Гипотеза бега на выносливость
Гипотеза бега на выносливость представляет собой серию гипотез , которые предполагают, что у людей развились анатомические и физиологические приспособления для бега на длинные дистанции. [1] [2] [3] и, более того, «бег — единственное известное поведение, которое объясняет различное строение тела у Homo в отличие от обезьян или австралопитеков». [4]
Гипотеза предполагает значительную роль бега на выносливость в обеспечении способности ранних гоминид добывать мясо. Сторонники этой гипотезы предполагают, что бег на выносливость служил для гоминидов средством эффективного участия в настойчивой охоте и браконьерстве, тем самым повышая их конкурентные преимущества в добывании добычи. Следовательно, это эволюционное давление привело к тому, что бег на выносливость стал основным фактором, формирующим многие биомеханические характеристики современного человека.
Эволюционные доказательства
[ редактировать ]Никакие приматы, кроме человека, не способны к бегу на выносливость, и фактически у австралопитеков не было структурных приспособлений для бега. [5] [6] Вместо этого судебно-медицинская антропология предполагает, что анатомические особенности, которые непосредственно способствовали способностям к бегу на выносливость, были тщательно отобраны внутри рода Homo, датируемого 1,9 млн лет назад. Следовательно, выбор анатомических особенностей, которые сделали возможным бег на выносливость, радикально изменил тело человекообразных. [7] Общая форма передвижения человека резко отличается от всех других животных, наблюдающихся в природе. «Из журнала анатомии» автор Р.М. Александер описывает нашу уникальную форму двуногого движения:
«… ни одно животное не ходит и не бегает так, как мы. Мы держим туловище прямо; при ходьбе наши колени почти прямые в средней стойке; силы, которые наши ступни оказывают на землю, очень заметно двунаправлены, когда мы идем быстро; и при ходьбе и обычно при беге мы сначала ударяемся о землю только пяткой. Ни одно животное не ходит и не бегает таким образом». [8]
С точки зрения естественного отбора ученые признают, что специализация в беге на выносливость не помогла бы древним людям избегать более быстрых хищников на коротких дистанциях. [9] Вместо этого это могло бы позволить им более эффективно пересекать меняющиеся зоны обитания в африканских саваннах во время плиоцена . Бег на выносливость способствовал своевременной добыче туш крупных животных и позволял выслеживать и преследовать добычу на большие расстояния. Эта тактика изнурения добычи была особенно выгодна для поимки крупных четвероногих млекопитающих, пытающихся терморегуляции в жаркую погоду и на больших расстояниях. И наоборот, люди обладают эффективными средствами рассеивания тепла, в первую очередь за счет потоотделения. В частности, испарение тепла с кожи головы и лица предотвращает гипертермию и тепловой энцефалит из-за экстремальных сердечно-сосудистых нагрузок. [10] Более того, по мере того, как люди продолжали развиваться, наша поза становилась более прямой, а затем увеличивалась по вертикали за счет удлинения конечностей и туловища, эффективно увеличивая площадь поверхности для рассеивания телесного тепла. [11]
В работе, исследующей эволюцию человеческой головы, палеонтолог Дэниел Либерман предполагает, что определенные адаптации черепа и шеи Homo являются корреляционным свидетельством черт, избирательно влияющих на оптимизацию бега на выносливость. В частности, он утверждает, что такие адаптации, как уплощение лица и развитие выйной связки, способствуют улучшению баланса головы для стабилизации черепа во время длительных периодов бега. [12]
По сравнению с ископаемыми скелетами австралопитеков , отбор на ходьбу сам по себе не привел к развитию некоторых из этих предполагаемых признаков, полученных от «выносливости бега» -
- отвод тепла за счет испарения от кожи головы и лица предотвращает гипертермию
- более плоское лицо делает голову более сбалансированной
- Затылочная связка помогает уравновешивать голову
- плечи и тело могут вращаться без вращения головы
- более высокое тело имеет большую поверхность кожи для отвода тепла за счет испарения
- туловище может вращаться в противоположных направлениях, чтобы сбалансировать вращение задних конечностей.
- более короткие предплечья облегчают уравновешивание задних конечностей
- более короткие предплечья требуют меньше усилий, чтобы оставаться согнутыми
- позвоночник шире, что поглощает больше ударов
- более прочное соединение позвоночника и таза будет поглощать больше ударов
- по сравнению с современными обезьянами, человеческие ягодицы «огромны» и «критически важны для стабилизации».
- более длинные задние конечности
- Пружины ахиллова сухожилия сохраняют энергию
- более легкие сухожилия эффективно заменяют мышцы нижних конечностей
- более широкие суставы задних конечностей поглощают больше ударов
- кости стопы создают жесткую арку для эффективного отталкивания
- более широкая пяточная кость поглощает больше удара
- более короткие пальцы и выровненный большой палец обеспечивают лучший отталкивание
Академический дискурс
[ редактировать ]Производная более длинная задняя конечность уже присутствовала у австралопитеков вместе с признаками наличия костей стопы с жестким сводом. Ходьба и бег у австралопитеков, возможно, были такими же, как у раннего человека . Небольшие изменения в морфологии суставов могут указывать на нейтральные эволюционные процессы, а не на отбор. [13]
Методология, с помощью которой были выбраны и оценены предложенные производные признаки, похоже, не была заявлена, и сразу же появились высокотехнологичные аргументы, «отклоняющие их обоснованность и называющие их либо тривиальными , либо неправильными ». [14]
Влияние большинства из этих предложенных характеристик на эффективность ходьбы и бега не проверялось. [13] Противовращения новой формы туловища, которые помогают контролировать вращения, вызванные движением тазобедренного сустава, кажутся активными во время ходьбы. [15] [16] Во время ходьбы в мягких тканях стопы происходит накопление упругой энергии. [15] Относительная длина нижних конечностей оказывает несколько большее влияние на экономичность ходьбы, чем на бег. [16] Положение стопы с опущенной пяткой делает ходьбу экономичной, но не приносит пользы бегу. [17]
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, следовательно, не привел бы к отбору для «бега на выносливость». Более ранний доступ к тушам мог быть выбран для бега на короткие дистанции 5 км или меньше, с адаптацией, которая в целом улучшила беговые качества. [18]
Открытие большего количества ископаемых свидетельств привело к дополнительным подробным описаниям костей задних конечностей с измеримыми данными, представленными в литературе. Исследование этих отчетов показало, что предполагаемые черты задних конечностей уже присутствовали у австралопитеков или ранних человекообразных . Эти характеристики задних конечностей, скорее всего, развились для повышения эффективности ходьбы и улучшения бега в качестве побочного продукта. [19]
Активность большой ягодичной мышцы была существенно выше при прыжках и ударах руками с максимальным усилием, чем при спринте, и значительно выше при спринте, чем при беге на поддерживаемых скоростях. Уровни активности не соответствуют предположению о том, что размер мышц является результатом отбора для длительного бега на выносливость. [20] Кроме того, активность больших ягодичных мышц была намного выше при спринте, чем при беге, одинаковой 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 показывают, что большой размер большой ягодичной мышцы отражает множество ролей во время быстрых и мощных движений, а не специфическую адаптацию к бегу на субмаксимальную выносливость. [21]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кэрриер, Дэвид Р. (август – октябрь 1984 г.). «Энергетический парадокс человеческого бега и эволюции гоминид». Современная антропология . 25 (4): 483–95. дои : 10.1086/203165 . JSTOR 2742907 . S2CID 15432016 . .
- ^ Брамбл, Деннис; Либерман, Дэниел (ноябрь 2004 г.). «Бег на выносливость и эволюция человека» (PDF) . Природа . 432 (7015): 345–52. Бибкод : 2004Natur.432..345B . дои : 10.1038/nature03052 . ПМИД 15549097 . S2CID 2470602 .
- ^ Кранц, Гровер С. (1968). «Размер мозга и охотничьи способности у самого раннего человека». Современная антропология . 9 (5): 450–451. дои : 10.1086/200927 . S2CID 143267326 .
- ^ Циммер, Карл (17 ноября 2004 г.). «Эволюция выносливости: физиологические адаптации, возможно, сделали людей лучшими бегунами» . Наука .
- ^ Хант, Кевин (1 декабря 1991 г.). «Механические последствия позиционного поведения шимпанзе» . Американский журнал биологической антропологии . 86 (4): 521–536. дои : 10.1002/ajpa.1330860408 . ПМИД 1776659 .
- ^ Стерн, Джек; Сусман, Рэндалл (1983). «Локомоторная анатомия австралопитека афарского» . Американский журнал биологической антропологии . 60 (3): 279–317. дои : 10.1002/ajpa.1330600302 . ПМИД 6405621 .
- ^ Либерман, Дэниел (2007). «Либерман, Дэниел Э. и др. «Эволюция бега на выносливость и тирания этнографии: ответ на» . Journal of Human Evolution . 53 (4): 439–442. doi : 10.1016/j.jhevol.2007.07. .002 . ПМИД 17767947 .
- ^ Александр, Р. М. (2004). «Двуногие животные и их отличия от человека» . Журнал анатомии . 204 (5): 321–330. дои : 10.1111/j.0021-8782.2004.00289.x . ПМЦ 1571302 . ПМИД 15198697 . S2CID 46335255 .
- ^ Либерман, Дэниел (30 мая 2024 г.). «Биография Британики: Дэниел Либерман» .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Раш, В.; Самсон, П. (август 1991 г.). «Потери тепла от головы человека при физической нагрузке» . Журнал прикладной физиологии . 71 (2): 590–595. дои : 10.1152/яп.1991.71.2.590 . ПМИД 1938732 .
- ^ Уилер, ЧП (1993). «Уилер, П.Е. «Влияние роста и формы тела на энергетический и водный баланс гоминид; сравнение телосложения австралопитеков и ранних Homo» . Journal of Human Evolution . 24 (1): 13–28. doi : 10.1006/jhev.1993.1003 .
- ^ Лейберман, Дэниел (1 апреля 2011 г.). Эволюция человеческой головы . Издательство Гарвардского университета. дои : 10.4159/9780674059443 . ISBN 9780674059443 .
- ^ Jump up to: а б Понтцер, Герман (2012). «Экологическая энергетика у раннего человека». Современная антропология . 53 (С6): С346–С358. дои : 10.1086/667402 . S2CID 31461168 .
- ^ «В отличие от обезьян, люди рождены для того, чтобы бегать, говорится в исследовании. Это открытие может помочь датировать эволюцию человека, но другие учёные говорят, что эта теория — чушь» . СФГЕЙТ . 18 ноября 2004 г.
- ^ Jump up to: а б Кромптон, Р.Х.; Вереке, Э.Э.; Торп, СКС (2008). «Передвижение и поза от общего предка-гоминоида до полностью современных гомининов, с особым акцентом на последнего общего предка панина/гоминина» . Журнал анатомии . 212 (4): 501–543. дои : 10.1111/j.1469-7580.2008.00870.x . ПМК 2409101 . ПМИД 18380868 .
- ^ Jump up to: а б Стейдель-Номберс, Карен Л.; Уивер, Тимоти Д.; Уолл-Шеффлер, Кара М. (2010). «Эволюция бега человека: влияние изменений длины нижних конечностей на двигательную систему» . Журнал эволюции человека . 143 (4): 601–611. дои : 10.1002/ajpa.21356 . ПМК 3011859 . ПМИД 20623603 .
- ^ Каннингем, CB; Шиллинг, Н.; Андерс, К.; Кэрриер, ДР (1 марта 2010 г.). «Влияние положения ног на стоимость транспорта у человека». Журнал экспериментальной биологии . 213 (5): 790–797. дои : 10.1242/jeb.038984 . ПМИД 20154195 . S2CID 14834170 .
- ^ Ракстон, Грэм Д.; Уилкинсон, Дэвид М. (2012). «Бег на выносливость и его значение для добычи мусора ранними гоминидами» . Эволюция . 67 (3): 861–867. дои : 10.1111/j.1558-5646.2012.01815.x . ПМИД 23461334 . S2CID 41162625 .
- ^ Декерс, КП (15 июля 2017 г.). «Эти кости были созданы для бега трусцой: анализ скелетных доказательств гипотезы бега на выносливость» . Межсекционный . 3 :7–13. hdl : 1887/3210949 .
- ^ Кэрриер, Дэвид Р.; Шиллинг, Надя; Андерс, Кристоф (2015). «Активация мышц при выполнении задач с максимальными усилиями: свидетельства избирательных сил, которые сформировали скелетно-мышечную систему человека» . Биология Открытая . 4 (12): 1635–1642. дои : 10.1242/bio.014381 . ПМЦ 4736035 . ПМИД 26538637 .
- ^ 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. дои : 10.1002/ajpa.22419 . ПМИД 24218079 . S2CID 29957031 .
