Die menschliche Rasse: Werden wir halten brechen Datensätze ausgeführt?
Etwas mehr als vor einem Monat lief Dennis Kimetto von Kenia den schnellste Marathon überhaupt, Beendigung der Berlin-Marathon mit einer Rekord-Zeit von 2 Stunden, 2 Minuten und 57 Sekunden. Dies bedeutet, dass für mehr als 26 Meilen (42 Kilometer), Kimetto sehr schnell Durchschnittstempo von 4 Minuten und 41 Sekunden pro Meile (2 Minuten und 56 Sekunden pro Kilometer) gehalten.
An diesem Wochenende werden rund 50.000 Menschen die zermürbenden 26,2-Meilen-Kurs des New York City Marathon in Angriff nehmen. Niemand soll zwar brechen der Rekord während des Rennens an diesem Sonntag (2. November), Kimettos Berlin-Marathon laufen zum fünften Mal in den letzten zehn Jahren der Weltrekord gebrochen wurde.
Und einige Experten sagen, es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Läufer abziehen was zuvor undenkbar schien: einen Marathon in weniger als 2 Stunden beenden. [Die 7 größten Geheimnisse des menschlichen Körpers]
Menschen halten noch neu zu definieren die Grenzen der Schnelligkeit und Ausdauer. Teil der Grund dafür ist, dass Rekorde zu brechen ein lukratives Geschäft ist, und immer mehr Menschen Zugriff auf die Schulungsressourcen, die sie benötigen immer werden, um die Elite-Gruppe bestehend aus Top-Läufer der Welt anzuschließen. Einige Leute Sehnen sich nach Ruhm und Reichtum, sagte Peter Weyand, Professor für angewandte Physiologie und Biomechanik an der Southern Methodist University in Dallas.
"Das erbrachter, tun, was Sie tun können, um schneller zu gehen," sagte Weyand Leben Wissenschaft. "Das ist, warum Menschen schneller laufen und Hunde und Pferde sind nicht."
Aber wie viel schneller können Menschen möglicherweise erhalten? Egal, wie entschlossen und talentierte ist eine Person, gibt es einige physiologische Einschränkungen Menschen einfach überwinden können, sagen Experten.
Aerobe Grenzen
Besteht Uneinigkeit über die Körperfunktionen System als Obergrenze für den wie schnell Menschen kann laufen, Aaron Baggish, associate Director des Herz-Kreislauf-Leistung-Programms am Massachusetts General Hospital und Co ärztlicher Direktor für den Boston Marathon, sagte Live Science. Für Langstreckenlauf sind die größten Einschränkungen Herzzeitvolumen und Sauerstoffzufuhr.
Marathonläufer verlassen sich auf einen Prozess bekannt als maximalen Sauerstoffaufnahme, die bestimmt, wie viel Sauerstoff zu den Muskeln geliefert wird. Eine Person VO2 Max ist ein Maß von wie schnell sie Sauerstoff während aerobe Übung nutzen, sagte Weyand. Je schneller die Sauerstoffzufuhr, desto mehr passt aerob eine Person.
VO2 max wird gemessen, in wieviele Milliliter Sauerstoff pro Kilogramm Körpergewicht pro Person pro Minute (mL/kg/min) durchlaufen können. Eine durchschnittliche gesunde Männchen hat eine VO2 Max von 35 bis 40, und das durchschnittliche gesunde Weibchen hat eine VO2 Max von 27 bis 31. Männliche Eliteläufer können eine VO2 Max von rund 85 und Weibchen rund 77, nach einer Studie im Journal of Applied Physiology haben.
Der Schlüssel zum Langstreckenlauf ist eine Tempo in der Nähe von VO2 Max finden, die nachhaltig über mehrere Meilen. Es geht um Tempo und Energie-Ausgaben verwalten, sagte Weyand.
Mechanische Grenzen
Sprint hat einen anderen Satz von Einschränkungen. Für kürzere Strecken geht es um Muskelkraft, Schrittlänge und wie schnell ein Läufer seine oder ihre Schrittlänge, umdrehen kann, sagte Jean-Benoît Morin, Professor für Sport Biomechanik an der Universität von Nizza in Frankreich.
Die besten Sprinter der Welt nur ein Fuß den Boden für ca. 90 Millisekunden zu berühren, während sie laufen, sagte Morin. Die Herausforderung besteht darin die Kraft zu maximieren, die sie bei jedem Schritt über einen kurzen Zeitraum hinweg anwenden. [7 gemeinsame Übung Fehler – und wie man sie beheben]
Aber um schnell zu laufen, es ist wichtig, diese Kraft nach vorne richten zu können. Menschen einen inhärenten Nachteil hier haben, weil sie nur zwei Beine haben, sagte Morin Leben Wissenschaft. Menschen halten ihre Mitte der Masse direkt über ihre Füße. Dies ist ein Problem, da die Kraft von jedem Druck aus dem Boden sich meist richtet vertikal statt horizontal.
Im Gegensatz dazu können Vierbeiner wie Windhunde und Geparden, vier Gliedmaßen anstelle von zwei aus ihrer Mitte der Masse verteilt. Auch sie haben viel mehr Bewegungsfreiheit in den Gliedern und sind besser in der Lage, die Kraft von jedem Druck in horizontaler Richtung zu lenken. Menschliche Beine sind zu lang, und die Hüfte, Knie und Knöchel Gelenke haben nicht so viel Bewegungsfreiheit nach vorne bewegen so effizient wie ein Gepard kann.
Genetischen Grenzen
Dennoch steigt sogar einige der entschlossen Athleten nie auf den oberen Rängen der Eliteläufer weil Genetik eine große Rolle spielt. Manche Menschen haben eine große Anzahl von schnell zuckenden Muskelfasern, die ideal für Sprint aber eine abschreckende Wirkung für Langstreckenlauf. Andere haben viel mehr langsam zuckenden Muskelfasern, die Schlüssel im Langstreckenlauf, aber nutzlos für sprinten.
Schnell zuckenden Muskelfasern arbeiten anaerob, was bedeutet, dass sie Glukose verwenden anstelle von Sauerstoff Energie zu machen. Fast-Twitch-Fasern sind in der Lage, Stössen der Geschwindigkeit zu generieren, aber sie ermüden leicht. Langsam zuckenden Muskelfasern umwandeln Sauerstoff in Treibstoff. Sie arbeiten sehr viel langsamer als schnell zuckenden Muskeln und sich für kontinuierliche Muskelkontraktionen über lange Zeiträume hinweg eignen.
Einige Läufer haben mehr genetische Glück als andere. Diejenigen mit langen Beinen neigen dazu, schneller zu sein, weil sie eine längere Schrittlänge erreichen können und diejenigen mit größeren Lungen können effizienter Sauerstoffzufuhr zu generieren. Ein Läufer-Knochen-Muskel-Gewichts-Verhältnis beeinflusst auch die Schnelligkeit und Ausdauer.
Für Langstreckenrennen, Baggish sagte, manche Menschen sind einfach besser ausgestattete genetisch, mehr Meilen zu behandeln. Sie neigen dazu, abgehärteter Muskel-Skelett-Systems und kardiale Systems, fügte er hinzu. Aber auch solche mit Einrichtungen für den Betrieb gebaut haben eine Kilometerbegrenzung.
"Jeder hat eine Sollbruchstelle," sagte Baggish.
Es ist möglich für Läufer auf einen Punkt erreichen, wo sie beginnen Schaden zu ihren Herzen, aber die meisten Athleten haben nicht diese Art von Reaktion, sagte Baggish. Herzschäden kann auftreten, wenn Läufer über Bord mit ihrer Ausbildung gehen, z. B. beim schieben durch eine Krankheit oder drängen auf die Meilen, wenn sie eine Art von vorbestehenden schon Herz-Zustand.
Wie werden wir noch schneller?
Trotz all dieser Einschränkungen "Menschen werden immer schneller und schneller," sagte Weyand. "Die offensichtliche Frage ist also, warum?"
Einige Athleten wandten sich zu illegalen Substanzen, ihre Geschwindigkeit zu steigern. Sprinter sind dafür bekannt, wenden sich an Steroiden, um die Kraft zu erhöhen, die ihre schnelle Fortschritte auf den Boden anwenden können. Einige Marathonläufer beteiligen rechtswidrig "Blut-Doping" Stärkung ihrer VO2 Max. Blut-Doping beinhaltet Steigerung der Anzahl der roten Blutkörperchen im Blut eines Sportlers, die eine Person VO2 max um rund 10 Prozent erhöhen können, laut Weyand. Dies kann durch die Einnahme von Medikamenten oder durch übertragen eines Sportlers eigenen Blut, das für ein paar Monate Einfrieren und dann das Blut vor dem Rennen um den Blutkreislauf mit zusätzlichen roten Blutkörperchen Pumpen Gens erfolgen.
Technologie und Ausrüstung, wie bessere Schuhe und vom Menschen verursachten Laufbahnen, haben dazu beigetragen, dass Sprinter ihre Zeiten zu verbessern, aber in den letzten 20 Jahren, es wurde keine bedeutende technologische Entwicklung in diesem Bereich, sagte Morin. Forscher haben noch eine wirklich effektive Tech Intervention für Langstreckenrennen zu finden.
"Es ist wirklich eine muskuläre und technische Herausforderung jetzt," sagte Morin.
Datensätze sind fallen schneller als je zuvor, aber die meisten nur Herbst von ein paar Sekunden oder Bruchteile einer Sekunde.
Morin sagte, er glaube nicht, dass die 2-Stunden-Marathon-Rekord für weitere 20 bis 30 Jahren fällt, wenn es so weitergeht, haben sie. Aber es ist schwer vorherzusagen, wann Aufzeichnungen fallen werden, weil jeder einmal in eine Weile, es ein Ausreißer ist. Die richtige Kombination der Gene, Umwelt und Talente in ein Athlet kann zu einem plötzlichen und dramatischen neuen Datensatz führen. Ein gutes Beispiel ist die Frauen Marathon-Weltrekord, sagte Weyand. Während die Männer Marathon Rekord fünfmal in den letzten zehn Jahren gesunken ist, hat jedes Mal nur ein paar Sekunden britische Läufer Paula Radcliffe Marathon Rekord seit 11 Jahren hatte.
"sie einfach die Markierung Weg draußen setzen", sagte Weyand. Und es könnte wieder passieren.
Wissenschaftler nicht lokalisieren eine genaue Zeit oder Tempo das ist physikalisch unmöglich für Menschen zu erreichen. Es ist eine Frage, die Wissenschaft nicht beantwortet – und das kann nicht sein, dass eine schlechte Sache, sagte Morin. Immerhin könnte die Antwort Athleten der Inspiration und Motivation zur Verbesserung rauben.
"Als Wissenschaftler, es ist eine Frage, ich nicht für mich, Trainer oder Sportler, zu beantworten will", sagte Morin.
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