数据｜跑一场马拉松需要多少能量？

相对而言，“能量”作为运动起始点，相关的生物化学指标之间的联系更加难以测度。

然而不可否定的是，从“起点”和“终点”中间任一部分的细节，都会影响我们的PB大业。

5mmol L-1的血糖和10mmol L-1的血糖区别有多大？

吃进去的能量胶能帮我们补充多少“燃料”？

想要PB，又应该怎么补充能量？

跑一场马拉松需要多少能量？

这也太简单了吧!？

当然不是。

初阶跑者和大神的区别在于燃糖/燃脂比。尽管能量消耗相同，但是供能底物的比例却有很大差别。

脂肪和碳水是运动的主要“燃料”。其中脂肪蕴藏的能量巨大（哪怕是脂肪率仅为2%的人，体内脂肪都足够跑4次马拉松！）但是供能速率较低。于是随着运动强度的递增，糖分供能的比例也会加速上升。因此马拉松运动中“能量”的限制因素是糖分供能的比例。

在相同的强度下，高水平的跑者不仅配速更快，燃糖比也更低，所需的碳水化物也更少。

人体内的糖分主要以血糖、肝糖原、肌糖原三种方式储存。

一般状态下人的血糖含量约为100mg dL-1，相当于5.56mmol L-1（使用过血糖仪的用户应该有所体会）。人体内血液总量约为5L，血糖的能量密度为4kcal g-1，所以体内血糖的能量总和  20kcal。

肝糖原，顾名思义主要储存在肝细胞内。肝的重量约占体重的2.5%，肝糖原的能量密度在195-360kcal/kg ，肝糖原储存的总能量总和≈366-675kcal。

当人体运动时，体内的肝糖原可以通过特定的酶（葡萄糖-6-磷酸）分解并“转运”为其他活动部位的细胞供能；相反地，肌糖原则只能为所在的肌肉部位供能，无法“转运”。

也就是说，跑步所需的肌糖原基本限定在下肢肌肉本身所储存的“能量”；相对于肝糖原，肌糖原的合成周期也更长，很难在运动中即时补充，所以之前我们说到的赛前“超量储备”，主要就是指肌糖原的储备。

这样算下来，每个人体内的血糖和肝糖原的储备是相对固定的，能量储备的差异主要体现在下肢的肌糖原上。

这部分的能量大约有多少呢？

经常锻炼的人骨骼肌含量约占体重的45%，假设有50%为跑步所需的肌肉，而肌糖原的能量密度在40-140kcalkg-1之间（主要取决于赛前的能量储备）那么肌糖原的能量总和≈675-2362kcal。

假设这位跑者在力竭的的状态下完成一场全马，碳水供能比例约为90%，所需能量总和 ；即时在全部“满载”的情况下，其体内的糖分能量总和

=20(血糖)+675（肝糖原）+2362（肌糖原）≈ 3000kcal。

然而我们不可能“榨干”身体内的所有糖分，即使在极端的情况下，体内至少仍会储存着原本总量10%的糖；因此总共可用的糖分能量应该不会超过2700 Kcal。

虽然只是纯数学推演，但是我们仍然可以得出结论：

比计算跑马能量更有趣的是，在这个数学模型中，我们可以从“能量”的角度，看到决定我们能否PB的关键因素。

于是我们的第二个问题是：跑一场PB的全马，需要多少能量？

相对于数学推演，模型背后的原理和逻辑更值得注意。让我们先用一张网络图来理清“能量”视角下几个关键要素的相互关系：

“能量”视角下决定运动表现的关键要素

首先，由于全马的总能耗相对固定，跑者的能力和运动强度共同决定了需要多少碳水供能；碳水的来源主要是赛前肌糖原的储备（下肢肌肉量  肌糖原能量密度）以及比赛过程中的补给；最后，“燃料”的多少成为运动强度的限制因素，决定了最终的平均配速。

理清了这些因素后，我们可以进入模型的核心，如下图所示：

上图的信息量比较大，我们分两个角度来解读：

理想照进现实：写在最后

Benjamin Rapoport的文章在2010年发表时，在学术圈和跑步界引起了比较大的反响，通过数学模型精确补给，逼近个人极限似乎唾手可得；然而他自己在文章中也写到，由于模型中众多参数通过估计获得，误差的范围在10%左右。

后续的科研结果也陆续表明，虽然“能量”是跑步的燃料，但人并非机器：极少数人可以做到“定速巡航”；大多数人在“燃料”耗尽之前，配速就会开始下滑。

最近来自瑞典的科学家们通过细胞切片实验证实，在运动消耗以及能量补充两个过程中，不同肌肉之间的肌糖原消耗/恢复的速率有较大差异。

因此在运动过程中可能存在“木桶效应”，即使部分肌肉仍有充足糖原，我们仍有可能因为局部肌肉(最弱环节)能量供给不足而导致运动受限。

尽管如此，Benjamin这篇硬核文章仍有很多借鉴意义：

首先，通过量化的方式，我们可以在解读血糖数值、能量补给时有了更加具象的概念；

其次，从“疲劳”视角出发，我们通过配速和负荷，得到的是一个上界——“最快能跑多少”；而从“能量”的视角出发，我们通过热量的换算，得到的是一个范围——“没有超量储备，你只能跑多少”。

相信通过两者的对照，我们对自己的认知又会更进一步。