Loading article…
ランニングエネルギー学は、ランニングのエネルギーコストを研究する学問です。ほとんどの種において、走る速度が速くなると、ランニングのエネルギーコストも高くなることは明らかです。[1] [2] [3] [4]また、種内および種間で、一定の速度で走るためのエネルギーコストにばらつきがあることも長い間知られていました。[5] [6]このばらつきにより、種内および種間におけるランニングのエネルギーコストを予測できる可能性のある生体力学的または生理学的要因の研究が行われています。
人間の場合、特定の速度で走るのにかかるコストが持久力のパフォーマンスを予測できるという証拠があります。その結果、ランニングのパフォーマンスを予測または改善するために、ランニングのエネルギーコストに影響を与える要因を調べることが一般的になっています。年齢、トレーニング、ストライド速度と頻度、靴の重さ、風の抵抗、さらには空気の密度など、ランニングのエネルギーコストに影響を与える可能性のある要因は多数あります。[7]
ランニングエネルギーの定量化と表現
ランニングのエネルギーコストは、所定の最大下速度でランニング中の酸素消費量（VO2）を測定することで定量化できます。有酸素運動（最大下ランニングなど）中、VO2は間接的にエネルギー消費量を推定します。 [8]結果として、酸素消費量の増加はエネルギー消費量の増加を表します。VO2は絶対値（例：リットル/分）で測定されることが多いですが、ランニングなどの体重負荷運動では、体重がエネルギー消費量に大きな影響を与える可能性があります。その結果、エネルギー消費量は体重に対する酸素消費量（例：ml/kg/分）として表すのが一般的です。[8]
最近のデータはそうではないことを示唆しているかもしれませんが、[9]酸素消費量と走行速度の間には強い線形関係があり（図 1 を参照）、走行速度が上がるとエネルギー消費量も増えるということは伝統的に広く認められています。 [1] [2] [3] [4]酸素消費によるエネルギー消費量の測定は、最大下強度で実施することが重要です。走行速度が相対的に非常に高い強度まで上昇すると、VO2 測定値はエネルギー消費量の信頼できる測定値ではなくなります。これは、このような高速で走るためのエネルギーを供給するために、 無酸素代謝への依存度が高まるためです。
ランニングのエネルギー消費量は、 MET（ Metabolic Earn of Task）を使用して測定できます。1METは静かに座っているときのエネルギー消費量とほぼ同等です。次の表は、さまざまな速度で走ったときのMET値を示しています。[10]
ランニングのエネルギーコストを表現する方法はたくさんあります。ランニングのエネルギーコストは、特定の距離を移動するためのエネルギーコストとして表現するのが一般的です。この尺度は、輸送コスト (COT) と呼ばれることがよくあります。COT はさまざまな方法で表現できます。COT を表現する一般的な 2 つの方法は、特定の距離で消費される酸素 (例: ml/kg/km) または特定の距離で消費されるカロリーエネルギー (例: kcal/kg/km) です。[8]
ランニングエネルギーの比較：ランニングのエネルギーコストのスケーリング
長年にわたり、種間での走行エネルギー消費量の差異を説明するために、多くの要因が検討されてきました。これらの要因のいくつかは、1897 年に Zuntz が、同じ質量の動物が一定距離を走るのに必要なエネルギー コストは四肢の数とは無関係であることを発見した 1 世紀以上前に検討されました。言い換えると、動物の体重が同じであれば、四足動物でも二足動物でも一定距離を走るのに必要なエネルギー コストに違いはありません。 [5] Zuntz 以来、COT は体重に正比例して減少し、大型動物は小型動物よりも COT が低いことを示唆する多くの証拠があります。[6]
最近では、与えられた速度で走るためのエネルギーコストは、体重を支える力を生み出すのに使える時間から正確に予測できるという提案がなされている。 [ 11]この理論は、小動物は与えられた距離を移動するのに、より大きな動物よりも短くて素早い歩幅で行わなければならないことを示唆している。その結果、小動物は足の接地時間が短くなり、地面で力を生み出す時間が短くなる。力を生み出す時間が短くなるため、小動物は与えられた速度で走るための力を生み出すために、代謝コストの高い速筋繊維に大きく依存しなければならない。逆に、より大きな動物はよりゆっくりと長い歩幅で歩くため、走行中に足が地面と接触する時間が長くなる。この長い接触時間により、より大きな動物は力を生み出すのにより多くの時間をかけることができる。その結果、より大きな動物は与えられた速度で走るために代謝コストの高い速筋繊維をそれほど多く動員しない。これらの要因のすべてが、より大きな動物と比較して、より小さな動物の COT を大きくする。[11]
速度によるCOTの違いは種によって異なるという証拠がいくつかあります。四足動物は歩行の中で最適な速度を示すことが観察されています。[12]これは、特定の距離を走るためのエネルギーコストが最小になる速度があることを意味します。人間の場合、COTはすべての最大下走行速度にわたって一定であると一般的に考えられていますが、[1] [2] [3] [4]最近の研究ではこの仮定に異議を唱えています。[9]これが真実であれば、人間が1マイルを速く走っても遅く走ってもエネルギーコストは同じであり、人間にとって最適な走行速度は存在しません。
人間の場合、特定の最大下速度で走っている間のエネルギー消費には、個人差が大きく見られます。人間のランニングコストには、さまざまな要因が影響していることがわかっています。 [7]その結果、人間のランニングコストの明らかなばらつきは、さまざまな要因の結果である可能性があります (ランニングエコノミー/はじめにのセクションを参照)。性別がランニングコストに影響を与える可能性があると示唆する人もいます。性別が人間のランニングのエネルギーコストに影響を与える可能性があるという証拠はいくつかありますが、特にエリート長距離ランナーの間ではそうですが、[7] [13]性別によるランニングのエネルギーコストの違いはほとんど不明です。[14] [15]
ランニングエコノミー
ランニングのエネルギーコストは、体重で標準化した場合でも個人間で非常にばらつきがあります。これは、さまざまな他の要因がランニングのエネルギーコストに影響を与えているに違いないことを示唆しています。ランニング中のエネルギー消費の明らかな個人差は、エコノミーの概念の発展を促しました。エコノミーは、特定の最大下活動の有酸素要求を満たすために費やされるエネルギーと定義されます。 [7]ランニングエコノミーの尺度は、個人または個人のグループ間でのランニングのエネルギーコストの比較を可能にする必要があります。個人が特定のタスクを実行するために消費するエネルギーが少ない場合 (ランニングの場合は、特定の速度で走る場合)、より経済的であると見なされます。
経済の尺度
個人間で経済性を比較する方法は数多くある。特定の固定速度で走るのに費やされるエネルギーを比較するのが一般的で、通常は固定速度で走っている間に消費される酸素 (ml/kg/分) を測定することによって行われる。[8]この方法は、この特定の速度での経済性の比較はできるが、パフォーマンスの予測因子としての経済性を適切に表さないことが多い。[8]これは、よく訓練されたランナーと訓練されていない、または訓練が不十分な個人を比較する場合に特に当てはまる。これらの場合、固定速度でのエネルギー消費量 (酸素消費量) を比較しても、レースペースでのエネルギー消費量を比較できないことが多い。酸素消費量は速度とともに増加するため、単一の速度で酸素消費量を測定するだけでは経済性を正確に表すことは困難である。その結果、より正確な経済性の評価を得るために、個人内で広範囲の速度にわたって酸素消費量を測定するのが一般的である。[8]
個人間の経済性を比較するために、輸送コスト（COT）、つまり特定の距離を移動するためのエネルギーコストを測定することも一般的です。この値は速度に関係なく一定であると考えられるため、任意の固定された最大下速度でのCOTの測定は、個人の経済性を適切に表すものと考えられています。 [1] [2] [3] [4]これにより、好みの最大下速度（たとえば、161 m/分、約6 mph）で走る未訓練の個人と、好みの最大下速度（たとえば、268〜320 m/分、約10〜12 mph）で走るよく訓練されたランナーの間で経済性を比較することができます。このため、異なるトレーニングおよびパフォーマンスレベルのグループ間でランニングエコノミーを比較するためにCOTを使用するのが一般的です。[16]
ランニングエコノミーに影響を与える要因
ランニングエコノミーに影響を与える要因は数多くあります。ランニング中のエネルギー消費（ひいてはエコノミー）に影響を与えることが一貫して観察されている要因の 1 つは、トレーニング状況です。[16] [17]よく訓練されたランナーは、訓練を受けていない人よりも大幅に経済的であることがよくあります。[16]また、パフォーマンスレベルは、訓練されたランナーのグループ内であっても、特定の速度で走るときのエネルギー消費に影響を与えることが観察されています。たとえば、エリートランナーは、準エリートまたは平均的なランナーよりも経済的であることがよくあります。[16]これは、ランニングエコノミー、つまり特定の最大下速度で走るときのエネルギーコストが、特に訓練されたランナーの均質なグループ内では、パフォーマンスの有効な予測因子である可能性があることを示唆しています。[16]また、激しい持久力トレーニングが個人のエコノミーを改善できるという証拠もあります。 [17]
参照
参考文献
- ^ abcd Margaria, R.、Cerretelli, P.、Aghemo, P.、Sassi, G.、1963 年。ランニングのエネルギーコスト。 Ｊ．Ａｐｐｌ．生理。 18、367–370。
- ^ abcd Menier and Pugh, 1968 DR MenierとLGCE Pugh、「競技ウォーカーの酸素摂取量と歩行および走行速度の関係」。J. Physiol. (Lond)、197 (1968)、pp. 717–721。
- ^ abcd Carrier, DR, 1984.「人間の走行と人類の進化に関するエネルギー的パラドックス」Curr. Anthropol. 25, 483–495.
- ^ abcd McArdle et al., 2001 WD McArdle、FI Katch、VL Katch、「運動生理学：エネルギー、栄養、および人間のパフォーマンス」（第5版）、Lippincott、Williams and Wilkens、ニューヨーク（2001年）。
- ^ ab ズンツ、N. (1897)。 Stoffverbrauch des Hundes bei Muskelarbeit を使いましょう。アーチ。ゲス。生理。 68、191–211。
- ^ ab Roberts, T., Kram, R., Weyand, P., Taylor, CR., 1998. 二足歩行のエネルギー論。I. 力を生み出すための代謝コスト。J Exp Biol 201, 2745-2751。
- ^ abcd Daniels, J., Daniels, N., 1992.「エリート男性ランナーとエリート女性ランナーのランニングエコノミー」Med. Sci. Sports Exerc. 24, 483–489.
- ^ abcdef Fletcher, J., Esau, S., MacIntosh, B., 2009. ランニングの経済性：酸素摂取量の測定を超えて。J Appl Physiol 107:1918-1922。
- ^ ab Steudel-Numbers, K., Wall-Scheffler, C., 2009.最適な走行速度とホミニンの狩猟戦略の進化。人類進化ジャーナル。56、355–360。
- ^ 「ランニングで消費されるカロリー」 2019年10月29日. 2024年1月21日閲覧。
- ^ ab Kram, R., Taylor, CR., 1990. ランニングの経済性：新たな視点。ネイチャー。346, 265 – 267
- ^ Hoyt, D., Taylor, C. 馬の歩行と運動エネルギー。Nature. 292, 239-240.
- ^ Chapman R.、Layman A.、Wilhite、D.、McKenzie、J.、Tanner、D.、Stager、J. エリート長距離ランナーの代謝コストの指標としての接地時間。Med. Sci. Sports Exerc.、2011年。
- ^ Davies, C., Thompson, M. 女性マラソン選手と男性ウルトラマラソン選手の有酸素パフォーマンス。Eur. J. Appl. Physiol. 41:233-245, 1979.
- ^ Hagan, R., Strathman, L., Gettman, L. 水平トレッドミル走行中の酸素摂取量とエネルギー消費量。J Appl. Physiol. 49:571-575, 1980.
- ^ abcde Morgan, D et al., 1995.トレーニングを受けた被験者とトレーニングを受けていない被験者における有酸素運動需要の変動。Med. Sci. Sports Exerc. Vol. 27, No. 3, 404-409。
- ^ ab Jones, A., 2006.「女子マラソンの世界記録保持者の生理学」International Journal of Sports Science & Coaching. 第1巻第2号、101-116ページ。