我们该如何知道自己的最大摄氧量?

2016-12-28 徐国峰 跑步学院 跑步学院



量化体能的关键指标:最大摄氧量


我的孩子在2015年1月底来到这个世界,在产房里看到她出生后所做的第一件事就是哇哇大哭,与此同时吸到了人世间的第一口空气。我们呼吸的主要目的,是为了让空气中的氧气通过肺泡交换到血液中,再由心脏这个有力的帮手输送到全身 去进行代谢,产生能量供各种器官及肌肉等使用。人活着,就需要消耗氧气,就算安静不动时也是一样。就算在最深沉的睡眠里,心脏在跳、血液在流,自律神经系统仍管理着身体各系统的运作,你的身体需要运用最低限量的氧气,才能活下去。


当你开始活动身体时,肌肉的用氧需求增加,此时就要通过血液运送更多的氧气过去,氧气被送到有需求的肌纤维组织,再交换进入线粒体中跟能量与酶进行化学反应,代谢成为三磷酸腺苷(ATP)和体热,ATP可供肌肉收缩使用以驱动骨骼,体热经过血液送到皮肤再经过汗水蒸散排出。这个运作过程很完美,让我们能利用身体储存的能量来跑完一场全马,就像汽车利用油缸里储存的燃料来驱动车体前进一样。




那么体能的高下从何判别?是身体储存燃料的多寡吗?体能优劣与否并非由油箱的大小来决定,而是由发动机的效能。我们在比较每个汽车发动机的效能时,主要看它有几毫升,还有它里头有几个气缸,像我父亲的TOYOTA CAMERY里有一个3000 毫升的 V6 发动机,意思是发动机里头有 6 个气缸来驱动曲轴,每个气缸 500 毫 升,总共 3000 毫升,燃料越多,产生的动能也越大。


关于体能的高下从何判别这个问题,要先了解身体里的发动机在哪里——在肌纤维里的线粒体。因为驱动肌肉伸缩的 ATP 都是从线粒体里代谢而来,线粒体就像身体里的微小气缸,气缸越多,所能产生的动能越大。但在这个微小气缸里代谢的过程还需要氧气、燃料和其他酶,当肌肉间的毛细血管越密集(能送越多氧气进去)、酶浓度越高,输出的效能就越高。但我们如何知道身体里能量输出的效能有多少呢(每分钟代谢多少ATP)?方法很简单,我们可以先忽略细节,因为能量消耗与氧气消耗之 间有着基本的对应关系:消耗 1 升的氧气可产生 5 千卡(1千卡=4185焦)的能量与热量。因此,我们可以直接从身体在运动过程中总共消耗了多少氧气(摄氧量),知道身体里的发动机总共创造多少能量出来,再把氧气量除以时间,效能就量化了。


当我们把油门踩到底,功率加到最大时,会得到一个氧气最大消耗量,在运动生理学上的专业术语称为“最大摄氧量”(VO2max),它指的是身体每分钟每公斤体重所消耗的氧气量,谁测量出来的数值最高,谁的体能就最好。因此,最大摄氧量就成为评估耐力跑者有氧能力的最佳指标。优秀长跑选手的最大摄氧量可超过 70 毫升/(公斤·分钟),也就是这位跑者在最激烈的运动状况下,每分钟每公斤体重可以消耗70毫升的氧气,而一般甚少进行耐力训练的人通常都在 40毫升 /(公斤·分钟)以下。


目前最大摄氧量的世界纪录,来自于挪威的奥斯卡·斯文森(Oskar Svendsen),1994 年出生的他,于 2012 年的最大摄氧量测试中,创下了惊人的 97.5 毫升 /(公斤·分钟)的世界纪录,打破了同样来自挪威的前世界纪录保持者埃斯本·赫隆·伯利格(Espen Harald Bjerke)所创下的96毫升/(公斤·分钟);斯文森目前为一位职业自行车选手,并于 2012 年的自行车世界锦标赛中夺得青年组(U23)个人计时赛冠军。


我们该如何知道自己的最大摄氧量


一般实验室中的最大摄气量测试,都会在跑步机或固定式脚踏车上进行,受试者在脸上戴上面罩(用于收集呼出的每一口气),并运用气体分析仪来测量消耗的氧气量。以跑步机为例,跑者在测试刚开始时先从低强度慢跑开始,每隔一段时间提高跑步机的速度,一直重复此动作直到受测者无法维持该速度为止,分析仪器会记录下受测者在整个过程中所呼出的气体,并分析当中的含氧量,从而得知受测者在运动过程中消耗了多少氧气(亦即摄取了多少空气中的氧气)。由于摄氧量随着运动强度的增加而等比例增大,因此在受测者衰竭前的摄氧量会达到“高原值”,这就是他们的最大摄氧量。但我们不可能每回在路上跑步时都戴着面罩进行监控,因此最大摄氧量的测试只限于在实验室或医院进行。


如果我想要知道自己的体能等级,有没有比较简易的测试方式呢?有的。美国运动医学学会(ACSM)给出一套公式,可以预测出跑者的最大摄氧量。事前有两项准备工作。


1. 测试前几天的训练要先减量,让身体恢复,测出来的数据会比较准确。 


2. 需要一台可以调坡度的跑步机。测试前先站在跑步机上逐渐把速度调整到每小时 9.6 公里,再把坡度调到 2%,当作热身。接着,每 2 分钟调整一次速度,各阶段的速度如下表,跑步强度会越来越高,直到你在该阶段无法撑完 2 分钟为止。




你最后停在哪个阶段,就可以依上述表格对照找出自己的最大摄氧量。假设有位跑者 A 的体重是 65 公斤,跑到阶段 10 的时候撑不下去了,我们就知道他的最大摄氧量是:67.7 毫升 /(公斤·分钟),也就是说每分钟他的身体可以消耗 4.4 升的氧气(67.7×65=4400 毫升 =4.4 升)。因为我们知道消耗 1 升的氧气可产生 5 千卡的能量与 热量,所以跑者 A 每分钟最多可以产生 22 千卡的能量与热量(4.4×5=22 千卡)。这22 千卡,并非全部都能够拿来当作你跑步的动能,大部分都会变成无用的体热。就像火力发电厂一样,设备越先进,把煤炭燃烧后转换成电能的百分比就越高。这就像发动机的功率,也是运动科学中常说的经济性(Economic)。


代谢能量=动能 + 热能, 

动能比例较高代表跑步的经济性较好


没有经过耐力训练的人,有氧代谢的效能为17%~18%,接受过训练的一般跑者大约为 20%,长年训练的精英马拉松选手可到22% ~ 23%。研究显示,有氧代谢的效能跟肌肉内的慢缩肌比例成正比,而训练年数跟慢缩肌比例也成正比。以上述的例子而言,如果跑者的有氧代谢效能是 20%,身体每分钟所生成的 22 千卡中,只有 4.4 千卡(22×20%)变成动能,其余 17.6 千卡都变成热能。

*本文封面图来自摄影师 Matthaw Thorne


关于作者

徐国峰,跑步学院官方总教练。曾担任Garmin总教练、姿势跑法中国地区总教练、UnderArmour Taiwan第一位签约跑步教练。


徐国峰的标铁纪录是2小时5分,大铁记录是9小时44分,全程马拉松的最佳纪录三小时以内,在耐力运动方面已有十本相关著作与译作。曾担任了2015、2016年Garmin上海、北京、台北地区训练营的总教练,指导和参与了中国地区所有姿势跑法的教练认证,对于跑步的技术、体能与肌力训都有着相当丰富的理论研究与实务经验。


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精选留言

  • capa

    2

    佳明官方微信公众号给出的算法是:进行12分钟跑,将12分钟所能跑的最长距离带入以下公式: 最大摄氧量(毫升/公斤/分钟)= 0.02 × 跑步距离(单位:米)−3.47

    2016年12月28日

  • 晓晨

    2

    59是什么水平

    2016年12月28日

  • 飞鱼

    1

    总觉得跑步机跑到这么大速度还是有危险性,而且跑的不舒服

    2016年12月28日

  • 门十五

    0

    深入浅出,让人一下就懂了,但是我有个小疑问,有些跑表给出的最大摄氧量,是如何测出来的

    2016年12月28日

  • westlife

    0

    很好,找个机会测试一下,谢谢小编的对照表。佳明手表也有此功能,但是应该是根据心率和配速之间的公式来计算的,还有想问问这样的厕所会不会对身体有伤害,是不是应该多一点热身提醒比较好,以免发生不幸。

    2016年12月28日