人類天生會跑步,奔跑是人類祖先的生存技能,無論是追捕獵物還是躲避危險,都需要具備良好的奔跑能力。
雖然人類奔跑主要依賴雙足,相比四足行走的動物,人類在絕對速度方面毫無優勢可言。
但人類在漫長的進化過程中,形成了一系列耐力適應機制,要説長時間持續奔跑耐力,人類在動物界是具有一定的優勢。
進化是如何讓人類變得適宜奔跑的呢?這還真不是一兩句話能説明白的。
人類具有良好耐力,在很大程度上與人類具有適應性極強的體温調節能力有關。在這方面,人類相比動物優勢明顯。
首先,人類體表毛髮較少同時汗腺發達,如果毛髮較多會有阻隔空氣的作用,這樣就不利於對流散熱。
此外,人類可以通過出汗的方式蒸發散熱,帶走跑步時體內產生的大量熱量。跑步時的單位能耗是安靜時的8-10倍甚至更多,所以跑步時體內會產生大量熱量,如果熱量無法及時被帶走,就會出現體温急劇升高,這將非常危險。
很多四足行走的動物由於毛髮濃密且缺乏汗腺,所以不能夠長時間劇烈奔跑,否則會被自己活活熱死,比如以速度極快著稱的獵豹。
而人類可以通過大量出汗的方式散熱,這樣就保證了身體核心温度的穩定,在夏季跑步時,人體每小時出汗量可以高達1升。
人體的其他與體温調節有關的機制包括:人類雖然體表沒有毛髮但頭上卻長有頭髮,這樣可以避免陽光直接照射頭部,陽光如果長時間照射頭部可能會導致大腦温度上升從而引發嚴重的顱內壓升高,這在某些情況下甚至會危及生命,中暑的一種類型——日射病就是這種情況。
人類高而窄的體型特點使得人體體表面積並不小,這樣也增加了散熱面積,而如果在室外運動較多,人體膚色也會變深,俗稱曬黑。
其實黑色素的增加也可以防止紫外線對於皮膚的灼傷。此外,頭部靜脈非常豐富,這樣也可以依靠較為豐富的靜脈迴流帶走熱量,從而保護大腦。
人體在安靜時僅僅只利用鼻子呼吸,而隨着運動強度增加,人體會變成口鼻並用呼吸,張口呼吸減少了氣道阻力增加了通氣量,同時隨着通氣量的增加,也改善了散熱。
人體的運動系統,也即骨骼、肌肉、關節在進化過程中也產生了對於耐力的適應。
跑步時下肢各關節受到的衝擊力較大,所以人體下肢髖、膝、踝關節橫截面積較大,壓強等於壓力除以作用面積,較大的髖膝踝關節可以在受力不變的情況下減少壓強,從而減少了骨骼所受到的應力作用。
而較大的跟骨更是可以直接吸收衝擊,這就有助於減少腳跟着地對於人體的應力作用。
由於我們的祖先都是赤足行走奔跑,所以我們的祖先傾向於前腳掌着地,而人類發達的大腳趾和緊實的前腳掌可以緩衝着地衝擊、促進扒地發力以及增加抓地力防止打滑,
此外,人體還具有非常強壯的跟腱,跟腱是人體最為粗壯的肌腱,向上連着小腿三頭肌,跟腱具有極強的彈性,這樣就使得跟腱在拉長時可以產生回彈力,這種回彈力是完全儲存在跟腱之中的,這也就意味着依靠跟腱自身的拉長-回彈就可以產生一定向前的動力,也即通過釋放彈性勢能產生力量,這樣就可以達到減少肌肉做功的目的。
馬以耐力優良著稱,這在很大程度上跟馬具有極長的跟腱有關,這樣依靠跟腱拉長-回彈所釋放的彈性勢能,馬就可以輕鬆奔跑而無須每一步都要肌肉拼命收縮,人類同樣也是如此。
除了跟腱以外,足弓也可以像彈簧那樣儲備能量和吸收衝擊,
所以良好的足弓對於跑步很重要,而足弓的塌陷比如扁平足從某種意義上會降低人體跑步時的效率,同時也不利於緩衝,從而導致人體着地時所受到的衝擊力增加。
在上肢和軀幹方面,人類的直立行走,造就了人體獨有的跑步姿勢:下肢擺腿、軀幹相對穩定,而上肢靈活擺臂,人體肩關節非常靈活,因此上肢可以很好地發揮平衡、協調作用,防止因為打滑或者別的原因而失去重心。
而人類長而窄的軀幹可以像麻花一樣產生一定的扭轉力,這樣的扭轉力可以從上肢擺臂產生,並將這種扭轉力經過軀幹傳遞到下肢,所以在跑步時我們説軀幹保持穩定,這種穩定是相對的。
跑步時軀幹穩定不是説軀幹一定要像鐵板一塊,而是説軀幹不可以前後晃動以及左右側傾,但軀幹是可以產生一定的旋轉,這種旋轉是伴隨擺臂而發生的非常自然的現象,這種旋轉還可以產生扭轉力,有助於提高跑步發力效果。
跑步時頭部穩定對於看清物體,以及全身張力均衡都發揮重要作用。
在耳朵內部有一套內耳平衡系統,這套系統可以幫助我們在跑步時自然而然保持身體平衡,而前庭耳蝸反射則可以讓你在跑步時,雖然不斷騰空落地,重心上下起伏,但你始終可以看清楚眼前東西,而不是隨着重心起伏感覺整個世界在晃動,這會引發眩暈。
人體的進化,使得我們具備高效的將吃下去的食物中的熱量轉變為糖和脂肪儲備起來的能力,此外,人體一頓飯進食時間很短,十來分鐘,我們就可以吃飽。
也就是説人類具有高效的進食能力,一天24小時人類只需要花很少時間就能攝入足夠熱量,其餘時間除了一定休息都可以跑步。
而馬是食草動物,天然草中糖的含量很低,馬正常情況下,一天中有差不多60%的時間用於進食。
所以士兵可以帶乾糧,一點乾糧可以維持幾天工作,但戰馬的飼料準備就不同了,所以騎兵再快,也需要停下來等待後勤部隊,這就造成馬儘管能跑,但受制於馬的進食效率,能最終導致騎兵推進速度不見得比步兵快多少,其實這跟龜兔賽跑有點類似。
希臘超級馬拉松246公里,最好成績為22小時,一般成績在23到25小時之間,賽馬最快可以一天奔跑300公里,看起來馬的耐力還是更好;
而在國際馬術聯合會FEI耐力賽中,賽馬通常的80到120公里每天,世界紀錄是160公里單日,比人類優勢就不大了。
人類不是以速度見長,但在耐力方面,人類可謂是陸地動物中的佼佼者,當初智人捕獵原始馬就是靠耐力,即使在現代,非洲一些部落捕殺羚羊也是靠長跑驅趕並且累死羚羊的方法。
所以説人類是天生的耐力型動物是有理有據的,有先天優勢不一定代表你就具有良好耐力,因為長期久坐缺乏運動會導致人體耐力嚴重退化,但只有經過合理訓練,你的耐力就能得到大幅度提升。
祖先給了我們一副適合跑步的好身板,問題是我們能否將這種能力發揚光大!