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2018年2月28日 星期三

Lore of running跑步聖經(二) VO2max及跑步經濟性





間歇跑


常常晚上在各大學的操場可以看著一群飛快的跑者,2圈2圈800公尺的距離,快速奔馳著,這樣的訓練俗稱為間歇運動。一般的認知上,間歇訓練可以刺激建立VO2max(最大攝氧量)的進步。更有一些建議是亞索800的間歇跑,可以用來預測全馬的成績。


VO2max 最大攝氧量


VO2max是什麼呢?為什麼間歇要跑在95-100%VO2max(每本書的數據不同)上呢?簡單的說就是心肺將氧氣運送到肌肉組織的能力。理論上越高越好,但也就只限於理論上。

我們可以看到菁英跑者VO2max低的可以比高的跑得更好,這中間的差距有部分是因為跑者跑步的經濟性不同,也有部分牽涉到VO2max只有3成的人可以被準確測出,表示有7成跑者的VO2max是無法被精準測出來的。

有較高VO2max的跑者,肌肉可以獲得更多的氧氣,但是肌肉能不能好好使用這些氧氣也是能不能跑出好成績的關鍵。同樣3000cc的引擎,裝在賓士跟VIOS上所能展現出的表現一定是不一樣的。所以可以看到菁英選手在相類似的成績上,VO2max可以有高達3成不等的差距。所以一般認知VO2max可以去預測5k至全馬的成績,是不太恰當的。


影響VO2max的因子


VO2max在出生時就已經大概決定了,只是我們不一定能知道上天或是父母給我們的VO2max極限是多少,所以需要透過訓練試圖達到這個極限值。一般而言,菁英選手已經在這個極限值上或是非常接近,而一般跑者可能還有一些空間才會達到這個極限值。

VO2max受到幾個情況所影響,一般來說肺循環氣體交換能力及血紅素在健康的人身上是不太有問題的,但是心臟收縮的能力,微血管的密度,血液的容積等等因素都會是影響VO2max是否達到一個跑者天生極限的因素。

經過訓練之後,血液的容積會增加,可以增加氧氣運輸的總量;心肌會變得肥大、心室的容積增加,冠狀動脈變粗(心臟的血液循環系統,供給心臟的營養),代表著心臟每一次的跳動可以打出更多血液,這也是為什麼許多耐力運動員在休息的時候,可以有低於一般人的心跳;進入肌肉的微血管網路也變得緻密,方便血液的進出跟廢物的排出。

令人沮喪的是,經過訓練的年輕跑者,跟同年齡不運動的健康人比起來,VO2max只能增加5-15%。因此提升VO2max對於運動表現是有幫助的,但是幫助可能有限。

VO2max是理論上肌肉可以使用最大的氧氣量,但是當人體的運作是有分優先順序,腦、心臟是最為重要,有一定比例的氧氣必須要保留給這兩個器官,當這兩個器官感受到氧氣濃度接近需要最低標準的時候,就可能會減少運動肌肉的徵招,讓你運動緩下來,這也是部分人撞牆的原因。

因此心肌收縮越有效率、越能抵抗疲勞、需要的氧氣越少,就能持續不斷提供給肌肉耐力運動所需的氧氣,而且自己可以佔用最少的氧氣。同樣的,肌肉收縮越有效率,相同速度下需要的氧氣越少(跑步經濟性),就有可能在較低的VO2max下跑出比自己VO2max高的人更好的成績。


間歇在跑什麼


為什麼間歇要跑在95-100%VO2max?因為當跑在105%VO2max上時,已經超出身體所能提供給肌肉最大的氧氣量,身體就會開始進入無氧運動,就不能好好得刺激VO2max的最大值,反而會給身體帶來比較高的壓力甚至是受傷的風險。

提升VO2max不是只有靠間歇訓練,只要能讓心臟變強、微血管變得致密,都可以增加VO2max,而這樣的效果只要輕鬆跑就可以獲得。

既然VO2max在跑者跟非跑者身上只有5-15%的差距,間歇課表是否需要週週跑?台灣的跑者是否過度重視間歇跑而忽略其他更重要的訓練?我想從台灣馬拉松賽事的成績,跟各大操場滿滿在跑間歇的跑者,答案或許已經相當清楚了。

許多跑者每週跑一到兩次的間歇,有時候比當下5K或是10K換算出來的間歇速度還快,跑得更快,超出VO2max該有的強度,只是增加身體的疲累及受傷風險。且間歇跟全馬成績無法產生相對應的關係,馬拉松是速耐力運動,除了練最大攝氧量以外,長跑及週跑量都是很重要的訓練,不可偏廢。

一般課表的書上建議一間歇應該跑2-8分鐘,而目前有些跑者跑長間歇,往往超過8分鐘的強度,這可能會讓這樣距離間歇跑的品質不好。可能照當下能力間歇配速,能跑個五分鐘上下的距離更為合適,而非菁英跑者可以跑兩公里的間歇,所以我也要去跑這樣的間歇。

VO2max預測跑步成績


不少學者或是教練都有研發出類似最大攝氧量的表,可以利用最近的比賽成績去對表找出目前VO2max,然後可以去推算各種比賽距離該有的成績。但是往往會發現跟實際比賽成績會有不小的差距,這跟VO2max只是最大攝氧量,跑步除了VO2max外,還有很多可以影響跑步成績的因素,如跑步經濟性。


跑步經濟性


跑步經濟性,定義為在同樣的速度下,消耗的能量越少,跑步經濟性越好。或是在消耗同樣能量的情況下,速度越快跑步經濟性越好。

我們的腳就像彈簧一樣,可以在接觸地面的時候儲存位能,在離地得時候釋放越多的位能,跑步經濟性就會越好。因為可以減少肌肉的出力,減少能量的耗損。為了要能儲存及釋放最多的位能,身體維持穩定的能力就會變得很重要,當觸地到離地,如果骨盆無法維持穩定,這些位能就會被消耗在上下移動的身體上,而不是一個往前的能量。

跑步速度=步頻x步幅 。為了增加跑步速度而去增加步頻,被認為會增加耗能,也就減少跑步經濟性。因此要加增跑步速度就剩下步幅了。刻意去增加或是減少步幅,也被證實是會降低跑步經濟性。

因此你當下的步頻跟步幅就是你最佳跑步經濟性的結果,經過跑步的練習,步幅會自然增加,不用刻意去改變步頻或是步幅。持續的訓練可以讓每年跑步經濟性進步1-4%,這可比VO2max能進步的空間大上許多。

肌肉過度的疲勞,經過日復一日的高強度訓練,或是不斷的比賽,會使肌肉產生損傷,讓大腦無法徵招最多的肌肉組織,這也會降低跑步的經濟性。同樣體重的女性被認為比男性有更好的跑步經濟性。黑人也被認為有比白人更佳的跑步經濟性,因此基因在跑步經濟上扮演了一些腳色。

同樣耗氧量下,坡度假設增加1%,會使速度下降0.65km/h。同樣耗氧量下,坡度假設降低1%,會使速度上升0.35km/h。這也表示,在比賽時上坡損失的秒速,無法在下坡的時候彌補回來,除非要消耗更多的能量。

持續的緒練可以有越來越好的跑步經濟性。跑量高的跑著有著比低跑量更好的跑步經濟性。雖然書上有提到理想的跑量要達到多少,但是我個人認為高跑量是個結果,而不應該去盲目追求高跑量。只要持續正確的訓練,跑量自然會增加。同樣的訓練時間,每個跑者如果都跑在自己的馬拉松配速下,雖然最後的跑量不同,但是訓練量應該是相似的。


服飾、配速員擋風、環境


身體穿的衣服或是鞋子的重量都會影響到跑步經濟性。每增加100克的重量,就會減少0.5%的跑步經濟性。長髮比起短髮會增加重量、短袖比無袖重,鞋子的輕重也都會造成影響。如果每減少0.5%的跑步經濟性,可以直接轉換成運動表現,就可能讓頂尖選手損失半分鐘的時間。

身體是否夠低風阻,也都會影響到跑步經濟性。外露的手毛腳毛、外露的鞋帶都會增加風阻。許多短跑的紀錄,都是在較高海拔的地區所創下的,因為那樣的環境空氣稀薄,風阻較低。但是當距離拉長,氧氣的濃度較低反而會限制運動的表現。

許多世界的中長跑紀錄,都是在有配速員擋風的情況創下的。如果是在操場,最理想的狀態下是,配速員的後方一公尺距離,有最好的擋風效果,理論上可以每圈快4秒,但實際上只有約1秒的差距。如果是兩個人並列跑,因為受風面積變大,會讓兩人的跑步經濟性大幅降低。

也因為菁英選手都有配速員幫忙擋風,讓一般跑者想說如果有配速員幫忙,或許運動表現也能因此進步不少。但是實驗發現,在逆風風速加上跑者速度小於18公里/小時時,配速員幫忙擋風無法有明顯的益處,一般跑者也很難精準地跟在配速員後方一公尺的距離。因此配速員對於一般跑者可能心理的幫助比實質上大。


老化


不管我們如何訓練,我們必定年復一年的年齡增加。隨著年齡的增加身體也會產生變化。VO2max下降、身體組成改變(脂肪變多、肌肉減少)、恢復力降低。這些會讓年紀大的跑者,訓練的量及強度都會因此而降低。這在50歲上下的跑者會開始明顯感受到改變。

VO2max在有持續訓練的跑者上每10年會下降5%,而沒有運動的人則是下降10%。造成VO2max下降原因主要是:
  • 冠狀動脈硬化,影響心臟氧氣養分供應
  • 心臟收縮能力變差
  • 微血管通透性降低
  • 腿部肌肉收縮及耗氧能力降低

身體肌肉在20多歲達到顛峰,到50歲肌肉質量會降低10%。但是過了50歲過後會開始加速減少肌肉的質量,50-70歲到達每10年15%,之後會增加到每10年30%。

身體對於跑步每一次落地的反應也因為肌肉、肌腱老化,吸收緩衝的能力變差,恢復的能力也不再當年勇。無法再維持高跑量及高強度。因此要用不同的方式來做訓練,而不是跟年輕的時候一樣得拼命。


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