Герман Понцер
Sapiens на диете. Всемирная история похудения, или Антропологический взгляд на метаболизм

Передвижение: затраты на ходьбу, бег, плавание и езду на велосипеде

7:45 утра. Иду пешком.

Еще не было и восьми утра, а солнце уже припекало. Прохладное утро в Хадзалэнде превратилось в еще один невероятно жаркий день. Я тогда был с женщинами племени – мы пошли на ежедневную вылазку в поисках еды. В тот день мы собирали ягоды конголоби: твердые шарики размером с горошину, почти сплошь состоящие из семечка, только с тонкой оболочкой из сладкой мякоти.

Мы покинули лагерь, когда не было еще и семи утра. Я и женщины шли в свободной колонне около получаса по едва заметной колее, проделанной вдоль дороги случайным ровером или пикапом. Тропа поднималась от равнин восточного края озера Эяси и через скалистые холмы Тлиика – это был самых короткий путь к деревне Доманга для редкого путешественника. Грузовик проезжал здесь раз в несколько недель – ровно столько, чтобы золотистая трава и выносливый кустарник не стерли его следы. Когда тропа петляла по вершинам холмов Тлиика, изгиб проходил мимо лагеря Сенгели, и хадза, жившие там, часто использовали ее как дорогу домой и обратно.

7:50 утра. Иду пешком.

Мы шли по бескрайнему золотистому океану сухой травы, мимо акаций, высоких баобабов и высохших кустов. Наконец мы добрались до зарослей кустарника конголоби, и женщины распределились по территории. Они ловко срывали пригоршни ягод с тонких стеблей и запихивали их в конги. Конги, разноцветные прямоугольники тонкой ткани размером с пляжное полотенце, были завязаны на плечах, как сумки, образуя глубокий карман, который свисал с бедра. В тот день я должен был следить за Миле, шестидесятипятилетней женщиной, которая совершала утреннюю вылазку за ягодами. Она позволила мне сопровождать ее и делать заметки – главное, чтобы я постарался не мешать и не был слишком назойливым.

Эти фокусные наблюдения, как их называют, являются хлебом с маслом антропологии: ежедневные данные, накопленные с течением времени, могут воссоздать детальный портрет жизни в конкретном сообществе. Фокус в том, чтобы быть ненавязчивым – не вмешиваться в привычную деятельность тех, за кем вы наблюдаете. Возня с тетрадями или падение от теплового удара считаются нежелательными. Я в хорошей форме, у меня в рюкзаке была бутылка воды и батончик мюсли; я не беспокоился об этом. И я вел записи, следуя инструкциям Брайана Вуда, который проделал десятки таких процедур и является настоящим антропологом: я держал диктофон в правой руке и каждые пять минут шепотом сообщал, что Миле делала в этот момент.

7:55 утра. Иду пешком.

Единственной проблемой было мое растущее беспокойство. Мало того, что я бесшумно слонялся вокруг, наблюдая за всеми, как смотрительница на выпускном балу в католической школе, так еще и говорил в микрофон каждые пять минут, как самый нелепый шпион в мире. Чем тише я старался быть, тем нелепее мне казалось, что я шепчу что-то в маленькую черную коробочку в бескрайней пустоте африканской саванны. И почти всегда я сообщал одно и то же: иду пешком.

Быть членом племени хадза – значит много ходить. И ходить. И ходить. Каждый день. Женщина проходит в среднем 8 км в день, мужчина – около 13,5. Женщина возраста Миле прошла за свою жизнь более 160 000 км – достаточно, чтобы обогнуть земной шар четыре раза. Мужчина, достигший семидесяти лет, может преодолеть расстояние в 384 000 км – этого хватить, чтобы дойти до Луны.

8:00 утра. Иду пешком.

Когда через несколько часов мы наконец вернулись в лагерь, Брайан спросил меня, как прошло наблюдение. Я сказал ему, что было здорово. Все прошло хорошо. Не было проблем. Я был слишком смущен, чтобы упомянуть о том, как я, возможно, всех раздражал, расхаживая кругом и делая заметки. Конечно, как взрослый человек и антрополог я показал себя не с самой лучшей стороны. Мы с Брайаном дружили еще в Гарварде, когда учились в аспирантуре, и, хотя оба проходили обучение на факультете антропологии, у нас была совершенно разная подготовка. Пока я был на полевой станции, заставляя собак и коз ходить по беговой дорожке и изу чая физиологию метаболизма, Брайан жил в племени хадза и занимался настоящей антропологической полевой работой – он был ответственным за фокусные наблюдения и интервью и изучал, как они собирают еду. Теперь, много лет спустя, в самый разгар нашего исследования охотников и собирателей, я отчаянно старался не быть слабым звеном. Мне не хотелось признаваться, что я чувствую себя глупо, записывая все на диктофон. Серьезный, преданный своему делу антрополог не позволил бы чему-то сродни тщеславию помещать выполнению работы.

Однако позже, за ужином, когда Брайан, Дэйв Райхлен и я обсуждали события дня и строили планы на следующий, я все рассказал. «Это было немного… странно, – сказал я, – каждые пять минут я записывал на диктофон, что просто иду, словно какой-нибудь сумасшедший, потерявшийся на Пенсильванском вокзале и кричащий в разрядившийся телефон».

«Да… это было вовсе не обязательно», – сказал Брайан.

Что?! Отсутствие записи происходящего с точными пятиминутными интервалами казалось серьезным нарушением Кодекса наблюдений антропологов, если таковой вообще существовал. Правило № 1: делать заметки каждые 5 минут. Правило № 2: не умирать (это может подпортить эксперимент). Правило № 3: см. Правило № 1.

Брайан рассказал мне, как он с этим справился: если в записях была пропущена дежурная фраза о том, чем занимается племя хадза, то смело можно предположить, что с прошлого периода ничего не изменилось. Ходьба была обычным делом, как и дыхание. Конечно, было важно регистрировать и эту активность, но гораздо полезнее было замечать остановки. Брайан был опытным полевым исследователем, для него такая логика была очевидной.

«Если ты находишься в племени хадза, то ты всегда идешь».

Ходьба является настолько важной частью их жизни, что, когда мы с Дэйвом и Брайаном занялись проектом Hadza energetics в 2009 году, первым объектом нашего исследования была именно она. Во время первого полевого эксперимента мы измеряли общие ежедневные затраты энергии с помощью метода дважды меченой воды и даже привезли с собой портативную респирометрическую систему. Конечно, оборудование стоило в два раза дороже моей Honda Civic, но оно поместилось в портфель и помогло нам проделать невероятную работу по измерению потребления кислорода и производства углекислого газа. Участники испытания надевали на нос и рот легкую пластиковую маску, похожую на кислородные маски в больницах. У нее была тонкая трубка, которая шла к сенсорному блоку, размером с толстый роман в мягкой обложке, прикрепленный к нагрудному ремню. Это была крошечная метаболическая лаборатория.

Рис. 3.1. Прогулка пешком. Работать и жить в племени хадза означает постоянно быть на ногах и проходить много километров пешком. На этой фотографии вы видите, как мы следовали за двумя членами племени, выслеживающими импалу, подстреленную два часа назад. Несмотря на все усилия, отпечатки копыт и пятна засохшей крови, антилопу так и не нашли.

Мы расчистили ровную пешеходную дорожку вокруг лагеря для испытаний. Мужчины и женщины хадза шли в течение примерно пяти-семи минут с постоянной скоростью, в то время как маска и сенсорное устройство рассчитывали скорость расхода энергии (килокалорий в минуту) из измерений потребления кислорода и производства углекислого газа. Мы обнаружили, что они тратят на ходьбу столько же энергии, сколько и все остальные:

Энергетические затраты на ходьбу (ккал на км) = 0,49 × вес (кг)

Это уравнение взято из большого метаанализа Джонаса Рубенсона и его коллег, объединяющего данные двадцати различных исследований. Информация, полученная нами благодаря изучению племени хадза, полностью совпадала с результатами выборки ученого. Видимо, жизнь, проведенная на ходу, не делает человека более эффективным в ходьбе.

Используя уравнение для расчёта затрачиваемой энергии, вы обнаружите, что 70-килограммовый человек сжигает 34 килокалории, чтобы пройти один километр (0,49 × 70 = 34). Более миниатюрный человек при весе 45 кг сжигал бы 22 ккал. (Это затраты, превышающие нужные для отдыха, которые мы обсудим ниже.) Если мы хотим учесть усилие, затрачиваемое на ношение рюкзака или ребенка, то просто добавляем вес этих предметов к показателю массы тела, прежде чем умножить его на 0,49. Таким образом, если человек весом 82 кг наденет 9-килограммовый рюкзак, то он будет сжигать 44 ккал за один километр.

Бег обходится дороже, чем ходьба. В той же работе Рубенсон и его коллеги проанализировали данные двадцати трех исследований расхода энергии на бег и обнаружили, что энергозатраты росли с увеличением веса.

Энергетические затраты на бег (ккал на км) = 0,95 × вес (кг)

Получается, что 70-килограммовый человек, пробежавший километр, сожжет 66 ккал (0,95 × 70 = 66). И поскольку 70 кг – это типичный вес для взрослого человека, то мы можем смело предположить, что ходьба требует 34 ккал за км, а бег – 66 ккал. Бег «стоит» вдвое дороже, чем ходьба, но все же далеко не так дорого, как плавание. В исследованиях профессиональных пловцов Паолы Зампаро, Карло Капелли и их коллег энергозатраты на плавание рассчитываются следующим образом:

Энергетические затраты на плавание (ккал на км) = 2,7 × вес (кг)

… что почти в три раза больше, чем при беге. Для сравнения, езда на велосипеде обходится гораздо «дешевле»:

Энергетические затраты при езде на велосипеде (ккал на км) = 0,15 × вес (кг)

И это всего 1/3 стоимости энергозатрат от обычной ходьбы. Затраты энергии на езду на велосипеде растут экспоненциально со скоростью, а также зависят от таких факторов, как ветер, дорожное покрытие, конструкция шин и давление (которые влияют на сопротивление). Как бы то ни было, экономичность велосипеда сильно отличается даже от самого экологичного автомобиля. Toyota Prius весом около 1300 кг сжигает 4 л бензина (32 500 ккал), чтобы проехать 100 км, а это означает, что его стоимость за кг (0,25 ккал за км) примерно на 60 % больше, чем путешествие на велосипеде.

Прежде чем закончит этот тур по путешествиям с человеческим двигателем, давайте посмотрим, сколько энергии мы тратим при восхождении. Будь вы членом племени хадза, взбирающимся на баобаб, чтобы собрать мед из улья, скалолазом на какой-нибудь альпийской скале или бухгалтером, поднимающимся по лестнице на работе, расход энергии во время восхождения увеличивается с весом тела следующим образом,

Восхождение (ккал на м) = 0,01 × вес (кг)

На первый взгляд энергетические затраты при восхождении могут показаться невысокими. Но обратите внимание, что, в отличие от энергетической «стоимости» ходьбы, бега, плавания и езды на велосипеде, это уравнение дает «стоимость» за каждый метр высоты; в других указана «цена» за километр. На самом деле восхождение на гору обходится примерно в тридцать шесть раз «дороже», чем ходьба пешком, и это, несомненно, самый «дорогой» вид передвижения для человека. Конечно, ходьба или бег вниз по склону менее затратны, чем путешествие по ровной местности, если спуск не настолько крут, чтобы было трудно идти. Удобно, что для холмов, с которыми мы обычно сталкиваемся на тропах и тротуарах (уклоны менее 10 %), дополнительные затраты на подъем в гору примерно такие же, как и экономия энергии при спуске. Затраты на подъем и спуск с холма обычно можно игнорировать, если его высота незначительна.

Рис. 3.2 энергетические затраты (ккал на кг массы тела) при передвижении. Слева приводится количество энергии, затраченной за пройденный км, справа – за час.

Влияние скорости, тренировки и техники

По своему опыту вы знаете, что чем быстрее ходите, бегаете, катаетесь на велосипеде, карабкаетесь или плаваете, тем тяжелее дышите и тем больше энергии сжигаете. А еще нам всегда кажется, что профессиональные спортсмены бьют рекорды без каких-либо усилий, в то время как мы, простые смертные, пыхтим и тяжело дышим. На самом деле скорость влияет на расход энергии двумя способами, но эффект не всегда совпадает с восприятием. А обучение и техника имеют гораздо меньшее значение, чем вы думаете.

Основной способ, которым скорость влияет на расход энергии, прост: чем быстрее мы двигаемся, тем быстрее мышцы должны выполнять работу и тем быстрее мы сжигаем калории. Если за один км мы тратим 100 ккал, то за 6 км мы сожжем 600 ккал (километр мы будем пробегать за 10 минут) или 1000 ккал за 10 км. Другими словами, скорость, с которой мы сжигаем энергию (ккал в минуту или ккал в час), будет увеличиваться непосредственно со скоростью. Увеличение энергозатрат в минуту при ходьбе, беге, плавании и езде на велосипеде показано на Рис. 3.2.

Описанное выше, вероятнее всего, укладывается в вашу картину мира: чем выше скорость, тем больше расход энергии. Однако есть один интересный факт: независимо от скорости, вы будете сжигать одинаковое количество калорий за километр. Это означает, что вы потратите такое же количество калорий как при пробежке на три км в своем темпе, так и при беге трусцой – просто это происходит быстрее (и заканчивается раньше) при увеличении скорости. Быстро бегать труднее, потому что усталость связана с тем, как усердно мы работаем (например количество калорий в минуту), а не только с общим количеством сожженных калорий. Мы обсудим выносливость и усталость в Главе 8. На данный момент достаточно знать, что «расход топлива» для бега не меняется со скоростью.

Это не относится к плаванию, ходьбе и езде на велосипеде. Для этих видов деятельности скорость влияет на наш расход «топлива» – энергию, сжигаемую на километр. Этот эффект отчетливо виден на Рис. 3.2, где показано соотношение между скоростью и энергией на км. Рассмотрим, например, ходьбу. Если человек весом 70 кг будет идти в своем обычном темпе около 4 км/час, то будет сжигать примерно 50 ккал за 1,5 км. Мы можем рассматривать это как оптимальную скорость, поскольку она требует наименьшего количества энергетических затрат на километр. При более быстрой ходьбе, со скоростью 6,5 км в час, вы будет сжигать примерно на 40 % больше энергии, то есть около 70 ккал на 1,5 км. При скорости около 8 км в час «стоимость» ходьбы превышает энергетические затраты при беге. На самом деле бежать с такой скоростью «дешевле», чем идти пешком.

Благодаря эволюции мы очень чувствительны к изменению энергетических затрат при ходьбе. Поставьте кого-нибудь на беговую дорожку и медленно увеличьте скорость, и он, естественно, переключится с ходьбы на бег очень близко к скорости метаболического перехода, когда бег требует меньшего количества энергии^[22]. Попросите испытуемых пройтись по дорожке в обычном темпе или понаблюдайте за людьми, идущими по тротуару, и вы обнаружите, что они держатся довольно близко к энергетически оптимальной скорости. Привычная скорость ходьбы также зависит от наших целей и окружающей среды. Скорость людей в больших быстро развивающихся городах или членов племени хадза, которые вынуждены быстро передвигаться, обычно выше, чем энергетически оптимальная. Видимо, при определенных обстоятельствах мы готовы тратить немного больше энергии на километр, чтобы сэкономить время и пройти больше. Как и других животных, эволюция научила нас стратегически подходить к тому, как мы тратим энергию.

Энергетические затраты на ходьбу (ккал/км) увеличиваются по мере ускорения из-за механики походки. Мы поднимаемся и опускаемся с каждым шагом, центр тяжести перемещается будто по американским горкам. Эти движения вверх-вниз становится все труднее выполнять по мере ускорения. Когда мы переходим на бег, ноги превращаются в пружинистые палки и мы как бы подпрыгиваем от шага к шагу. Мы все также поднимаемся и опускаемся при каждом шаге, но благодаря пружинной механике соотношение скорости и затрачиваемой энергии становится более уравновешенным.

Энергетическая «стоимость» езды на велосипеде и плавания на километр увеличивается со скоростью, однако уже по другим причинам. Дело в том, что, плавая или катаясь на велосипеде, вы как бы перемещаетесь сквозь жидкую субстанцию (воздух или воду) и энергия расходуется на противостояние сопротивлению. Чем быстрее вы двигаетесь, тем сильнее сопротивление. Этот эффект чрезвычайно силен и в плавании: увеличение скорости всего с 3 км/ч до 5 км/ч вызывает рост энергетических затрат за один км примерно на 40 % (Рис. 3.2). При езде на велосипеде энергетические затраты на борьбу с сопротивлением не так заметны, если ваша скорость ниже 16 км в час (одна из причин того, что сопротивление воздуха не является важным фактором при беге). Если скорость выше 16 км в час, то влияние сопротивления увеличивается. Велосипедист весом 70 кг потратит на 10 ккал больше за км, чтобы увеличить скорость с 15 до 30 км в час; увеличение с 30 до 50 км в час будет стоить на 15 ккал больше за километр (Рис. 3.2). Эти показатели актуальны при отсутствии ветра, который будет влиять на лобовое сопротивление, увеличивая или уменьшая поток воздуха относительно движущегося человека. Езда на велосипеде со скоростью 32 км в час при встречном ветре 16 км в час приведет к тому же сопротивлению, что и езда со скоростью 48 км в час при безветренной погоде.

Скорость движения влияет на расход энергии – чем быстрее мы двигаемся, тем быстрее сжигаем калории.

Удивительно, но обучение и техника лишь незначительно влияют на энергетическую «стоимость» передвижения. Исследования профессиональных бегунов дали разные результаты: первые ученые обнаружили, что обученные спортсмены сжигают меньше энергии на километр, однако вторые сообщили об отсутствии разницы. Другие эксперименты основывались на более контролируемом подходе: в течение нескольких недель или месяцев проводились исследования испытуемых, во время которых измеряли их энергетические затраты. Эти исследования не всегда показывают измеримое влияние, оказанное на энергетическую «стоимость» километра, но даже в тех работах, которые действительно демонстрируют разницу, эффект обычно невелик, около 1–4 %. Это может быть важно в спорте высших достижений, где гонки выигрываются или проигрываются за доли секунды, но вряд ли будет заметно среднему человеку.

Техника и оборудование также почти не оказывают никакого значимого воздействия. В исследовании об энергетических затратах во время плавания Капелли и его коллеги сообщили о том, что спортсмены, плавающие на спине, баттерфляем или в вольном стиле, расходуют почти одинаковое количество энергии (брасс требует уже других затрат). По-видимому, вы можете плавать практически в любом стиле, и это мало влияет на энергозатраты. То же самое касается и бега. Интернет полон тонких и трезвых советов о том, как держать руки во время бега, но это в основном чушь, по крайней мере с точки зрения метаболизма. Вы можете ходить или бегать, скрестив руки на груди, за спиной или вытянув над головой, и это только увеличит количество сжигаемых калорий на 3–13 %. Новейшая технология в этой сфере – это обувь Nike Vaporfly, которая за 250 долларов обещает снизить энергетические затраты примерно на 4 процента. Это впечатляющая инженерия, но для 70-килограммового человека 4-процентная экономия составляет всего 2,5 ккал на км, что эквивалентно энергии в одном драже M&M’s. Это сокращение затрат вряд ли будет иметь большое значение, если вы не соревнуетесь с другими профессиональными спортсменами. Поскольку «стоимость» одного километра увеличивается с массой тела, то типичный американец с лишним весом рациональнее расходовал бы энергию при беге (и при всех остальных видах физической активности), если бы сбросил несколько килограмм. Снижение массы тела на один процент равно аналогичному снижению энергозатрат.

Километры за пончик

Для того, чтобы определить количество энергии, затраченное на различные виды деятельности, мы можем использовать уравнения для расчета «стоимости» ходьбы, бега и лазания. На самом деле, сами по себе энергетические затраты на физическую активность очень малы. Давайте возьмем в пример взрослого человека весом 70 кг. Даже если он проходит рекомендуемые 10 000 шагов в день (около 8 км), то это всего лишь около 250 ккал – примерно столько же, сколько в одной бутылке содовой (240 ккал) или в половине биг-мака (270 ккал). Подъем на один лестничный пролет сжигает 3,5 ккал – это даже меньше энергии, чем в шарике M&M. Вам придется пробежать 5,5 км, чтобы сжечь калории, которые наберете, съев один шоколадный глазированный пончик (340 ккал) и более 12 км, чтобы компенсировать большой молочный коктейль из Mcdonald’s (840 ккал).

При более экстремальных видах спорта энергетические затраты, конечно же, выше. Все тот же спортсмен весом 70 кг, пробежав марафон, сожжет около 2690 ккал. Во время триатлона Ironman (заплыв на 3,8 км, велогонка на 180 км, бег на 42,2 км) спортсмен сожжет около 8000 ккал, если предположить, что средняя скорость езды на велосипеде будет 40 км в час (Рис. 3.2) и плыть он будет очень быстро. За 160-километровый ультрамарафон вы сожжете 16 500 ккал, и это без учета затрат на подъем в гору. Пеший поход по Аппалачской тропе^[23] с 14-килограммовым рюкзаком за спиной «стоит» около 140 000 ккал.

А как насчет Миле и других женщин хадза, которые каждый день ходят, чтобы найти и принести домой еду? Представители племени, как правило, меньше ростом, чем взрослые в развитых странах. Они в среднем весят около 43 кг. Тем не менее типичная женщина хадза, проходящая 8 км каждый день, сжигала бы около 63000 ккал в течение года только при ходьбе. Это очень много энергии.

Но все равно меньше, чем затраты на выращивание ребенка.