S maximálnym nasadením ubehne stometrový šprint, ale 1500 metrov už musíme zdolávať pomalším tempom. Ani svetový rekordér nezaistí na tejto trati telu dostatok energie potrebnej na pokrytie nárokov šprintu. Maratón treba bežať ešte opatrnejšie. Kde leží hranica ľudských možností pri dlhodobej vytrvalostnej záťaži? Koľko energie je naše telo schopné vydávať dnes a denne bez toho, že by organizmu hrozilo vyčerpanie? pýtajú sa Lidovky.cz.
Beh cez celú Ameriku
Americký antropológ Bryce Carlson z Purdueovej univerzity využil k výskumu hraníc ľudských možností extrémny závod Race Across the USA so štartom v kalifornskej Huntington Beach a s cieľom na opačnej strane kontinentu vo Washingtone. Tempom šiestich maratónov týždenne ubehnú vytrvalci za sto štyridsať dní takmer päťtisíc kilometrov. Pre porovnanie, trať tohto ročníka Tour de France meria 3460 kilometrov a cyklistickí profesionáli ju dajú za tri týždne.
Carlson bežecké preteky naprieč Spojenými štátmi organizuje a sám ho tiež v čase 510 hodín a 10 minút absolvoval. Pri hľadaní hraníc ľudských možností sa spojil s Hermanom Pontzerem z Dukeovej univerzity a jeho študentkou Caitlin Thurberovou. Ich tím nedávno zverejnil výsledky výskumu metabolizmu účastníkov pretekov naprieč Spojenými štátmi v periodiku Science Advances. Vedci v štúdii odhaľujú podstatu "metabolického stropu", na ktorý narazí každý, kto svoje telo núti po dlhšiu dobu k zvýšenej námahe.
Strop pre dlhodobý výkon
Caitlin Thurberová sa dohovorila so šiestimi účastníkmi Race Across the USA. Tí dostávali v predstihu na pitie vodu s mierne rádioaktívnymi atómami vodíka a kyslíka a Thurberovej odovzdávali vzorky moču odoberané v týždni pred štartom a počas prvého aj posledného týždňa pretekov. Z pomerov vylúčených izotopov dokázali Thurberová s Pontzerom určiť množstvo energie, aké tela bežcov spaľovali.
Na začiatku pretekov vydávali vytrvalci pomerne veľa energie. Ich organizmus však čoskoro ubral plyn a spotreba energie sa ustálila pri všetkých na rovnakej hladine. Tá zodpovedala dva a pol násobku energie, ktorú spotrebovávali telo atlétov v absolútnom pokoji.
Na konci pretekov spálili atléti denne asi o 600 kilokalórií menej, než koľko potrebovali na obdobný výkon v prvých dňoch pretekov. Výskumníci z toho usudzujú, že ľudské telo vie znížiť úroveň svojho metabolizmu, aby sa ľahšie vysporiadalo s dlhodobou záťažou.
Výsledky štúdie postavili vedcov pred otázku, prečo je človek dlhodobo schopný podávať výkon práve na úrovni dva a pol násobku pokojovej spotreby energie.
Dokazujú to analýzy výkonov podávaných v extrémnych klimatických podmienkach. Účastníci antarktických expedícií ťahajú sane s poltonovým nákladom a v mrazoch nemajú problém s chladením organizmu. Napriek tomu nepália viac energie než triatlonisti bojujúci s tropickou horúčavou počas klasických havajských pretekov Ironman.
Pontzer a Thurberová došli k záveru, že limit pre dlhodobo udržateľný vytrvalostný výkon vyplýva z množstva energie, ktoré človek dokáže získať z potravy. Pretekári by si však nepomohli k lepším výkonom, keby konzumovali viac kaloricky výdatnej stravy. Dokazujú to merania ľudí, ktorí sa systematicky prejedajú. Ich telá majú k dispozícii nadbytok energie. Napriek tomu aj pre nich platí pri vytrvalostnej záťaži limit dva a pol násobku pokojovej spotreby energie.
Hranice tráviaceho systému
"Strop pre dlhodobý fyzický výkon nie je daný tým, koľko potravy človek dokáže zjesť či ako rýchlo ju do seba nahádže. Limit je daný tým, čo je náš tráviaci systém schopný vstrebať," vysvetľuje Herman Pontzer.
Tento argument prijíma rad odborníkov. Brent Ruby z Montanskej univerzity konštatoval, že závery Pontzera a Thurberovej súhlasia s výsledkami jeho vlastného výskumu výdaja energie u profesionálnych hasičov počas týždňového hasenia lesných požiarov. Ak hasiči udržiavali nasadenie vyžadujúce najviac dvaapolnásobok pokojovej spotreby energie, zvládali záťaž bez väčších problémov.
U niektorých dobrovoľníkov však Ruby nameral vyššiu výdaj a tí počas hasenia požiarov preukázateľne chudli. Vydávali zjavne viac energie, než koľko ich telo dokázalo získať, a hrozilo im vyčerpanie.
Výkon ako v tehotenstve
Zaujímavé výsledky prinieslo porovnanie záťaže bežcov z pretekov Race Across the USA so záťažou, akej je dlhodobo vystavený organizmus tehotných žien. Tiež nastávajúce mamičky spaľujú na pokrytie energetickej spotreby dvaapolnásobok pokojovej spotreby energie. To stavia vedcov pred zaujímavú evolučnú dilemu.
Človek je v porovnaní so svojimi najbližšími zvieracími príbuznými - šimpanzami a gorilami - extrémny vytrvalec. Dokáže bežať bez odpočinku dlhé hodiny. Rovnako úctyhodný výkon však predstavuje aj tehotenstvo, počas ktorého matka zaistí rast embrya a plodu. Tiež ju pritom limituje množstvo energie, ktoré absorbuje v tráviacom trakte.
Otvorila evolúcia našim dávnym predkom vytrvalosťou pri behu rovnako možnosť plodiť väčšie deti alebo väčší počet detí bez toho, že by matku nároky na energiu fatálne vyčerpali? Alebo to bolo naopak a predkom človeka najprv evolúcia zabezpečila výdatný prísun energie pre dieťa vyvíjajúce sa v tele matky a tí ho až následne zužitkovali k bežeckej vytrvalosti?
"Nevieme," priznáva Herman Pontzer. "Vôbec sme netušili, že tieto dve úplne odlišné činnosti spolu nejako súvisia."