stringtranslate.com

Гипотеза бега на выносливость

Гипотеза о беге на выносливость представляет собой ряд предположений , которые предполагают, что у людей развились анатомические и физиологические адаптации для бега на большие расстояния [1] [2] [3] и, что еще более важно, что «бег — это единственное известное поведение, которое могло бы объяснить различные планы строения тела у Homo в отличие от обезьян или австралопитеков» [4] .

Гипотеза предполагает значительную роль бега на выносливость в облегчении способности ранних гомининов добывать мясо. Сторонники этой гипотезы утверждают, что бег на выносливость служил для гомининов средством эффективного участия в упорной охоте и браконьерстве, тем самым повышая их конкурентное преимущество в приобретении добычи. Следовательно, эти эволюционные давления привели к тому, что бег на выносливость стал основным фактором, формирующим многие биомеханические характеристики современных людей.

Эволюционные доказательства

Ни один примат, кроме человека, не способен к бегу на выносливость, и, по сути, у австралопитека не было структурных адаптаций для бега. [5] [6] Вместо этого судебная антропология предполагает, что анатомические особенности, которые напрямую способствовали возможностям бега на выносливость, были тщательно отобраны в пределах рода Homo, датируемого 1,9 млн лет назад. Следовательно, отбор анатомических особенностей, которые сделали возможным бег на выносливость, радикально изменил тело гоминида. [7] Общая форма передвижения человека заметно отличается от всех других животных, наблюдаемых в природе. Уникальная манера передвижения человека была описана в журнале Journal of Anatomy :

«… ни одно животное не ходит и не бегает так, как мы. Мы держим туловище прямо; при ходьбе наши колени почти выпрямлены в средней позиции; силы, которые наши ступни оказывают на землю, очень заметно двуглавы, когда мы идем быстро; и при ходьбе, а обычно и при беге, мы сначала ударяем о землю только пяткой . Ни одно животное не ходит и не бегает так». [8]

Более поздние исследования показали, что так называемый heelstrike , тенденция бегунов направлять весь свой вес через пятку, когда ведущая нога касается земли, не является универсальной. Это может быть артефактом более удобной обуви , специально разработанной для бега. [9] Бегуны, которые когда-либо ходили босиком, как правило, приземляются на переднюю часть стопы, на головки четвертой и пятой плюсневых костей. [10] Когда их просят бежать на силовом месте, которое регистрирует степень давления, испытываемого стопой в течение шага, бегуны босиком демонстрируют заметно более плоскую и менее интенсивную кривую силы, что указывает на уменьшенное воздействие на кости их стопы. Исследователи, чьи работы прояснили эту деталь, такие как Дэниел Либерман из Гарварда , приходят к выводу, что это, вероятно, был шаг самых ранних прямоходящих предков человечества . Другие авторы считают, что этот «босой шаг» менее травматичен и более эффективен, чем «обутый шаг», типичный для бегунов, которые носят специализированную обувь. Их доводы основываются на традиционных положениях, которые лежат в основе всех аргументов, касающихся эволюции человека: а именно, что миллионы лет естественного отбора оптимизировали человеческое тело для одного способа передвижения и что современные попытки превзойти это с помощью технологических вмешательств, таких как создание модифицированных кроссовок, не могут конкурировать с анатомией человека, созданной эволюцией.

С точки зрения естественного отбора ученые признают, что специализация в беге на выносливость не помогла бы ранним людям избегать более быстрых хищников на коротких дистанциях. [11] Вместо этого она могла бы позволить им более эффективно пересекать меняющиеся зоны обитания в африканских саваннах во время плиоцена . Бег на выносливость способствовал своевременному изъятию туш крупных животных и позволял отслеживать и преследовать добычу на больших расстояниях. Эта тактика изнурения добычи была особенно выгодна для поимки крупных четвероногих млекопитающих, испытывающих трудности с терморегуляцией в жаркую погоду и на больших расстояниях. С другой стороны, люди обладают эффективными средствами рассеивания тепла, в первую очередь посредством потоотделения. В частности, испарительное рассеивание тепла с кожи головы и лица предотвращает гипертермию и тепловой энцефалит из-за экстремальных сердечно-сосудистых нагрузок. [12] Более того, по мере того, как люди продолжали развиваться, наша осанка становилась все более вертикальной и впоследствии увеличивалась по вертикали с удлинением конечностей и туловища, эффективно увеличивая площадь поверхности для телесного рассеивания тепла. [13]

В работе, посвященной изучению эволюции человеческой головы, палеонтолог Дэниел Либерман предполагает, что определенные адаптации черепа и шеи Homo являются корреляционным доказательством признаков, селективных для оптимизации бега на выносливость. В частности, он утверждает, что такие адаптации, как уплощение лица и развитие выйной связки, способствуют улучшению баланса головы для краниальной стабилизации во время длительных периодов бега. [14]

По сравнению с ископаемыми скелетами австралопитеков , отбор на ходьбу сам по себе не привел бы к развитию некоторых из этих предполагаемых признаков, полученных в результате «бега на выносливость» :

Академический дискурс

Полученная более длинная задняя конечность уже присутствовала у Australopithecus вместе с доказательствами наличия костей стопы с жестким сводом. Ходьба и бег у Australopithecus могли быть такими же, как у ранних Homo . Небольшие изменения в морфологии суставов могут указывать на нейтральные эволюционные процессы, а не на отбор. [15]

Методология, с помощью которой были выбраны и оценены предложенные производные признаки, по-видимому, не была указана, и сразу же появились весьма технические аргументы, «отвергающие их обоснованность и называющие их либо тривиальными , либо неверными ». [16]

Большинство из этих предложенных признаков не были проверены на предмет их влияния на эффективность ходьбы и бега. [15] Новые встречные вращения формы туловища, которые помогают контролировать вращения, вызванные движением тазобедренного сустава, кажутся активными во время ходьбы. [17] [18] Упругое накопление энергии происходит в подошвенной мягкой ткани стопы во время ходьбы. [17] Относительная длина нижних конечностей оказывает немного большее влияние на экономичность ходьбы, чем бега. [18] Положение стопы с пяткой вниз делает ходьбу экономичной, но не приносит пользы бегу. [19]

Анализ на основе модели, показывающий, что падальщики достигают туши в течение 30 минут после обнаружения, предполагает, что «бег на выносливость» не дал бы более раннего доступа к тушам и, таким образом, не привел бы к отбору для «бега на выносливость». Более ранний доступ к тушам мог быть выбран для бега на короткие дистанции в 5 км или меньше, с адаптациями, которые в целом улучшили производительность бега. [20]

Открытие большего количества ископаемых доказательств привело к дополнительным подробным описаниям костей задних конечностей с измеримыми данными, представленными в литературе. Из изучения этих отчетов, предполагаемые черты задних конечностей уже присутствовали у Australopithecus или ранних Homo . Эти характеристики задних конечностей, скорее всего, развились для улучшения эффективности ходьбы с улучшением бега как побочного продукта. [21]

Активность ягодичной мышцы была существенно выше при прыжках с максимальным усилием и ударах, чем при спринте, и существенно выше при спринте, чем при беге на скорости, которую можно поддерживать. Уровни активности не согласуются с предположением о том, что размер мышц является результатом отбора для бега на длительную выносливость. [22] Кроме того, активность ягодичной мышцы была намного выше при спринте, чем при беге, схожа при скалолазании и беге и выше при беге, чем при ходьбе. Повышенная мышечная активность, по-видимому, связана со скоростью и интенсивностью движения, а не с самой походкой. Данные свидетельствуют о том, что большой размер ягодичной мышцы отражает множественные роли во время быстрых и мощных движений, а не специфическую адаптацию к бегу на субмаксимальную выносливость. [23]

Ссылки

  1. ↑ Carrier, David R. (август–октябрь 1984 г.). «Энергетический парадокс человеческого бега и эволюции гоминид». Current Anthropology . 25 (4): 483–95. doi :10.1086/203165. JSTOR  2742907. S2CID  15432016..
  2. ^ Bramble, Dennis; Lieberman, Daniel (ноябрь 2004 г.). «Бег на выносливость и эволюция Homo» (PDF) . Nature . 432 (7015): 345–52. Bibcode : 2004Natur.432..345B. doi : 10.1038/nature03052. PMID  15549097. S2CID  2470602.
  3. ^ Кранц, Гровер С. (1968). «Размер мозга и охотничьи способности у древнейшего человека». Current Anthropology . 9 (5): 450–451. doi :10.1086/200927. S2CID  143267326.
  4. ^ Циммер, Карл (17 ноября 2004 г.). «Эволюция выносливости: физиологические адаптации могли сделать людей лучшими бегунами». Наука .
  5. ^ Хант, Кевин (1 декабря 1991 г.). «Механические последствия позиционного поведения шимпанзе». Американский журнал биологической антропологии . 86 (4): 521–536. doi :10.1002/ajpa.1330860408. PMID  1776659.
  6. ^ Стерн, Джек; Сасман, Рэндалл (1983). «Локомоторная анатомия Australopithecus afarensis». Американский журнал биологической антропологии . 60 (3): 279–317. doi :10.1002/ajpa.1330600302. PMID  6405621.
  7. ^ Либерман, Дэниел (2007). «Либерман, Дэниел Э. и др. «Эволюция бега на выносливость и тирания этнографии: ответ на». Журнал эволюции человека . 53 (4): 439–442. doi :10.1016/j.jhevol.2007.07.002. PMID  17767947. S2CID  14996543.
  8. ^ Александр, Р. М. (2004). «Двуногие животные и их отличия от людей». Журнал анатомии . 204 (5): 321–330. doi :10.1111/j.0021-8782.2004.00289.x. PMC 1571302. PMID 15198697.  S2CID 46335255  . 
  9. ^ nature video (27 января 2010 г.). The Barefoot Professor: от Nature Video . Получено 10 августа 2024 г. – через YouTube.
  10. ^ nature video (27 января 2010 г.). The Barefoot Professor: от Nature Video . Получено 10 августа 2024 г. – через YouTube.
  11. ↑ Либерман, Дэниел (30 мая 2024 г.). «Биография Britannica: Дэниел Либерман». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  12. ^ Rasch, W.; Samson, P. (август 1991). «Потеря тепла из головы человека во время упражнений». Журнал прикладной физиологии . 71 (2): 590–595. doi :10.1152/jappl.1991.71.2.590. PMID  1938732.
  13. ^ Уилер, П. Е. (1993). "Уилер, П. Е. "Влияние телосложения и формы тела на энергетический и водный бюджеты гоминидов; сравнение телосложения австралопитеков и ранних Homo". Журнал эволюции человека . 24 (1): 13–28. doi :10.1006/jhev.1993.1003.
  14. ^ Лейберман, Дэниел (1 апреля 2011 г.). Эволюция человеческой головы. Издательство Гарвардского университета. doi :10.4159/9780674059443. ISBN 9780674059443.
  15. ^ ab Pontzer, Herman (2012). «Экологическая энергетика у ранних Homo». Current Anthropology . 53 (S6): S346–S358. doi :10.1086/667402. S2CID  31461168.
  16. ^ «В отличие от обезьян, люди рождены, чтобы бегать, говорится в исследовании / Открытие может помочь датировать эволюцию человека — но другие ученые говорят, что эта теория — чушь». SFGATE . 18 ноября 2004 г.
  17. ^ ab Crompton, RH; Vereecke, EE; Thorpe, SKS (2008). «Передвижение и осанка от общего предка гоминидов до полностью современных гомининов, с особым упором на последнего общего предка панинов/гомининов». Journal of Anatomy . 212 (4): 501–543. doi :10.1111/j.1469-7580.2008.00870.x. PMC 2409101 . PMID  18380868. 
  18. ^ ab Steudel-Numbers, Karen L.; Weaver, Timothy D.; Wall-Scheffler, Cara M. (2010). «Эволюция бега человека: влияние изменений длины нижних конечностей на локомоторную экономичность». Journal of Human Evolution . 143 (4): 601–611. doi :10.1002/ajpa.21356. PMC 3011859. PMID  20623603 . 
  19. ^ Каннингем, CB; Шиллинг, N.; Андерс, C.; Кэрриер, DR (1 марта 2010 г.). «Влияние положения стопы на стоимость передвижения у людей». Журнал экспериментальной биологии . 213 (5): 790–797. doi :10.1242/jeb.038984. PMID  20154195. S2CID  14834170.
  20. ^ Ракстон, Грэм Д.; Уилкинсон, Дэвид М. (2012). «Бег на выносливость и его связь с добыванием падали ранними гомининами». Эволюция . 67 (3): 861–867. doi : 10.1111/j.1558-5646.2012.01815.x . PMID  23461334. S2CID  41162625.
  21. ^ Deckers, KP (15 июля 2017 г.). «Эти кости были созданы для бега трусцой: анализ скелетных свидетельств нижних конечностей в пользу гипотезы бега на выносливость». Inter-Section . 3 : 7–13. hdl :1887/3210949.
  22. ^ Carrier, David R.; Schilling, Nadja; Anders, Christoph (2015). «Активация мышц во время задач с максимальным усилием: доказательства селективных сил, которые сформировали опорно-двигательную систему людей». Biology Open . 4 (12): 1635–1642. doi :10.1242/bio.014381. PMC 4736035. PMID  26538637 . 
  23. ^ Бартлетт, Джейми Л.; Самнер, Бонни; Эллис, Ричард Г.; Крам, Роджер (2014). «Активность и функции ягодичных мышц человека при ходьбе, беге, спринте и скалолазании». Американский журнал физической антропологии . 153 (1): 124–131. doi :10.1002/ajpa.22419. PMID  24218079. S2CID  29957031.