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ランナーなら覚えておきたい「最大酸素摂取量」と「有酸素能力」の関係

2024.01.03

フルマラソンのような長距離を暑いなかでぶっ続けで速く走れるのは、人間だけだと知っていますか? なぜなら、ヒト以外の動物は、体温調節ができないから。

運動生理学とは、運動中に体内で起こる化学反応、現象、影響、状態を追求する研究です。その観点を一般実用書として初めてマラソンに持ち込み、ランナーたちの弱点や能力向上のヒントを探った、意欲的なランニング強化本が「ランナーのカラダのなか運動生理学が教える弱点克服のヒント」。走っている時にカラダのなかでなにが起こり、どう変化し、どう影響するのか? そして、それに対し、長距離を効率よく走りきるために、どのような対策をすべきなのか?

何度もマラソンを経験しているのになぜか記録が伸びない、ケガが絶えない、レース調整がうまくいかない、トレーニングメニューが自分に合っているのかわからない。そんな悩める市民ランナーの「もっと走りたい」情熱に寄り添える一冊です。

本記事では「ランナーのカラダのなか運動生理学が教える弱点克服のヒント」の中から運動生理学の観点から長距離ランナーの能力を紐解いていています。。

「ランナーのカラダのなか運動生理学が教える弱点克服のヒント」
著/藤井直人 小学館 1650円

※本稿は、藤井直人/著「ランナーのカラダのなか運動生理学が教える弱点克服のヒント」(小学館)の一部を再編集したものです

【基礎知識4】「酸素摂取量」を理解すると「有酸素能力」のイメージが変わる!

■有酸素能力を総合的に表現したもの

 ラントレを続けていると、必ず名前を耳にする「酸素摂取量」。なにを意味するものなのか、正確に理解しているランナーは意外に少ないのかもしれません。酸素摂取量は、「酸素を使ってどれだけエネルギーを出せるのか」を示す指標です。この酸素摂取量には、心臓や血液、筋、血管、肺をはじめ、さまざまな機能が総合的に関係しています。

 酸素摂取量を表現する有名な「フィックの式」というものがありますが、これは「酸素摂取量=心拍出量×動静脈血酸素較差(動脈血酸素含量−静脈血酸素含量)」と表現されます。

 心拍出量というのは、1分間に心臓から拍出される血液の量を示し、心拍数と一回拍出量(一回の拍動で心臓から送り出される血液量)の掛け算で求められます。そして、動静脈血酸素較差は、呼吸に関わる肺の能力や、酸素運搬能力、毛細血管網の密度といった血液や血管、筋の機能といったものが関係しています。ひと口に有酸素能力といっても、各部のいろいろな能力が絡み合って初めて発揮されるものなのです。空気を吸って肺から血液に十分な量の酸素を取り込んでも、心臓が弱ければ十分な量の血液を活動筋に送れません。逆に心臓が強くてたくさん血液を送り出せても、筋の毛細血管の発達が不十分であれば酸素を十分に筋のミトコンドリアに届けられません。よく耳にする「最大酸素摂取量」とは、カラダのさまざまな機能・応答が統合された結果、得られた酸素摂取量の最大値のこと。

 トレーニングで有酸素能力を鍛えようと考えた場合、具体的にどの能力を強化すべきなのか、酸素摂取量の概念を理解することで、目的や課題が明確になるはずです。

〈カラダのなか〉持久的パフォーマンスはさまざまな能力が複合的に関わっている!

持久的パフォーマンスを決定づける要因は、最大酸素摂取量だけでなく、乳酸閾値(LT)で有酸素系からいかに多くのエネルギーを生み出せるか、さらにはそのエネルギーをいかに効率よく筋収縮に使えるかが複合的に関係しています。また、マラソンより距離の短いトラック種目では、無酸素系からのエネルギー供給割合も高まり、この能力の寄与も無視できません。

■生理学的に持久的パフォーマンスを決定づけるもの

Joyner and Coyle., J Physiol, 2008

〈カラダのなか〉「フィックの式」を見ると、有酸素能力のイメージが具体化する

酸素摂取量は、心拍出量と動静脈血酸素較差( 動脈血と静脈血に含まれる酸素量の差)の掛け算によって求められるという考え方が「フィックの式」です。これらを構成する要素を見ていくと、有酸素系からのエネルギー供給量を反映する酸素摂取量は、具体的にどのような身体機能により決定されるかがわかり、有酸素能力を上げるための課題が明確になります。

■酸素摂取量とフィックの式

〈カラダのなか〉「最大酸素摂取量(VO2max)」が運動強度の基準になるのはなぜ?

運動強度が上がると、筋ではより多くのエネルギーが必要となり、より多くの酸素を使うことになります。酸素摂取量をモニターしておけば、ランナーがどれくらいの強度で走っているかがわかります。その最大値が「最大酸素摂取量」。個人差がありますが、3~10分でオールアウトするような強度が、最大酸素摂取量の強度になります。

■運動強度が高くなると酸素摂取量も増加

縦軸を酸素摂取量、横軸を運動強度(走速度)とした場合、運動強度が上がるにつれ、酸素摂取量はほぼ直線的に上昇します。ある一定の強度に達すると、酸素摂取量が上昇しなくなりますが、これが最大酸素摂取量。この強度は3~10分でオールアウトする運動に相当するため、1500m走や3000m走のペースに近くなりそうです。

■最大酸素摂取量が大きいほど持久的パフォーマンスが高い

最大酸素摂取量は、「ml/kg/分」と表現されます。つまり、1分間に体重1k 当たり何mlの酸素を摂取したかを表します。一般男性で40~55ml/kg/分ですが、男性トップアスリートになると80~90ml/kg/分になることもあります。最大酸素摂取量が持久的パフォーマンスに関係するのは間違いありません。

■最大酸素摂取量が大きいほど健康

最大酸素摂取量が大きいということは、フィックの式から見てもわかるように、心臓の機能、肺の機能、筋や血液、血管の機能が優れており、かつこれらの連携が取れていることを意味します。それはつまり、健康面から見てもカラダのさまざまな機能が正常に保たれており、さまざまなストレスに対する耐性がある証ともいえるでしょう。

☆ ☆ ☆

運動生理学が初めて明かすランニングの正体はいかがでしたでしょうか?

「ランナーのカラダのなか運動生理学が教える弱点克服のヒント」を読むことでトレーニングの本質を再認識することができるはず、気になる方は読んでみてください。

「ランナーのカラダのなか運動生理学が教える弱点克服のヒント」
著/藤井直人 小学館 1650円

著者/藤井直人 FUJII NAOTO
筑波大学 体育系 助教。博士(学術)。専門分野は運動生理学。
1981年6月24日大阪府生まれ。筑波大学体育専門学群卒業。大学在学中は陸上競技部に所属。その経験を活かし、運動時の呼吸・循環・体温調節に関する運動生理学的研究を数多く行っている。さらに筑波大学体育系の特色を活かし、競技パフォーマンス向上のためのスポーツ科学研究も進めている。これまでの研究成果はThe Journal of Physiology やMedicine & Science in Sports & Exercise といった運動生理学・スポーツ科学分野の一流雑誌を含め、国際誌に170報以上掲載されている。アメリカとカナダでの海外留学の経験を活かし、複数の国の研究者と共同研究を精力的に進め、国際的な賞も複数受賞している。

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