Calcaneus length determines running economy: Implications for endurance running performance in modern humans and Neandertals

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Calcaneus length determines running economy: implications for endurance running performance in modern humans and Neandertals.

Journal of human evolution. 2011;60:299–308.

Abstract

The endurance running (ER) hypothesis suggests that distance running played an important role in the evolution of the genus Homo. Most researchers have focused on ER performance in modern humans, or on reconstructing ER performance in Homo erectus, however, few studies have examined ER capabilities in other members of the genus Homo. Here, we examine skeletal correlates of ER performance in modern humans in order to evaluate the energetics of running in Neandertals and early Homo sapiens. Recent research suggests that running economy (the energy cost of running at a given speed) is strongly related to the length of the Achilles tendon moment arm. Shorter moment arms allow for greater storage and release of elastic strain energy, reducing energy costs. Here, we show that a skeletal correlate of Achilles tendon moment arm length, the length of the calcaneal tuber, does not correlate with walking economy, but correlates significantly with running economy and explains a high proportion of the variance (80%) in cost between individuals. Neandertals had relatively longer calcaneal tubers than modern humans, which would have increased their energy costs of running. Calcaneal tuber lengths in early H. sapiens do not significantly differ from those of extant modern humans, suggesting Neandertal ER economy was reduced relative to contemporaneous anatomically modern humans. Endurance running is generally thought to be beneficial for gaining access to meat in hot environments, where hominins could have used pursuit hunting to run prey taxa into hyperthermia. We hypothesize that ER performance may have been reduced in Neandertals because they lived in cold climates.

持久走（ER）仮説は、長距離走がホモ属の進化において重要な役割を果たしたことを示唆しています。ほとんどの研究者は、現代人のERパフォーマンス、またはホモ・エレクトスのERパフォーマンスの再構築に焦点を当てていますが、ホモ属の他のメンバーのER機能を調べた研究はほとんどありません。ここでは、ネアンデルタール人と初期のホモサピエンスでのランニングのエネルギーを評価するために、現代人のERパフォーマンスの骨格相関を調べます。最近の研究では、ランニングエコノミー（特定の速度でランニングするためのエネルギーコスト）は、アキレス腱のモーメントアームの長さに強く関係していることが示唆されています。より短いモーメントアームは、弾性ひずみエネルギーのより大きな貯蔵と放出を可能にし、エネルギーコストを削減します。ここでは、アキレス腱モーメントの腕の長さ、踵骨結節の長さの骨格相関は、歩行経済とは相関しないが、ランニング経済とは有意に相関し、間のコストの分散の高い割合（80％）を説明することを示します個人。ネアンデルタール人は現代人よりも比較的長い踵骨塊茎を持っていたため、ランニングのエネルギーコストが増加していました。初期のH.sapiensの踵骨塊茎の長さは、現存する現代人の長さと有意な差はなく、ネアンデルタール人のER経済が同時期の解剖学的に現代人に比べて減少したことを示唆している。長距離走は一般に、ヒト族が獲物の分類群を温熱療法に駆り立てるために追跡狩猟を使用できたであろう暑い環境で肉にアクセスするのに有益であると考えられています。ネアンデルタール人は寒い気候に住んでいたため、ERのパフォーマンスが低下した可能性があると仮定します。

Keywords

Energetics

Locomotion

Achilles tendon

Moment arm