上一篇文章，我们聊了踏频高低的问题。这次，我们继续深入，看看踏频对我们身体能量使用的影响。

科学家们经常研究踏频，他们通常在实验室里进行测试，使用逐步增加强度的方案。这些测试可以帮助我们了解一些重要的身体指标，比如：

  • 你在最大摄氧量时的输出功率有多大。
  • 你的身体在不同强度下主要燃烧脂肪还是碳水化合物。
  • 你血液中的乳酸浓度是如何随着运动强度变化的，这可以帮助我们找到你的乳酸阈值。

简单来说，通过实验室测试，我们可以知道你的 VO 2 max 值，你的身体何时开始更多地消耗糖而不是脂肪（用 RER 来表示），以及你的乳酸阈值对应的运动强度（心率和/或功率）。这些信息对于优化训练非常重要。

什么是 RER？

RER（呼吸交换率）是一个指标，告诉你身体正在燃烧哪种燃料——脂肪还是糖。

  • 如果 RER 接近 0.7，说明你主要在燃烧脂肪。
  • 如果 RER 接近 1.0，说明你主要在燃烧糖。
  • 如果 RER 超过 1.0，说明你的运动强度很大，身体开始产生乳酸。

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但是，问题来了，这些在实验室里，用很短时间、强度递增的测试得出的数据，真的能代表你在长时间、持续骑行时的状态吗？这些数据是在你没有疲劳时测的，它们真的能帮你在长途骑行中控制强度吗？

根据我的经验，实验室测试的结果往往会高估你的能力，很难直接应用到实际骑行中。如果你直接用这些数据来安排训练，可能会导致疲劳，甚至让你的表现停滞不前。我个人更喜欢在实际骑行中收集数据，结合时间和强度来评估你的耐力。

关于最佳踏频，也有类似的问题。实验室测试中得出的“最省力”的踏频，往往是在短时间测试中得出的，并不一定适合长时间骑行。

为了得到更有用的信息，我们进行 20 到 30 分钟的测试，找到你的最大乳酸稳态（MLSS）。在这个状态下，你的乳酸水平会在一段时间的稳定运动后保持平衡。这代表你的身体产生乳酸的速度和利用乳酸的速度达到平衡。

什么是 MLSS？

MLSS（最大乳酸稳态）是指你能长时间维持的最大运动强度，而血液中的乳酸不会明显增加。通常，MLSS 时的乳酸水平在 3 到 4 mmol/L 之间。简单来说，它代表了你在长时间骑行中能保持的最高强度。

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在骑行中，MLSS 的功率也取决于你的踏频。通常，以 100 转/分钟的踏频时，MLSS 会比 50 转/分钟时更高。而且，不同踩踏频率下，身体消耗的能量来源也会不同。这让确定最佳踩踏频率变得更复杂了！

不同踏频下，MLSS 时的能量消耗

Beneke 等人（2024）做了一项有趣的实验，研究了踏频如何影响能量消耗。他们想了解哪种踏频能够让身体在运动过程中更高效地利用能量。

第一部分：

这项研究的主要目的是观察，当踏频较高时，MLSS 是否更高，同时是否会消耗更多的糖，以及 MLSS 和最大踏频之间是否存在关系。

  • 实验方法：

他们找了 12 名男自行车手，让他们进行递增强度的测试，以确定最大功率（PPEAK）和最大摄氧量（VO 2 PEAK）。他们还进行了 3 到 6 次 30 分钟的 MLSS 测试，分别以 50 转/分钟和 100 转/分钟的踏频，并进行了 6 秒冲刺测试，以测量最大踏频（RPMMAX）。这些测试在几天内完成，测试之间间隔 48 小时到一周。

  • 实验结果：

    • 血液中乳酸浓度（BLC）：100 转/分钟时，BLC 总是比 50 转/分钟时高。
    • 功率和 MLSS：100 转/分钟时，Ppeak、VCOpeak 和 PMLss 都比 50 转/分钟时低。
    • 糖消耗（CHO）：100 转/分钟时，身体对糖的需求比 50 转/分钟时更高。

  • 实验告诉我们什么：

这项研究的主要结果是，以 100 转/分钟的踏频会使峰值功率（Ppeak）和 MLSS 功率降低 5.5%。数据还显示，以 100 转/分钟的踏频时，身体更依赖糖作为能量。

此外，从图表（图 1）可以看出，需要至少 10 分钟的运动才能达到稳定状态，这说明测试时间应该超过 10 分钟，才能准确测量 BLC 和 RER。

  • 结论：
    • MLSS 和踏频：研究证实，以较高踏频时，MLSS 会更高。
    • 效率和表现：较高踏频可能会降低机械效率，从而影响表现，但对于训练有素的运动员来说，这种影响可能较小。

第二部分：

第二部分的目标是解释为什么自行车运动员喜欢高踩踏频率。研究人员建立了一个数学模型，模拟了踏频、MLSS 和糖消耗之间的关系。

他们提出了一个新的理论，解释了在自行车运动中，MLSS 如何随着踏频变化，以及身体如何管理糖的消耗。这个理论考虑了以下四个因素：

  1. 肌肉活动强度（IPv）：以最大踏频对应的功率（PMAXv）来衡量。
  2. 氧气摄入量（IVO 2 v）：以最大摄氧量（VO 2 PEAKv）来衡量。
  3. 血液中乳酸浓度（BLCv）。
  4. 身体对糖的需求（relCHOv）。

IPv 是指以最大踏频对应的功率（PMAXv）来衡量的运动强度。简单来说，就是你在特定踏频下，用了多少最大功率。

IVO 2 v 是指以最大摄氧量（VO 2 PEAKv）来衡量的氧气摄入量。简单来说，它衡量的是：在某个特定的踏频下，你的身体使用了多少最大摄氧能力。

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IPMLSS 是指在 MLSS 状态下，以最大功率（PPEAK）来衡量的运动强度。简单来说，它衡量的是：在达到最大乳酸稳态（MLSS）时，你的运动强度占你最大功率的百分比。

影响 relCHOv（相对糖消耗）的因素：

这项研究认为，两个因素会增加 relCHOv：血液中乳酸浓度（BLCv）和运动强度（IPv）。一个抑制因素是氧气摄入量（IVO 2 v）。当运动强度增加时，身体会分解更多的 ATP，糖酵解过程也会加强，从而增加肌肉中的乳酸（MLCv）和血液中的乳酸（BLCv），这会促进身体使用糖（而不是脂肪）。

乳酸水平的增加会减少脂肪酸的氧化，从而抑制脂肪分解，并增加 relCHOv。

公式 7 考虑了这些因素，表明 IPv 和 BLCv 的增加会增加 relCHOv，而 IVO 2 v 的增加会减少 relCHOv。PMAXv（特定踏频下的最大功率）用于定义 IPv，从而衡量不同踩踏频率下的运动强度。

公式 7 如下：

RelCHOv = kCHO * (BLCv)^a * (IPv / IVO 2 v)^b

  • relCHOv：身体消耗的糖占总能量消耗的比例。
  • kCHO：一个常数。
  • IVO 2 v：特定踏频下的相对氧气摄入量。
  • IPv：以最大踏频对应的功率来衡量的运动强度。
  • BLCv：特定踏频下的血液乳酸浓度。
  • a 和 b：调整 BLCv 和 IVO 2 v/IPv 影响的指数。

IVO 2 v 对 relCHOv 的影响：

与一些模型不同，氧气摄入量（IVO 2 v）的增加实际上会减少糖的消耗。这与身体的健康状况和运动类型有关，这些因素会影响 VO 2 PEAKv 和 IPv，从而改变 IVO 2 v 的作用。

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RPMMAX 对 IPv、BLCv、MLCv 和 relCHOv 的影响：

当最大踏频（RPMMAX）增加时，IPv 和 relCHOv 会增加，而 BLCv 和 MLCv 会减少。这表明，高踏频率的自行车手在相同的乳酸水平下，会更依赖糖作为能量。

有趣的是，RPMMAX 对 BLCv 和 relCHOv 的影响在 50 转/分钟时比在 100 转/分钟时更显著。在 100 转/分钟时，即使 RPMMAX 发生变化，BLCv 和 relCHOv 的变化也很小。再加上 100 转/分钟时，IPv 较低，意味着身体有更多的功率储备，这或许可以解释为什么经验丰富的自行车手更喜欢高踏频，尽管这在生物力学效率方面可能略逊一筹。

生物力学效率的影响：

通常，当踏频增加时，生物力学效率会降低，从而降低运动表现和耐力。在 100 转/分钟时，最大乳酸稳态力量（PMLSSv）比 50 转/分钟时低，这导致在 100 转/分钟时的整体生物力学效率（GE）约为 18.8%，而 50 转/分钟时约为 20.5%。 然而，这种负面影响主要在经验不足的自行车手中观察到。

对于训练有素的自行车手、铁人三项运动员和职业自行车手来说，他们在逐渐增加强度的测试中，或者在 60 转/分钟和 100 转/分钟的长时间骑行测试中，并没有表现出高踏频的负面影响。在职业自行车手中，当从 60 转/分钟增加到 100 转/分钟时，反而观察到乳酸净产生量减少，效率提高了 1.8%。 如果模拟生物力学效率的提高，100 转/分钟时的 PMLSSv 将达到 221 W，而不是 203.3 W。

因此，对于训练有素的自行车手和铁人三项运动员来说，高踩踏频率实际上可以提高效率。如果 50 转/分钟和 100 转/分钟时的生物力学效率相同，那么高踩踏频率下的最大力量也会增加，而不会影响其他重要参数。那些在高踩踏频率下具有良好生物力学效率的自行车手将受益于更好的表现和更有效的糖管理。

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总结一下，经验丰富的自行车手可以从高踩踏频率中获益，这可以提高表现，同时减少对糖的依赖，尽管机械效率略有下降。

RER 的变化：

RER 的变化表明，在 100 转/分钟或 50 转/分钟时，脂肪的使用都会减少，而糖的使用会增加，特别是在运动开始时，RER 接近 1.0。这表明，在 MLSS 强度下，糖是主要的能量来源。随着运动趋于稳定，脂肪的使用仍然存在，但仍然是次要的，糖仍然是主要的能量来源。两者的曲线差异表明，较高的踏频（100 转/分钟）会更多地促进糖的使用，而不是脂肪。

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RER 的解读： 如上

我们可以学到

踏频的使用远非简单。它可以影响能量消耗，从而在长途比赛中发挥关键作用。

虽然模型有些复杂，但它表明，更高的踏频可以降低你在达到最大乳酸稳态时的强度 (IPMLSSv)。这就像给你的身体留出了更多“加速”的空间，你可以在达到最大乳酸稳态功率（PMLSSv）或最大功率（PPEAKv），或者最大摄氧量（VO 2 PEAK）和最大乳酸稳态时的相对摄氧强度 (IVO 2 MLSSv) 之上，保留更多的功率余量，直到你达到该踏频下的极限功率（PMAXv）。此外，如果在这个频率下，你的身体更“省油”（生物力学效率更高），更高的踏频还可能减少对糖的依赖。

此外，在某些情况下，如果经过充分训练并适应高踏频的自行车手，能够在更高的踏频下维持较高的生物力学效率（GE），那么相对而言，可能会减少对糖的依赖。但通常情况下，更高的踏频反而可能会增加碳水化合物的利用。

关于踏频的各种研究尚未确定一个唯一的最佳值，无论是在表现方面还是在长时间运动中保留肌肉糖原方面。

运动员自由选择的踏频通常被认为是能量效率最高的。 基于这个观察，我们可以假设，在特定频率下进行有针对性的训练，并保持较长时间，可以提高该频率下的机械效率，同时优化能量消耗。这样，经过长时间训练的踩踏频率就会逐渐成为自由选择的频率，从而成为能量效率最高的频率。

在为长距离铁人三项比赛做准备的运动员中，我们经常使用 80 转/分钟的频率。这个频率似乎有利于产生稳定的功率，减少肌肉疲劳，提高脂肪利用率，并保留肌肉糖原储备，以便在骑行时尽可能保持较高的糖原水平。

实践似乎表明我们走在正确的道路上。然而，保持谦虚很重要，因为不同的踏频也可能获得相似甚至更好的结果。

为了更准确地分析并确定每位运动员的最佳强度，可以使用一种结合气体交换分析、血液乳酸跟踪和肌肉氧合的综合方法（呼吸代谢分析 ），在疲劳前进行特定的测试。当我收集到足够的数据时，我会更详细地介绍这些方法。

你应该自己尝试找到最适合自己的踏频，同时确保你的心率保持稳定，尽管运动时间延长了。还要确保你的乳酸水平保持在 2 mmol/L 左右，这有利于脂肪和糖的良好氧化，从而优化你在长时间运动中的耐力。

引用文献

  • Beneke & al. (2024). Cadence Paradox in Cycling—Part 1: Maximal Lactate Steady State and Carbohydrate Utilization Dependent on Cycling Cadence
  • Beneke & Leithäuser. (2024). Cadence Paradox in Cycling—Part 2: Theory and Simulation of Maximal Lactate Steady State and Carbohydrate Utilization Dependent on Cycling Cadence

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结语

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