом деле, когда кто-то повышает установленный ранее рекорд, обычно речь идет о разнице от нескольких секунд до нескольких десятых или даже сотых секунды. То есть максимальный уровень физических возможностей (при условии определенных тренировок) у спортсменов примерно одинаковый.

Взять хотя бы мировые рекорды, установленные в коротком спринте. На сегодня лучший мировой показатель среди мужчин составляет 9,58 секунды. И он удерживается уже на протяжении 10 лет. Если проанализировать, как менялся этот рекорд, то за последние 30 лет он вырос всего лишь на 3,5 сотых секунды. Первый же рекорд в коротком спринте среди мужчин был установлен в 1896 году, и тогда он составлял 12 секунд. То есть более чем за сто лет рекорд повысился всего лишь на 2,5 секунды.

Примерно такая же картина наблюдается и в беге на длинные дистанции – марафоне. Если заглянуть в историю, можно найти информацию, что в 1896 году на Олимпийских играх в Афинах был установлен рекорд в марафонском беге. Спортсмен сумел преодолеть примерно 42 км за 2 часа 58 минут 50 секунд. Современный мировой рекорд в марафоне составляет 2 часа 1 минуту 39 секунд. То есть за столетие этот показатель, как и в случае с коротким спринтом, существенно не увеличился.

Вывод из этого напрашивается сам по себе: сколько бы ни тренировался человек, сделать больше, чем позволяет его физическая выносливость, он не сможет. И теперь мы знаем, на каком уровне располагается тот самый предел выносливости.

Источники