Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Энергетика бега - это изучение затрат энергии на бег . Для подавляющего большинства видов животных очевидно, что с увеличением скорости бега возрастают энергетические затраты на бег. [1] [2] [3] [4] Также давно известно, что между видами и внутри видов существует различие в стоимости энергии для бега с заданной скоростью. [5] [6] Эта изменчивость привела к изучению биомеханических или физиологических факторов, которые могут предсказывать затраты энергии как между видами, так и внутри них .

Есть свидетельства того, что у людей стоимость бега с заданной скоростью может определять выносливость. В результате стало обычным изучение факторов, влияющих на затраты энергии при беге, в попытке предсказать или улучшить беговые характеристики. Есть много факторов, которые могут повлиять на затраты энергии при беге, включая возраст, тренировку, скорость и частоту шагов, вес обуви , сопротивление ветру и даже плотность воздуха . [7]

Количественная оценка и выражение беговой энергетики [ править ]

Энергетическая стоимость бега может быть определена количественно путем измерения потребления кислорода (VO2) во время бега на заданной субмаксимальной скорости. Во время аэробных нагрузок (например, бег на субмаксимальном уровне) VO2 дает косвенную оценку расхода энергии. [8] В результате увеличение расхода кислорода свидетельствует об увеличении расхода энергии. VO2 часто измеряется в абсолютных величинах (например, литры / мин), но при нагрузке на организм, например беге, масса тела может иметь огромное влияние на расход энергии. В результате расход энергии принято выражать как скорость потребления кислорода по отношению к массе тела (например, мл / кг / мин). [8]

Хотя некоторые недавние данные могут свидетельствовать об обратном, [9] традиционно хорошо известно, что существует сильная линейная зависимость между скоростью потребления кислорода и скоростью бега (см. Рисунок 1), при этом расход энергии увеличивается с увеличением скорости бега. [1] [2] [3] [4] Важно, чтобы измерение расхода энергии через потребление кислорода производилось при субмаксимальной интенсивности . Поскольку скорость бега увеличивается до очень высокой относительной интенсивности, измерение VO2 становится менее надежным показателем расхода энергии. Это происходит из-за повышенной зависимости от анаэробного метаболизма, обеспечивающего энергию для бега на таких высоких скоростях.

Есть много способов выразить стоимость энергии при беге. Энергетическую стоимость бега принято выражать как стоимость энергии для прохождения заданного расстояния. Эту меру часто называют стоимостью перевозки (COT). COT можно выразить по-разному. Два общих метода выражения COT - это потребление кислорода на заданном расстоянии (например, мл / кг / км) или расход калорий на заданном расстоянии (например, ккал / кг / км). [8]

Сравнительная энергия бега: масштабирование энергетической стоимости бега [ править ]

На протяжении многих лет было исследовано множество факторов, чтобы объяснить различия в текущем расходе энергии у разных видов. Некоторые из этих факторов были изучены более века назад, когда Зунц в 1897 году обнаружил, что энергетические затраты животных аналогичной массы на пробег заданного расстояния не зависят от количества конечностей. Другими словами, нет никакой разницы в энергетических затратах на пробег заданного расстояния четвероногим или двуногим животным, при условии, что животные схожи по массе тела. [5] Начиная с Zuntz, большое количество данных свидетельствует о том, что COT снижается прямо пропорционально массе тела, при этом более крупные животные демонстрируют более низкое COT, чем более мелкие животные. [6]

Совсем недавно было предложено, что точное прогнозирование затрат энергии на бег с заданной скоростью может быть сделано на основе времени, доступного для создания силы для поддержки веса тела . [10] Эта теория предполагает, что более мелкие животные должны делать более короткие и быстрые шаги, чтобы преодолеть заданное расстояние, чем более крупные животные. В результате у них более короткое время контакта ступни с землей и меньше времени для воздействия на землю. Из-за уменьшения времени, затрачиваемого на выработку силы, более мелкие животные должны больше полагаться на метаболически дорогостоящие быстрые мышечные волокна.для создания силы для бега с заданной скоростью. И наоборот, более крупные животные делают более медленные и длинные шаги, что способствует увеличению времени контакта ступни с землей во время бега. Это более длительное время контакта позволяет более крупным животным иметь больше времени для создания силы . В результате более крупные животные не задействуют столько метаболически дорогостоящих быстрых мышечных волокон, чтобы двигаться с заданной скоростью. Все эти факторы приводят к большему COT у мелких животных по сравнению с более крупными животными. [10]

Есть некоторые свидетельства того, что различия в COT по скорости существуют между видами. Было замечено, что четвероногие демонстрируют оптимальную скорость походки . [11] Это означает, что существуют скорости, при которых затраты энергии на пробег заданного расстояния сведены к минимуму. У людей обычно считается, что COT остается постоянным на всех субмаксимальных скоростях бега, [1] [2] [3] [4], хотя недавнее исследование поставило под сомнение это предположение. [9] Если это правда, то энергетическая стоимость быстрого или медленного бега на милю у людей одинакова, и не существует оптимальной скорости бега для людей.

У людей наблюдается большая индивидуальная изменчивость в расходе энергии во время бега с заданной субмаксимальной скоростью. Было показано, что на стоимость бега человека влияет множество факторов. [7] В результате очевидная изменчивость стоимости бега человека может быть результатом множества факторов (см. Раздел «Экономия бега / Введение»). Некоторые предполагают, что секс может влиять на стоимость бега. Хотя есть некоторые доказательства того, что секс может повлиять на энергетическую стоимость человеческого бега, особенно среди элиты бегунов на длинные дистанции , [7] [12] различия в энергетической стоимости работы на основе пола во многом неясными. [13][14]

Экономия бега [ править ]

Энергетическая стоимость бега между людьми чрезвычайно варьируется, даже если она нормирована на массу тела. Это говорит о том, что множество других факторов должны влиять на стоимость энергии при беге. Очевидная индивидуальная изменчивость расхода энергии во время бега подтолкнула к развитию концепции экономии. Экономия определяется как энергия, затрачиваемая на удовлетворение аэробных требований при определенной субмаксимальной активности. [7] Показатель экономичности бега должен позволять сравнивать затраты энергии на бег между отдельными людьми или группами людей. Если человек тратит меньше энергии на выполнение заданного задания (в случае бега - на бег с заданной скоростью), он считается более экономичным.

Меры экономии [ править ]

Есть много способов сравнить экономику отдельных людей. Обычно сравнивают энергию, затраченную на бег с заданной фиксированной скоростью, обычно путем измерения количества кислорода, потребляемого при беге с фиксированной скоростью (мл / кг / мин). [8] Этот метод действительно обеспечивает сравнение экономии при данной скорости, но часто не может обеспечить адекватное представление об экономии в качестве предиктора производительности. [8] Это особенно верно при сравнении хорошо тренированных бегунов с нетренированными или менее тренированными людьми. В этих случаях сравнение расхода энергии (например, потребления кислорода) на фиксированной скорости часто не дает сравнения расхода энергии при гоночном темпе . Потому что кислородпотребление увеличивается с увеличением скорости, трудно получить точное представление об экономии, измеряя потребление кислорода на одной скорости. В результате принято измерять потребление кислорода людьми в широком диапазоне скоростей, чтобы получить более точную оценку экономии. [8]

Также принято измерять стоимость транспорта (COT) или энергетические затраты на проезд на заданное расстояние, чтобы сравнивать экономию людей. Поскольку считается, что это значение остается постоянным по скорости, считается, что измерение COT на любой фиксированной субмаксимальной скорости обеспечивает адекватное представление об экономике человека. [1] [2] [3] [4] Это позволит сравнивать экономичность нетренированных людей, бегающих с предпочтительной субмаксимальной скоростью (например, 161 м / мин, ~ 6 миль в час.) хорошо подготовленным бегунам, бегающим с предпочтительной субмаксимальной скоростью (например, 268–320 м / мин, ~ 10–12 миль в час). По этой причине COT обычно используется для сравнения экономичности бега между группами с разным уровнем подготовки и производительности. [15]

Факторы, влияющие на экономичность бега [ править ]

Есть много факторов, которые могут повлиять на экономичность бега. Один из факторов, который постоянно наблюдался, влияющий на расход энергии (и, следовательно, на экономию) во время бега, - это статус тренировки. [15] [16] Хорошо обученные бегуны часто оказываются значительно более экономичными, чем нетренированные люди. [15] Также было замечено, что уровень производительности влияет на расход энергии при беге с заданной скоростью, даже в группах тренированных бегунов. Например, элитные бегуны часто более экономичны, чем бегуны ниже элиты или средние бегуны. [15] Это говорит о том, что экономия бега или затраты энергии при беге с заданной субмаксимальной скоростью могут быть достоверным показателем эффективности, особенно в однородных группах тренированных бегунов. [15]Есть также свидетельства того, что интенсивные тренировки на выносливость могут улучшить экономику человека. [16]

См. Также [ править ]

  • Влияние параметров походки на затраты энергии
  • Анализ походки

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Маргария, Р., Черретелли, П., Агемо, П., Сасси, Г., 1963. Энергозатраты при беге. J. Appl. Physiol. 18, 367–370.
  2. ^ a b c d Menier и Pugh, 1968 DR Menier и LGCE Pugh, Соотношение потребления кислорода и скорости ходьбы и бега у спортсменов-ходунков. J. Physiol. (Лондон), 197 (1968), стр. 717–721.
  3. ^ a b c d Carrier, Д. Р., 1984. Энергетический парадокс бега человека и эволюции гоминидов. Curr. Антрополь. 25, 483–495.
  4. ^ a b c d McArdle et al., 2001 WD McArdle, FI Katch и VL Katch, Физиология упражнений: энергия, питание и работоспособность человека, (пятое изд.), Lippincott, Williams and Wilkens, New York (2001).
  5. ^ a b Zuntz, Н. (1897). Uber den Stoffverbrauch des Hundes bei Muskelarbeit. Arch. ges. Physiol. 68, 191–211.
  6. ^ a b Робертс, Т., Крам, Р., Вейанд, П., Тейлор, CR., 1998. Энергетика двуногого бега. I. Метаболическая стоимость генерирующей силы. J Exp Biol 201, 2745-2751.
  7. ^ a b c d Дэниэлс, Дж., Дэниелс, Н., 1992. Экономия бега элитных бегунов мужского и женского пола. Med. Sci. Спортивные упражнения. 24, 483–489.
  8. ^ Б с д е е Флетчер, J., Исава, S., Макинтоша, Б., 2009. Экономика Хронометраж: за измерения поглощения кислорода. J. Appl Physiol 107: 1918-1922.
  9. ^ a b Steudel-Numbers, K., Wall-Scheffler, C., 2009. Оптимальная скорость бега и эволюция стратегий охоты на гомининов. Журнал эволюции человека. 56, 355–360.
  10. ^ a b Крам, Р., Тейлор, CR., 1990. Экономика бега: новая перспектива. Природа. 346, 265 - 267
  11. ^ Хойт, Д., Тейлор, К. Походка и энергетика передвижения у лошадей. Природа. 292, 239–240.
  12. ^ Чепмен Р., Лейман А., Уилхайт, Д., Маккензи, Дж., Таннер, Д., Стаджер, Дж. Время контакта с землей как индикатор метаболических затрат у элитных бегунов на длинные дистанции. Med. Sci. Спортивные упражнения, 2011.
  13. ^ Дэвис, С., Томпсон, М. Аэробные показатели женщин-марафонцев и мужчин-ультрамарафонцев. Евро. J. Appl. Physiol. 41: 233-245, 1979.
  14. ^ Hagan, R., Strathman, L., Gettman, L. Поглощение кислорода и расход энергии во время горизонтального бега на беговой дорожке. J Appl. Physiol. 49: 571-575, 1980.
  15. ^ а б в г д Морган Д. и др., 1995. Различия в аэробных потребностях тренированных и нетренированных субъектов. Med. Sci. Спортивные упражнения. Vol. 27, № 3, 404-409.
  16. ^ a b Джонс, А., 2006. Физиология рекордсменки мира по женскому марафону. Международный журнал спортивной науки и коучинга. Vol. 1, № 2, 101–116.