馬拉松訓練:身體如何適應第 1 章
Endurance and Adaptation
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本章為你講解馬拉松背後的生理學:身體如何為數小時的跑步提供能量、攝氧量的上限由甚麼決定、為甚麼可持續的配速低於那個上限、跑一公里的代價是多少;以及把生理學轉化為一個賽季的兩個概念:為甚麼體能是在課與課之間建立的,而不是在課中建立的;為甚麼計劃要逐月遞增,然後在賽前減量。本章教授、、、、和是甚麼;它不會告訴你如何訓練、吃甚麼、喝甚麼,也不會告訴你該對自己的身體做甚麼。
三個能量系統同時為每一步支付
每次肌肉收縮都由三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP (三磷酸腺苷))支付,而肌肉只儲存幾秒的量;三個能量系統(energy system)不斷重新合成它:磷酸原系統(phosphagen system)、糖酵解(glycolysis),以及線粒體(mitochondria)氧化碳水化合物(carbohydrate)和脂肪。
問強度和時間:三個系統從第一步就同時運行;強度和時間決定混合比例。 磷酸原系統最快,大約十秒耗盡;糖酵解在十五秒內達到高峰,產生乳酸,支撐半分鐘至兩分鐘的努力;氧化每秒最慢,但可持續數小時。
根據一個估計,一次最大 10 秒衝刺大約一半能量來自磷酸原系統,幾乎沒有來自氧化;一次 30 秒衝刺大約四分之一來自氧化;一場持續數小時的馬拉松幾乎完全靠氧化。
「身體像換檔一樣切換系統:一次只有一個。」 三個系統從頭到尾都在貢獻;只有各自的比例在變。 「馬拉松是慢的,所以只燃燒脂肪,不需要碳水化合物。」 較慢的跑步燃燒更多脂肪,但在馬拉松強度下,碳水化合物仍然提供大量能量,而且是唯一可能耗盡的燃料。 「『無氧』即肌肉缺氧。」 糖酵解只要跑得快就會產生乳酸,無論氧氣供應如何。
最大攝氧量是上限,不是比賽
最大攝氧量(maximal oxygen uptake,VO₂max (最大攝氧量))是身體攝取和利用氧氣的最高速率,也是氧化系統的上限。 它等於最大心輸出量(maximal cardiac output)乘以每升血液提取的氧氣量。
在漸增負荷測試(graded test)中,攝氧量(oxygen uptake)隨着速度上升,即使速度繼續上升也會進入平台期(plateau);平台期就是上限。 要找出限制它的因素,可以追蹤氧氣從空氣至肌肉的過程。在健康且受過訓練的人身上,限制因素是氧氣運送:改變血液攜帶或心臟泵送的氧氣量,上限會隨之改變;訓練主要透過較大的每搏輸出量(stroke volume)和心輸出量來提高上限。
在 HERITAGE Family Study 中,481 名久坐的成年人(sedentary adults)遵循同一個 20 星期的訓練計劃:VO₂max (最大攝氧量) 平均上升約 400 mL/min,但有些人幾乎沒有增加,有些人增加超過 1 L/min,而且這種反應具有家族聚集性。
「它受肺部限制:你無法吸入足夠的空氣。」 通氣量可以增加超過 10 倍;上限主要由心臟運送的氧氣量決定。 「VO₂max (最大攝氧量) 最高者獲勝。」 它是上限,不是比賽:可維持的比例和每公里的攝氧成本,決定在上限之下誰更快。 「相同訓練,相同進步。」 同一個計劃帶來的進步,範圍從接近 0 至超過 40 %。
乳酸閾值是可持續配速
乳酸閾值(lactate threshold)是血乳酸首次升離靜態水平的強度;再往上是最大乳酸穩定狀態(maximal lactate steady state),即乳酸產生與清除仍能平衡的最快配速。
在漸增負荷測試中把血乳酸對速度作圖:先平坦,然後首次上升,之後無止境地攀升。 最高穩定狀態大致標誌着可持續配速,能維持數小時而非數分鐘;即使上限不動,訓練也能把它推到佔 更高的比例:久坐的成年人約 60 %,頂尖耐力運動員約 75 至 85 %。
十六名世界級男性跑者接受了 Breaking2 測試:平均 VO₂max (最大攝氧量) 71 mL/kg/min,乳酸首次上升在 18.9 km/h(佔其 83 %),乳酸轉折點在 20.2 km/h(92 %);兩小時馬拉松配速 21.1 km/h 略高於兩者。
「乳酸是廢物:它引起灼燒感和第二天的痠痛。」 乳酸是燃料,被肌肉和心臟燃燒;它的上升標誌着糖酵解的速度超過了清除能力,而第二天的痠痛是肌纖維損傷,主要在下坡跑後出現。 「超過閾值後肌肉已經缺氧。」 糖酵解只要速率高就會產生乳酸,無論氧氣供應如何。 「它是一個固定數字:每升 4 mmol。」 這只是定位它的眾多慣例之一;生理學上是平衡,不是數字。
跑步經濟性是一公里的攝氧成本
跑步經濟性是在給定次最大速度下的穩定狀態攝氧量,即一公里的攝氧成本;經濟性較好的跑者在相同速度下消耗較少的氧氣。
在跑者以低於 的固定速度維持數分鐘時測量攝氧量,以每公斤每分鐘或每公斤每公里表示;只在相同速度下比較跑者。 在 VO₂max (最大攝氧量) 相近的受訓跑者中,經濟性的差異可達 30 %,在上限相同的情況下能預測表現。 任何改變攝氧賬單的因素都算在內:肌纖維與線粒體、呼吸與心臟做功、跑步力學與肌腱彈性、肌肉徵召。
Paula Radcliffe 的經濟性在 1992 至 2003 年間改善了約 15 %,而她的 VO₂max (最大攝氧量) 基本保持穩定;正是在這段期間,她創下了女子馬拉松世界紀錄 2:15:25。
「VO₂max (最大攝氧量) 相同,速度就相同。」 上限相同,經濟性相差近三分之一;經濟性較好的跑者在上限的每一個比例上都更快。 「經濟性只是跑姿問題,修正步態就行了。」 跑者會自發地穩定在最經濟的步態上,而跑姿與經濟性之間測量到的關聯小到中等;肌肉、肌腱和呼吸的成本也算在內。 「一旦 VO₂max (最大攝氧量) 不再上升,你就到頂了。」 在上限停止移動之後,經濟性仍會隨着跑齡增長而持續改善。
Breaking2 的實驗室數據展示了經濟性、上限和閾值如何組合成配速。以下是基於已發表均值的假設運算:
- 取測量到的攝氧成本。 七名在戶外以 21.1 km/h 達到穩定狀態的運動員,平均每公斤每公里使用 191 mL 氧氣。
- 把速度換算成每分鐘公里數。 公里每分鐘。
- 把成本乘以速度,得到攝氧需求。 mL/kg/min 就是那個配速的成本。
- 把需求與上限和閾值比較。 對比平均 VO₂max (最大攝氧量) 71 mL/kg/min,:兩小時配速要求約 95 % 的上限,高於該組 92 % 的乳酸轉折點;這與十六人中只有七人能在該配速下達到穩定狀態一致,也說明了為甚麼這個配速同時需要異常高的上限、異常高的可持續比例和異常好的經濟性。
常見的錯誤在第一步:在不同速度下比較兩名跑者的經濟性。每公里的攝氧成本隨速度變化,所以只有在相同速度下比較才有意義。
超負荷、恢復與超量恢復:體能在課與課之間建立
超負荷是一節對身體的要求超過它習慣水平的訓練課;超量恢復是訓練後恢復期間的重建,使體能略高於原有水平。 適應發生在課與課之間,而不是在訓練過程中。
一節訓練課之後,問甚麼被擾亂了、甚麼正在重建:燃料、肌纖維、線粒體、微血管、每搏輸出量。 然後對這個模式問三件事:每次超負荷是否比上一次多一點(漸進性),是否針對比賽所要求的(專項性原則),以及刺激是否持續(可逆性)。 在恢復未完成時上課會累積疲勞;在重建後的水平上課則累積體能。
六個月的耐力訓練通常能把久坐的成年人的 VO₂max (最大攝氧量) 提高 15 至 20 %;在 60 至 71 歲、訓練了 9 至 12 個月的男女中,增幅從 0 到 43 % 不等。 每一個增幅都是一次又一次恢復累積而成的。
「你在訓練過程中變得更強。」 一節高強度訓練課之後,身體是耗盡的、更慢的;超越原有水平的重建在之後的幾天裡發生。 「越多越好;休息日就是浪費的日子。」 恢復是適應發生的地方;傷患集中在負荷快速上升的地方。 「體能一旦建立就不會消失。」 VO₂max (最大攝氧量) 和血漿容量在停止訓練後兩週內下降;增益在兩至八個月內大致消失。
Hickson 實驗室的維持實驗(載於衛生局長報告)顯示了一節訓練課的哪個部分能保住它所建立的東西。那些通過每週訓練六次提高了 VO₂max (最大攝氧量) 的人,在減至每週兩至四次時保住了增益;當每節課的時長削減多達三分之二時,增益的相當大部分也保住了,但前提是縮短後的課維持了強度;而當強度削減僅三分之一時,VO₂max (最大攝氧量) 在接下來的 15 週內顯著下降。 頻率和時長可以減少;強度才是適應所回應的。
週期化訓練與減量期安排負荷,使巔峰落在比賽日
週期化訓練(periodization)是把數月的訓練負荷安排成不同階段:通常是一個訓練量遞增的一般階段、一個更接近比賽配速的專項階段,以及一個減量期(taper),使超負荷與恢復累積為比賽日的巔峰狀態。
把任何計劃讀成 在數月間的展開:訓練量先上升,然後重心轉向比賽配速。 減量期是最後一步:在 2 至 3 星期內,訓練量下降約 40 至 60 %,同時保持強度和頻率,使疲勞消退得比體能快;在訓練有素的耐力運動員中,這大約帶來 1 至 3 % 的表現提升。
一篇綜述中的世界級馬拉松跑者圍繞春季和秋季各一場馬拉松進行週期化訓練,每場賽後輕鬆 7 至 14 天,把賽前 5 至 6 個月分為一般準備期和專項準備期,只在最後 7 至 10 天大幅削減訓練量。
「減少訓練就是失去體能:把缺了的長跑補回來。」 可逆性需要數星期才顯現;減量期只有數天,透過保留高強度課節,疲勞消退而體能得以維持。 「減量期只是休息。」 把強度削減三分之一會在數星期內損失 VO₂max (最大攝氧量);減量期削減的是訓練量,保持的是強度。 「存在一個經過驗證的計劃。」 不同週期化訓練結構的比較大多發現效果相當;沒有直接證據為各模型排出優劣。
一場比賽,六個概念綜合運用
最後一個假設的例子:用本章的概念來解讀 Yara 的馬拉松。在三個半小時裡,她的肌肉幾乎完全由中的氧化支付,而肝醣是唯一可能在後段不足的燃料。她最多能使用多少氧氣,就是她的,主要由心輸出量決定;它為她設下上限,但不決定她的成績。她維持的配速接近她的,即乳酸產生與清除仍能平衡的最快速度;在該配速下每公里消耗她多少,就是她的。兩個擁有相同上限的跑者,單憑這兩項就可能相差好幾分鐘。
這些能力沒有一項是在比賽日形成的。她帶來的每一項能力,都是在數月間訓練課之間的恢復中建立的;每一課都是一次,先讓她下降,再讓她提升。安排這些訓練課的賽季,先建立訓練量,再練比賽配速,最後以一段讓疲勞消退而體能保持的減量期收尾,就是。六個概念,一場比賽;她的賽季如何安排是教練的問題,為甚麼這樣安排是本章的問題。
資料來源
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