走るとき、体のエネルギーをどのように使うのでしょうか?

2024年7月21日、中国国家体育総局体育科学研究所の副研究員であり、2022年科学普及人物トップ10の一人である馮強氏が、科学普及中国星空フォーラムの「科学の目でオリンピックを見る」テーマセッションで「飛ぶ生命、科学が支援する」と題する講演を行った。

以下は馮強氏のスピーチからの抜粋です。

ランニングは、競技スポーツとして非常に人気があるだけでなく、健康的な生活を楽しみ、健康的なライフスタイルを体験するための重要なスポーツでもあります。

ランニングは単純に思えるかもしれませんが、実際には複雑な生理学的メカニズムが関わっています。人間の体には、運動中のエネルギーの出力と利用を正確に制御し、さまざまな距離と強度の競技に参加することをサポートする、洗練されたエネルギー代謝システムの完全なセットが備わっています。

走るとき、体のエネルギーをどのように使うのでしょうか?

私たち人間の体には、ホスファターゼ、解糖、好気性エネルギー供給システムの 3 つの主要なエネルギー供給システムがあります。これらは、皆様の日常の運動と深く関係しています。

ホスファゲンエネルギーシステムは主に短距離走時にエネルギーを供給します。このシステムの特徴は、応答が速く、エネルギー供給効率が高いことですが、持続時間が非常に短いです。多くの場合、10 秒以内に血液中に蓄えられた ATP-CP が消費され、体内のいくつかのエネルギー物質が短距離走を助けるために最大限の役割を果たすようになります。それは動物界のチーターが速く走るのに似ています。短距離の素早い疾走はチーターの得意技ですが、長時間は持続できません。

走行距離が徐々に伸びていき、例えば400メートル走るようになると、解糖系エネルギー供給システムが安定したエネルギー供給を維持する上で大きな役割を果たし始めます。

距離がさらに5,000メートル以上に伸びると、有酸素エネルギー供給システムの機能的割合は徐々に増加します。画像の曲線のように、時間が経つにつれて、体内に蓄えられた脂肪が徐々にエネルギー供給システムに参加し、その割合が増加し続けるため、エネルギー供給効率が向上し、低強度の運動を長期間維持できるようになります。

それで、これは私たちの毎日の運動とどのような関係があるのでしょうか?

人間の3つの主要なエネルギー供給システムのうち、有酸素エネルギー供給システムだけが脂肪を原料として利用し、体の代謝を刺激し、運動強度を維持します。短距離や高速スプリント競技など、運動の強度が高すぎると、体の脂肪燃焼効率は非常に低くなります。

たとえば、テニスの試合では、プロのアスリートはボールを打つたびに 1 分以上待つことがよくあります。私たち一般の愛好家にとって、バスケットボールをシュートしたり、しばらくボールを蹴ったり、30メートル走ったりした後は、次の全力疾走を始める前に2〜3分間休憩する必要があるかもしれません。このような運動は、体内の脂肪の燃焼を制御するのに比較的効率が悪いです。

したがって、減量を目的として運動する場合は、より多くの体脂肪の燃焼を促し、有酸素エネルギー供給システムを使用してエネルギー供給に参加し、体重維持を助ける必要があります。

身体のエネルギー供給特性が異なるため、試合を観戦しているときに、多くのアスリートの体型と普段のトレーニング状況に大きなギャップがあることにも気づくかもしれません。これは、先ほど述べたエネルギー供給システムの重点と関係しています。

運動能力を向上させるにはどうすればいいですか?

ランニング中の運動能力を向上させたい場合には、的を絞った身体トレーニングを行う必要があります。

では日常生活において、身体トレーニングを通じて運動の効果を高めるにはどうすればよいのでしょうか?ここで運動能力ピラミッドを紹介したいと思います。このピラミッドの基盤となるのは、基本的な運動能力を含む基本的な運動能力です。さらにレベルアップして、トレーニングを通じてエネルギー代謝システムを改善し、よりプロフェッショナルなランニング姿勢と技術的な動きを練習することで、パフォーマンスを継続的に向上させることができます。したがって、ほとんどの人にとって、しっかりとした基礎を固めることは、運動能力を鍛える上で非常に効果的です。

さらに、プロのアスリートであれ、一般のスポーツ愛好家であれ、身体トレーニングを通じて、筋力、柔軟性、バランス、敏捷性などの身体能力を継続的に向上させ、強固な基礎を築き、ランニング中のエネルギー消費を減らすことができるという概念に従うべきです。体力の基盤をしっかり固めることは、専門能力を向上させるための最も重要な計画です。

さらに、スポーツの安全を確保するためには、ウォーミングアップ運動も重要です。ウォーミングアップの効率を高めるために、ダイナミックストレッチを使用することをお勧めします。研究によると、動的ストレッチは運動前のウォームアップに最も効果的な方法であることがわかっています。

ウォーミングアップに加えて、ランニング愛好家の中には臀部の筋肉のトレーニングに注意を払っていない人もいるようです。実際、ハイレベルなスプリンターを何人か見ることができます。地面を蹴り上げて速く走るためには股関節伸展機能が非常に重要であるため、下肢と股関節の筋肉が非常に発達しています。臀筋のトレーニングを真剣に行わないと、ランニングの効率やスピードに影響が出ます。スクワットやヒップブリッジなどの動きで臀部の筋肉を鍛えることをお勧めします。

筋肉活性化エクササイズツール

スポーツ傷害の予防には、臀筋だけでなく深層部の体幹筋も非常に重要です。通常、腹筋が8つに割れていることについて冗談を言う人がいるかもしれません。実際、腹筋が8つに割れていることはそれほど重要ではないかもしれませんが、腹部の奥深くにあるこれらの小さな筋肉群は、スポーツによる怪我を防ぐのに非常に重要です。それらは腹部の深部と中心部分に存在します。

運動を通じて人体の中心部にある深層筋群の筋力を向上させると、無駄な動きによるエネルギー消費を減らし、体の安定性を高め、下肢の怪我のリスクを減らすことができます。腹筋ブリッジや四点支持などのエクササイズを通じて、体幹深部の筋肉の安定性を高めることが推奨されます。

著者：馮強、中国体育総局体育科学研究所准研究員、2022年中国人気科学界トップ10の一人