□尚青

  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,很适合短跑,但对长跑来说就不利了。

  现在是跑马拉松的好时光,全世界的人们都在热衷于这项挑战自我的运动。据《上海青年报》报道,在本月初的上海马拉松,不少小伙伴跑出了自己的最好成绩;而在一个月前的德国柏林马拉松,男子世界纪录再度被刷新。人类为何能越跑越快,未来跑全程有没有跑进2小时的可能性?

  新世界纪录诞生

  本月初,上海马拉松、杭州马拉松同时开跑,同一天,美国纽约马拉松也在另一个半球开跑。精英赛里,有一名日本选手格外引人注目,他叫纪川内。他并不是一名职业运动员,而是与很多朝九晚五的年轻人一样,只是一名每周工作40个小时的公务员。但是他已经在11个国家跑完了42公里的全程马拉松。在他的11次马拉松参赛中,有4次跑进了2小时10分,他的11场平均成绩,甚至比美国马拉松中美国参赛者的前11名都要高。

  在一个多月前,来自肯尼亚的丹尼斯·金梅托以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。

  而人类还在不断刷新速度和耐力的记录。虽然不可否认,其中一个原因是破纪录是很赚钱的事情,但更多则是因为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。

  最大摄氧量有极限

  马拉松的最好成绩越来越接近2小时。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。

  首先是有氧呼吸的极限。来自美国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·巴吉希介绍说,对于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,即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,这一指标代表能够输送到肌肉中的氧气量。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,人体摄取、运输和利用氧的有氧适能就越强。

  最大摄氧量指的是人每千克体重在每分钟内可循环的氧气量。根据《应用生理学》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。因此,人类的最大摄氧量是有限的。

  其次,人类的身体结构上就存在根本限制。法国尼斯大学的运动生物力学教授让·伯努瓦·莫林认为,人类只有两条腿,在这一点上人天生处于劣势。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。

  相反,四足动物,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,能更好地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地前进。”

  先天遗传限制速度

  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,很适合短跑,但对长跑来说就不利了。而另一些人则有更多慢缩肌纤维,这些肌肉对长跑十分关键,但对短跑却没什么帮助。

  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。而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。

  至今无技术提高长跑耐力

  技术通过器材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20~30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纪录。男子马拉松纪录在过去10年内被刷新了5次,每次只快了几秒,而由英国长跑女运动员宝拉·拉德克利夫创造的马拉松纪录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。”

  小资料

  关于达尔文进化论

  达尔文进化论对人类文明影响颇大,它打破了物种不变的神话,颠覆了神创论的统治地位,改变了人们对宇宙和人类的基本看法,甚至影响了人类整个知识领域的变革。但是,该理论也受到多方质疑,如天文学家赫歇尔、解剖学家欧文、物理学家开尔文等人相继对达尔文理论提出批评。当我们回到达尔文理论推理的逻辑起点,就会得出与进化论完全不同的结果,这个结果将引发我们对人与世界关系的重新省思。

  达尔文在《物种起源》一书中系统阐述进化论思想,其核心是“自然选择原理”:一切物种都有过度繁殖的倾向,它们繁殖的后代保持着一部分亲代特征,同时又发生一些改变;而生存空间和资源却是有限的,所以一切物种必须“为生存而斗争”。同一物种在繁殖后代时产生多种变异,那些适应环境的变异个体将存活下来,并繁殖后代,不适应环境的变异个体则被淘汰。由于变异的存在,在长期的历史演变中,经过无数次自然选择,微小变异就得到积累而成为显著变异,由此可能导致亚种和新种的形成。由此,物种在自然选择的“考验”下,向着更加适应环境的方向逐渐演化。

  科普帖

  有骨质疏松该静养还是该锻炼

  56岁的王女士下楼时突然感到腰部疼痛,不能活动,家人立即将她送到了医院。经检查,医生诊断她为腰椎压缩性骨折和重度骨质疏松症。王女士46岁就绝经了,绝经后有较轻的更年期反应,但从未接受过治疗。她自认为身体一向很健康,喜爱运动,平时也很注意补钙,因此对自己患有骨质疏松症很不理解。

  骨质疏松症的发生和很多原因相关,目前认为体内激素的调控、营养状态、物理因素、免疫功能、遗传基因等均与骨质疏松症的发生有关。以下是患骨质疏松症的高危人群:体形偏瘦、峰值骨量偏低、缺钙者,绝经后妇女和老年人,有慢性胃肠道疾病患者,不爱活动和长期坐办公室缺乏日光照射者,抽烟、喝酒或大量喝咖啡、浓茶、碳酸饮料者。此外,父母患有老年性骨折、类风湿性疾病、甲状旁腺功能亢进、糖尿病等病的人也需要提高警惕。

  骨量减少与活动少有关,缺乏体育运动,如长期卧床和长时间太空旅行都可能导致快速、显著的骨量流失。锻炼对骨量的作用是由于其对成骨细胞活性的刺激作用。负重锻炼(如有氧运动和强度训练)可以刺激成骨细胞形成新骨,并刺激肌肉量的增加,这两者均可以促进骨量的增加。锻炼的益处很明显,但前提是要坚持锻炼。体育锻炼的益处包括维持骨量、增强肌肉强度及协调能力。负重锻炼可以对骨骼产生正性作用这一点已达成共识,但在绝经早期,单是负重锻炼已不足以阻止骨量流失;不过,负重锻炼可以减缓骨量流失的速度。

  杨欣