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.

Тело в состоянии покоя

Все основные функции, которые наши клетки выполняют для поддержания жизни и функционирования организма, продолжают выполняться, когда мы начинаем двигаться. Они переходят в фоновый режим, сжигая энергию – таковы издержки поддержания жизни организма. Оценки энергозатрат, полученные с помощью приведенных выше уравнений для ходьбы, езды на велосипеде, плавания и восхождения, являются расходом сверх этих фоновых значений. Часто мы игнорируем эти невидимые затраты, когда говорим о физических упражнениях и сжигании калорий, но именно они больше, чем все, что вы, вероятно, будете делать в тренажерном зале.

Фоновые энергетические затраты имеют несколько названий: скорость основного обмена, базальные энергетические затраты, энергетические затраты в состоянии покоя, скорость метаболизма в состоянии покоя и стандартная скорость метаболизма. Разница между ними только в том, как измеряются эти показатели обмена веществ. Исследователи не всегда заботятся о том, какие термины используют, что вызывает путаницу. Скорость основного обмена является наиболее четко определенным термином: это скорость расхода энергии, измеряемая ранним утром, когда испытуемый лежит, бодрствует, но находится в спокойном состоянии при комфортной температуре и еще не принимал пищу (без еды в течение предыдущих шести часов). Если один или несколько из этих критериев нарушаются, то показатель обычно называют энергетическими затратами в состоянии покоя или каким-либо другим словосочетанием, объясняющим условия, в которых было проведено измерение.

Скорость основного обмена (а также его многочисленные варианты) – это сжигаемая энергия, которая расходуется, когда вы не выполняете никакой физической работы, не потребляете пищу, и ваше тело не прикладывает усилий, чтобы согреться. Самый лучший способ представить это – суммировать энергетические затраты органов на выполнение своих задач. Чем больше вы сами, тем крупнее ваши органы и тем больше работы они выполняют, поэтому неудивительно, что скорость основного обмена (СОО) (ккал в день) увеличивает массу тела (в кг).

Младенцы (от 0 до 3 лет): СОО = 27 × вес – 30

Дети (от 3 лет до полового созревания): СОО = 10 × вес + 511

Женщины: СОО = 5 × вес + 607

Мужчины: СОО = 7 × вес + 551

Для младенцев, детей, мужчин и женщин нам нужны разные уравнения. И на это есть две причины. Во-первых, масса тела оказывает странное нелинейное влияние на скорость метаболизма. Энергия на килограмм веса гораздо выше для более миниатюрных представителей человечества (включая маленьких людей), чем для больших, как мы обсудим ниже. Вот почему показатели для младенцев в уравнении (27) в четыре или пять раз выше, чем для мужчин (7) и женщин (5). Во-вторых, обмен веществ меняется по мере взросления, и физиология тоже переключается с задачи расти на размножение. Наши тела меняются в период полового созревания, причем женщины запасают больше жира, чем мужчины. Он не расходует столько энергии, сколько другие ткани, и поэтому в среднем количество калорий, сжигаемых на кг, у женщин (5) ниже, чем у мужчин (7).

Приведенные выше уравнения скорости основного обмена дают представление о фоновых потребностях тела в энергии в день, но это всего лишь приблизительные оценки. Ваш показатель может легко упасть или подняться выше того, что приведен в уравнении, на 200 ккал в день. Большая часть этих изменений связана с телосложением. Если большая часть веса – это жир, СОО, вероятно, упадет ниже прогнозируемого значения. Если большая массы тела – это мышечная ткань, то показатели, вероятнее всего, будут выше. Это одна из главных причин, по которой люди замечают, что их метаболизм замедляется в старости: по достижении среднего возраста мышцы в организме постепенно замещаются жиром.

Однако даже разные ткани сжигают за день неодинаковое количество калорий. Некоторые органы можно назвать «метаболически» спокойными, в то время как другие тратят достаточно энергии для пятикилометровой пробежки каждый день. Индивидуальные различия в размерах органов, особенно в соотношении мышечной массы к весу, могут оказывать заметное влияние на СОО. Далее мы заглянет за кулисы тайной метаболической жизни наших органов.

Мышцы, кожа, жир и кости

Самые большие органы – самые тихие. У типичного взрослого американца мышцы составляют 42 % массы тела, но только 16 % от СОО, что дает нам около 280 ккал в день (около 13 ккал в день на кг). Кожа весит 5 кг, но сжигает только 30 ккал в день; скелет немного тяжелее, но тратит еще меньше. Жировые клетки более активны, чем вы думаете. Они вырабатывают гормоны и транспортируют глюкозу и липиды для поддержания энергоснабжения организма. Тем не менее каждый килограмм жира сжигает только около 2 ккал в день, в общей сложности около 85 ккал в сутки. Это примерные расчеты для обычного взрослого весом 70 кг, у которого доля жира в организме составляет 30 %.

Сердце и легкие

Сердце – это насос из мышц. У него своя собственная электрическая система, и именно поэтому в древние времена во время жертвоприношений, когда правители майя вырывали сердца из груди жертв, они продолжали биться. С каждым ударом орган перекачивает около 70 мл крови в организм через аорту. Это около пяти литров в минуту – почти вся кровь в вашем теле. И это только когда вы находитесь в состоянии покоя. Во время тренировки сердечный выброс может легко утроиться. Удивительно, но вся эта работа проделывается по очень низкой «цене» – около 2 калорий за удар. Не килокалорий, а всего 2 калории (0,002 ккал). При частоте сердечных сокращений в состоянии покоя 60 ударов в минуту сердце сжигает около 8 ккал в час, что эквивалентно энергии от двух драже M&M’s. На долю этого органа приходится около 12 % от общего объема СОО. Легкие, для сравнения, в два раза больше сердца, но сжигают только около 80 ккал в день, или около 5 % от СОО.

Почки

Почки – это обслуживающий персонал организма: неутомимый, незаменимый и недооцененный. В дополнение к поддержанию нужного количес тва воды в теле они также отвечают за очистку от отходов и токсинов, фильтруя 180 литров крови в день. Миллионы микроскопических сит (нефронов) очищают каждую каплю крови тридцать раз в день, пропуская через себя соли и другие молекулы, чтобы устранить вредные вещества и сохранить полезные. И все же люди по-прежнему будут тратить несметные деньги и время (в основном без пользы для себя) на причудливые «чистки», обещающие избавить их организм от токсинов. Большинство из этих продуктов просто создают почкам больше работы по очистке (серьезно: прекратите это). Эти органы также выполняют важную метаболическую задачу, называемую глюконеогенезом, превращая лактат, глицерин (из жира) и аминокислоты (из белков) в глюкозу (Рис. 2.1). Вся эта работа требует много энергии. Вместе ваши почки весят всего 200 г, но сжигают около 140 ккал в день, что составляет 9 % от СОО.

Печень

Печень – это невоспетый герой. Эта метаболическая фабрика весом всего 1,5 кг участвует почти во всех процессах жизнеобеспечения, показанных на Рис. 2.1. Она является главным хранилищем гликогена и выполняет большую часть работы по преобразованию глюкозы в гликоген и обратно. Именно этот орган превращает фруктозу в жир для хранения или в сжигаемую форму глюкозы. Печень расщепляет неиспользуемые хиломикроны и сохраняет жир или переупаковывает его в другие липопротеиновые контейнеры (включая липопротеины низкой плотности – ЛПНП, и липопротеины высокой плотности – ЛПВП). Она является центром глюконеогенеза, превращая жиры и аминокислоты в глюкозу, когда это необходимо, а азотсодержащую головку аминокислот – в мочевину, чтобы выделять ее с мочой. Печень является основным местом кетогенеза. О, и она также расщепляет большое количество токсинов, от алкоголя до мышьяка (но вы все равно должны обязательно попробовать очищение грейпфрутом и кленовым сиропом…). Вся эта непрерывная метаболическая работа сжигает около 300 ккал в день, что составляет 20 % от СОО.