Исследователи Бас Ван Хорен, Герард Ритженс и Ги Пласки из Маастрихтского университета и Брюссельского свободного университета измерили энергозатраты человека в ходе непрерывного заплыва на 200 километров. В эксперименте участвовал бывший олимпийский чемпион по плаванию на открытой воде ростом 2,03 метра и весом 103 килограмма. За 73,5 часа преодоления дистанции по маршруту «Эльфстедентохт» в Нидерландах спортсмен суммарно спал 7 часов. Физиологи поставили цель зафиксировать, сколько калорий сжигает организм, когда многодневное мышечное напряжение накладывается на постоянное охлаждение тела в открытом водоеме.
Предыдущие замеры выносливости проводились либо во время однодневных гонок Ironman, либо на многодневных сухопутных велогонках вроде «Тур де Франс». В воде условия меняются: теплопроводность воды выше теплопроводности воздуха, из-за чего теплопотери организма при равной температуре возрастают в 3,3 раза. Пловец находился в воде с температурой 20,5 градуса Цельсия. Поддержание постоянной температуры тела при такой теплоотдаче требует постоянного расхода внутренних ресурсов на обогрев, даже когда пловец использует защитные гидрокостюмы.
Изотопный метод и рекордные 46 600 килокалорий
Для вычисления энергозатрат ученые использовали метод дважды меченой воды, считающийся эталоном в физиологии питания. Перед стартом спортсмен выпил порцию воды со стабильными безопасными изотопами дейтерия и кислорода-18. По скорости выведения этих маркеров с мочой физиологи рассчитали объем выработанного углекислого газа и перевели его в количество израсходованной энергии.
За 76 часов измерений пловец потратил 195 мегаджоулей, что равно примерно 46 600 килокалориям. В среднем за сутки организм сжигал 14 747 килокалорий. Это самый высокий абсолютный показатель суточных энергозатрат, подтвержденный прямыми лабораторными измерениями. Прежний зафиксированный в научных обзорах максимум не превышал 10 070 килокалорий в сутки.
Расход энергии спортсмена превысил его базовый уровень обмена веществ в покое в 6,17 раза. Базовый обмен — это минимальное количество калорий, необходимое человеку просто для работы сердца, легких и мозга в состоянии лежа; у взрослого мужчины со средней массой тела он составляет около 1 700–1 900 килокалорий в сутки, а у наблюдаемого стокилограммового атлета достигал 2 390 килокалорий.
Ошибки первой попытки и тактика питания
За год до успешного заплыва атлет сошел с той же дистанции на 163-м километре, проведя в воде 55 часов. Анализ неудачи показал критический дефицит энергии: спортсмен получал лишь около 5 700 килокалорий в сутки, спал всего 40 минут за все время и столкнулся со спазмами желудка. Для успешного прохождения 200 километров команда изменила протокол движения, сна и питания.
Полноценное восстановление при расходе в 14 700 килокалорий в сутки невозможно, так как человеческий кишечник не способен переварить такой объем пищи под нагрузкой. Однако рацион подняли до 10 000 килокалорий в день. Каждые 20 минут пловец получал изотонический гель, находясь в воде. Каждый час рацион дополняли половиной банана или углеводным батончиком, а каждые 4 часа спортсмен делал 10-минутную паузу для приема теплой твердой пищи — картофеля с мясом и вареной свеклой. Отказ от продуктов с грубой клетчаткой исключил кишечные расстройства, а суммарный сон в 7 часов позволил сохранить ориентацию и координацию.
Ограничения эксперимента и механическая нагрузка
Наблюдаемый спортсмен обладает уникальными физическими данными и опытом побед на Олимпийских играх, поэтому полученные абсолютные цифры отражают работу конкретного тренированного организма весом более ста килограммов, а не среднюю норму для человека. Кроме того, из-за невозможности детально взвесить каждый грамм поглощенной в пути пищи исследователи приняли стандартный расчетный дыхательный коэффициент 0,85, что дает погрешность итоговых расчетов в пределах 5–6%.
Помимо энергетического истощения, заплыв вызвал тяжелую перегрузку опорно-двигательного аппарата. За 200 километров пловец выполнил около 200 000 гребков руками, что привело к воспалению плечевых суставов и обширным потертостям кожи от гидрокостюма, потребовавшим приема обезболивающих. Острая боль в мышцах сохранялась 3 дня, кожные покровы заживали 14 дней, а нормализация сна и восстановление нервной системы заняли несколько недель.
