Все, що потрібно знати про економічність бігу

Що це взагалі таке — «економічність бігу»? Що має на увазі тренер, коли каже, що ви біжите «не економно»? У цій статті ми детально дослідимо цю характеристику бігу — буде багато тексту, тож запасіться часом. 🙂

Підбираючись до визначення економічності бігу (ЕБ), можемо сказати, що бігуни з хорошою економічністю бігу використовують менше енергії та кисню, ніж бігуни з поганою економічністю.

При цьому, між економічністю бігу (ЕБ) і продуктивністю на довгих дистанціях є тісний зв’язок, а у бігунів з однаковими значеннями VO2max, показник ЕБ є кращим параметром, що дозволяє передбачати продуктивність.

Економічність зазвичай визначається потребою в енергії для підтримки субмаксимальної швидкості бігу, і розраховується шляхом вимірювання споживання кисню в стабільному стані та дихального коефіцієнта (відношення виділеного вуглекислого газу до спожитого кисню).

Хоча для бігу на довгі дистанції необхідні високі цифри VO2max, можливість успішної участі у змаганнях на витривалість визначається низкою інших фізіологічних факторів та показників продуктивності.

Ці фактори залежать від довжини дистанції і включають:

максимальний відсоток від VO2max, який бігун може підтримувати без супутнього накопичення лактату,
здатність утилізувати жири в якості палива при роботі на високих швидкостях, «зберігаючи» вуглеводи, і бігти зі змагальною швидкістю при порівняно малій витраті енергії (тобто хорошою ефективністю бігу).

Економічність бігу характеризується кількістю витраченої енергії та дорівнює субмаксимальному VO2 за певної швидкості бігу.

Енергетична ціна бігу відображає суму (або залученість) аеробного та анаеробного метаболізму, а при однаковій швидкості, бігуни з кращою ЕБ витрачають менше кисню, ніж бігуни з гіршою економічністю.

Економічність бігу може варіювати у бігунів з однаковим VO2max приблизно на 30%. У елітних або добре підготовлених бігунів-аматорів з однаковими значеннями VO2max економічність бігу є найкращим прогностичним показником продуктивності.

З цього випливає, що поліпшення економічності бігу має зумовити поліпшення продуктивності і результативності у бігунів на довгі дистанції, а взаємозв’язок між ЕБ і продуктивністю добре відома, безліч досліджень підтверджує тісний взаємозв’язок між цими показниками.

Вимірювання економічності бігу

Вимірювання ЕБ зазвичай проводять у лабораторії, з використанням бігової доріжки. Цей метод полегшує отримання низки даних, які важко виміряти в «польових» умовах, тобто під час тренування на вулиці чи на змаганнях.

Такі фактори, як опір повітря, ефективно усуваються при бігу в лабораторії, проте, необхідно з обережністю інтерпретувати результати, отримані на доріжці, під час тренувань на вулиці. Очевидно, що робота на біговій доріжці відрізняється від бігу поза приміщенням, коли м’язи задньої поверхні стегна активно використовуються для створення проштовхувального зусилля.

Корекція ефективності бігу залежно від ваги тіла

Без сумніву, на ефективність бігу впливає маса тіла, і навіть розподіл ваги. Розташування маси далі від умовного «центру тіла» підвищує аеробну вартість бігу переважно порівняно з розташуванням маси ближче до центру.

Аеробна потреба зростає приблизно на 1% на кожен зайвий кілограм маси, розташований на тулубі, а основне розташування ваги, наприклад, в біговому взутті (важкі тренувальні кросівки) підвищує аеробну потребу на 10% на кожен зайвий кілограм. Jones у своєму дослідженні виявив, що при швидкості бігу приблизно 12 км/год (приблизно 5 хв/км) за кожен зайвий кілограм на ногах (точніше, на ступнях), споживання кисню в середньому збільшується на 4,5%.

В іншому дослідженні вивчалися ефекти наявності додаткової ваги на ступнях чи стегнах. Автори продемонстрували, що VO2 підвищується на 7% на кожен кілограм зайвої ваги в ділянці стегна і на 14% на кожен кілограм зайвої ваги в ділянці стоп.

Амортизація бігового взуття також впливає на економічність бігу, приблизно 2,8% енергії зберігається при бігу на доріжці в добре амортизуючому взутті (вага погано і добре амортизуючих кросівок, була однаковою).

Автори висувають версію, що подібний ефект може розвиватися через надмірне м’язове зусилля, яке спрямоване на формування амортизації в тих випадках, коли взуття не може її забезпечити.

Економічність бігу та продуктивність

Залежність продуктивності від економічності бігу добре відома. При порівнянні елітних бігунів (VO2max 79 мл/кг/хв) та добре підготовлених бігунів-аматорів (VO2max 69,2 мл/кг/хв) було показано, що елітні бігуни мали кращу ефективність бігу, тобто працювали на нижчому відсотку від VO2max.

Di Prampero встановив, що 5% підвищення економічності бігу сприяє покращенню продуктивності бігу приблизно на 3,8%. Conley і Krahenbuhl показали, що ЕБ є хорошим фактором, що передбачає продуктивність у бігунів з однаковими можливостями.

Фізіологічні чинники, що впливають на економічність бігу

На зміни економічності бігу під час змагань можуть впливати коливання фізіологічних факторів:

температура тіла,
частота серцевих скорочень,
вентиляція (дихання) та рівень лактату.

У низці робіт було показано, що зі збільшенням інтенсивності вентиляції (активніше дихання спортсмена) збільшується і киснева вартість (витрачається більша кількість кисню під час бігу), а більш висока температура підвищує максимальне споживання кисню при стабільній швидкості бігу.

Підвищення метаболічної ціни внаслідок напруження серцево-судинної системи, посилення вентиляції легень та інтенсивного потовиділення — основні фактори, що підвищують субмаксимальне VO2 та знижують ефективність бігу.

Зниження VO2 міокардом може покращувати економічність бігу шляхом оптимізації комбінації ЧСС (зниження показника) і ударного об’єму (підвищення показника).

Склад м’язових волокон також впливає на ЕБ. Доведено, що більший відсоток м’язових повільноскорочуваних волокон (slow-twitch), пов’язаний з кращою економічністю бігу, що вказує на важливість метаболічної активності або швидкості скорочення м’язових волокон.
Існує нестача даних щодо зв’язку тренованості та ефективності бігу.

Вихідний рівень підготовленості є найважливішим чинником, визначальним зростання ЕБ у процесі тренувань. Численні дослідження довели, що треновані люди демонструють більшу економічність, ніж нетреновані чи погано треновані люди.

Крім цього, було доведено, що бігуни на довгі дистанції показують більшу економічність, ніж бігуни на середні дистанції.

Краща економічність у бігунів на довгі дистанції здебільшого пов’язана з нижчим розташуванням центру мас (вертикальне зміщення) через нейром’язову адаптацію, що розвивається під впливом довгих повільних пробіжок.

Daniels виявив, що бігуни на 800/1500 метрів були економічнішими за марафонців на швидкості понад 19 км/год (трохи швидше ніж 3 хв/км), хоча їх економічність була нижчою за марафонців, що бігли з повільнішою швидкістю. При рівній швидкості та інтенсивності, чоловіки більш економічні у бігу, ніж жінки, проте на змагальних швидкостях жодних відмінностей в економічності бігу між чоловіками та жінками не було.

Біомеханічні чинники, що впливають на ефективність бігу

Біг передбачає зміни м’язових зусиль, що реалізуються через складні комбінації рухів, що зачіпають усі великі суглоби організму. Високопродуктивний біг заснований на досвіді та точній злагодженості роботи всіх компонентів, що беруть участь у русі.

Вочевидь, що поліпшення чи зміна бігової механіки, що дозволяє атлету витрачати менше енергії під час бігу, призводить до поліпшення продуктивності.

Hausswirth показав, що ефективність бігу була порушена в останні 45 хвилин марафонського забігу, що частково пояснювалося порушенням біомеханіки, зокрема великим нахилом вперед і зниженням довжини кроку. Узагальнюючи доступні у літературі дані, можна сказати, що погіршення ефективності бігу, що з втомою, відбувається переважно через фізіологічні, а не біомеханічні чинники.

Антропометрія

Антропометричні характеристики (ріст, довжина кінцівок, відсоток жиру, маса тіла) є важливими чинниками, що впливають на ефективність бігу.

У той час, як довжина ніг впливає на швидкість і метаболічну ціну переміщення самих ніг під час бігу, нині немає єдиної думки про вплив довжини ніг на ефективність бігу.

Дослідження показали, що важкі бігуни використовують меншу кількість кисню на кілограм маси. Крім того, бігуни з меншою масою (зокрема і масою кінцівок) виробляють меншу роботу з переміщення тіла, тобто рухаються швидше з меншими енерговитратами.

Кінематика та кінетика

Дослідження показали, що обрана бігунами довжина кроку сприяє більшій економічності бігу, ніж строго визначений каденс. Крім того, нещодавні роботи довели, що аеробна потреба бігу при певній швидкості мінімальна при обраній бігуном довжині кроку.

Також було доведено, що немає потреби нав’язувати строго певний каденс добре тренованим бігунам, оскільки вони самі підбирають оптимальну довжину та частоту кроків.

За це можуть бути відповідальні два феномени:

по-перше, з часом бігуни самі виробляють оптимальну довжину і частоту кроків, ґрунтуючись на зусиллі, що розвивається під час бігу;
по-друге, бігуни фізіологічно адаптуються під час повторюваних тренувань, «підбираючи» певну довжину/частоту кроків для конкретних швидкостей.

Перші дослідження, які порівнювали біомеханічні характеристики елітних бігунів і просунутих бігунів-аматорів, показали, що у елітних бігунів менші вертикальні коливання, вони більш «симетричні», здійснюють менший об’єм рухів руками і мають кращу ЕБ.

Гнучкість

Низка досліджень показала, що гнучкість впливає на економічність бігу. Наприклад, Godges показав, що середньотреновані бігуни-любителі підвищують економічність бігу при поліпшенні гнучкості нижніх кінцівок.

Вважається, що покращення гнучкості нижніх кінцівок, міофасціального балансу призводить до поліпшення нейром’язового балансу та скорочувальної здатності м’язів, що знижує VO2 при субмаксимальних навантаженнях.

Ці дані збігаються з думкою більшості бігунів та тренерів про те, що для покращення економічності бігу необхідно підвищити гнучкість.

Підсумовуючи дані досліджень щодо впливу гнучкості на економічність бігу, можна сказати, що для підвищення економічності необхідна гнучкість, проте надмірний її розвиток необов’язковий, а в м’язах та зв’язках має залишитися деяка «жорсткість» для максимального збереження та вивільнення енергії під час бігу.

Бігунам не варто нехтувати розтяжкою, оскільки гнучкість необхідна для вироблення оптимального каденсу на високих швидкостях.

Поліпшення економічності бігу

Поліпшення економічності бігу можливе за допомогою трьох компонентів:

силовий тренінг,
висотний тренінг,
тренування у теплих/спекотних умовах клімату.

Варто зазначити, що у добре тренованих атлетів, які мають високу економічність бігу, набуту за роки тренувань, подальше її поліпшення досягається з великими труднощами.

Силові тренування

Силовий тренінг є одним із способів покращення економічності бігу, дозволяючи покращувати анаеробні параметри, наприклад, здатність продукувати високий рівень лактату, а також сприяючи скороченню часу контакту з поверхнею та підвищенню швидкісної сили.

Тренування з додатковою вагою покращують витривалість, а також економічність бігу без вираженого впливу на VO2max.

Дослідження показують, що комбінація важких силових тренувань та тренувань на витривалість покращує продуктивність та економічність бігу.

Висотний (високогірний) тренінг

Вплив високогір’я на витривалість та продуктивність атлетів була вивчена досить добре. Існує поширена думка, що тренування в умовах високогір’я сприяють покращенню показників при бігу на рівні моря.

Механізми, що стоять за цими поліпшеннями, невідомі, але вони можуть включати гематологічні зміни (наприклад, підвищення маси червоних кров’яних тілець — еритроцитів), а також місцеву м’язову адаптацію (наприклад, поліпшення буферного об’єму м’язів).

Традиційний підхід до високогірного тренінгу полягає у рекомендації атлетам жити та тренуватися на помірній (1500-3000 метрів) висоті.

Новіший підхід передбачає перебування/сон атлетів на певній висоті, а тренування на рівні моря — так званий live-high train-low (LHTL) метод. Оскільки географічне розташування деяких країн не дозволяє здійснювати тренування з використанням методу LHTL, новітні підходи дозволяють симулювати знаходження атлетів у високогір’ї в нормобаричних умовах (тобто в умовах нормального атмосферного тиску), а тренування проводити на рівні моря.

Висотна акліматизація призводить як до центральної, так і до периферичної адаптації, які дозволяють покращувати доставку та утилізацію кисню, цей механізм потенційно здатний вплинути на ефективність бігу. Це підтверджують дослідження, які вивчали вплив високогір’я на продуктивність атлетів.

Зокрема, було показано покращення економічності бігу у тренованих спортсменів. Механізми, відповідальні за поліпшення економічності після тренувань на високогір’ї, включають: зменшення «ціни» дихання (грубо кажучи, на доставку того самого дихального об’єму витрачається менше енергії), збільшення потужності окисного фосфорилювання (як спосіб отримання АТФ — головного джерела енергії) і використання вуглеводів, а також поліпшення збудження та скорочення м’язів, що призводить до виконання роботи при менших витратах енергії (це результат метаболічної адаптації).

Цікаве дослідження, в якому порівнювали кенійських бігунів (які живуть і тренуються в умовах високогір’я) і скандинавських бігунів (що живуть і тренуються на рівні моря) (Saltin B, Larsen H, Terrados N, et al. Scand J Med Sci Sports 1995; 5 ( 4): 209-21).

Кенійці не накопичують лактат під час тренувань з дуже високою/піковою ефективністю, а рівень лактату як в умовах високогір’я, так і на рівні моря був набагато нижчим, ніж у скандинавських бігунів.

Один із механізмів, що дозволяють кенійцям утримувати відносно низький рівень лактату — збільшення об’єму ферментних систем м’язів, що дозволяє «зрушити» метаболізм у бік аеробного (тобто з використанням кисню). При цьому рівень VO2max у білих бігунів і кенійців сильно не відрізняється.

Тренування в умовах спекотної погоди

Помірно підвищена температура, що виникає внаслідок тренування в умовах теплої або спекотної погоди, може сприяти поліпшенню економічності шляхом підвищення ефективності м’язів, що працюють.

Теплова акліматизація, що супроводжує тренування, може призвести до збільшення обсягу плазми на 12%. Підвищення об’єму плазми дозволяє підтримувати ударний об’єм (об’єм крові, що викидається серцем за одне скорочення), що, у свою чергу, мінімізує роботу серцевого м’яза.

Крім того, в результаті тренувань у спеку (і збільшення об’єму плазми) відбувається зниження густини крові, що також позитивно позначається на продуктивності. Адаптація після тренувань в умовах спекотної погоди може дозволити спортсмену надалі бігти з нижчим пульсом, що сприятиме покращенню економічності бігу.

Переклад українською: Наталя Сколоздра