Как мы стали людьми. Поиски истоков человечества

Ходьба сама по себе является настоящим биомеханическим чудом. Принцип ее действия напоминает обратный маятник, потому что центр тяжести тела у нас расположен выше ног. Чтобы сделать шаг, мы должны нарушить равновесие, которое придает нашему телу положение стоя, и слегка наклониться вперед и в сторону. Однако мы бы сразу же упали, если бы равновесие не восстанавливалось благодаря попеременному сгибанию и разгибанию колен. Только так можно полностью перемещать тяжесть тела сначала на одну ногу, а потом на другую. При этом само движение осуществляется главным образом благодаря ступням: они перекатываются по поверхности земли, и большие пальцы толкают тело вперед. Уже для ходьбы необходимо искусно сохранять равновесие тела, однако поверхность стопы сравнительно мала по отношению к нагрузке, которая на нее приходится. При беге человек на короткое время отталкивается от земли и оказывается в воздухе, а затем нашему организму необходимо смягчить силу удара при приземлении. Кроме того, когда мы бежим, центр тяжести тела располагается перед ногами. При каждом отталкивании в мышцах и сухожилиях ног сохраняется энергия, и они натягиваются, как пружины. Когда же при совершении обратного движения они расслабляются, эта энергия высвобождается и устремляет нас вперед.

Проще говоря, бег представляет собой постоянное падение вперед, которое мы то и дело останавливаем. Как ни удивительно, на более высоких скоростях такой способ передвижения с точки зрения энергозатрат является более эффективным по сравнению с принципом маятника, который лежит в основе обычной ходьбы и при котором связки и сухожилия играют лишь второстепенную роль.

В процессе эволюции этот своеобразный способ передвижения усовершенствовался благодаря многочисленным изменениям, которым подверглось строение нашего тела. При этом было достигнуто идеальное и слаженное взаимодействие различных частей и функций нашего организма. Так, мы можем лучше сохранять равновесие и обладаем специальными особенностями в устройстве скелета, теплорегуляции и системе накопления энергии, которые делают из нас прекрасных бегунов.

При более подробном рассмотрении становится очевидным, насколько важную роль сыграли эти особенности в процессе человеческой эволюции. Давайте начнем с головы. Уже для развития прямохождения было необходимо, чтобы место крепления позвоночника к черепу – большое затылочное отверстие – переместилось с затылка к основанию черепа. Это коренное преобразование было необходимым условием для того, чтобы наши предки вообще смогли передвигаться на двух ногах и смотреть вперед, держа голову над позвоночником. Однако одной этой особенности недостаточно, чтобы при беге держать голову перед телом, не прилагая для этого больших усилий. Поэтому у человека к тому же появилась крепкая затылочная связка, которая прикрепляется к массивному костяному наросту на затылке и достигает самого нижнего шейного позвонка. У шимпанзе и предлюдей такой затылочной связки нет. А вот у таких доисторических людей, как человек прямоходящий и неандерталец, она была развита даже еще лучше, чем у нас. Подобное стабильное соединение между головой, шеей и верхней частью тела, а также свободное положение плеч, которые двигаются в такт прочим движениям, являются необходимым условием для сохранения равновесия при беге. У современных человекообразных обезьян, напротив, верхняя часть туловища плотно соединяется с плечевым поясом. Эта особенность, в свою очередь, облегчает лазание по деревьям, но при беге была бы лишь помехой.

Кроме того, у нас есть крупная и мощная ягодичная мышца, благодаря которой при беге мы можем переносить центр тяжести тела вперед, не теряя равновесия. Она в какой-то степени играет роль противовеса, когда верхняя часть туловища принимает наклонное положение. У человека ягодичная мышца является самой крупной, а вот у человекообразных обезьян она, напротив, сравнительно маленькая. Помимо этого, человек отличается наличием особенно мощной крестцово-остистой мышцы, которая соединяет верхнюю часть туловища и таз. Если взглянуть на скелет, это будет заметно по крупным сухожилиям, присоединяющим данную мышцу к копчику и тазовой кости.

Строение нашей грудной клетки также идеально подходит для бега на большие расстояния. У четвероногих животных толчки при беге смягчаются в том числе и грудной клеткой, из-за чего она попеременно сужается по бокам и затем снова расширяется. Поэтому животные делают один вдох на шаг и вынуждены координировать частоту дыхания и шагов. Как результат, при любом виде бега они достигают определенной скорости, позволяющей им максимально эффективно расходовать энергию. Поэтому четвероногие животные часто не могут плавно менять скорость бега, а резко переходят с одной на другую. Так, лошадь, идущая рысью, резко срывается на галоп. У человека же, напротив, столь тесной взаимосвязи частоты дыхания и шага нет, потому что грудная клетка при передвижении не задействована. Поэтому мы можем плавно менять скорость бега.