Pubblicato in: n. 07 Corpo /

Record e limiti umani

di Pietro Enrico di Prampero

La XXIX Olimpiade dell’era moderna, da poco conclusa a Pechino, con la sua messe di primati invita a riflettere sui limiti dell’uomo nello sport. In un dato momento storico, il limite è rappresentato dal record: la migliore prestazione assoluta in uno specifico campo. Non stupisce, quindi, che lo studio dell’evoluzione storica dei record sia, da molti anni ormai, al centro degli interessi di chi si occupa di sport, anche per l’estrema precisione delle misure, di gran lunga più accurate di qualsiasi dato di laboratorio, almeno per gli sport il cui risultato si basi su misure quantitative (tempo, distanza, ecc.).

Va comunque sottolineato che, al di là dell’enfasi sportivo-giornalistica, spesso la differenza fra un record e il successivo è ben poca cosa. Ad esempio, il recentissimo record di Bolt sui 200 metri piani (19,30 secondi) è solo dello 0,1% migliore del precedente record di Johnson (19,32 secondi), ciò che corrisponde a soli 20,7 cm. Ancora più eclatante il caso dei due record di Aouita e Morcroft sui 5.000 metri, negli anni ’80 dello scorso secolo, che differivano tra loro di un solo centesimo di secondo (13’ 00” 41/100 vs. 13’ 00” 40/100), ciò che corrisponde a 6,4 cm, cioè allo 0,0013% della distanza percorsa.
Scopo di quanto segue è una breve analisi dei record di corsa piana per le distanze fino ai 5.000 metri.

L’approccio statistico
L’andamento temporale dei record è spesso analizzato graficamente rappresentando il record in funzione dell’anno in cui fu stabilito. Ad esempio, in figura 1 è indicata la velocità media del record del miglio (1.609,35 metri) dal 1911 al 1999. La retta che interpola i dati consente di prevedere, con buona approssimazione, l’evoluzione del record nel prossimo futuro. Tuttavia, su tempi lunghi, un’interpolazione lineare conduce a conclusioni paradossali, quali un continuo aumento della velocità record fino a valori manifestamente assurdi. Altrettanto assurda l’estrapolazione della funzione nel passato: velocità nulla nell’anno 1338 e addirittura negativa in date anteriori.

Per evitare questi risultati paradossali, almeno per quanto riguarda il futuro, il fisiologo neozelandese R. Hugh Morton nel 1982 ha utilizzato una funzione che prevede un asintoto, cioè un limite definitivo cui il record tende. Considerando il tempo, anziché la velocità, e interpolando i record di corsa piana con la funzione: r = R + a-bT (dove r è il record nell’anno T dell’era cristiana, R il record definitivo, e a e b sono costanti), Morton ha così potuto prevedere i record definitivi indicati in tabella 1. I due recentissimi tempi record di Bolt sui 100 e 200 metri (9,69 e 19,30 secondi) sono del 6% circa superiori ai record definitivi, mentre nelle altre distanze elencate in tabella, le differenze tra record attuali e definitivi vanno dal 9 al 12% circa, con l’eccezione dei 3000 metri dove la differenza raggiunge il 17% circa.
Come in tutte le funzioni di questo tipo, l’asintoto, cioè il record definitivo (R), sarà raggiunto in un tempo infinito. È però possibile calcolare l’anno in cui si raggiungerà la barriera dell’1% rispetto al record definitivo: per le specialità indicate in tabella 1 questo varia tra il 2187 e il 2254. Chi vivrà, vedrà!

Nei paragrafi precedenti, i record sono stati considerati, limitatamente alla corsa piana, in modo esclusivamente statistico, ciò che è stato fatto anche per numerose altre discipline. Tuttavia questo tipo di analisi nulla dice, né in realtà lo pretende, circa le caratteristiche fisiologiche che stanno alla base dei record. A questo aspetto, e ancora limitatamente alla corsa, saranno dedicati i prossimi paragrafi.

L’approccio energetico
a. La potenza metabolica richiesta

La corsa, come qualsiasi altra forma di locomozione umana, richiede lo sviluppo di potenza metabolica (E’), cioè il dispendio di energia per unità di tempo. A sua volta, la potenza metabolica è il prodotto del costo energetico (C), cioè dell’energia spesa per unità di distanza, per la velocità (v):

E’c = Cc v                   (1)

dove il suffisso c indica che l’oggetto del discorso è la corsa. [Nell’equazione 1 il costo energetico è spesso espresso per kg di massa del soggetto, ad esempio in Joule/(kg m). In questo caso, esprimendo v in m/s, la potenza metabolica risulterà in Watt/kg. In fisiologia l’energia spesa è determinata a partire dal numero di litri di ossigeno consumati e la potenza metabolica è in genere espressa in litri di O2 per minuto. Poiché il consumo di 1 litro di O2 nell’organismo umano o animale libera circa 21 kJ (5 kcal), le unità di misura di cui sopra sono facilmente trasformabili le une nelle altre.]
Le gare di corsa in genere si tengono su una distanza data; è quindi possibile riscrivere l’equazione 1 facendo riferimento a una specifica distanza (d):

E’c = Cc d/tp               (2)

dove tp è il tempo di prestazione. L’equazione 2 consente quindi di calcolare la potenza metabolica (E’c) necessaria a coprire la distanza in oggetto (d) in un tempo dato, purché sia noto il costo energetico (Cc). La potenza metabolica richiesta per coprire 800 metri nel tempo indicato sull’ascissa è rappresentata in figura 2, a partire dai valori medi di Cc determinati su atleti di alto livello.
Va sottolineato che rappresentazioni grafiche del tipo della figura 2 possono essere costruite per qualsivoglia distanza e per qualsiasi soggetto il cui Cc sia noto in funzione della velocità. Inoltre, figure di questo tipo consentono anche di calcolare il tempo minimo necessario a coprire la distanza in questione, purché sia nota anche la massima potenza metabolica del soggetto.

b. La massima potenza metabolica
È nozione intuitiva e comune che la massima potenza metabolica sostenibile diminuisce all’aumentare della durata della prova: in qualsivoglia tipo di locomozione la velocità diminuisce all’aumentare della distanza, e quindi del tempo. Ciò in quanto la massima potenza metabolica è la somma di due termini: a) la massima potenza ottenibile dai processi ossidativi (proporzionale al massimo consumo di O2 del soggetto), cui va aggiunta b) la potenza che deriva dall’utilizzazione delle fonti energetiche anaerobiche (produzione di acido lattico da glicogene e idrolisi della fosfocreatina intramuscolare).
Per prove massimali di durata tra 50 secondi e 15 minuti circa, la massima quantità di energia che può essere ottenuta dalle fonti anaerobiche (Capacità Anaerobica, CAn) è costante, dato che il soggetto è in grado di utilizzare completamente la fosfocreatina presente nel muscolo all’inizio della prova e di produrre la massima quantità di lattato tollerabile nei liquidi organici. Di conseguenza la potenza (energia per unità di tempo) di provenienza anaerobica (E’An) diminuisce all’aumentare della durata della prova (tp):

E’An = CAn/tp             (3)

Al contrario di E’An, la massima potenza aerobica (E’Aer,max), per esercizi di durata compresa tra 50 secondi e 15 minuti è costante. Quindi, in prima approssimazione, la massima potenza assoluta è data dalla somma di E’Aer,max e di E’An:

E’Max = E’Aer,max + CAn/tp       (4)

L’equazione 4 consente di calcolare la massima potenza metabolica (E’Max) che ciascun soggetto può sviluppare per prove di durata nota, purché siano noti anche il suo massimo consumo di O2 (che determina E’Aer,max) e la sua capacità anaerobica (CAn). I valori di E’Max ottenuti a partire dai valori medi di massimo consumo di O2 e di capacità anaerobica determinati su atleti di élite sono riportati in figura 3, per la stessa gamma dei tempi di figura 2. Oltre ad E’Max, in figura 3 è riportata anche la curva E’c della figura 2.

c. Il record individuale
L’analisi della figura 3 è illuminante: per tempi brevi, a sinistra dell’incrocio delle due funzioni, la curva E’c è superiore alla curva E’Max. Ciò indica che la massima potenza metabolica a disposizione del soggetto è insufficiente a coprire gli 800 metri in un tempo inferiore a quello corrispondente all’incrocio delle due funzioni. Questi tempi saranno quindi fuori della portata del soggetto considerato. A destra del punto di incrocio è vero il contrario: la potenza metabolica richiesta (E’c) è inferiore alla massima a disposizione del soggetto (E’Max): il soggetto ha battuto la fiacca! La migliore prestazione possibile sulla distanza data corrisponde quindi al punto di incrocio delle due funzioni.
Poiché le misure di cui sopra sono tutte ottenibili sperimentalmente in modo accurato, questo tipo di analisi grafica consente di determinare il record individuale per qualsiasi soggetto, di cui si conosca il massimo consumo di O2, la massima capacità anaerobica e il costo energetico della corsa, e su qualsiasi distanza, purché il tempo di gara sia compreso nei tempi riportati sopra. Va infine sottolineato che questo modello di analisi può essere applicato a qualsiasi tipo di locomozione di cui sia noto il costo energetico in funzione della velocità. In effetti, a partire dai primi anni ’90 dello scorso secolo, una serie di studi sperimentali ha dimostrato che le migliori prestazioni calcolate a tavolino sulla base dell’analisi grafica di figura 3 sono sostanzialmente identiche alle migliori prestazioni coeve dell’atleta, almeno per corsa, ciclismo e nuoto, le uniche discipline finora studiate.
Le massime prestazioni calcolate secondo i dettami di cui in figura 3 sono il ‘collo di bottiglia’ energetico che limita il record individuale. Se poi l’atleta nel momento cruciale sia o no in grado di sfruttare a pieno le sue potenzialità è cosa che sfugge all’analisi quantitativa del fisiologo per rientrare in quel ‘castello dei destini incrociati’ che è la psiche umana. E sta qui, forse, la vera caratteristica del ‘cavallo di razza’ che, oltre a essere dotato da madre Natura delle appropriate doti fisiologiche, nel momento fatidico è capace di dare tutto se stesso.

Conclusioni
La sostanziale concordanza tra fatti e teorie che emerge dall’analisi riassunta in figura 3 e brevemente discussa sopra è prova convincente che le nostre conoscenze sull’energetica di numerose forme di locomozione umana sono sostanzialmente corrette. Possiamo quindi chiederci se questo tipo di analisi consenta di prevedere l’evoluzione futura dei record e stimare una potenziale panoplia di record ‘definitivi’ nelle discipline di interesse, abbandonando così l’approccio puramente statistico. La risposta è NO. È evidente, infatti, che la stima di un record definitivo a partire da rappresentazioni grafiche come in figura 3, o da equivalenti procedure matematiche, richiederebbe la conoscenza dei valori ‘definitivi’ delle tre variabili che determinano il record e cioè: massimo consumo di O2, massima capacità anaerobica e costo energetico della locomozione in questione (vedi equazione 4), ciò che, al momento attuale non è alla nostra portata. Per prevedere l’andamento dei record futuri non resta, quindi, che affidarsi ai metodi statistici o alla sfera di cristallo.

Vorrei dedicare un’ultima riflessione al significato che le competizioni sportive e in particolare i record rivestono nella società odierna. L’attività motoria e lo sport sono strumenti fondamentali per la conoscenza di sé, l’esplorazione del mondo esterno, la costruzione di relazioni sociali. Nell’infanzia, attività motoria e attività ludica coincidono, contribuendo così allo sviluppo intellettuale, psicologico e sociale del bambino. Con il passare degli anni, all’attività ludica spontanea subentra progressivamente il gioco disciplinato da regole, quindi lo sport, con la sua carica di competitività, disciplina, autodisciplina, regolamenti, arbitri. Alla domanda su quale sia il significato dello sport nel mondo odierno, ossessionato dalla concretezza, si possono dare più risposte. Di tipo estetico: la falcata del maratoneta, lo scatto del centometrista, il volteggio del tuffatore sono ‘belli’. Di tipo socio-sanitario: lo sport previene le malattie, mantiene giovani, favorisce relazioni sociali durature. Di tipo socio-economico: lo sport è uno ‘status symbol’ che l’uomo o la donna alla moda non possono ignorare. Di tipo etico, infine: lo sport come scuola di onestà e trasparenza, basi su cui poggia la competizione sportiva. Queste motivazioni razionali, in qualche maniera a posteriori, trascurano tuttavia un aspetto intrinseco dello sport a qualsiasi livello: l’agonismo. Agonismo che deve insegnare a ‘vincere senza arroganza e a perdere senza umiliazione’ e che poggia su una fondamentale caratteristica dell’animo umano: il desiderio di superare sempre i propri limiti, di ‘volare sempre più in alto’. Questa spinta continua al superamento del record mi sembra essere la concretizzazione in campo sportivo delle parole che Dante mette in bocca a Ulisse: «[…] fatti non foste a viver come bruti, / ma per seguir virtude e conoscenza».

© Riproduzione riservata

Pietro Enrico di Prampero

Pietro Enrico di Prampero, già ordinario di Fisiologia presso l'Università di Udine, è autore di oltre 300 pubblicazioni apparse sulle principali riviste scientifiche internazionali e di un libro dedicato all'energetica della locomozione umana ('La locomozione umana su terra in acqua, in aria. Fatti e teorie', Edi-Ermes, Milano 1985).

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