汉森课表:马拉松生理学

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《汉森课表:马拉松生理学》

 

跑者所需要知道的生理学,并不用需要像生理学博士懂得一样多,只要知道能运用在跑步上的部分即可。我们所说的生理学也许会跟学术上有些许不同,但毕竟我们不是做学术,理论跟实际还是有些不同,我们只取能应用在运动员身上的部分。我们将会讨论:

  • 马拉松肌力学
  • VO2max
  • 无氧阈值
  • 有氧阈值
  • 跑步经济性
  • 马拉松肌力学

慢缩肌(红肌,type I fiber)

红肌占身体的比例很大一部分是天生的,红肌会决定你在马拉松运动上的表现(越多越好)。红肌在耐力运动上特别重要,红肌可以对抗疲劳及有效率的使用能量,红肌亦为有氧肌群,他们使用氧气来产生能量。这也使得红肌有较多的微血管运送氧气。红肌相较其他肌纤维在无法产生较快的速度,但是可以持续持久得产生能量。

 

快缩肌(白肌,type II fiber)

白肌相较于红肌更快、更大、更有力,但是很快就会疲乏了。白肌的粒线体比较少,使用无氧方式产生能量。原则上以使用ATP(生物体能量的最小单位为:ATP,ADP)作为主要的能量。白肌又分为type IIa及type IIb。type IIa有着一些红肌的特性,有着比type IIb多的粒线体跟微血管,能使用有氧能量系统,同时又比红肌更有力量,俗称为中间肌(介于type I及type IIb中间)。

所有的人都有红肌白肌,只是在身体上的比例不同。一般人的红肌落在45-55%,经过训练的马拉松跑者可以提升至70%以上。当你跑了1小时、或是一个半马,你的红肌可能感到疲累,这时候就会征召type IIa白肌工作。当一个没经过适当训练的跑者,可能在跑完一场全马前就耗尽type IIa的力量,而需要征召type IIb,记得这是个快速耗能有力量的肌纤维,当你用到它时,表示这场马拉松你爆了。Hanson’s Marathon Method就是要训练你使用红肌及type IIa完赛,避免使用到type IIb。经过训练,type IIa、type IIb的比例会改变更适合长跑,是否会转换成红肌仍有争议,但我们认为经过训练红肌的比例也会增加。

VO2max

VO2max代表着最大摄氧量,代表着身体能运送及使用氧气的最大能力,基本上越大越好,但是不代表越高马拉松的成绩就会越好,他只是众多影响成绩的因素之一。当我们在讨论VO2max的时候,我们也必须看心脏在耐力运动训练时产生的变化:

  • 冠状动脉的循环增强
  • 心室肌肉增厚,尤其是左心室(代表每一下的心跳,可以打出更多的血液进入体循环)
  • 心室容积增加
  • 心跳降低(每一次心跳打出的血液增加,代表心脏不需要跳这么多下做那么多的功)

总而言之,心脏经过训练会变得更有力,使用更少的能量。

跑者心血管系统的改变不会到此结束。血液的红血球比例(血比容)会降低,使得血液变得没有那么浓稠,更容易穿梭在心血管系统。但血液整体的容积增加,所以虽然红血球的比例降低,但是总红血球数量是增加的,运送氧气的能量相对于没有训练前是增加的。此时身体运输养分及氧气的能力是大增的,而肌肉端的微血管密度也随之增加,以便利用这些增加的氧气及养分。

经过训练,在肌肉细胞里,粒线体的密度也会增加,单一粒线体的体积也变大。变大的粒线体可以产生更多的能量,更能去燃烧脂肪,减少使用碳水化合物。

无氧阈值

无氧能量系统可以快速产出有限的能量,可以提供高强度运动能量,随着乳酸的堆积,肌肉会有疲劳酸痛感而无法继续运动。现在的生理学告诉我们,疲劳的产生是因为肌肉的电解质平衡状态改变(一般细胞膜内外会因为钠钾等离子产生电位差,这样的电位差也是造就肌肉收缩的产生,休息时细胞外钠高钾低,细胞内钾高钠低)。经过高强度运动后,钾在细胞外累积,因为电位差的消失,肌肉逐渐丧失收缩的能力。

当我们在跑马拉松的时候,我们希望我们的配速,刚好踩在乳酸制造跟移除的速度是一样的状态。但是当有氧系统疲累或是强度增加时,无氧代谢系统就会被启动,此时乳酸制造的速度超过身体能移除的速度,这个时候就是所谓的无氧阈值或是乳酸阈值。

无氧阈值被认为是预测耐力运动最好的指标,它通常在介于60%-90%的V02max产生。耐力运动训练通常只能将VO2max提升个几点,却会大大的影响乳酸阈值。菁英跑者的VO2max通常都在相同的水平上,而区分他们成绩的就是乳酸阈值。

当跑在乳酸阈值点上时,有氧代谢系统仍然在运作产生能量,但是不足以提供肌肉收缩所需要,这个缺口则由无氧代谢来弥补。为了跑更快更远,我们藉由训练让我们的身体更慢进入需要无氧代谢系统。Hanson’s Marathon Method跟其他训练最大的差别,就是藉由大量的训练有氧代谢系统,而非训练无氧代谢系统。

有氧阈值

我们身体的能量是由燃烧脂肪及碳水化合物而来。身为一个马拉松跑者,我们要训练我们的身体使用脂肪当作主要能量来源。Why?因为脂肪拥有2倍于碳水化合物的能量。对于一场马拉松来说,脂肪可以说是燃烧不尽的燃料,而碳水化合物只有少少的存量。一般人可以在到达V02max的时候,使用50%的脂肪当作能量,但如果只使用这50%的能量,没有人可以跑得快。当超过这个点的时候,身体就会开始使用碳水化合物当作燃料,因为燃脂无法在没有氧气的状态下使用,所以当身体开始使用碳水化合物的这个点就被称作为有氧阈值。

使用碳水化合物(肝醣)你可以跑得比较快,但是缺点是身体的存量最多只能让你跑2小时,当肝醣耗尽时,你也无法再跑下去了。当你开始使用身体储存的肝醣,身体其他部位也会透过血液抢夺这些糖分,这时候你无法再跑得更快甚至逐渐变慢,就是所谓的撞墙期。透过聪明得训练,我们尽量避免去使用有限肝醣,在大多数的时间去使用脂肪,来避免撞墙。

为了要燃烧更多的脂肪,透过有氧训练来增加我们身体的粒线体。当我们可以燃烧更多的脂肪当作燃料,我们可以将肝醣保留到比赛的后段,甚至是比赛后段的加速期。

跑步经济性

跑步经济性是用来描述,在特定配速的时候,我们的身体需要多少的氧气。假设2个同样VO2max的跑者,同样跑5分半速,A跑者使用的氧气为55 ml/kg/min,B跑者为60 ml/kg/min,这样的情况下我们可以称A跑者有较好的跑步经济性。

要有好的跑步经济性,首先必须要有经年累月累积足够的跑量。其次速度的训练,透过速度的训练,在同样的配速下会有越来越好的跑步经济性。因为我们的目标是比赛,所以需要花足够的时间跑在我们比赛的配速上,来提升我们比赛的跑步经济性。这也是为什么Hanson’s Marathon Method要求跑者要跑在特定的配速上。

 

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