Расход энергии и максимальное потребление кислорода (VO2 max) — это только одна часть головоломки, которая устанавливает предел выносливости, но именно эти два фактора являются ключевыми. Мозг внимательно слушает, как тело переключается с чистого аэробного метаболизма на более сложную смесь аэробного и анаэробного. Когда профессиональные бегуны достигают точки максимального потребления кислорода, выносливость резко падает (Рис. 8.1). Марафонец мирового класса может поддерживать скорость 2:65 километров в минуту — как раз на грани достижения VO2 max — чуть более двух часов. Увеличьте этот показатель всего на 5 %, до 2:56 километров в минуту, и период времени, которое он может поддерживать этот темп, сокращается вдвое. Он пересек порог VO2 max, и зависимость от анаэробного метаболизма сигнализирует мозгу, чтобы пора остановиться, прежде чем будет нанесен какой-либо ущерб. Еще немного, и его выносливость — максимальное количество времени, которое он может пробежать, прежде чем упасть, — будет продолжать стремительно падать, поскольку тело все больше полагается на анаэробный обмен веществ.
Метаболический механизм формирует внутреннюю, невидимую сущность каждой гонки на выносливость. Марафоны очень увлекательны, потому что гонка проходит на грани и все бегуны почти достигают максимального потребления кислорода (Рис. 8.1), каждый следит за собственным телом и пытается прочитать мысли противников, выискивая подходящее время, чтобы обогнать их. Порог VO2 max превращает короткие гонки в своего рода кровавый спорт, где каждый участник пытается найти баланс между кислородом и болью, чтобы иметь возможность пробежать гонку и не сдаться перед финишем.
Тем не менее любые легкоатлетические соревнования подходят к концу. Даже марафон заканчивается менее чем за три часа, если вы достаточно быстры. А как насчет действительно долгих ужасов? Бесславного нескончемого марафона голода и страданий? Например, когда вы с упряжкой хаски тащитесь через Антарктиду в течение трех месяцев, а сани, перевозящие всю еду, падают в бездонную расщелину и вы прибегаете к поеданию собак одной за другой в отчаянной бесконечной попытке добраться домой? Экстремальные события, подобные этому, по понятным причинам редки, но все большее число исследований отслеживают энергетические затраты таких людей, как Брайс, которые буквально раздвигают границы возможного. То, что они рассказали нам о выносливости, изменило наше понимание пределов метаболизма.
Выносливость, исчисленная в днях, неделях и месяцах
Как бы впечатляюще это ни выглядело, североатлантическое путешествие было не самой продолжительной экспедицией Брайса Карлсона. Прежде чем покорить океан, он пересек континент.
Утром 16 января 2015 года отважная и веселая команда бегунов собралась на Хантингтон-Бич, штат Калифорния. Их ноги были в песке, а за спиной шумел спокойный океан. Брайс, конечно же, был там вместе с дюжиной других мужчин и женщин, которым не терпелось отправиться в путь. Один из них, человек по имени Ньютон из Вермонта, праздновал семьдесят третий день рождения, но спортсмены не собрались там не для того, чтобы задуть свечи на торте. Они намеревались отправиться в дерзкий трансконтинентальный забег-гонку через все Соединенные Штаты.
В восемь утра они начали гонку, легко пробегая по городским просторам Южной Калифорнии, направляясь на восток, навстречу солнцу. К середине дня бегуны завершили дневной марафон — это была их цель на день. Они отдохнули во временном лагере у финишной черты, легли спать, а на следующий день проснулись и пробежали такое же расстояние еще раз. И снова. И снова… Брайс и другие спортсмены по всей Америке, включая Ньютона, пробегали целый марафон в сутки, шесть дней в неделю (а иногда и семь), в течение 140 дней. Они преодолели более 4800 км, пробираясь через пустыни американского континента, на юго-запад, через холмы и равнины Техаса, через зеленые леса Каролины, и на север к Вашингтону, округ Колумбия, к Белому дому.
К счастью для нас, Даррен и Сэнди Ван Сойе, супруги, которые организовали гонку по всей территории США, пригласили на нее группу ученых (Даррен также был одним из бегунов). Брайс, в то время профессор Университета Пердью и один из команды спортсменов, хотел возглавить исследовательскую работу во время гонки, и Ван Сойе согласился. На антропологической конференции за год до забега Брайс неожиданно подошел ко мне и спросил, не хочу ли я измерить энергетические зат раты бегунов. Это был первый раз, когда я встретил его или услышал что-нибудь о гонке через США, и я был уверен, что он бредит. Пятимесячный 4800-километровый забег через всю Северную Америку? Все это звучало абсурдно. Я сразу же согласился принять в этом участие!
Скорость основного обмена, в отличие от ежедневных энергозатрат, не изменилась у бегунов с начала до конца гонки.
Вместе с моими коллегами Карой Окобок (бывшей аспиранткой из моей лаборатории) и Ларой Дугас (с которой читатели познакомятся далее) мы измерили скорость основного обмена (СОО) бегунов перед забегом, а затем дважды во время соревнования — в начале и в конце. Предполагалось, что эти измерения помогут установить два важнейших параметра. Во-первых, благодаря измерениям, сделанным во время гонки, мы получили бы точный расход калорий, сжигаемых каждый день при экстремальных физических нагрузках (редкая и ценная информация). Во-вторых, мы могли бы сравнить ежедневные затраты энергии в начале и конце гонки, чтобы проверить метаболическую компенсацию. Смогут ли тела бегунов приспособиться к такой экстремальной нагрузке, сократив затраты энергии, чтобы компенсировать огромный рост затрат на физическую деятельность?
Шесть бегунов согласились принять участие в этом метаболическом эксперименте. Кейтлин Тербер, аспирантка из моей лаборатории, руководила полевыми исследованиями по измерению ежедневных энергетических затрат (используя метод дважды меченой воды, глава 3). Она прилетела в Калифорнию к началу гонки, а затем, пять месяцев спустя, в Вирджинию для последнего недельного забега. Она даже выследила двух бегунов, которые отделились от гонки на полпути, чтобы сократить маршрут (еще одно доказательство того, что амбиции и здравомыслие относительны). Лара Дугас также собрала тщательные измерения БСМ бегунов в начале и в конце гонки, хотя ей не удалось получить данные двух спортсменов-отщепенцев. Один из шести бегунов в выборке выбыл из гонки через несколько недель из-за травмы.
В то лето, когда Кейтлин просматривала результаты анализов, она обнаружила необычные результаты. В первую неделю забега спортсмены тратили столько энергии, сколько мы и ожидали: затраты на марафон (около 2600 ккал) + ежедневный расход энергии. Одной недели недостаточно для того, чтобы организм приспособился к новой нагрузке — марафону в день — и поэтому затраты на эту деятельность были просто добавлены к обычному энергетическому бюджету организма. У Брайса и других бегунов результаты в среднем показывали 6200 ккал в день.
Но к концу гонки, 140 дней спустя, их тела изменились. Даже при той же сумасшедшей нагрузке бегуны сжигали 4900 ккал в день — все еще впечатляюще, но это на 20 % меньше, чем в начале гонки. Частично это изменение можно было списать на то, что на востоке меньше холмов и что спортсмены сбросили вес, но это не объясняет того факта, что по крайней мере 600 ккал в день, казалось, просто исчезли из их ежедневного энергетического бюджета. Это была компенсация, ограничение метаболизма в действии: столкнувшись с огромной физической нагрузкой, тела бегунов сокращали затраты энергии на другие задачи, чтобы попытаться держать ежедневный расход в узде. Марафон требовал намного больше энергии, чем организм мог компенсировать — ежедневный расход в течение последних недель гонки были намного выше показателей перед соревнованием, — но тела пытались это сделать.
