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关于最大摄氧量(VO2max)的概念,你可能存在不少误解 | Garmin佳明独家

最大摄氧量(VO2max)几乎成为鉴别进阶/入门跑者的分水岭——这个解释起来有点深奥的概念,到底是什么意思?

最大摄氧量,近几年在跑者中间成为了一个热门词汇,尤其是运动手表上有了这一数值以后。一些稍微进阶的跑者,大概会这样解释:间歇跑训练是提高最大摄氧量的,而最大摄氧量跟跑步能力正相关。

实际上,最大摄氧量的概念已经有将近一个世纪的历史了。

最大摄氧量VO₂max:V表示体积,O₂是氧气,max最大,指人体在运动中每分钟能摄入氧气的最大体积,单位为mL/(kg·min)。英文中maximal oxygen consumption(最大耗氧量), maximal oxygen uptake(最大摄氧量), peak oxygen uptake(峰值摄氧量), maximal aerobic capacity(最大有氧能力)等都是指最大摄氧量。

最大摄氧量的意义

最大摄氧量代表了人体在剧烈运动中,每分钟能摄入的最大氧气量。我们知道,耐力运动是依赖氧气的,相同条件下,人体能摄入和使用的氧气越多,就能燃烧更多的糖或脂肪,为运动提供更多的动力。

普通人的最大摄氧量在40-50左右比较常见。经过较多耐力训练的人,最大摄氧量会更高。耐力运动员在60或70以上,2012年挪威的自行车选手Oskar Svendsen 创造了97.5 mL/(kg·min)的最大摄氧量纪录,可谓是相当的惊人了!

最大摄氧量数据与耐力运动的能力具有相关性。耐力运动的高手,最大摄氧量会比较高。而最大摄氧量比较高的人,也具有比较好的耐力运动潜力。但并不等于最大摄氧量高的人一定会在耐力运动中有最好的表现。因为人体运动是一个复杂的过程,摄氧能力只是其中的一个因素。其他如身体结构,力量,神经系统,技术动作,动作的经济性,训练年限等都有重要的影响。

因此,一个最大摄氧量60的人,很可能比最大摄氧量70的人跑得快。这在职业选手中是普遍存在的现象。

如果把所有马拉松跑进2小时10分的运动员按照最大摄氧量排个序,你会发现他们的最大摄氧量大都在70多或者80多。但并不是摄氧量高的人就一定更快。当然,一个摄氧量50的人,一定跑不了他们这么快。

在马拉松职业选手中,同一级别的白人选手往往比东非选手具有更高的最大摄氧量,但由于身体构造的原因,他们的跑步经济性普遍比东非选手差一些。而北欧的越野滑雪高手中经常有很高的最大摄氧量。

因为以上原因,最大摄氧量的概念虽然有接近100年的历史,在运动训练上也有一些应用,但其应用还是以科研领域为主。

如何知道自己的最大摄氧量

最大摄氧量有一些评估测试和计算的方法。比如丹尼尔斯跑步训练法,就提供了一个根据跑者的跑步成绩来推算最大摄氧量的方法,计算出跑者近似的最大摄氧量数值VDOT(VDOT即最大摄氧量的数值,中文译者将其译作跑力值)。

一些网站也有类似的算法,根据跑者近期的最好成绩来计算其VDOT。

还有一些固定的测试方法,来进行VDOT数值的计算,如Cooper 12分钟跑,Bruce跑台测试等。其中Cooper 12分钟跑测试根据12分钟内跑者跑的最长距离来进行计算。而Bruce跑台测试,结合了心率测试,在跑步机上进行,跑步机的速度和坡度随着时间梯度递增。但这些方法都是根据公式和跑步能力来进行推算,并不是直接进行最大摄氧量的测试,所以其数据只能作为参考值,而不是准确的最大摄氧量数据。

如果要得到准确的数据,需要在实验室进行直接的测试。测量跑步时吸入和呼出的氧气量得到准确的数据。该测试相对复杂,面向大众的测试机会很少,因此对大部分普通跑者来说,可能并没有机会进行测试。在进行准确的测试前,可以根据自己的跑步能力进行一个大致的估算。

佳明的跑步手表和APP都有用户最大摄氧量的数据,这一数据也是根据跑者的跑步速度、心率和心率变化数据计算得到的。

经过一段时间的训练,我们表上的最大摄氧量数值可能会变化,如果训练比较好,数据会提升,如果荒废一段时间的训练,这一数值会下降。跑者既可以把这一数据看作近似的最大摄氧量数值,也可以作为自己当前跑步水平的对应值,看看这个数值的变化,就知道自己当前的训练状态了——如此看来,VDOT的中文翻译跑力值也是颇为恰当的。

对于业余选手来说,我们并不需要特别精确的最大摄氧量准确值,更需要关心一段时间后它的变化情况。而这个近似计算得到的VDOT数值是很好的训练和身体状态的反应,也可以训练配速等等的参考。

业余跑者最大摄氧量相关的训练

最大摄氧量并不等于吸入的氧气量,所以不是肺活量越大,或者呼吸频率越快摄氧量就越大。摄氧量是吸入的氧气与呼出氧气量的差值,也就是身体真正应用的氧气量。运动中,肌肉应用氧气,首先要经过血液运输,之后通过毛细血管运输到肌细胞内,氧气于肌细胞的线粒体内参与氧化反应。提高这几个环节的能力,都有助于提高摄氧量。

比如提高血液中红细胞的数量,提高肌纤维内毛细血管的密度,提升肌细胞内线粒体的数量或者线粒体内氧化反应酶的活性等。好消息是经过系统的训练,这些都可以得到提升,比如有氧慢跑的累积,可以有效提升肌纤维内毛细血管的密度。坏消息是,最大摄氧量能提升的范围有限,每个人有不同的上限,这就是天赋了。

最近的一些研究表明,在职业运动员中,最大摄氧量的提升与比赛成绩的关系,未必一定是显著的关联。因此对于业余跑者来说,我们也建议大家不要太过于纠结最大摄氧量的变化。但如果你规律科学的训练,你的跑步能力提升了,表上的最大摄氧量数值也一定会提升,这或许可以算作水到渠成。

在Garmin 235L上,VO₂max的数据呈现

注:Garmin 佳明采用了 Firstbeat 的专利算法,整合心率、心率变化和跑步速度,估算出您每分钟使用的最大摄氧量VO₂max 。同时最大摄氧量数据也能预估出您的5k、10k、半马、马拉松的完赛时间。

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一次性把有氧阈、无氧阈、乳酸阈这些复杂概念讲明白:跑步训练深度技术贴

跑步是一项有氧运动,所谓有氧运动并不是指空气中有不有氧气,跑步时要不要氧气,或者你能不能吸到氧气,而是指体内的糖和脂肪在氧气作用下,氧化分解,产生二氧化碳和水,在这个过程中为跑步提供能量的过程。氧气从哪里来,当然从呼吸中来,呼吸摄入的氧气经过肺部和血液,运输到肌肉,从而氧化分解,这就是能量产生的过程。

有氧运动的特点是强度较低,可以维持很长时间。但是随着跑步速度加快,你会感觉明显呼吸变得很喘,腿脚也开始酸胀,这种比较难受的感觉在大强度跑步中是必然会感受到的,为什么会感觉难受,因为这时体内会产生一种酸性物质——乳酸

一、什么是有氧运动和无氧运动?

因为糖氧化分解所能输出的功率比较低,当跑步速度比较快时,糖来不及充分氧化分解,无法满足快速跑步的需要,这时为了维持较快的速度,糖也可以在氧气供应不充分的情况下,分解提供能量,这种供能状态才能满足快速跑步时输出功率较高的要求,但在这个过程中,会产生许多跑友们都非常熟悉的一种酸性物质——乳酸。乳酸由于酸性物质,如果产生得越来越多,就会导致身体内环境发生很大改变,一方面让你感觉十分难受,另一方面就会极大地抑制你的运动表现,让你迅速疲劳,也就是跑不动了,所以乳酸是我们跑步速度较快时疲劳的最核心原因,这时的运动状态就是所谓无氧运动,无氧运动同样跟有不有氧气没有关系,而是指运动强度太大了,糖无法充分氧化分解,而是以无氧酵解的形式提供能量,以维持较高的运动强度,所以有氧运动本质就是中低强度运动,无氧运动的本质就是中高强度运动。

二、体内血乳酸浓度本质代表了运动强度

因此,我们可以以体内是否产生乳酸以及乳酸产生的多少来区分你是在进行有氧运动还是无氧运动,当然,还有一种情况是即使体内不产生乳酸,身体也可以靠磷酸原供能系统无氧供能,这主要适用于5-8秒极限强度运动,这不在本文讨论范围以内。

也就是说,当运动强度比较低的时候,糖和脂肪充分氧化分解,除了产生二氧化碳和水以外,基本没有其他代谢废物产生,这时就是纯粹的有氧运动,我们所说的慢跑、轻松跑、养生跑、健康跑,往往就是这种情况,这种状态理论上可以维持很长时间。在安静状态下,体内正常血液中也有一定血乳酸浓度,大约为1mmol/L,不是零,因为红细胞只能靠无氧分解提供能量,而在纯粹有氧运动状态下,体内血乳酸浓度一般为2mmol/L左右。

而随着运动强度提升,糖开始无氧酵解,此时就会产生乳酸,你这时就会感觉有点难受,但还是能够坚持的,因为这时乳酸不断产生,又在不断被清除,也就是说血乳酸能保持恒定的浓度,同时浓度又不是那么高,一般介于3-4 mmol/L,有些人介于3-6 mmol/L,此时就称为混氧运动。因为这时能量供应既包括有氧供能,有氧供能是来自于脂肪和一部分糖的氧化分解,又包括无氧供能,无氧供能是来自于另一部分糖的无氧酵解。只要糖开始无氧酵解,就标志着着机体进入了无氧供能状态,但这时无氧供能占比不是太高,还有一部分是来自于有氧供能,所以称为混氧运动。混氧运动时,血乳酸虽然有所升高,但处于一边产生一边消除的动态平衡状态,也就是说没有乳酸越积越多的情况。在马拉松比赛中,如果你不是以在关门时间内完赛作为目标,而是希望获得好成绩,你会竭尽全力跑上3-4个小时,这时的状态基本就是混氧状态,能坚持比较长时间,但又比较累,绝对谈不上轻松,而如果你的目标是6小时完赛,那么你实际上可以以完全有氧状态,而不是以混氧状态完成。

随着运动强度进一步提升,由于所需的输出功率越来越大,只有糖酵解才能满足输出功率的需要,因此糖酵解供能占比越来越大,脂肪分解占比越来越小,乳酸产生越来越多,乳酸产生的速度大于清除的速度,可以想象,血乳酸浓度会越来越高,可以达到6 mmol/L以上,当高到一定程度,你就会感到极度难受,并很快败下阵来,跑不动了,间歇跑时基本就是这种状态,这时就称为无氧运动。

因此,我们可以这样总结:

  • 有氧运动时,乳酸产生很少,强度中等偏低;
  • 混氧运动时,乳酸会产生,但浓度不高,乳酸产生和清除保持动态平衡,强度中等偏高;
  • 无氧运动时乳酸大量产生,乳酸在体内不断堆积,乳酸产生速度大于清除速度,强度很大;

三、我们对于乳酸阈的理解往往是不全面的

乳酸阈又称为乳酸门槛,所谓阈值,门槛,其本质就是指一条分界线。我们通常所理解的乳酸阈就是指从用氧运动到无氧运动的临界点,在这个临界强度以下就是有氧运动,而在这个临界强度以上就是无氧运动。很多时候,教科书中或者跑步训练中,乳酸阈是指血乳酸大约4-6 mmol/L时所对应的强度,为什么是一个范围而不是一个确定的值呢?因为研究发现,乳酸阈存在很大的个体差异,大部分人乳酸阈位于4 mmol/L,还有一些人位于6 mmol/L,当强度超过该水平,血乳酸浓度就会急剧上升,所谓个体乳酸阈。

但事实上,如果进行逐级递增运动负荷测试,科学家们发现,存在两个乳酸阈拐点,分别是第一拐点和第二拐点,第一拐点位于2 mmol/L左右,此时表明身体从有氧运动进入混氧运动,第二拐点位于4-6 mmol/L,此时则表明身体从混氧运动进入真正意义的无氧运动。而我们通常所说的乳酸阈其实仅仅指的是第二乳酸拐点。

事实上,严格意义上,乳酸阈是指从有氧运动进入混氧运动的临界点,因为只要有乳酸产生,就意味着一部分能量是依靠无氧供能提供,这个临界点不是我们通常所理解的4-6 mmol/L,而是2 mmol/L,也即第一乳酸拐点。而4-6 mmol/L准确定义是血乳酸积累点,也即第二乳酸拐点,因为只有超过4-6 mmol/L时,乳酸才能迅速堆积,从2 mmol/L到4-6 mmol/L这个阶段,乳酸会产生,但不会在体内大量堆积,浓度也保持稳定,这就是所谓的混氧阶段。

四、用有氧阈、无氧阈取代乳酸阈更容易让大众理解

由于乳酸阈存在两个阈值,分别是第一乳酸阈和第二乳酸阈,第一乳酸阈代表身体从纯粹的有氧运动进入混氧运动,这个阈值血乳酸浓度为2mmol/L左右,而第二乳酸阈则代表身体从混氧运动进入无氧运动,这个阈值血乳酸为4-6mmol/L左右。而真正的乳酸阈其实第一乳酸阈,第二乳酸阈称为乳酸积累点更加合适。与其纠结名称,还不如用更为简洁的有氧阈和无氧阈来表示,大众跑者就不会纠结了。

有氧阈代表第一血乳酸拐点,无氧阈则代表第二血乳酸拐点。有氧阈值以内的运动属于纯粹的中低强度有氧运动,而有氧阈值以上的运动属于中高强度的混氧运动。同样的道理,无氧阈值以内的运动,也即介于有氧阈和无氧阈之间的运动属于混氧运动,而无氧阈值以上的运动属于高强度的无氧运动。

血乳酸有两个拐点也即两个阈值

五、用心率确定有氧阈和无氧阈训练

讲了那么多理论,那么怎样才能应用好有氧阈和无氧阈指导自己的训练呢?美国运动医学会定义50-60%最大摄氧量为有氧阈,而超过85%最大摄氧量为无氧阈,介于60%-85%最大摄氧量强度则是混氧强度。当然,有氧阈的切点不同机构有不同观点,美国运动医学会认为60%最大摄氧量为有氧阈切点,而美国心脏协会认为该切点为70%最大摄氧量强度。我们认为对于健康跑者而言,70%最大摄氧量作为有氧阈的切点更加合适一些。

由于通常摄氧量百分比所对应的强度跑者无法计算,但最大摄氧量和最大心率储备百分比是一一对应的,也即50%最大摄氧量等于50%最大储备心率,所以运用最大心率储备百分比我们就可以控制好有氧阈和无氧阈训练。储备心率计算除了要运用最大心率,还需运用安静心率,比如50%储备心率=(最大心率-安静心率)×50%+安静心率。举例来说,一个人安静心率60,年龄为40岁,那么其50%最大摄氧量所对应的心率=(180-60)×50%+60=120次/分。

有氧、混氧、无氧训练心率区间

该表格使用规则:最大心率以220减去年龄计算,但最大心率存在个体差异,建议通过极限强度测试本人实际最大心率。同样安静心率不同,有氧、混氧、无氧训练的心率区间也不同,跑者可以自行计算。

六、有氧阈和无氧阈不是推翻之前的理论,而是让训练更清晰

在实际训练中,轻松跑就是有氧阈以内的跑步,马拉松配速跑本质就是混氧跑,同时马拉松配速跑处于混氧跑区间中,心率中等或者接近下限的跑法,丹尼尔斯训练法中乳酸阈跑本质就是接近混氧跑心率上限的一种跑法,所以丹尼尔斯训练法中乳酸阈跑强度极难控制,因为阈值就意味着强度区间很窄,超过了就变成无氧运动。或者我们可以这样理解:混氧跑心率的下限更加接近有氧跑,混氧跑心率的上限更加接近第二乳酸拐点跑,而间歇跑、冲刺跑肯定就是无氧阈以上的训练。

七、总结

大众跑者所理解的乳酸阈训练其实是无氧阈训练,而乳酸阈实际上有两个阈值,分别是第一乳酸阈和第二乳酸阈,用有氧阈和无氧阈分别代替,可能大众更容易理解。有氧阈以内的运动是纯粹的有氧跑,而有氧阈和无氧阈之间的运动属于混氧跑,而无氧阈以上的运动就是无氧跑。你绕晕了吗?