Правда ли, что спуск по лестнице более энергозатратен, чем подъём?

 Материал обновлён ↓ 

Из личного опыта каждый знает, как порой тяжело подниматься вверх по лестнице и как легко, перескакивая через две ступеньки, спускаться. Однако существует и противоположное мнение: якобы на спуск тратится больше энергии. Мы решили проверить, как обстоят дела на самом деле.

О пользе ходьбы по лестнице для похудения или поддержания формы пишут многочисленные сайты о здоровом образе жизни. Сообщается даже, что именно таким способом на заре своей карьеры добивалась идеальной фигуры Мадонна. Отмечается, что во время ходьбы по лестнице работают самые разные группы мышц: икроножные, передней и задней поверхности бедра, ягодиц, пресса и кора. Одни сайты рекомендуют только подъём, другие отмечают, что и спуск не менее полезен —некоторые даже указывают, что с точки зрения энергозатрат спускаться выгоднее, чем подниматься.

Ходьба по лестнице как вверх, так и вниз, действительно, достаточно энергозатратное действие. В современных моделях фитнес-браслетов, отслеживающих активность, часто встречается пункт «пройденные пролёты». Каждая преодолённая ступенька сжигает примерно 0,17 ккал. Американский совет по физическим упражнениям позволяет посчитать, сколько калорий будет потрачено при ходьбе по лестнице в зависимости от веса человека и времени упражнения. Например, если человек весом в 50 кг уделит ходьбе по лестнице полчаса, то израсходует 199 ккал, а это лишь немногим меньше, чем содержится в 100 г пломбира без добавок. Для сравнения, полчаса игры в футбол или теннис потребуют от него меньше калорий (174 и 149 ккал соответственно). 

Логическое обоснование, почему спуск может быть не менее полезным, чем подъём, в самом деле существует. Дело в том, что ходьба вниз — это пример так называемых эксцентрических упражнений, при которых задействованные в активности мышцы удлиняются. В противоположность им есть концентрические упражнения, при которых мышцы сокращаются. Например, при проработке бицепса с гантелей сгибание руки — это концентрическое сокращение мышцы, а разгибание — эксцентрическое. В отличие от ходьбы вверх и вниз по лестнице, уже мало кто скажет, что разгибать руку с гантелей сильно легче, чем сгибать. Ассоциация профессионалов фитнеса рекомендует включать эксцентрические упражнения в регулярные тренировки, отмечая, что они оптимизируют увеличение мощности, силы и массы мышц, длину мышц при развитии усилия, а также координацию движений.

Если рассмотреть движение вверх или вниз по лестнице с точки зрения физики, то потраченные энергозатраты можно будет разделить на три категории:

  • прирост кинетической энергии тела в целом и отдельных его частей;
  • увеличение потенциальной энергии тела в гравитационном поле Земли;
  • увеличение внутренней энергии, которая в конце концов перейдёт в тепловую энергию и уйдёт на обогрев окружающего пространства. 

Условия рассматриваемой задачи будут такие: человек среднего веса и средней физической подготовки движется с обычной скоростью (не бежит) по лестнице с обыкновенными по высоте ступеньками. Подъём на одну ступень высотой 20 см занимает чуть более 2 сек., если учитывать, что впереди ещё много ступеней и свои силы необходимо соизмерять. Тогда прирост кинетической энергии составит около 1 ккал, прирост потенциальной энергии — уже около 30 ккал, а полный расход энергии — 170 ккал. Получается, что человеческий организм — машина со сравнительно низким КПД. Чтобы поднять тело на определённую высоту, требуется затратить в целом примерно в пять раз больше энергии, чем если бы для подъёма использовался не человек с его опорно-двигательной системой, а, например, ракетный двигатель.

При подъёме или спуске в ногах и корпусе работает множество различных мышц, помогающих удерживать корпус вертикально. Также необходимо учитывать энергию, затрачиваемую на работу мозга, так как подъём и спуск требуют концентрации. Всё это вместе в конце концов приведёт к выделению тепловой энергии, измерив которую можно определить, сколько энергии требует организм человека, чтобы подняться или спуститься по лестнице. Таких полностью калориметрических измерений не существует. Однако известно, что процесс спуска характеризуются более низкими метаболическими и кардиореспираторными потребностями, чем подъём.

В результате затраты энергии (а именно разница между состоянием на первой ступеньке и на последней) будут больше именно при подъёме, то есть ощущения нас не обманывают. Однако это будет верно только в том случае, если оценивать энергозатраты сразу же после достижения последней ступеньки. Остановить процесс энергообмена в организме без его умерщвления невозможно. Логично, что на людях такой эксперимент никто никогда не проводил, но лабораторные мыши — другое дело. Бельгийские учёные из Университета Льежа разделили подопытных мышей на три группы: первая бежала вверх по беговой дорожке, вторая — вниз, а третья не подвергалась никакому воздействию. Сразу после физических упражнений продолжительностью от 75 до 135 мин., учёные умертвили животных и изучили ткань их квадрицепса. В в мышцах мышей из группы бега вниз была обнаружена более высокая концентрация веществ, отвечающих за процессы окисления. Выходит, останься эти мыши в живых, процесс перераспределения энергии, запущенный физической активностью, продолжился бы даже в покое.

С точки зрения биофизики / физиологии энергозатраты человека принято делить иначе:

  • основной обмен (то количество энергии, которое необходимо, чтобы поддерживать процессы жизнедеятельности: дыхание, кровообращение, терморегуляцию и т. д.);
  • специфически-динамическое действие пищевых веществ (затраты энергии на превращение поступившей пищи в питательные вещества);
  • рабочая надбавка (затраты энергии на физическую и умственную деятельность).

Если задаться целью оценить полученную из пищи энергию, то финальной точкой, в которой будет проводиться измерение, не может быть момент, когда человек съел последний кусок, так как биохимические реакции, связанные с получением организмом той или иной пищи, могут быть отложены на несколько часов во времени после трапезы. То же самое и с физическими упражнениями. Активность запускает цепочки биохимических реакций, которые продолжаются, когда она закончится. Физическая активность повышает такой важный параметр, как расход энергии в покое (он же основной обмен, то есть первая составляющая общего энергообмена), и этот бонус сохраняется ещё достаточно долго после тренировки. Поэтому любую ходьбу по лестнице можно оценивать и с точки зрения изменения всего энергообмена, то есть с учётом процессов, запущенных этой ходьбой — их, как продемонстрировали учёные из Бельгии, останавливает только биологическая смерть.

Греческие исследователи набрали группу женщин-добровольцев, которые неделю выполняли или эксцентрические, или концентрические упражнения. В первой группе расход энергии в покое увеличивался на 12% в течение минимум следующих 48 часов, а окисление жиров — на 13% (окисление жиров наряду с окислением углеводов — один из основных процессов, обеспечивающих организм энергией). Расход энергии в покое — важная часть всего суточного энергообмена, на его долю приходится от 60% до 75% всех энергозатрат. С точки зрения биохимии физическая активность запускает обмен мышечного белка, активизирует протеазу и гидролазу и провоцирует восстановление мышечных миофибриллярных повреждений. Так как эксцентрические упражнения наносят больше микроповреждений мышцам из-за увеличения развиваемой силы и механического разрушения связей актин — миозин, чем концентрические, то и последующее увеличение расхода энергии в покое выше. Получается, что, хотя и в момент завершения спуска или подъёма по лестнице энергозатрат придётся больше на подъём, суммарно «дороже» организму обойдётся именно спуск, так как повышенный расход энергии в покое будет длиться ещё некоторое время. И если перед выбирающим спуск или подъём по лестнице стоит цель именно увеличить итоговые энергозатраты, то лучше выбирать именно спуск. Вместе с тем сразу после преодоления определённого количества лестничных маршей больше энергозатрат придётся, конечно же, на подъём.

Группа учёных из Университета Эдит Коуэн (Австралия) и Национального тайваньского педагогического университета решили окончательно прояснить, что полезнее для здоровья — спускаться по лестнице или подниматься. В 2017 году они набрали группу из 30 женщин в возрасте от 60 лет, имеющих лишний вес. 12 недель половина добровольцев спускались с шестого этажа пешком, а поднимались на лифте. Второй группе повезло меньше: на шестой этаж они шли по лестнице, а вниз ехали на лифте. В первую неделю требовалось подняться или спуститься всего два раза, но постепенно нагрузку увеличивали. Учёные анализировали целый ряд параметров здоровья: холестерин и инсулин в крови, артериальное давление, минеральную плотность костной ткани, максимальную изометрическую силу сокращения колена. Говоря о группе спускавшихся по лестнице, ведущий исследователь Казунори Носака отметил: «У них был значительно более низкий уровень сахара в крови и инсулина, улучшены показатели теста на толерантность к глюкозе, снижено содержание триглицеридов и липопротеинов низкой плотности (плохой холестерин), а липопротеины высокой плотности (хороший холестерин) повысились». Всё это свидетельствовало о том, что спуск в целом оздоровил организм и снизил риск диабета. Группа поднимавшихся при этом также улучшила свои показатели здоровья, однако не настолько значительно. В целом учёные отметили, что для улучшения здоровья и физической формы спуск по лестнице полезнее.

Тони Кей, профессор биомеханики из Университета Нортгемтона, объясняет механику эксцентрических упражнений. На меньшее количество мышечных волокон приходится большее воздействие силы, что приводит к микроповреждениям этих мышц. Уже после тренировки организм расходует силы, чтобы регенерировать эти микроповреждения. Таким образом, несмотря на то, что во время самого подъёма сжигается больше калорий, суммарно спуск по лестнице и затем восстановление организма — более энергозатратный процесс. По подсчётам Кея, ускорение обмена веществ после 30-минутной эксцентрической тренировки может длиться до 72 часов, всё это время организм будет активно потреблять калории, даже находясь в состоянии покоя.

Помимо плюсов для физического здоровья, спуск может улучшить и ментальное состояние. Казунори Носака отметил, что во время спуска мозг испытывает более серьёзную нагрузку, так как нужно лучше контролировать мышцы. Предположительно, это может снизить риск деменции и болезни Альцгеймера. Гипотеза Носако выстроена не на пустом месте: существует немало доказательств того, что физическая активность замедляет скорость прогрессирования этих заболеваний.

Таким образом, собственные ощущения от ходьбы по лестнице вводят нас в заблуждение. На самом деле спуск более энергозатратен для организма и в целом полезнее для здоровья, чем подъём. Особенно хорошо спуск работает для профилактики диабета и снижения плохого холестерина, что может защитить от целого ряда заболеваний.

Изображение на обложке: Photo by form PxHere

Обновление от 29 января 2025 года. В текст добавлен фрагмент о двух классификациях энергозатрат (с точки зрения физики и биофизики / физиологии) и, соответственно, рассуждения, как движение по лестнице изменяет энергозатраты. Для каждой из этих наук (физики и биофизики / физиологии) ответ получается разным. Кроме того, в тексте мы смешали ответ на вопрос об энергозатратности с ответом на вопрос о полезности обоих процессов (подъёма и спуска) для человека. Поэтому мы изменили вердикт на «Это не точно» и советуем читателям делать свои выводы, только прочитав текст полностью. С предыдущей версией можно ознакомиться по ссылке.

Это не точно

Что означают наши вердикты?

Почитать по теме:

  1. Правда ли, что для здоровья нужно проходить 10 000 шагов в день?

Если вы обнаружили орфографическую или грамматическую ошибку, пожалуйста, сообщите нам об этом, выделив текст с ошибкой и нажав Ctrl+Enter.

Поделитесь с друзьями

Сообщение об опечатке

Наши редакторы получат следующий текст: