在各大國際馬拉松賽事中,時常見到率先越過終點線的跑者大多為非裔選手,特別是來自肯亞、伊索比亞的跑者們。過去至今,有許多研究從各種面向探討非裔跑者與傑出運動表現的關聯性,試圖從中找出關鍵的影響因素。本文整理研究指出,非裔跑者的「下肢剛性」普遍較高,搭配良好的跑步技術如虎添翼,使他們跑步時步幅較大、步頻較低,也降低能量消耗,這可能是非洲跑者制霸天下的關鍵因素。
2021 年國外的學者發表了一項研究,該研究招募了 4 個組別的跑者,分別為菁英和業餘非裔的馬拉松跑者與菁英和業餘亞裔的馬拉松跑者,各組皆為 5 人;菁英跑者的條件為全馬完賽成績 3 小時內,業餘跑者的條件則是無馬拉松經驗,且在過去一年無規律進行跑步訓練者,本次實驗分別比較地緣以及訓練經驗多寡對於跑步生物力學參數的影響。首先受試者會先進行 10 分鐘的熱身,接著會以每小時 12 公里(5 分速)的速度在測力跑步機上進行 3 分鐘的跑步測試,同時也會利用 3D 動作分析系統蒐集相關的實驗數據。
由下方的結果顯示(A圖),因菁英跑者與業餘跑者相比有更優異的肌力水準,所以菁英跑者能夠產生更大的垂直地面反作用力,換句話說,在同樣的一步當中,菁英跑者的身體能夠產生更多的力量進行推進,也因此菁英跑者有較大的身體質量中心 (Center of mass, CoM) 位移量;再者,雖然兩族群的跑者們觸地時間差異不大,但菁英跑者在跑步時的騰空時間較長,這也間接說明了菁英跑者有更好的跑步經濟性。
由上方的結果顯示(B圖),非裔跑者比亞洲跑者有較大的下肢剛性(綠色虛線斜率較大),而下肢剛性越高,表示越能夠把在跑步時儲存的彈性位能釋放出來。有趣的是,儘管非裔跑者有較高的下肢剛性,卻沒有造成較高的垂直負荷率,學者推論可能的原因為他們的著地角度較小,較傾向中前足落地為主(下圖),此外,學者也發現非裔跑者有較小的 CoM 位移量,因此綜合以上各因素,使得非裔跑者有較低的能量損耗。至於為何非裔跑者的下肢剛性較高,這部分尚未有明確的解釋,有待未來更多的研究釐清。
總體來說,非裔跑者的下肢剛性普遍較亞裔選手高之外,他們的優異表現也來自於良好的跑步技術,這樣如虎添翼的優勢,使得他們在運動時的步幅較大、步頻較低,因而降低了運動時的能量消耗。
因此,跑者們可以透過適當的訓練提升自身力量的輸出功率,延長跑步時的騰空時間,讓自己的每一步更有效率且更有力量,迎接更精湛的表現。
參考文獻:
Zhang, J. H., Chan, Z. Y., Lau, F. O., Huang, M., Wang, A. C., Wang, S., ... & Cheung, R. T. (2021). How do training experience and geographical origin of a runner affect running biomechanics? Gait & Posture, 84, 209-214.
撰文/楊珮渝、相子元
*文章授權轉載自《運動科學》網站,原文:為什麼馬拉松都是非洲跑者的天下
在國立台灣師範大學的實驗室裡,一群由相子元教授帶領的研究團隊正全心投入運動科學研究,和你一樣對未知的領域充滿探索熱忱。
面對運動科學興起的熱潮,許多人想瞭解正確的運動資訊卻不知道從何下手? 運動科學網持續更新經過科學驗證的運動知識與運動觀點。不論是創新產品、研究結果,甚至是專業理論,我們都會轉譯成簡單易懂的文字,讓讀者利用最短的時間瞭解運動的最新趨勢。
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在2013年4月15日發生的波士頓馬拉松爆炸案造成3人死亡,260餘人受傷,當時這件重大事情震驚了全美國,在這件爆炸案中,有一位舞者名叫安卓恩(Adrianne Haslet-Davis),她因為爆炸事件失去了左腿,但是她並沒有放棄希望,誓言要再回到爆炸案現場次跳舞,並在場上發光發熱。
當時才32歲的安卓恩,不僅是一位跑者,同時也是一位舞蹈家,當時,她與他的好友一起參加了這場盛大的波士頓馬拉松比賽,但是沒想到突如其來的恐怖攻擊奪去她的左腿。
安卓恩:「我記得所有的一切,我還記得當時第一枚炸彈爆炸時,我緊緊抓著我的丈夫亞當(Adam Davis),但是後來第二顆炸彈爆炸後,我看到飛出來爆炸物片擊中了我的左腳,當時不僅只有疼痛,連我的情緒也跟著緊張起來,我當時以為這一切都完了,我的左腿失去約有80%的骨頭和肌肉,我不斷在大量流血,我非常害怕。」
還好當時她的丈夫亞當立刻解下腰帶充當止血帶,綁在安卓恩左腿上的傷口,儘管亞當他身上也滿是有許多爆炸造成的傷口,但是他還是很努力將太太帶進附近一家餐廳內立刻進行急救動作,這讓安卓恩非常感動。
安卓恩:「如果這是我倆最後一次見到彼此,我希望他知道我有多麼愛他,但我們會走過去,因為我還沒有準備好要離開他,當他把我扛進餐廳內,並立刻幫我止血那一剎那,我真的沒有後悔我嫁給了他,雖然之後就醫,醫生說我一定要截肢,但我卻沒有因此而放棄我的夢想以及比賽。」
失去左腿的安卓恩,開始裝上義肢每天進行復健的生活,但是她並不覺得這一切有那麼痛苦,因為為了她自己的目標,現在的辛苦一點都算不上什麼。安卓恩:「跳舞一直是我熱愛的事情,每當我跳舞時,我覺得我不需做其他事,因為舞蹈讓我的快樂變得完整,我不能讓別人(爆炸案)就這樣偷走我全部的人生,所以我要再次跳舞。」
雖然裝上義肢進行日常活動沒有比之前來的靈活,但是她還是努力克服這些困難並努力跳躍。
就在同年的年底時,她默默許下了一個願望,而這個願望就是他希望回到波士頓,回到那奪去她左腿的爆炸現場,並用她最愛的舞蹈想告訴全世界的人,如何改變自己心態以及重新出發。安卓恩:「人生本來就不會一直順遂,在哪裡跌倒就該再從哪裡站起來,如果你重拾你的自信與信心,我相信你也可以像我一樣做得到。」
直到隔年2014年時,是麻省理工學院媒體實驗室的生物機電研究小組的主任賓休·赫爾(Hugh Herr)將研究義肢的成果帶到了溫哥華TED大會上,並爲她設計了一仿生肢體,使她能重返舞台。
赫爾:「我也是一位失去雙腿的截肢者,我相信在一個世界裡,人們可以穿上或脫下他們的腿腳,就像人們可以摘掉眼鏡,或隱性眼鏡一樣,在過去戴眼鏡是一種殘障的標誌,而我們現在不再這樣想了。」而赫爾所說的打動了安卓恩,讓她覺得做一名截肢者不再是那麼糟糕。
戴著假肢的安卓恩激動地說:「這是我第一次在馬拉松爆炸案後表演,令人難以置信,我成功了,因爲我知道往後我還有很長的路要走,雖然這是一個艱難的過程,但是跟以往經歷過的完全不一樣,我希望跟我一樣截肢的人,也可以努力用心的生活,並繼續投入在自己熱愛的事情當中。」