Цивилизация
Способность ходить и бегать на двух ногах отличает людей от обезьян и долгое время считалась механизмом адаптации гоминид – людей и наших вымерших предков. Этому типу движения уже несколько миллионов лет, причем 99% этого времени люди ходили босиком и не использовали обуви. Особая анатомия человеческих стоп и стала результатом хождения на двух ногах босиком. Сейчас большая часть населения Земли использует обувь, однако в некоторых традиционных обществах хождение босиком продолжает быть нормой.
Несложно предположить, что постоянное ношение обуви должно было внести изменения в строение стоп и манеру ходьбы. Вот Артур Конан Дойль устами Шерлока Холмса в своей повести «Знак четырех» (советский фильм «Сокровища Агры») отмечает, что след человека, никогда не носившего обуви, нельзя ни с чем перепутать: пальцы ног у него расставлены. А вот исследование, опубликованное в Nature, показывает, что механизм бега босиком (среди людей, никогда не носивших обуви) и бега в обуви полностью различен.
Люди, бегающие босыми, сначала ступают на подъем свода стопы, то есть на ее переднюю либо среднюю часть. Люди, бегающие в обуви, сначала ступают на пятку, то есть на заднюю часть стопы.
Механизм бега босиком призван перераспределить по поверхности стопы массу тела, которая переносится на одну ногу при ударе о земную поверхность во время бега. Ступая на носок, человек смягчает удар. Это делает бег босиком комфортнее, а также предотвращает травмы, которые могут появиться при беге.
Однако цивилизация вмешалась в эволюционный процесс. В 70-х годах прошлого века появилась спортивная обувь с амортизирующей подошвой, чуть-чуть приподнимающая пятку. При беге в такой обуви традиционный механизм амортизации – перемещение веса на переднюю часть стопы – перестал быть необходимым.
Сравнивая бегунов, привычных к бегу босиком и в спортивной обуви, ученые отметили следующую особенность. Привычные к обуви ноги всегда приземляются на пятку, не опасаясь травмы из-за искусственной защиты.<1>
Люди, бегающие босиком, в зависимости от рельефа местности и ситуации ставят ногу по-разному. Иногда они также приземляются на пятку, но гораздо чаще они избегают этого, так как многократный резкий удар пяткой о твердую поверхность может нанести травму. Гораздо безопаснее приземляться на плоскую часть стопы, примерно посередине, или даже принимать удар боковой поверхностью подъема свода стопы.<2>
Выбор метода приземления заметно варьирует биомеханику бега. В случае приземления на переднюю и среднюю часть стопы центр давления при ударе естественно находится в передней части стопы, затем перемещается к пятке, но лишь на короткое время, так как при беге пальцы ног быстро снова отрываются от земли. В случае приземления на пятку бегун почти не опирается на носок, только при окончательном отрыве стопы. Кроме того, босые бегуны делают более длинные шаги, ставят голени более вертикально, что позволяет им переместить свой центр массы ближе к опоре для смягчения удара. Это делает бег более плавным, позволяя избежать тряски и резких скачков.
Следует отметить, что обсуждаемые особенности более характерны для стайеров.
Спринтеры, которым нужно развить большую скорость на короткой дистанции, всегда ступают на носок вне зависимости от наличия или отсутствия обуви на их ногах.
Здесь сказываются механические особенности бега без нужды в сранении сил.
Ученые описали механику бега с помощью модели «двойного маятника в форме буквы L» в пропорции длины голени к длине стопы. Они рассчитали количество энергии, которым обменивается такой маятник с поверхностью при соприкосновении с ней в разных точках. В основу модели лег не только «бег в лабораторных условиях», но и бег африканских босых бегунов по их родной почве. Расчет энергии показал, что приземление на носок или на центральную часть стопы позволяет сократить эффективную массу, приходящуюся на стопу, а также перевести часть поступательной энергии во вращательную. Кроме того, при приземлении на носок бегун лучше может управлять ахилловым сухожилием, а также продольным сводом стопы. Вместе с тем «бегать на носочках» сложнее: икроножные мышцы и мышцы стоп у босых бегунов сильнее. Однако такой метод бега предохраняет их от неприятных ощущений и возможных травм даже при беге по твердым поверхностям.
Изучение кинетики и кинематики бега не только проливает свет на человеческую эволюцию, но и потенциально может иметь практическое применение в спортивной медицине и дизайне обуви для бегунов. С одной стороны, многие профессиональные бегуны утверждают, что никогда не получали травм. С другой стороны, статистика говорит о другом: по разным данным, от 19% до 79% бегунов как раз травмировались. На данный момент нет доказательств того, что беговая обувь, современная и высокотехнологичная, вызывает травмы. Однако нет и оснований говорить, что она предохраняет от повреждений.