Na co mamy wpływ na treningu? – Inaczej o ekonomii biegu

---

Wykonując trening, stopniowo przyzwyczajamy się do coraz większych obciążeń, adaptując kolejne układy fizjologiczne do coraz lepszej pracy. Ruch staje się jeszcze bardziej ekonomiczny, biegnie nam się łatwiej, wszystkie procesy w organizmie przebiegają sprawniej i efektywniej. Z procesem tym ściśle wiąże się pojęcie ekonomii biegu, a naukowcy scharakteryzowali całą gamę czynników, które mają na nią wpływ.

---

Ekonomiczny bieg

Ekonomia biegu opisuje sumę wielu metabolicznych, krążeniowo-oddechowych, biomechanicznych i nerwowomięśniowych zależności, które wpływają na efektywność submaksymalnego biegu. Obecnie ekonomia jest pojęciem workiem, do którego wrzucane są wszystkie możliwe elementy biegu. Jednak faktycznie składniki biegowej ekonomii można rozpatrywać w wielu różnych obszarach.

Kiedyś uważano, że przy intensywności poniżej 85% VO2max najbardziej kluczowe są dwa komponenty: transfer tlenu oraz czynniki nerwowo-mięśniowe (mechaniczne). Ostatnie analizy dodają wiele innych klocków do tej budowli.

Kyle Barnes z Nowej Zelandii i Andrew Kilding ze Stanów Zjednoczonych postanowili szczegółowo zidentyfikować czynniki mające wpływ na ekonomię biegu z podziałem na te, na które możemy w pewnym stopniu oddziaływać, jak i takie, na które nie mamy zbyt dużego wpływu. Swoje analizy opublikowali w artykule „Running economy: measurement, norms, and determining factors” na łamach Sports Medicine.

Musimy pamiętać, że wiele czynników opisujących ekonomię biegu można zaadoptować poprzez trening (lub inne interwencje, np. adaptację cieplną itd.), jednak zmiany w ekonomii u jednej osoby mogą nie powodować poprawy ekonomii u kogoś innego. Dzieje się tak z powodu różnic w fizjologicznych i biomechanicznych charakterystykach każdego z nas. Dlatego pojęcie ekonomii biegu jest tak trudne do określenia dla ogółu populacji.

Wartości liczbowe

Stała konsumpcja tlenu (VO2) na zadanej prędkości, jak często określa się ekonomię biegu, opisuje energię niezbędną dla biegacza w niezmiennej (submaksymalnej) prędkości. Osoby z dobrą ekonomią biegu używają przy danej prędkości mniej tlenu od osób posiadających gorszą ekonomię. Udowodniono, że ekonomia może różnić się nawet o 30% pomiędzy wytrenowanymi osobami z tym samym VO2max. Ekonomia biegu jest więc bardziej użyteczna przy przewidywaniu wyników. 

Niestety jej pomiar jest o wiele bardziej skomplikowany, bo odzwierciedla całość funkcjonalnych, metabolicznych, krążeniowo-oddechowych, biomechanicznych i nerwowo-mięśniowych systemów. Efektywność metabolizmu odpowiada za sprawne użycie dostępnej energii, a krążeniowo-oddechowa skuteczność jest związana z ograniczeniami wydajności pracy z powodu niedostatecznego transportu tlenu i jego użycia. Nerwowo-mięśniowe i biomechaniczne czynniki odpowiadają za konwersję energii i przemieszczanie się w przestrzeni. Ekonomia biegu skupia się więc na efektywności (wykonanej pracy i stratach energii) i może być używana przez naukowców, praktyków oraz trenerów.

Jak mierzyć ekonomię biegu?

Ekonomia wykonania danego zadania to pomiar, który ma być jasny i praktycznie użyteczny dla oceny wysiłków wytrzymałościowych. W założeniu ma to być uniwersalne pojęcie oceniające fizjologiczne kryterium „efektywności” osiągania wysokich wyników sportowych. Pomimo tego istnieje wiele rozbieżności pomiędzy terminem ekonomii biegu i jego definicją. Niektórzy definiują ją jako najwyższą konsumpcję tlenu (VO2submax) przy danej prędkości biegu, inni jako efektywność mięśniową.

Mięśnie produkują siłę i nie zawsze dzieje się to najbardziej efektywnie podczas biegu. Efektywność jest odpowiedzialna za poziom wykonanej pracy w odniesieniu do wydatkowanej energii. Wydajność ta nie powinna być używana jedynie w odniesieniu do energii potrzebnej do biegu w danej prędkości, bo odpowiadałaby wtedy jedynie za część wykonywanej przez ciało pracy w trakcie przemieszcza się z punktu do punktu. Ekonomia biegu reprezentuje całą energię potrzebną do utrzymania prędkości submaksymalnego biegu i wyrażana jako submaksymalne VO2max przy zadanej prędkości biegu. Pomiar, który reprezentuje oznacza metaboliczne, krążeniowo-oddechowe, biomechaniczne i nerwowo-mięśniowe komponenty użyte w trakcie biegu.

Pomiary i wyrażanie ekonomii biegowej

Porównanie ekonomii biegu musi uwzględnić stosowane protokoły badawcze, analizatory gazowe, techniki opracowywania danych i różnice w maksymalnej pojemności tlenowej. Postanowiono więc zastosować pojęcie „relatywnej intensywności”, bo wszyscy biegacze startując na zawodach osiągają podobne wartości procentowe VO2max, niezależnie od dystansu.

Przykładowo Paula Radcliffe ma wskaźnik VO2max równy 75,0, a 44 ml/kg/min osiąga przy prędkości 16 km/h. Frank Shorter (mistrz olimpijski z 1976 r. i srebrny medalista z 1980r.) miał VO2max równe 71,3 ml/kg/min, a 57 ml/kg/min przy 19,3 km/h. Jim Ryun (biegający m.in. 3:33,1 na 1500 m i rekordzista świata na milę – 3:51,1) miał VO2max = 78,3 ml/kg/min i 48,3 ml/kg/min przy 16 km/hr.

Znormatyzowane dane na temat ekonomii biegu dla biegaczy i biegaczek na różnym poziomie przedstawiają się następująco:

Aby ocenić efektywność treningu biegowego w trakcie sezonu lub efekty specyficznych interwencji w celu poprawy ekonomii biegowej, należy uwzględnić czynniki takie jak doświadczenie, poziom treningowy, buty biegowe, czas testów, wcześniejsze treningi, status odżywienia, bo wszystkie one mogą wpływać na pomiary. Uznaje się, że minimalna różnica powinna wynieść 2,2-2,6%, aby uznać czynnik za mający realnie wpływ.

Metaboliczna i krążeniowo-oddechowa efektywność a ekonomia biegu

W kontekście poprawy ekonomii biegu, to efektywność metaboliczna i krążeniowo-oddechowa odpowiadają za lepsze użycie tlenu (zwiększenie produkcji energii).

Zmiany pomiarów krążeniowo-oddechowych (tętna, wentylacji minutowej), termoregulacji (temperatury wewnętrznej) i substratów metabolizmu (mięśniowej efektywności skurczu, efektywności mitochondrialnej) są ściśle związane ze zmianami ekonomii biegu.

Charakterystyka antropometryczna

Kilka badań podaje, że tlenowe potrzeby podczas biegania nie zwiększają się proporcjonalnie do masy ciała, a VO2 na kg masy ciała jest wyższy u dzieci niż u dorosłych. W konkurencjach od 800 m do maratonu bardzo rzadko zawodnicy różnią się między sobą o więcej niż 25 kg i/lub 30 cm w tym samym biegu, szczególnie u elity.

Kilka badań wykazuje, że lżejsi mężczyźni nie są mniej lub bardziej „ekonomiczni” niż ich ciężsi rywale. Obliczono też, że noszenie „ekstra kilograma” w okolicach tułowia zwiększa potrzeby energetyczne o 1%, ale ta sama masa umieszczona po równo w butach zwiększa je już o 10%. Inne badania podają zwiększenie VO2 o 4,5% i 14% na każdy kilogram w okolicy stóp i 7% w okolicach ud. Typowe buty ważą około 350 g, a każdy gram może mieć tutaj pewne znaczenie. Potrzeby tlenowe na każde 100 g w okolicach tułowia wzrastają o około 0,1%, a w okolicach stóp o około 1%. Istotna może być również odpowiednia amortyzacja butów. W jednym z testów na bieżni ruchomej koszt tlenowy był o 2,8% mniejszy, kiedy biegano w dobrze amortyzowanych butach, w porównaniu z osobami w słabo amortyzowanych butach o tej samej masie.

Biomechanika

Część pracy, jaką wykonujemy podczas biegu, jest odzyskiwana ze ścięgien bez kosztu metabolicznego, jednak niezależnie od ilości pracy, jaką wykonują mięśnie, kończyny muszą być aktywowane i rozwijać siłę. W tym kontekście ważne mogą być długości kończyn i ich ustawienie podczas biegu. Wpływ długości kończyn na ekonomię był badany jedynie niebezpośrednio, ale badania podają, że zwykle sprinterzy mają krótsze nogi, a biegacze na średnie i długie dystanse dłuższe. Generalnie średnio- i długodystansowcy mają lepszą ekonomię niż sprinterzy.

Długość stopy i ułożenie ciała

Ciekawe badania dotyczyły też m.in. długości stopy. Była ona negatywnie skorelowana z ekonomią biegu u najlepszych wyczynowców (ci z mniejszymi stopami byli bardziej ekonomiczni).

Z kolei jedyne posturalne charakterystyki, które były badane w relacji do ekonomii biegu, to ułożenie tułowia lub stopień pochylenia tułowia podczas biegu. Najbardziej ekonomiczna grupa miała delikatnie większe pochylenie do przodu (o 5,9°), w porównaniu do umiarkowanie (3,3°) i najmniej (2,4°) ekonomiczną grupą. Podobnie było ze stylem kroku biegowego. Ogólnie istnieje powszechne przeświadczenie, że z biegiem czasu każdy adoptuje się do najbardziej ekonomicznego dla siebie stylu biegu. Duża objętość treningowa i liczba lat doświadczenia biegowego są więc ważne dla ekonomii biegu. Wiele badań wykazało, że poszczególne osoby dążą do swobodnego wyboru swojego najbardziej ekonomicznego wzorca kroku biegowego. Optymalna długość kroku jest za to jednym z kilku cech, które wykazały największy bezpośredni związek mający wpływ na ekonomię biegu. Co ciekawe, jedno z badań nie wykazało znaczących różnic w zależności od stawiania stopy (przód stopy i śródstopie).

Efektywność nerwowo-mięśniowa

Kolejną składową mającą wpływ na ekonomię jest efektywność nerwowo-mięśniową. Jest ona zależna od:
– czynników, które poprawiają nerwowe sygnały i motoryczne programowanie ruchu biegowego,
– czynników, które poprawiają produkowaną siłę mięśniową.

Płynność ruchu

Bieganie wyczynowe jest umiejętnością, która wymaga precyzji i ścisłego używania w określonym czasie prawie wszystkich głównych mięśni w ciele. Niezależnie od początkowych umiejętności, praktyka wymaga doskonalenia, by osiągnąć najwyższą efektywność. Badania na temat nauczania ruchowego pokazują, że udoskonalanie ruchów skutkuje lepszą kontrolą, określoną przez mniejszą amplitudę i czas trwania aktywności mięśni, współaktywacją mięśni i mniejszą zmiennością ruchu.

Magazynowanie energii

Szacuje się, że ścięgno Achillesa i ścięgna sklepienia stopy mogą zmagazynować odpowiednio 35% i 17% energii zyskiwanej i traconej podczas biegu w umiarkowanej prędkości. 70 kg człowiek biegnący z prędkością ok. 16 km/h (3:44 min/km) ponad połowę swojej energii może magazynować tylko w tych dwóch ścięgnach. Szacuje się także, że VO2 podczas biegania mogłoby być o 30-40% niższe bez wkładu elastycznego magazynowania i zwrotu energii. Uznaje się, że pomiędzy biegaczami występują w tym aspekcie znaczne indywidualne różnice w możliwościach magazynowania i uwalniania energii, na które można w pewnym stopniu wpływać.

Czynniki mające wpływ na ekonomię biegu:

Podsumowanie

Ekonomia biegu reprezentuje sumę metabolicznych, krążeniowo-oddechowych, biomechanicznych i nerwowo-mięśniowych składników efektywności biegu. Czynniki metaboliczne i krążeniowo-oddechowe, które wpływają na ekonomię biegu to tętno, wentylacja, temperatura wewnętrzna i typ włókien mięśniowych.

Jeśli chodzi o mechanikę, nie istnieje żaden łatwy do zidentyfikowania lub uniwersalny biomechaniczny wzór „efektywnego” ruchu, który pasowałby do każdego biegacza. Biegacze z pewnymi cechami antropomotorycznymi, takimi jak dystrybucja masy bliżej tułowia i krótszy zakres ścięgna Achillesa będą mieli lepszą ekonomię biegu.

Możemy poprawić też efektywność nerwowo-mięśniową, szczególnie u zawodników z podobnymi atrybutami fizjologicznymi. Szczególnie czas i amplituda mięśniowej aktywacji w początkowej fazie kontaktu z podłożem mogą poprawić ekonomię biegu, przez wykorzystanie „sztywności” nóg i eksploatację magazynowanej energii elastycznej.

Niestety, sposoby skuteczne u jednego zawodnika mogą nie dać efektu u innego, z powodu wielu różnic fizjologicznych lub biomechanicznych. Jeśli jednak dokładnie zidentyfikujemy u danego biegacza funkcjonalne możliwości, które najbardziej wpływają na ekonomię biegu, mamy szansę zaoszczędzić dostępną energię i tym samym poprawić wynik na mecie.

Źródło:
Kyle R Barnes, Andrew E Kilding. Running economy: measurement, norms, and determining factors Barnes and Kilding Sports Medicine. DOI 10.1186/s40798-015-0007-y 

Fot. tytułowe: NN Running Team