练体能就像在建造金字塔,基底打得越广,才能叠得又稳又高!
量化体能的关键指标:最大摄氧量(VO2max)我们呼吸的主要目的,是为了让空气中的氧气透过肺泡交换到血液中,再由心脏这个有利的泵输送到全身去进行代谢,产生能量供各种器官及肌肉等使用。
当你开始活动身体时,肌肉的用氧需求增加,此时就要透过血液运送更多的氧气过去,氧气送到有需求的肌纤维组织,在交换进入粒线体中跟能量与酵素进行化学反应,代谢成为ATP和体热,ATP可供肌肉收缩使用以及驱动骨骼,体热经由血液送到皮肤再经由汗水蒸散排出。这个运作过程很完美,让我们能利用身体储存的能量来跑完一场全程马拉松,就像汽车利用油缸里储存的燃料来驱动车子前进一样。
那么体能的高下从何辨别?是身体储存燃料的多寡吗?体能优劣与否并非从油箱的大小来决定,而是从引擎的效能。我们在比较每具汽车引擎的效能时,主要看它有几CC还有它里头有几具气缸,像TOYOTACAMERY里有一具CC的V6引擎,意思是引擎里头有六个气缸来驱动曲轴,每个气缸CC,总共CC,能燃烧的容量越大,产生的动能也越大。
关于「体能的高下从何判别?」这个问题,要先了解身体里的引擎在哪里——在于肌纤维里的粒线体。因为驱动肌肉伸缩的ATP都是从粒线体里代谢而来,粒线体就像身体里的微小气缸,气缸越多,所能产生的动能越大。但是这个微小气缸里代谢的过程还需要氧气、燃料和其他酵素,当肌肉间的微血管越密(能送越多氧气进去)、酵素浓度越高,输出的效能就越高。但我们如何知道身体里能量输出的效能(每分钟代谢ATP)有多少?方法很简单,因此我们可以先忽略细节,因为能量消耗与氧气消耗之间有着基本的对应关系:消耗2公升的氧气=产生5大卡的能量与热量。因此,我们可以直接从身体在运动过程中总共消耗了多少氧气(摄氧量),就可以知道身体里的引擎总共创造多少能量出来,再把氧气量除以时间,「效能」就量化了。
当我们把油门踩到底,马力加到最大时,会得到一个氧气最大消耗量,在运动生理学上的专业术语称为「最大摄氧量(VO2max)」,它的单位是身体每分钟每公斤体重所消耗的氧气量,看谁测出来的数值最高,谁的体能就最好。
因此,最大摄氧量就成为评估耐力跑者有氧能力的最佳指标。优秀长跑选手的最大摄氧量可超过70ml/kg/min,也就是这位跑者在最激烈的运动状况下,每分钟每公斤体重可以消耗70毫升的氧气,而一般甚少进行耐力训练的人通常都在40ml/kg/min以下。
我们该如何知道自己的最大摄氧量呢?一般实验室中的最大摄氧量测试,都会在跑步机或固定式脚踏车上进行,受试者在脸上带上面罩,收集呼出的每一口气,并运用气体分析仪来量测消耗的氧气量。以跑步机为例,跑者在测量刚开始时先从低强度慢跑开始,每隔一段时间提高跑步机的速度,一直重复此动作知道受测者无法维持该速度为止,分析仪器会记录下受试者在运动过程中所呼出的气体,并分析当中的含氧量,从而得知受试者在运动过程中消耗了多少氧气(亦即摄取了多少空气中的氧气),由于运动强度越高其摄氧量会等比例上升,因此在受测者衰竭前的摄氧量会达到高原值,这就是他们的最大摄氧量。但我们不可能每回在路上跑步时都带着面罩进行监控,因此最大摄氧量的测试医院进行。
如果我想要知道自己的体能等级,有没有比较简易的测试方式呢?有的。美国运动医学学会(ACSM)发展出一套公式,可以预测出跑者的最大摄氧量。事前有两项准备工作:
测验前几天的训练要先减量,让身体恢复,测出来的数据会比较准确
需要一台可以调坡度的跑步机
测试前先站在跑步机上逐渐把速度调整到时速9.6公里,再把坡度调到2%,当做热身。接着,每2分钟调整一次速度,各阶段的速度如下表,跑步强度会越来越高,知道你在该阶段无法撑完两分钟为止。
看你最后停在哪个阶段,就可以依上述表格对照出自己的最大摄氧量。假设有位跑者A的体重是65公斤,跑到阶段10的时候撑不下去,我们就知道他的最大摄氧量是:67.7ml/kg/min,也就是说每分钟他的身体可以消耗4.4公升的氧气(67.7×65=毫升=4.4公升)。因为我们知道消耗1公升的氧气=产生5大卡的能量与热量,这位跑者A,每分钟可以产生22大卡的能量与热量(4.4×5=22大卡)。这22大卡,并非全部都能拿来当做你跑步的动能,大部分都会变成无用的体热。就像火力发电厂一样,设备越先进,把煤炭燃烧后转换成电能的百分比就越高。这就是所谓的引擎效能,也是运动科学中常说的经济性(Economic)。
代谢能量=体能+热能,动能比例较高代表跑步的经济性较好
没有经过耐力训练的人,有氧代谢的引擎效能大约17-18%,曾接受训练的一般跑者大约20%,经长年的训练菁英马拉松选手可到22-23%,经过研究表示有氧代谢的效能跟肌肉内的慢缩肌比例成正比,而训练年数跟慢肌也成正比。以上述的例子而言,如果跑者的有氧代谢效能是20%,身体每分钟所生成的22大卡中,只有4.4大卡(22×20%)变成动能,其余17.6大卡都变成热能。
运动科学中所谓的「经济性」就像引擎的效能,有效率的引擎可以用等量的汽油跑出更长的距离,某些效率较佳的跑者同样的也能以较低的耗氧量跑出相同的速度。因此两位最大摄氧量相近的跑者不一定会有接近的运动表现,还需要考量跑者技术与引擎效能上的差异。
最大摄氧速度正是评估实际跑步表现的良好指标,假设A跑者的最大摄氧量为67.7ml/kg/min,B跑者为75ml/kg/min,理论上由于B的最大摄氧量较高,其长跑表现应更为出色,但如果B跑者是一位技术很糟的跑者,而A跑者却拥有极佳的跑步经济性,因此在马拉松比赛中,A跑者也许并不会落后于B跑者太多,甚至能赢得比赛。A跑者就好比一台具有高效能引擎的赛车,虽然引擎的容量没有比B跑者高很多,但大多转化成热能,确实转化成跑步动能的能量却跟A跑者差不多,同时还要排出更多的体热,造成身体的额外负担,导致B在比赛中后段由于燃料不足或身体过热而越跑越慢;反而A选手却能有效地运用燃料,用相同的速度跑到最后。
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