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最大攝氧量(簡易氣體交換概念)訓練法則
重點摘要:
1)不在乎天長地久,只在乎曾經擁有,找對的對象很重要,練對項目很重要,在兩到五分鐘以內的訓練,乳酸要堆積用這招不錯,攝氧量的刺激,讓人難以捉模,請試試看短間歇15-15。
2)耐力運動員特別需要一種生理機制稱作“slow component”,從事訓練時出現的時機點,必須抓得剛剛好,五到七分鐘的效果極高,十分鐘則可以強化乳酸閾值穩定,但slow component的狀態因人而異。
3)電影『霍元甲』裡曾說過:『武術確實沒有高低之分,習武之人才有強弱之別』。『透過競技才可以發現和認識一個真正的自己』。訓練項目也是一樣,沒有高低之分,人去做選擇而已,透過『主課表的訓練時間』分配,同時達到能量系統的強化,才真正讓我們可以感覺到高低之分。
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進行討論之前,必須了解『氧氣在身體的運轉機制』。
當我們在運動過程中,進行換氣時,必須經由肺部產生氣體交換,進入血管,做氧氣與二氧化碳的交換,進而透過血管壁與微血管運送到肌肉,供給能量,讓肌肉可以透過氧氣生成穩定的運動所需要的能量,而這能量就是ATP,可以是『有氧形式』或者『無氧形式』產生能量。
充分理解氧氣在交換過程中的時序,根據文獻解釋:當身體在進行運動過程中,在這例子中,每τ是40秒,第一階段時是心肺功能啟動階段,心臟穩定跳動,80秒(2τ)時佔了86%的呼吸效能,120秒時(3τ)佔了95%的呼吸效能,160秒時(4τ)佔了98%的呼吸效能,且進入穩定換氣階段。
有能量系統的基本觀念底子的話,大致上應該能夠理解“碳水化合物,脂肪,蛋白質”是身體主要能量來源,經由大分子轉換成小分子,再藉由化學能(酵素轉換),熱能(消耗產熱),物理能(咀嚼食物跟水分交換)等等,接著經由氧氣與粒線體細胞轉換成為ATP(腺苷三磷酸,可查維基百科)。
『呼吸與能量傳遞的重要性』主軸來自三種能量並不是我們常聽到的燃脂區間就專屬燃脂,只是當下的呼吸系統屬於穩定狀態,使得身體可以在這樣的狀態下使用脂肪做為我們的能量,如果突然遇到『瘋狂小黑』從鄰居大門跑步來追你,跑河堤遇到瘋子,跑步過程中被刷卡後心有不甘的衝過去,都有可能造成短暫的呼吸狀態變化,而身體能量系統會產生浮動。
也就是說氧氣在身體交換的過程中是三大階段『GET氣體交換閾值gas exchange threshold-CP臨界換氣閾值Critical Power-Vo2max最大攝氧量』。這是如何解釋呢?當我們運動時,換氣閾值想像總共有三個現象,從GET(氣體交換閾值)-CP(臨界換氣閾值)-Vo2max(最大攝氧量)的變化,GET是瞬息萬變的,當我們從坐下起身,氣體交換閾值隨時改變,然而,真正進入到穩定熱機的狀態下,通常需要五到七分鐘不等,身體實際運動在CP時,特別是菁英選手能夠在五到七分鐘便可以最大能力90-95%的移動速度達成臨界換氣閾值,實際也就代表著身體可能運用著乳酸能量系統,假設運動能力很好的話,很有可能CP的狀態下達到『Vo2Max』的刺激,這也就是為什麼很多網路上的文章會建議1600公尺或者五分鐘的訓練,然而,最大攝氧量的狀態則是可以透過高強度的刺激所培養!

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乳酸出現的機制
何以出現乳酸?以跑步為例,經驗充足的跑者在參加馬拉松比賽時的前21公里,想必都會以低醣消耗的狀態下完成比賽,脂肪轉換效率勢必特別好,甚至必須要儲存身體足夠的肝臟肝醣,讓身體在最後30-42公里可以持續拼搏,但當身體能量在氧氣稍微缺乏的狀態下,勢必需要更多能量介入,除了呼吸閾值(從圖一的GET進化到CP),代表換氣量增加)會開始轉換,能量系統也會開始轉換,從燃燒脂肪的需求轉而更多氧氣供應不足時,碳水化合物的分解與產能。
然而,碳水化合物的分解又可以分成一個隨便認識的『快速堂姐』&一個遠房真正的『慢速堂姐』(喂,是醣解)。快速顧名思義就是氧氣供給量仍不足,所以身體在這過程中,開始徵招到二型纖維細胞維持運動狀態,這會導致身體的疲勞感與效率同步提高,慢速則因為氧氣供應量足以讓醣類轉換過程中使用,因此,產能得以較緩慢的趨勢完成。
以上『醣解』這過程中帶來的產物就是乳酸,副產物是氫離子與丙酮酸。而我們的身體希望可以盡量保持酸鹼平衡,所以必須想辦法清運與轉換乳酸。
乳酸轉換率
所謂的『轉換率』是指合成與清運的比例,當比例是大於1,那麼表示乳酸重新合成為能量效果好,然而,如果比例小於1,那就表示乳酸快速堆積,使得運動過程中,氧氣供應不足與清運效率下降,尤其是跑馬開始有撞牆感覺時,特別有感覺。
那什麼會影響轉換率呢?
1)呼吸效率提高時,讓氧氣供應量充足,和緩的產生能量。在Critical Power維持越強的跑者,自然可以很有效率的跑完半馬或全馬(為何意大利傳奇教練Canova他喜歡初期做五到十公里的短程速度培養,因為這距離才有辦法讓呼吸維持在CP範圍。)
2)微血管與粒線體內的酵素(MCT-1 & MCT-4,歡迎自行估狗)協助體內快速清運。當微血管密度與粒線體富含的酵素,不足以讓清運乳酸的能力提高,便會使得能量消耗提高,像是更多的熱與水分流失,而肌肉收縮方面,由於氫離子會阻礙肌肉收縮循環時鈣離子的釋放,會限縮運動表現的能力。
3)耐力運動時的Slow Component現象,這現象早在1913年就有學者提出,在1998年一篇文獻提到運動攝氧過程中,會出現一種Slow Component,這代表著氣體交換呈現最有效率的狀態,卻也牽涉到身體肌肉纖維的介入,多數耐力運動員為什麼可以比其它人能夠撐得這麼久,這現象功不可沒!!!!
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備註:能量轉換除了上述的醣與脂肪酸,基本上胺基酸也是能量來源,且跟大腦穩定運轉有關,但本篇不涉及胺基酸議題,請容許跳過。
還有其他影響馬拉松表現的要素,而這裡只談乳酸的合成與清運如何影響攝氧量與肌肉收縮。
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最大攝氧量訓練課表的探討
在Dr. Billat2000至2005年間研究最大攝氧量後,同時也在2005年後,投入乳酸閾值的研究。從她的論點來看,我們可以得知當身體從事五分鐘以上反覆性跑的狀態下,反倒容易讓乳酸的堆積與清運達成目標。在最大攝氧量,訓練反倒是利用短間歇的模組,理由在於即便跑了特定距離,都很有可能產生的是乳酸堆積與換氣閾值改變,而不是讓攝氧量提高。
因此,為了快速累積氧氣消耗量,研究已經證實「短間歇訓練模組會比長時間的跑攝氧量模組」效率會稍高一些,並不代表所有跑者在短間歇『一定比較有效』,或者持續跑一定沒有效,值得一提的是本篇研究多數使用的是50歲以上年齡層,參考價值實在是頗高,且千萬記住『100-70%最大攝氧量速度的短間歇對於攝氧量的維持最有幫助,相較於90-80%/110-60%,且都能夠維持到14-15分鐘的最大攝氧量。』儘管趟數頗多,但小編認真以為值得試試看。
當然,訓練過程中,Slow Component一直是菁英耐力運動員夢寐以求的能力,這設定也跟運動模式有關,例如:騎腳踏車,肌肉因為有較多的等長收縮出現在運動過程,使得身體在氧氣攝取過程中,仍有機會拉高,甚至接近受試者的最大攝氧量,然而,跑步卻不然,在實驗時,往往受試者可能接近17分鐘的漸進式測驗中爆掉,測得的攝氧數據卻會跟實際推估的最大攝氧量有差距,原因就在於『肌肉運動模式的差異』。
當然,還有其他原因,例如運動訓練的時間設定,也會影響Slow Component的狀態,如果將熱身效率拉高(做到五分鐘節奏跑,再加上續航力的強化,做一到兩分鐘的加速跑),似乎是非常有機會撞到攝氧量的天花板。
此外,另外一篇文獻提到當我們在運動過程中集中強度在低於CP(這區間也可以稱作LT閾值),必須要超過一小時,然後高於CP則往往產生能量系統的耗損,且Slow Compnonet是個假設範圍,它既是時間的依存者,更是運動強度的依存者。甚至在這樣的生理機制而言,它的成立因子來自於“體內的平衡狀態機制(homeostasis),肌肉基因學,代謝系統控制,肌肉收縮效應”。
所以,可以想像“為什麼一樣跑亞索800八到十趟”,有人乳酸爆量,卻有人游刃有餘。
接下來,如果我們以網路上比較常看見的三組課表模組來看,
A)課表進行1500公尺*5趟,以3000-5000公尺配速完成。
B)T配速跑兩英里,跑四到六趟,86-88%最大攝氧量。
C)I配速跑1:1間歇,97-100%最大攝氧量課表,卻是跑3–4分鐘成一個組合,做八個反覆。
基本上都很有可能落入窘境,如果A課表跑完的時間都在6分鐘,卻看起來很費力,很有機會乳酸堆積比起最大攝氧量的刺激來的明顯,理由非常簡單,生物機制大家都一樣,兩分鐘都是乳酸堆積的精準時間,而五分鐘會是一個乳酸堆積的天花板,如果真的盡全力的話。
B課表的好處,就是相對好維持速度,但一樣出現在很尷尬的完成時間,如果跑速是五分速時速的話,攝氧量的刺激也相對有限。
C課表就非常明顯在操作乳酸系統。
“以上皆個人看法,不一定準。”
然而,何以最大攝氧量的刺激這麼難如登天,主要還是跟前述的氣體交換狀態與換氣三大階段有關,因為只要某個時間點的氣體交換加速,都可能誘發能量系統改變,而身體hold不住的狀態卻反倒讓乳酸製成中的「氫離子」提早堆積,影響呼吸中樞與肌肉收縮效應。
當然,身體還是會嘗試清運乳酸,轉換能量,也非常有機會撞到最大攝氧量的天花板,但最大攝氧量可能在乳酸尚未清運完成的狀態下,造成疲勞累積。
而這跟文獻所提到的迷思也有關,“這個迷思就是多數人以為能量系統只有快進入無氧狀態下才會產生乳酸,實際上並不然。在呼吸系統過程中,乳酸清運與分解是連續性,只是我們沒感覺,等到真的換氣狀態受不了,往往代表著乳酸清運下降,使得身體開始堆積,進而影響身體功能。”
如果這樣還是很難懂,舉例而言:
小明最佳3000公尺成績是12分鐘,代表他的乳酸閾值(LT)速度大約會在4分整的速度(92-95%vVo2max)。10000公尺成績是42分鐘,代表他的臨界功率閾值(CP)大約會在4分10-15秒(88-90%vVo2max)。
今天跑了一組課表是1500公尺四趟,目標是最大攝氧量刺激,那麼我們的目標就會很明確該選擇什麼速度。
但回到我們上述提到的,多數“未明確得知的速度”,訓練細項為分別清楚,都很有可能在操作上導致“乳酸堆積”比“攝氧量刺激”還顯著。
這就是我提到的“訓練效果”與“訓練目標”真的很重要。
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能量系統課表建議
乳酸堆積跑
30秒-30秒, 60秒-30秒, 90秒-30秒,跑與慢跑,強度設定在90-80%最大攝氧量,十趟是上限。
乳酸閾值跑
2分鐘跑1分鐘休息,強度設定在100%最大攝氧量,原地全休一分鐘,八趟為上限。
最大乳酸穩定狀態跑
2-3*10分鐘,強度設定85-90%最大攝氧量,中間休息3-5分鐘。
最大攝氧量跑
10-10, 15-15 100/70%最大攝氧量的速度,約40趟,亦可以20趟為一組,操作兩組,組間休息三到五分鐘。
至於速度怎麼抓?利用自己的馬拉松配速作換算吧,如果馬拉松配速一般是最大攝氧量的82-85%,接著用這比例去往前推速度。
共勉之!!
文獻參考:
1)HIGH LEVEL RUNNERS ARE ABLE TO MAINTAIN A VO2 STEADY-STATE BELOW VO2MAX IN AN ALL-OUT RUN OVER THEIR CRITICAL VELOCITY
作者:Veronique Billat, Valérie Binsse, Bernard Petit and Jean P. Koralsztein
2)Respiratory Muscle Training E-Book: Theory and Practice
作者:Alison McConnell
3)Oxygen Uptake Kinetics
作者:David C. Poole and Andrew M. Jones
4) Slow Component of V˙ O2 Kinetics: Mechanistic Bases and Practical Applications 
作者:ANDREW M. JONES, BRUNO GRASSI, PETER M. CHRISTENSEN, PETER KRUSTRUP, JENS BANGSBO, and DAVID C. POOLE
5) The Concept of Maximal Lactate Steady State A Bridge Between Biochemistry, Physiology and Sport Science
作者:Veronique L. Billat, Pascal Sirvent, Guillaume Py, Jean-Pierre Koralsztein and Jacques Mercier
6)Very Short (15 s±15 s) Interval-Training Around the Critical Velocity Allows Middle-Aged Runners to Maintain VO2 max for 14 minutes
作者:V. L. Billat, J. Slawinksi, V. Bocquet, P. Chassaing, A. Demarle, J. P. Koralsztein
#JRS行動跑步教室  #訓練生理學 
分類:日記

畢業於台灣師範大學體育研究所,專攻運動生物力學,擁有美國田徑協會1級認證教練,美國田徑協會2級耐力訓練教練,美國越野與田徑協會肌力與體能教練,Altis基礎訓練認證,Altis短距離訓練認證,Bondarchuk System週期化課表認證,以及多年的飛輪教練與一對一指導員的教學經驗。希望貢獻更多基礎田徑教練知識!

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