Всё, что нужно знать об экономичности бега

Что это вообще такое — «экономичность бега»? Что имеет в виду тренер, говоря, что вы бежите «не экономно»? В данной статье мы подробно разберемся в этой характеристике бега — будет много текста, так что запаситесь временем. 🙂

Подбираясь к определению экономичности бега (ЭБ), можем сказать, что бегуны с хорошей экономичностью бега используют меньше энергии и кислорода, чем бегуны с плохой экономичностью.

При этом, между экономичностью бега (ЭБ) и производительностью на длинных дистанциях есть тесная связь, а у бегунов с одинаковыми значениями VO2max, показатель ЭБ является лучшим параметром, позволяющим предсказывать производительность.

Экономичность обычно определяется потребностью в энергии для поддержания субмаксимальной скорости бега, и рассчитывается путем измерения потребления кислорода в стабильном состоянии и дыхательного коэффициента (отношение выделенного углекислого газа к поглощенному кислороду).

Хотя для бега на длинные дистанции и необходимы высокие цифры VO2max, возможность успешного участия в соревнованиях на выносливость определяется рядом других физиологических факторов и показателей производительности.

Эти факторы зависят от длины дистанции и включают в себя:

максимальный процент от VO2max, который бегун может поддерживать без сопутствующего накопления лактата,
способность утилизировать жиры в качестве топлива при работе на высоких скоростях, «сохраняя» углеводы, и бежать с соревновательной скоростью при сравнительно малом расходе энергии (то есть хорошей эффективностью бега).

Экономичность бега характеризуется количеством потраченной энергии и равна субмаксимальному VO2 при определенной скорости бега.

Энергетическая цена бега отражает сумму (или вовлеченность) аэробного и анаэробного метаболизма, а при одинаковой скорости, бегуны с лучшей ЭБ тратят меньше кислорода, чем бегуны с более плохой экономичностью.

Экономичность бега может варьировать у бегунов с одинаковым VO2max примерно на 30%. У элитных или хорошо подготовленных бегунов-любителей с одинаковыми значениями VO2max, экономичность бега является наилучшим прогностическим показателем производительности.

Из этого следует, что улучшение экономичности бега должно повлечь за собой улучшение производительности и результативности у бегунов на длинные дистанции, а взаимосвязь между ЭБ и производительностью хорошо известна, множество исследований подтверждает тесную взаимосвязь между этими показателями.

Измерение экономичности бега

Измерение ЭБ обычно проводятся в лаборатории, с использованием беговой дорожки. Этот метод облегчает получение целого ряда данных, которые трудно измерить в «полевых» условиях, то есть во время тренировки на улице или на соревнованиях.

Такие факторы, как сопротивление воздуха, эффективно устраняются при беге в лаборатории, однако, необходимо с осторожностью интерпретировать результаты, полученные на дорожке, при тренировках на улице. Очевидно, что работа на беговой дорожке отличается от бега вне помещения, когда мышцы задней поверхности бедра активно используются для создания проталкивающего усилия.

Коррекция эффективности бега в зависимости от веса тела

Безусловно, на эффективность бега влияет масса тела, а также распределение веса. Расположение массы дальше от условного «центра тела» повышает аэробную цену бега в большей степени по сравнению с расположением массы ближе к центру.

Аэробная потребность возрастает примерно на 1% на каждый лишний килограмм массы, расположенный на туловище, а основное расположение веса, например, в беговой обуви (тяжелые тренировочные кроссовки) повышает аэробную потребность на 10% на каждый лишний килограмм. Jones в своем исследовании обнаружил, что при скорости бега примерно 12 км/ч (примерно 5 мин/км) на каждый лишний килограмм, расположенный на ногах (точнее, на ступнях), потребление кислорода в среднем увеличивается на 4,5%.

В другом исследовании изучались эффекты наличия дополнительного веса на ступнях или бедрах. Авторы продемонстрировали, что VO2 повышается на 7% на каждый килограмм лишнего веса в области бедра и на 14% на каждый килограмм лишнего веса в области стоп.

Амортизация беговой обуви также влияет на экономичность бега, примерно 2,8% энергии сберегается при беге на дорожке в хорошо амортизирующей обуви (вес плохо и хорошо амортизирующих кроссовок был одинаков).

Авторы выдвигают версию, что подобный эффект может развиваться из-за развивающегося избыточного мышечного усилия, которое направлено на формирование амортизации в тех случаях, когда обувь не может ее обеспечить.

Экономичность бега и производительность

Зависимость производительности от экономичности бега хорошо известна. При сравнении элитных бегунов (VO2max 79 мл/кг/мин) и хорошо подготовленных бегунов-любителей (VO2max 69,2 мл/кг/мин) было показано, что элитные бегуны имели лучшую эффективность бега, то есть работали на более низком проценте от VO2max.

Di Prampero установил, что 5% повышение экономичности бега способствует улучшению производительности бега примерно на 3,8%. Conley и Krahenbuhl показали, что ЭБ является хорошим фактором, предсказывающим производительность у бегунов с одинаковыми возможностями.

Физиологические факторы, влияющие на экономичность бега

На изменения экономичности бега во время соревнований могут влиять колебания физиологических факторов:

температура тела,
частота сердечных сокращений,
вентиляция (дыхание) и уровень лактата.

В ряде работ было показано, что с увеличением интенсивности вентиляции (более активное дыхание спортсмена) увеличивается и кислородная цена (тратится большее количество кислорода во время бега), а более высокая температура повышает максимальное потребление кислорода при стабильной скорости бега.

Повышение метаболической цены в результате напряжения сердечно-сосудистой системы, усиления вентиляции лёгких и интенсивного потоотделения – основные факторы, повышающие субмаксимальное VO2 и снижающие эффективность бега.

Снижение VO2 миокардом может улучшать экономичность бега, путем оптимизации комбинации ЧСС (снижение показателя) и ударного объема (повышение показателя).

Состав мышечных волокон также оказывает свое влияние на ЭБ. Доказано, что больший процент медленно-сокращающихся (slow-twitch) мышечных волокон связан с лучшей экономичностью бега, что указывает на важность метаболической активности или скорости сокращения мышечных волокон.
Существует дефицит данных относительно связи тренированности и эффективности бега.

Исходный уровень подготовленности является самым важным фактором, определяющим рост ЭБ в процессе тренировок. Многочисленные исследования доказали, что тренированные люди демонстрируют большую экономичность, чем нетренированные или плохо тренированные люди.

Кроме этого, было доказано, что бегуны на длинные дистанции показывают большую экономичность, чем бегуны на средние дистанции.

Лучшая экономичность у бегунов на длинные дистанции в основном связана с более низким расположением центра масс (вертикальное смещение), из-за нейромышечной адаптации, развивающейся под влиянием длинных медленных пробежек.

Daniels обнаружил, что бегуны на 800/1500 метров были экономичнее марафонцев на скорости больше 19 км/ч (чуть быстрее 3 мин/км), хотя их экономичность была ниже марафонцев, бегущих с более медленной скоростью. При равной скорости и интенсивности, мужчины более экономичны в беге, чем женщины, однако на соревновательных скоростях никаких различий в экономичности бега между мужчинами и женщинами отмечено не было.

Биомеханические факторы, влияющие на эффективность бега

Бег предполагает изменения мышечных усилий, реализуемых через сложные комбинации движений, затрагивающих все крупные суставы организма. Высокопроизводительный бег основан на опыте и точной согласованной работе всех компонентов, участвующих в движении.

Очевидно, что улучшение или изменение беговой механики, позволяющее атлету тратить меньше энергии во время бега, приводит к улучшению производительности.

Hausswirth показал, что эффективность бега была нарушена в последние 45 минут марафонского забега, что отчасти объяснялось нарушением биомеханики, в частности, большим наклоном вперед и снижением длины шага. Обобщая доступные в литературе данные, можно сказать, что ухудшение эффективности бега, связанное с усталостью, происходит в основном из-за физиологических, а не биомеханических факторов.

Антропометрия

Антропометрические характеристики (рост, длина конечностей, процент жира, масса тела) являются важными факторами, влияющими на эффективность бега.

В то время, как длина ног влияет на скорость и метаболическую цену перемещения самих ног во время бега, в настоящее время не существует единого мнения о влиянии длины ног на эффективность бега.

Исследования показали, что более тяжелые бегуны используют меньшее количество кислорода на килограмм массы. Кроме того, бегуны с меньшей массой (в том числе и массой конечностей) производят меньшую работу по перемещению тела, то есть движутся быстрее с меньшими энергозатратами.

Кинематика и кинетика

Исследования показали, что выбранная бегунами длина шага способствует большей экономичности бега, чем строго определенный каденс. Кроме того, недавние работы доказали, что аэробная потребность бега при определенной скорости минимальна при выбранной бегуном длине шага.

Также было доказано, что нет необходимости навязывать строго определенный каденс хорошо тренированным бегунам, поскольку они сами подбирают оптимальную длину и частоту шагов.

За это могут быть ответственны два феномена:

во-первых, с течением времени бегуны сами вырабатывают оптимальную длину и частоту шагов, основываясь на усилии, развиваемом во время бега;
во-вторых, бегуны физиологически адаптируются в ходе повторяющихся тренировок, «подбирая» определенную длину/частоту шагов для конкретных скоростей.

Первые исследования, сравнивавшие биомеханические характеристики элитных бегунов и продвинутых бегунов-любителей показали, что у элитных бегунов меньше вертикальные колебания, они более «симметричны», совершают меньший объем движений руками и имеют лучшую ЭБ.

Гибкость

Ряд исследований показал, что гибкость влияет на экономичность бега. Например, Godges показал, что средне-тренированные бегуны любители повышают экономичность бега при улучшении гибкости нижних конечностей.

Считается, что улучшение гибкости нижних конечностей, миофасциального баланса приводит к улучшению нейромышечного баланса и сократительной способности мышц, что снижает VO2 при субмаксимальных нагрузках.

Эти данные совпадают с мнением большинства бегунов и тренеров о том, что для улучшения экономичности бега необходимо повысить гибкость.

Суммируя данные исследований по влиянию гибкости на экономичность бега, можно сказать, что для повышения экономичности необходима гибкость, однако чрезмерное ее развитие необязательно, а в мышцах и связках должна остаться некоторая «жесткость» для максимального сохранения и высвобождения энергии во время бега.

Бегунам не следует пренебрегать растяжкой, поскольку гибкость необходима для выработки оптимального каденса на высоких скоростях.

Улучшение экономичности бега

Улучшение экономичности бега возможно с помощью трех компонентов:

силовой тренинг,
высотный тренинг
тренировки в теплых/жарких условиях окружающей среды.

Стоит отметить, что у хорошо тренированных атлетов, имеющих высокую экономичность бега, приобретенную за годы тренировок, дальнейшее ее улучшение достигается с большим трудом.

Силовые тренировки

Силовой тренинг является одним из способов улучшения экономичности бега, позволяя улучшать анаэробные параметры, например, способность продуцировать высокий уровень лактата, а также способствуя укорочению времени контакта с поверхностью и повышению скоростной силы.

Тренировки с отягощениями улучшают выносливость, а также экономичность бега без выраженного влияния на VO2max.

Ряд работ показал, что комбинация тяжелых силовых тренировок и тренировок на выносливость улучшает производительность и экономичность бега.

Высотный (высокогорный) тренинг

Влияние высокогорья на выносливость и производительность атлетов была изучена достаточно хорошо. Существует распространенное мнение, что тренировки в условиях высокогорья способствуют улучшению показателей при беге на уровне моря.

Механизмы, стоящие за этими улучшениями, неизвестны, но они могут включать в себя гематологические изменения (например, повышение массы красных кровяных телец – эритроцитов), а также местную мышечную адаптацию (например, улучшение буферной емкости мышц).

Традиционный подход к высокогорному тренингу состоит в рекомендации атлетам жить и тренироваться на умеренной (1500-3000 метров) высоте.

Более новый подход предполагает нахождение/сон атлетов на определенной высоте, а тренировки на уровне моря – так называемый live-high train-low (LHTL) метод. Поскольку географическое расположение некоторых стран не позволяет осуществлять тренировки с использованием LHTL метода, новейшие подходы позволяют симулировать нахождение атлетов в высокогорье в нормобарических условиях (то есть в условиях нормального атмосферного давления), а тренировки проводить на уровне моря.

Высотная акклиматизация приводит как к центральной, так и к периферической адаптации, которые позволяют улучшать доставку и утилизацию кислорода, этот механизм потенциально способен повлиять на эффективность бега. Это же подтверждают исследования, изучавшие влияние высокогорья на производительность атлетов.

В частности, было показано улучшение экономичности бега у тренированных спортсменов. Механизмы, ответственные за улучшение экономичности после тренировок на высокогорье, включают в себя: уменьшение «цены» дыхания (грубо говоря, на доставку того же дыхательного объема тратиться меньше энергии), увеличение мощности окислительного фосфорилирования (как способ получения АТФ – главного источника энергии) и использования углеводов, а также улучшение возбуждения и сокращения мышц, что приводит к выполнению работы при меньших затратах энергии (это результат метаболической адаптации).

Интересное исследование, в котором сравнивали кенийских бегунов (которые живут и тренируются в условиях высокогорья) и скандинавских бегунов (живущих и тренирующихся на уровне моря) (Saltin B, Larsen H, Terrados N, et al. Scand J Med Sci Sports 1995; 5 (4): 209-21).

Кенийцы не накапливают лактат в ходе тренировок с очень высокой/пиковой эффективностью, а уровень лактата как в условиях высокогорья, так и на уровне моря, был намного ниже, чем у скандинавских бегунов.

Один из механизмов, позволяющих кенийцам удерживать относительно низкий уровень лактата – увеличение емкости ферментных систем мышц, что позволяет «сдвинуть» метаболизм в сторону аэробного (то есть с использованием кислорода). При этом, уровень VO2max у белых бегунов и кенийцев сильно не отличается.

Тренировка в условиях жаркой погоды

Умеренно повышенная температура, возникающая в результате тренировки в условиях теплой или жаркой погоды, может способствовать улучшению экономичности путем повышения эффективности работающих мышц.

Тепловая акклиматизация, сопровождающая тренировки, может привести к увеличению объема плазмы на 12%. Повышение объема плазмы позволяет поддерживать ударный объем (объем крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение), что, в свою очередь, минимизирует работу, совершаемую сердечной мышцей.

Кроме того, в результате тренировок в жаркую погоду (и увеличения объема плазмы) происходит снижение вязкости крови, что также положительно сказывается на производительности. Адаптация после тренировок в условиях жаркой погоды может позволить спортсмену в дальнейшем бежать с более низким пульсом, что будет способствовать улучшению экономичности бега.