Wenn der Mensch geht, ist sein Energieverbrauch gering. Rennt er dagegen, so setzt er über zwei Drittel mehr Energie ein. Verantwortlich für den Unterschied ist die Anatomie unseres Fußes, hat ein internationales Forscherteam durch zahlreiche Gangmessungen festgestellt. Der Mensch setzt beim Gehen nämlich zuerst mit der Ferse am Boden auf und rollt dann den Fuß über Ballen und Zehen ab. Dieses energieeffiziente Auftreten hat unseren Vorfahren als Jäger und Sammlern dabei geholfen, weite Strecken für die Nahrungssuche zurückzulegen. Die schlechte Bilanz beim Rennen rührt von dem Aufprall auf dem Boden her: Hierbei geht massiv Energie verloren.
Dass Menschen mit der Ferse voran auf dem Boden auftreten ist außergewöhnlich. Bei den meisten Säugetiere bleibt sie beim Rennen und Gehen in der Luft: Sie bewegen sich also auf ihren Fußballen fort oder gar auf den Zehenspitzen wie die Wiederkäuer. “Diese Tiere sind völlig ans Rennen angepasst”, erklärt David Carrier von der University of Utah in Salt Lake City. “Sie gleichen den hohen Energieaufwand beim Gehen über eine hohe Energieeffizienz beim Rennen aus.” Ganz anders der Mensch: Obwohl unsere Anatomie geradezu dazu geschaffen wäre, um lange Distanzen schnell zurückzulegen, verhindert unser Fußaufbau, dass wir zu den Sprintern zählen.
Für die Ermittlung einer Energiebilanz maßen die Forscher die verbrauchte Sauerstoffmenge bei elf Probanden, die sich auf drei verschiedene Arten fortbewegten. In einem ersten Durchlauf traten sie klassisch mit der Ferse voran auf. Dann wurden sie dazu angehalten, sich ausschließlich auf den Fußballen fortzubewegen, und schließlich durften sie nur noch ihre Zehnspitzen verwenden. In weiteren Experimenten registrierten die Wissenschaftler noch die Energie, die von den Füßen beim Aufprall auf den Boden abgegeben wurden. Außerdem überwachten sie die beim Gehen und Rennen aktiven Muskeln.
Das Fortbewegen auf den Fußballen verbrauchte 53 Prozent mehr Energie als das normale Aufsetzen des Fußes, wurden die Schritte auf Zehenspitzen gemacht, waren es sogar 83 Prozent mehr. Für ein und dieselbe Strecke benötigten die Probanden beim Rennen 70 Prozent mehr Energie als beim bequemen Marschieren. Den Grund für diesen signifikanten Unterschied sehen die Wissenschaftler in der Energieabgabe an den Boden beim Aufprall des Fußes. Zudem nimmt der Mensch beim Auftreten mit der Ferse mehr Energie in den nächsten Schritt mit und spart so Kraft.
Der besondere Bau unseres Fußes hatte jedoch ursprünglich wohl nichts mit dem Gehen zu tun: Die Wissenschaftler vermuten, dass er sich bei unseren affenartigen Urahnen entwickelte, die noch vorwiegend in Bäumen lebten. Das Stehen auf Ferse, Ballen und Zehen verlieh ihnen größere Stabilität und erlaubte raschere Drehmanöver bei Kämpfen mit Feinden. “Angesichts der langen Strecken, die Jäger und Sammler zurücklegen mussten, ist es kein Wunder, dass sich diese Fußstellung weiterhin durchsetzte”, erklärt Carrier. Eine dem Menschen ähnliche Fußstellung bevorzugen etwa noch Schimpansen, Gorillas, Orang-Utans und Bären.
David Carrier (University of Utah, Salt Lake City) et al.: Online-Vorabveröffentlichung Journal of Experimental Biology ddp/wissenschaft.de ? Regula Brassel
