еменно переднюю ногу одной стороны и заднюю противоположной. Правда, лошадь, в отличие от нас, двуногих, способна двигаться галопом. На галопе четвероногие чередуют приземление то на передние, то на задние ноги и используют как пружины не только мышцы ног, но и мышцы спины[491].
Теперь, имея общее представление о механике бега, давайте разбираться, как и почему обычный человек способен обогнать лошадь. Для начала еще раз взглянем на незакрашенные участки горизонтальной гистограммы на рис. 23: они позволяют сравнить пределы скорости, которую способен поддерживать человек при беге на дистанцию длиной с марафон (примерно 5,5 м/с), со скоростными пределами рыси у английской борзой (4 м/с), пони и чистокровного скакуна[492]. Я использую такое сравнение, поскольку четвероногие бегуны, в том числе лошади, способны покрывать большие расстояния только рысью. Таким образом, хотя лошади, собаки, зебры и антилопы могут галопировать быстрее, чем человек бежать спринт (серые участки гистограммы), галопом они в состоянии двигаться не более нескольких километров, после чего должны замедлиться и перейти на шаг или рысь, чтобы дать себе передышку, особенно на жаре[493]. Кое-кто из средних лет профессоров способен бегать марафон со скоростью много большей, чем держат на такой же дистанции двигающиеся рысью английские борзые, пони и даже чистокровные скакуны.
Вдобавок к способности относительно быстро преодолевать большие расстояния человек выделяется прежде всего способностью вырабатывать привычку к бегу на большие расстояния. Видели ли вы когда-нибудь, чтобы дикое животное пробегало несколько километров, не имея на то очевидных причин? За исключением стайных хищников вроде волков, собак и гиен, которые на охоте покрывают до 16 км, лишь немногие животные готовы пробежать больше сотни или около того метров, если их ничто к тому не вынуждает[494]. Антилопы и другие кормовые животные саванн убегают, чтобы спастись от преследующего их льва или гепарда, но такие головокружительные рывки длятся не дольше нескольких минут. Другие животные (лошади или, например, собаки) могут бежать долго, но только если мы принуждаем их хлыстом или шпорами. Возмутительные эксперименты 1930-х показывали, что собак можно заставить двигаться рысью на протяжении 97 км (на тренажере), а лошади, специально тренированные на выносливость, способны под наездником преодолеть рысью 160 км[495]. По приведенным меркам человек выглядит впечатляюще. Миллионы самых обыкновенных людей вроде моей матушки по нескольку раз в неделю надевают кроссовки и пробегают трусцой 8 км, и по меньшей мере полмиллиона жителей США ежегодно преодолевают марафон, а в качестве тренировки месяцами бегают более 48 км в неделю[496].
Что касается энергетических затрат на бег, мой преподаватель ошибался, утверждая, будто человек при беге неэкономен, как пингвин. Если исследовать крупные выборки людей, внеся поправки на размеры тела, то очевидно, что человек бегает с такой же эффективностью на единицу массы, как лошади, антилопы и другие приспособленные к быстрому передвижению виды[497].
Что же позволяет обычному человеку, который произошел от плоскостопых приматов, так хорошо показывать себя в беге на выносливость?
Самое очевидное объяснение — наши длинные пружинистые ноги. Пусть они и оканчиваются громоздкими тяжелыми ступнями, они и правда длинные в сравнении с сопоставимого размера животными, что сразу бросается в глаза, если встать рядом с шимпанзе, овцой или английской борзой, у которых примерно такой же вес, как у среднего человека, зато ноги намного короче[498]. Что не менее важно, наши ноги снабжены длинными упругими сухожилиями, например ахилловым. Даже наши ступни имеют пружинистую ткань под сводом стопы. При ходьбе упругость сухожилий не используется, а при беге они работают как пружины. Всякий раз, когда ваша ступня приземляется на грунт, сухожилия натягиваются, поскольку нога сгибается в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах, а свод стопы уплощается. Когда сухожилия восстанавливают свою прежнюю длину, они отдают вам запасенную энергию, помогая снова катапультировать вас в воздух. У всех приспособленных к быстрому бегу животных, от кенгуру до оленей, ноги снабжены длинными пружинистыми сухожилиями, а у наших близких родичей африканских приматов они короткие. Это означает, что у человека независимо от его предков развились длинные сухожилия, например ахиллово, помогающие нам бегать. Согласно одной оценке вместе ахиллово сухожилие и пружина в своде человеческой стопы возвращают нам до половины механической энергии от соударения тела с грунтом при беге[499].
Когда в следующий раз начнете ныть и стенать, что ощущаете себя медлительными, как ленивец, вспомните, что показывает рис. 24. Поскольку скорость — функция от быстроты, с какой двигаются ваши ноги (частота шага), помноженной на расстояние, на которое вы перемещаетесь при каждом цикле шага (длина шага), на рисунке представлены графики скорости в зависимости от частоты и длины шага для тренированного бегуна-человека в сравнении с примерно сопоставимых размеров английской борзой, а также лошадью с вшестеро большей массой тела. Когда мы с Дэннисом Брамблом впервые построили графики на основе наших данных, мы просто опешили. При заданной скорости бега на выносливость у хорошего бегуна-человека частота шага ниже, а длина схожа с аналогичными показателями «полноразмерной» лошади.
Рис. 24. Зависимость скорости от длины шага (вверху) и от частоты шагов (внизу) для хорошего бегуна-человека, грейхаунда и лошади. Обозначения: E — интервал скорости при беге на выносливость; S — интервал скоростей при спринтерском беге; T — рысь; G — галоп. Обратите внимание, как близки на графиках значения для человека и лошади, хотя человек раз в семь меньше[500]
У собак, напротив, длина шага намного меньше, а частота — больше. Иными словами, в интервале скоростей бега на выносливость человек перепрыгивает с ноги на ногу так же, как лошадь. Но если животное ускоряет бег, нам за ним не угнаться, потому что при спринтерском беге человек не может дальше увеличивать длину шага и способен ускориться, только если увеличит частоту шагов, а это затратно и неэффективно. Лошадь галопом за секунды умчится вперед, а нам останется только пыль глотать. Но в конце концов лошади все равно придется замедлиться, потому что от быстрого бега скакуны обычно перегреваются.
Если не считать длинных ног с их отменными беговыми качествами, самое важное и уникальное приспособление — наша способность обильно выделять пот. При беге наш организм излучает много тепла, которое приятно согревает нас в холодные дни, но при жаре и повышенной влажности становится для нас угрозой. Если тепло не отводится, мы вынуждены остановить бег, иначе нам грозит удар, поскольку при температуре тела выше 41°C клетки мозга и все прочие не могут нормально функционировать. Как все млекопитающие, мы охлаждаем организм за счет чуда испарения: когда от жары вода превращается в пар, затраченная на это энергия охлаждает поверхность кожи. Большинство животных используют механизм естественного охлаждения за счет учащенного дыхания: делают короткие поверхностные вздохи для испарения слюны из горла и с языка. Так вода охлаждает кожу, и кровь в залегающих прямо под ней кровеносных сосудах охлаждается тоже. Затем она охлаждает остальной организм. Однако у учащенного дыхания есть два ограничивающих фактора. Во-первых, независимо от слюнявости животного, поверхность испарения все равно ограничена языком, горлом и мочкой носа, а это очень мало по сравнению с размерами его тела, чтобы оно эффективно охлаждалось. Еще одна большая проблема в том, что при движении галопом у собак и других четвероногих нет возможности учащенно дышать, поскольку оно заставляет тело животного раскачиваться, из-за чего внутренности при каждом цикле шага давят на диафрагму, как поршень[501]. Когда четвероногое переходит с рыси на галоп, оно вынуждено прекратить учащенно дышать и синхронизировать каждый вдох-выдох с циклом шага. (Можете сами это проверить, если возьмете собаку с собой на пробежку; но ни в коем случае не давайте долго двигаться галопом в душный жаркий день, иначе животное рискует перегреться.)
В какой-то момент эволюции у человека развилась великолепная система охлаждения тела за счет секретирующих влагу специфических желез, которые у большинства животных есть только на подушечках лап. У обезьян, в том числе человекообразных, по всему телу рассыпаны небольшие количества таких желез внешней секреции, называемых потовыми. И только человек, единственный в животном царстве, обладает огромным количеством потовых желез — их пять-десять миллионов — по всему телу. Особенно густо они расположены на коже головы, конечностей и грудной клетки[502]. Потоотделение фактически превращает все тело в один огромный влажный язык. Кроме того, мы лишились волосяного покрова, что облегчает вентиляцию кожи по всему телу. Это позволяет нам быстро избавляться от избыточного тепла. Лишь немногие животные, кроме лошадей, способны потеть, в том числе верблюды. Однако потеют они менее эффективно и только через апокриновые потовые железы, которые есть и у нас в подмышках и в паху. Учитывая сказанное, смело делаем вывод, что в животном мире человек — чемпион по потоотделению. При быстром беге на жаре он может выделять по литру пота в час (а иногда и больше), чего достаточно, чтобы не давать телу перегреваться во время марафона при 32-градусной жаре. На это не способно ни одно животное