Elke extreme sporter komt het universele energieplafond tegen

Fysiologie Hoeveel energierepen een sporter ook eet, bij extreem presteren bereikt hij een universele grens van energieverbruik.

Een deelnemer aan een zogeheten fell race van 37,4 kilometer rust uit bij de finish. Een fell race is een hardloopwedstrijd over velden, heuvels en bergen.
Een deelnemer aan een zogeheten fell race van 37,4 kilometer rust uit bij de finish. Een fell race is een hardloopwedstrijd over velden, heuvels en bergen. Foto Oli Scarff/AFP

Er zit een universeel plafond aan het energieverbruik van de mens bij langdurige, extreme inspanning. Of het nu gaat om het lopen van ultramarathons, het deelnemen aan poolexpedities of het zwanger zijn en borstvoeding geven, uiteindelijk komt het maximale energieverbruik van de mens altijd uit op ongeveer 2,5 keer het energieverbruik in rust. Dat schrijven onderzoekers onder leiding van fysioloog John Speakman en evolutionair antropoloog Herman Pontzer woensdag in het wetenschappelijke blad Science Advances.

Bij kortdurende sportprestaties kunnen mensen een stuk interen op hun lichamelijke reserves, omdat ze die na de wedstrijd weer makkelijk kunnen aanvullen. Bij extreme duursporten of langdurige expedities onder moeilijke omstandigheden lukt dat niet meer. Na weken achtereen presteren daalt het maximale dagelijkse energieverbruik onverbiddelijk naar een waarde die ligt bij ongeveer 2,5 keer het niveau van het rustmetabolisme, schrijft het team van Speakman en Pontzer.

Lees ook: De ideale lijn van de marathon

Ultramarathons

Eerdere schattingen van het energieplafond van mensen kwamen veel hoger uit. Onderzoek aan wielrenners die deelnamen aan de Tour de France kwam uit op 4 tot 5 keer het energieverbruik in rust. En onlangs bevestigden onderzoekers uit Maastricht dat getal in deelnemers aan de Giro d’Italia; een plafond van 4,7 keer het energieverbruik in rust.

Maar het nieuwe onderzoek in Science Advances suggereert dat die wielrenners dat niet nog heel veel langer zouden kunnen volhouden. De onderzoekers baseren zich op berekeningen op basis van eerdere literatuur en uitslagen van ultramarathons. Een groot deel van de studie berust ook op eigen metingen tijdens de Race Across the USA (RAUSA), een hardloopevenement van de west- naar de oostkust van de Verenigde Staten over een afstand van bijna 5.000 kilometer dat in 2015 georganiseerd werd. Dat is de echte ‘race naar de bodem’, waar de grens van het menselijk vermogen in beeld komt, denken de auteurs.

„Een leuke theorie”, reageert stofwisselingsexpert Guy Plasqui van de Universiteit Maastricht. „Met alle studies die erbij zijn verzameld is het ook aardig onderbouwd, maar het is nog geen wetenschappelijk bewijs dat dit daadwerkelijk klopt. Zo is het trouwens ook niet opgeschreven, dit is een opmaat voor verder onderzoek. Aan ons nu de taak om te bewijzen dat het misschien toch anders zit.”

Proefpersonen liepen 117 marathons in een periode van 140 dagen

Plasqui was eerste auteur van het onderzoek naar het energieverbruik tijdens de Giro. „Wij vonden een waarde van 4,5 keer het niveau van het rustmetabolisme, maar dat punt past precies op de lijn van Pontzer en Speakman. De Giro duurt drie weken, zij keken naar een race van 20 weken.”

Volgens de groep van Speakman en Pontzer wordt het universele energieplafond bepaald door de hoeveelheid energie die een mens per dag maximaal kan opnemen. „Ze baseren dat op overvoedingsstudies”, zegt Pasqui. „Ik denk zeker dat grenzen aan de energieopname hierbij een rol spelen, maar er zijn nog tal van andere factoren die invloed hebben. Ze zijn in deze studie heel erg gefocust op hardlopen, maar dat heeft bijvoorbeeld ook een enorme impact op de gewrichten en de spieren, wat ook een limiet kan stellen aan de prestaties.”

Tijdens de RAUSA liepen de deelnemers gemiddeld één marathon per dag, gedurende zes dagen per week. In totaal waren dat welgeteld 117 marathons in 140 dagen. Van de twaalf deelnemers haalden er zeven de finish. Zes deelnemers waren proefpersoon in de studie; slechts drie van hen liepen de race helemaal volgens plan uit. Twee liepen de afstand volgens een alternatief schema en finishten eerder. De enige vrouw onder de proefpersonen viel uit vanwege blessures.

Calorierijke maaltijden

Het dagelijkse extra energieverbruik van de drie finishers ging van 1,76 keer dat van rust in de dagen voor de race naar 3,76 keer zoveel in de eerste week. Maar dat niveau van energieverbruik konden ze niet lang volhouden, hoeveel energierepen en calorierijke maaltijden ze ook tot zich namen. In de laatste week voor de finish (week 20) was hun energieverbruik met eenvijfde gedaald naar 2,81. De grafiek kruipt dus langzaam naar het plafond 2,5, het niveau waarop ook vrouwen zitten tijdens de periode van zwangerschap en borstvoeding geven. De auteurs denken daarom dat de fysiologische limiet een biologisch gegeven is. Het maakt niet uit of je de energie besteedt aan extreem sporten of voortplanting, het budget blijft uiteindelijk hetzelfde.

Eén van de auteurs, antropoloog Bryce Carlson van Purdue University, fungeerde zelf als proefpersoon. Hij eindigde in de race als tweede.