极限在哪里? 人类能在2小时之内跑完马拉松么

2019-12-02 09:52:20 长沙新闻网

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极限在哪里? 人类能在2小时之内跑完马拉松么

一个多月前,来自肯尼亚的丹尼斯·金梅托(Dennis Kimetto)以2小时2分57秒的成绩完成了柏林马拉松,创造了马拉松的新世界纪录。这意味着金梅托在42千米的马拉松赛程中,每千米的用时仅为2分56秒。

人类能在2小时内跑完马拉松么?

而人类还在不断刷新速度和耐力的记录,其中的一个原因是破纪录是很赚钱的事情,并且越来越多的人能够得到优质的训练,以便加入世界顶级选手的行列。

来自南卫理公会大学的应用生理学和生物力学教授彼得·魏安德(Peter Weyand)表示,一些人渴望得到名誉和财富。他说:“这刺激他们用尽各种方法让自己跑得更快,这也是为什么人类的跑速在不断增加,而狗和马的却没有。”

那么马拉松选手能否突破2小时大关,人类又到底能跑多快呢?科学家表示,不论一个人的决心多大,终究还是会有一些生理上的极限是无法突破的。

有氧呼吸的极限

来自马萨诸塞州综合医院心血管功能项目的副主任、波士顿马拉松医疗顾问亚伦·巴吉希(Aaron Baggish)介绍说,人类跑步时哪一个身体系统才是限制因素,人们有不同的观点,不过对长跑来说,最大的限制是心输出量(每分钟一侧心室射出的血液总量)和氧气流量。

马拉松运动员在运动中需要依赖最大摄氧量(maximal oxygen uptake,VO2max),这一指标代表能够输送到肌肉中的氧气量。

魏安德指出,一个人的最大摄氧量可以衡量他们在有氧运动中消耗氧气的速度,氧气在人体内流动越快,有氧适能(指人体摄取、运输和利用氧的能力)就越强。

最大摄氧量的指的是人每千克体重在每分钟内可循环的氧气量,单位是mL/kg/min。根据《应用生理学》(Journal of Applied Physiology)期刊的研究结果,一名健康男性的最大摄氧量为35-40,女性为27-31,优秀男性跑步选手约为85,女性约为77。

长跑的关键是在数千米的距离内,维持一个最接近最大摄氧量的速度。魏安德认为,长跑中最重要的就是节奏和能量消耗。

身体结构上的不足

与长跑相比,短跑具有一系列不同的限制条件。法国尼斯大学的运动生物力学教授让-伯努瓦·莫林(Jean-Beno?t Mori)认为,短跑的关键是肌肉力量、步距和步频。

世界顶尖短跑运动员在跑步过程中,每只脚接触地面的时间只有90毫秒,那么最难的地方就在于,如何在这么短的时间内施加最大的力。

要跑得快,就必须保证力的作用方向是向前的。莫林说,人类只有两条腿,在这一点上我们天生处于劣势——由于直立,人类的重心位于脚的正上方,这使得每次推动产生的力通常是与地面垂直而不是平行的。

人类能在2小时内跑完马拉松么?

相反,四足动物们,例如灰狗和猎豹,能够将身体的重心分散到四肢上。它们四肢的活动范围也更广,能更好的将每次的推动力保持在水平方向上。

而人类的腿太长了,而且髋关节、膝关节和踝关节的活动范围较小,无法像猎豹一样高效率的前进。

先天遗传的限制

即使是一些最有抱负的人,可能也永远无法成为最优秀的长跑运动员,因为遗传是一个很重要的因素。有些人拥有大量快缩肌纤维(fast-twitch),很适合短跑,但对长跑来说就不利了;另一些人有更多慢缩肌纤维(slow-twitch),这些肌肉对长跑十分关键,但却对短跑没什么帮助。

快缩肌纤维以无氧方式供能,也就是说它们依靠葡萄糖而不是氧气来产生能量。快缩肌纤维能够产生爆发式的速度,但是很容易就疲劳。慢缩肌纤维可以将氧气转化为能量,它们的运动比快缩肌纤维慢得多,因此更适合长时间的持续肌肉收缩。

一些人天生就比其他人更能跑。腿长的人通常跑得更快,因为他们的步距更大;肺活量较大的人也一样,因为他们的氧气流动效率更高。运动员的骨骼-肌肉重量比也对速度和耐力有影响。

巴吉希说,有些人天生就更适合长跑,他们通常具有更结实的骨骼肌肉系统,以及更强大的心血管系统。但即使是拥有这种身体的人,也会有长跑的强度极限,超过这个极限就有可能就会对心脏造成损伤,不过大多数运动员不会有这种问题。

心脏损伤可能会在过度训练时发生,例如带病训练,或是在已有心脏问题的情况下还继续跑。

那为什么我们还在越跑越快?

一些运动员通过服用非法药物来提高速度。短跑运动员有时会服用类固醇来增加跑步时对地面的推动力;而一些马拉松运动员则采取违规增血的方法,来提高他们的最大摄氧量。这种方法通过增加血液中的红细胞数,可将一个人的最大摄氧量提高约10%。要进行增血,可以通过药物来实现,也可以将运动员自己的血液冷冻起来,在赛前进行注射,以获得更多的血红细胞。

技术可器材也帮助短跑运动员们提高了成绩,例如更好的跑鞋和人工赛道,但莫林表示,在过去20年间都没有什么主要的技术突破,研究者还没能找到一种真正有效的技术,来帮助提高长跑运动员的耐力。

莫林认为照目前的情况看,在未来20到30年内,应该都不会有人在2小时内跑完马拉松。

但这个记录什么时候会被打破也很难说,因为时不时都会杀出一匹黑马。具有优良的跑步基因、训练环境和天生优势,可能会让运动员突然跑出刷新纪录的好成绩。

一个很好的例子就是女子马拉松世界记录。男子马拉松记录在过去10年内被刷新了5次,每次只快了几秒,而由英国长跑运动员宝拉·拉德克利夫(Paula Radcliffe)创造的马拉松记录(2小时15分25秒)已经保持了11年,“她把其他选手甩开了一大截”,而这种情况可能再次出现。

文章题图:维基百科 /果壳

编译来源LifeScience, The Human Race: Will We Keep Breaking Running Records?郑州癫痫病较好的医院哈尔滨癫痫医院哪家最好啊武汉看癫痫症到哪个医院