Aspetti bioenergetici della corsa frazionata
di Gian Nicola Bisciotti

Abstract

La corsa frazionata, tipica degli sport di squadra come il calcio, presenta caratteristiche biomeccaniche e bioenergetiche diverse rispetto alla corsa in linea. Questa diversità giustifica una metodica di allenamento specifica in attività, come appunto il calcio, dove la corsa è caratterizzata da continue fasi accelerative e decelerative, che comportano un maggior dispendio energetico nei confronti della corsa effettuata a velocità costante. Nel presente articolo vengono inoltre affrontati alcuni aspetti specifici della corsa frazionata come la FC, la produzione di lattato e di ammonio, sempre in rapporto algi stessi parametri rilevati durante la corsa continua effettuata alla stessa intensità di lavoro. In ultimo vengono analizzati i dati relativi ad una competizione di alto livello rapportando i valori in base alla Velocità Aerobica Massimale (VAM) media del calciatore, allo scopo di poter quantificare su parametri il più possibile corretti le varie intensità di corsa proposte durante il piano di allenamento.

Introduzione

Il costo energetico della corsa nell’uomo è quantificabile in circa 0.9 kcal per ogni kg di peso corporeo e per ogni km percorso; questo valore di spesa energetica media risulta relativame nte indipendente dalla velocità di corsa adottata, sino a valori di circa 6 m · s^-1 .

Tuttavia questo tipo di calcolo del dispendio energetico della corsa risulta sufficientemente attendibile soltanto nel caso in cui siano rispettati alcuni parametri: in primo luogo la velocità di percorrenza deve essere costante e secondariamente la frequenza e la lunghezza dei passi debbono essere quelle spontaneamente scelte dall’atleta. Questi parametri non sono presenti nel corso di un’attività di tipo intermittente come il calcio, in cui la corsa è caratterizzata da fasi di accelerazione e decelerazione continue, unite ad altrettanto continui cambi di frequenza del passo dettati dall’esigenza di correre mantenendo il controllo della palla e/o dell’avversario.

Rendimento e costo energetico della corsa

Il rendimento muscolare in situazioni di attivazione naturale risulta essere di circa il 25% (Cavagna e coll. 1964); tuttavia nella corsa il rendimento raggiunge percentuali di circa 40-50%, mentre in altre attività muscolari come il ciclismo questa percentuale raggiunge solamente circa il 20% (Gaesser e Brooks,1975)

Questo aumentato rendimento muscolare nel caso della corsa sembra essere attribuibile alla restituzione di energia elastica che avviene durante la biomeccanica della corsa stessa.

Nella fase eccentrica infatti viene accumulata energia elastica nella componente elastica seriale (essenzialmente il tendine e la parte S2 della miosina) della muscolatura che viene sottoposta ad allungamento, energia che viene poi restituita sotto forma di lavoro meccanico potenziando la successiva fase concentrica.

Il recupero dell’energia elastica immagazzinata nella fase eccentrica permetterebbe quindi una diminuzione della spesa energetica (Cavagna e coll. 1964, Cavagna e coll. 1968, Shorten 1987); inoltre il ruolo svolto dal recupero di energia elastica sarebbe ancor più rilevante a velocità di corsa elevate (Bosco e Rusko 1983).

Il fenomeno di stoccaggio e restituzione di energia elastica è stato confermato sperimentalmente da misurazioni effettuate con l’ausilio della piattaforma di forza, dove è riscontrabile come la forza di reazione al suolo sia una funzione lineare dello spostamento del corpo (Cavagna e coll.1988), ed è proprio questa linearità che suggerisce come il comportamento dell’arto di appoggio sia simile a quello di una molla, concetto già descritto nello Spring Mass Model (Alexander 1988) .

Il costo energetico della corsa (C_r), si ottiene dividendo il VO₂ netto, corrispondente ad una velocità sottomassimale determinata, per la velocità stessa (Margaria, 1938;Margaria e coll.,1963) :

C_r = (VO₂ - VO_{2 riposo}) · v^-1

dove V O₂ è espresso in ml · kg ·s^-1 e v è la velocità di corsa espressa in m · s^-1: in tal modo C_r risulta essere espresso in ml di O₂ oppure in Joules per kg di massa corporea e per metro percorso.

Tale valore rimane comunque legato a delle costanti individuali molto specifiche, tuttavia il C_r si rivela indipendente rispetto alla velocità di corsa sino a valori di circa 6 m · s^-1 (Åstrand, 1952; Krahenbuhl e coll,1979; Conley e Krahenbuhl, 1980; Davies, 1980; Brandsford e Howley, 1977; Di Prampero e coll., 1986 e 1993) e risulta essere di circa 0.9 kcal · kg^-1 · km^-1, per tale motivo è possibile paragonare il C_r interindividuale a diverse velocità di percorrenza .

Il costo energetico supplementare relativo alla fase di accelerazione e decelerazione

Questo tipo di calcolo del dispendio energetico risulta tuttavia affidabile soltanto nel caso di velocità di percorrenza costante; in altre parole il dispendio energetico della corsa risulta essere di questo tipo solamente in caso di assenza di fasi rilevanti di accelerazione e decelerazione.

Infatti, assumendo che il costo dell’accelerazione sia uguale a _ M V² ( dove M è la massa dell’atleta e V la velocità massima ) ( Di Prampero 1985) ed il rendimento muscolare pari a circa il 25% ( Cavagna 1988 ) è possibile calcolare indirettamente il costo energetico supplementare relativo alle fasi di accelerazione eventualmente presenti nella corsa stessa attraverso la seguente equazione : _ M V² / 0.25.

Il costo della decelerazione può essere invece determinato attraverso il rapporto tra energia cinetica ed il rendimento del lavoro eccentrico effettuato durante la fase di decelerazione stessa, pari al 120%, (Asmussen, 1953; Bigland-Ritchie, Woods , 1976; Kaneko e coll., 1984) ossia attraverso la seguente equazione: _ M V² / 1.2

La strutturazione della corsa nel calcio ed il suo dispendio energetico

La corsa del calciatore è schematicamente riducibile a tra fasi principali:

Il dispendio energetico totale sarà quindi fornito dalla seguente equazione:

C_tot = C_per + C_acc + C_dec

Nella quale C_tot è il costo totale dell'azione di corsa, C_per è il costo relativo alla percorrenza ( 0.9 kcal · kg^-1 · km^-1 ), C_acc il costo aggiuntivo relativo alla fase di accelerazione (_ M V² / 0.25) e C_dec il costo aggiuntivo relativo alla fase di decelerazione (_ M V² / 1.2)

Applicando questo tipo di calcolo otterremmo ad esempio che nel caso di un atleta di 77 kg, che corra 1 km alla velocità media di 5 m · s^-1 , senza che si verifichino rilevanti fasi di accelerazione, la spesa energetica è quantificabile all'incirca in 69,3 kcal, nel caso in cui invece, pur mantenendo la velocità media inalterata, si frazioni lo stesso tratto di 1 km, in 20 tratti da 50 m, il costo aggiuntivo, dovuto alle fasi di accelerazione e decelerazione, fa salire il dispendio energetico di circa il 32%, questo incremento della spesa energetica, salirebbe al 79,9% nel caso in cui lo stesso km fosse percorso in 50 tratti da 20 m ed al 159,8% se l'atleta frazionasse la percorrenza in 100 tratti da 10 m.

Figura 2 : nel caso di un atleta di 77 kg, che corra 1 km alla velocità media di 5 m · s^-1 , senza che si verifichino rilevanti fasi di accelerazione, la spesa energetica è quantificabile all'incirca in 69,3 kcal, nel caso in cui invece, pur mantenendo la velocità media inalterata, si frazioni lo stesso tratto di 1 km, in 20 tratti da 50 m, il costo aggiuntivo, dovuto alle fasi di accelerazione e decelerazione, fa salire il dispendio energetico di circa il 32%, questo incremento della spesa energetica, salirebbe al 79,9% nel caso in cui lo stesso km fosse percorso in 50 tratti da 20 m ed al 159,8% se l'atleta frazionasse la percorrenza in 100 tratti da 10 m.

Il dispendio energetico della corsa, in attività come il calcio, é quindi fortemente correlato al numero delle fasi di accelerazione ed alla velocità media da mantenersi in funzione delle accelerazioni stesse, alle fasi di decelerazione, nonché al cambio di frequenza di passo. Infatti la necessità di dover correre con il controllo della palla, o controllando l’azione dell’avversario di gioco, comporta l’adozione di una frequenza di passo che si allontana dalla frequenza naturale comportando un maggior dispendio energetico (Höeberg 1952, Cavanagh e Williams 1982 , Dalleau e coll. 1998,a,b ).

I calcoli teorici sopra-riportati possono essere ritenuti sufficientemente coerenti ai dati registrati nel corso di una sperimentazione nella quale a 78 giocatori di calcio di medio livello di età pari a 25 +4 anni veniva richiesto di effettuare una corsa -navetta sino ad esaurimento su tratti di 20, 10 e 5 m.t. a velocità progressivamente crescenti ( comprese tra 2.5 e 3.6 m.t. sec-1 ) secondo il protocollo di test di Léger e coll. (Leger e coll. 1982a, 1982b,1984,1985).

I risultati registrati indicano un decremento della durata e della velocità massima di percorrenza pari al 41.01+6.42% tra navette 20 m.t. e navette 10 m.t., del 73.74+5.31% tra navette 20 m.t. e navette 5 m.t. e del 54.73+11.47% nel caso di navette 10 m.t. e navette 5 m.t. (Bisciotti, Belli 1998).

Questi dati collimerebbero con l’osservazione che, durante l’esercizio di tipo intermittente, sia il VO2 che la produzione di lattato risultano maggiori rispetto a quanto ritrovabile durante un esercizio di tipo continuo svolto allo stesso carico medio di lavoro (Bangsbo, 1995); questo sottolineerebbe ulteriormente come l’esercizio intermittente comporti, a parità di carico, un maggior dispendio energetico rispetto all’esercizio continuo.

I risultati emersi da questa esperienza , anche se richiederebbero un ulteriore approfondimento sperimentale attraverso un protocollo che preveda la misurazione diretta del consumo di O2, rendono evidente la difficoltà nella quantificazione del dispendio energetico in alcune attività come appunto il calcio, nelle quali la corsa è caratterizzata dall’alternarsi di fasi di accelerazione e decelerazione a fasi di corsa blanda a velocità pressoché costante ed a continui cambi nella frequenza del passo di corsa, dettati dall’esigenza di essere in sintonia con la traiettoria e la velocità della palla.

Da quanto esposto appare quindi chiara la necessità dell’appropriata metodologia di allenamento che tali attività richiedano proprio in virtù della loro specificità bioenergetica in altre parole l' incremento della spesa energetica che si verifica nella corsa frazionata, tipica di attività come il calcio, richiede quindi dei mezzi di allenamento che ricalchino il più fedelmente possibile il dispendio energetico che si verifica in condizioni di gioco.

Fig. 3: Palier raggiunto in funzione dell’aumento dei cambi di direzione e delle conseguenti fasi di accelerazione di 3 differenti modalità di corsa - navetta (20,10 e 5 m.t.).

Ogni palier corrisponde ad 1’ di corsa a velocità progressivamente crescente, per cui maggiore è il palier raggiunto maggiore risulta essere la più alta Vmed di percorrenza registrata durante il test (Bisciotti, Belli 1998).

Le applicazioni metodologiche

Da quanto esposto appare quindi chiara l’importanza dell’inserimento di tutta una gamma di esercitazioni costruite su fasi di accelerazione e decelerazione sia in linea che con cambi direzione, con e senza controllo della palla, al fine di riprodurre in sede di allenamento lo stesso tipo di richiesta energetica che ritroveremo nella situazione di gioco reale

Riportiamo di seguito alcuni esempi esercitativi basati su questi presupposti e che proprio in virtù dei concetti sovraesposti trovano una loro ben chiara giustificazione metodologica (Bisciotti e coll., 1999).

Esercitazione 1

Schema. Lo schema rappresenta l’unità strutturale che riproduce lo stesso tipo di richiesta energetica individuabile in gara: la durata dell’esercitazione totale, così come il numero delle ripetizioni dell’unità strutturale proposta, dipendono dalla periodizzazione dell’allenamento adottata, dal periodo della stagione agonistica in cui si utilizza e dal livello di qualificazione dei singoli atleti.

Esercitazione 2

Schema 2. L’utilizzo di sprint e decelerazioni repentine rappresentano un’altra tipologia di esercitazione utile alla riproduzione delle richieste energetiche specifiche di gara.

Esercitazione 3

Schema 3. Corsa navette a percentuale di velocità compresa tra il 90 ed il 100% della Velocità Aerobica Massimale (VAM) preventivamente calcolata attraverso un test specifico , su tratti navette compresi tra i 5 ed i 20 m.t.

E’ possibile mantenere il 90% della VAM per palier di circa 1’30’’, mentre la durata limite di mantenimento del 100% della VAM è di circa 50’’, i tempi di percorrenza debbono essere scanditi da un beep sonoro. Quest’ultima esercitazione si presenta particolarmente interessante poiché permette di suddividere i giocatori in gruppi omogenei in base alle loro caratteristiche aerobiche e di effettuare quindi un tipo di allenamento molto individualizzato.

La scelta appropriata del parametro di intensità corsa

Per poter correttamente quantificare l’intensità della corsa nei vari tipi di esercitazione proposte, in rapporto all’indirizzo metodologico adottato nei diversi microcicli di preparazione, è indispensabile analizzare il tipo di spostamento effettuato dal giocatore in campo nel corso della competizione.

Tuttavia i valori assoluti desumibili da questo tipo di analisi non sono di immediato utilizzo, occorre infatti parametrizzarli in rapporto ad un indice di riferimento che possa farci capire l’intensità relativa dei vari tipi di corsa e/o di spostamento adottati nel corso del gioco.

Per questo motivo abbiamo utilizzato i dati relativi ad una competizione di alto livello rapportando i valori in base alla Velocità Aerobica Massimale media del "calciatore tipo"; ricordiamo a tal proposito che la Velocità Aerobica Massimale (VAM) è la velocità di percorrenza alla quale si raggiunge il valore di VO2max.

Nel caso del calcio la maggioranza degli autori si accorda nel riconoscere un VO2 max medio di 60 ml·kg·-1min-1 (Mognoni, 1996) corrispondente ad una VAM di 17.3 km / h (Cazorla e Leger, 1993); i dati analizzati, che si riferiscono alla partita Italia-Danimarca del 24-04-92, rapportati ai sopracitati valori di VAM hanno fornito i seguenti. risultati:

Percentuale della VAM in rapporto alla velocità di corsa calcolata considerando un VO2 max di 60 ml·kg-1·min-1, corrispondente ad una VAM di 17,3 km / h.

Percentuale della VAM in rapporto tempo totale di lavoro calcolata considerando un VO2 max di 60 ml·kg-1·min-1, corrispondente ad una VAM di 17,3 km / h.

Percentuale della VAM in rapporto alla distanza totale prcorsa considerando un VO2 max di 60 ml·kg-1·min-1, corrispondente ad una VAM di 17,3 km / h.

Dall’analisi dei dati sopra riportati possiamo schematicamente riassumere i seguenti punti:

-La "bassa intensità di gioco" comprende andature che vanno da circa il 30% della VAM sino all’ 87%, e riguarda all’incirca il 70% del tempo totale di gioco ed il 64% della distanza totale percorsa.

-L’intensità di gioco definibile come "medio-alta" comprende andature che vanno dal 104 al 121% della VAM e corrisponde a circa il 10% del tempo di gioco ed al 24% della distanza totale percorsa.

-Il gioco ad "alta intensità" comprende andature che vanno dal 138 ad oltre il 156% della VAM e corrisponde all’incirca rispettivamente all’1,5 ed al 2,5% del tempo e della distanza totali di gioco.

Questi dati andrebbero attentamente considerati nella parametrizzazione degli indici di intensità e di quantità di carico da utilizzarsi nell’ambito della programmazione dell’allenamento, allo scopo di riprodurre, in sede di preparazione ,lo stesso sforzo fisiologico richiesto poi in situazione reale di competizione.

Il massimo tempo di lavoro sostenibile a differenti % della VAM durante la corsa frazionata.

Un altro a nostro avviso interessante aspetto della Velocità Aerobica Massimale è quello rappresentato dalla massima capacità di lavoro sostenibile durante la corsa effettuata a percentuali elevate della VAM stessa. Alcuni lavori relativamente recenti (Billat, 1994, 1998) si sono interessati della problematica inerente al "tempo limite di lavoro" sostenibile durante una corsa in linea eseguita a percentuali elevate della VAM (dal 90 al 105%), tuttavia, a nostra conoscenza, mancano in bibliografia studi che si riferiscano al"tempo limite di lavoro" durante la corsa frazionata effettuata a percentuali ben definite della VAM. Per questo motivo abbiamo effettuato uno studio effettuato su di un campione relativamente elevato di giocatori di calcio di medio livello (78 soggetti) durante il quale od ogni soggetto veniva richiesto di effettuare una prova di corsa in modalità "navette" sulla distanza di 20 metri, a differenti velocità di percorrenza, pari al 70,80, 90 e 100% della VAM, ad ogni atleta veniva inoltre richiesto di eseguire, alle stesse percentuali della VAM, una prova di corsa in linea sino ad esaurimento delle proprie capacità di lavoro: Entrambe le prove di corsa (a navetta ed in linea) venivano interrotte solamente nel caso in cui i soggetti superassero i 7’ di corsa continua, tempo adottato come indice dell’instaurazione di un tipo di lavoro sostanzialmente aerobico.

Durante i due tipi di prove venivano registrati, oltre al tempo di lavoro, la frequenza cardiaca, la produzione finale di lattato e di ammonio.

I risultati relativi alle due prove eseguite alle percentuali di VAM sopraesposte sono riportati nelle seguenti tabelle:

Tabella 2 : Tempo di lavoro e parametri fisiologici medi registrati in un gruppo di 78 giocatori durante l'esecuzione di una corsa frazionata, protratta sino al tempo limite, effettuata al 70, 80 90 e 100% della Velocità Aerobica Massimale.

Il dato maggiormente interessante di questo studio riguarda il fatto che tali valori indicano, oltre al maggior dispendio energetico della corsa frazionata, il fatto che nella corsa effettuata con questa modalità esecutiva, il meccanismo limitante, diveniva sempre più di tipo periferico che centrale, in relazione all'aumento dell'intensità di lavoro, tanto che, a percentuali di percorrenza pari al 90 ed al 100% della VAM, la frequenza cardiaca non risultava più un buon testimone dell'intensità dello sforzo, che trovava invece dei testimoni fisiologici maggiormente attendibili nella produzione di lattato e di ammoniaca.

Questo particolare aspetto della ricerca, sottolinea l'importanza dell'allenamento muscolare specifico nell'ambito delle capacità lavorative di resistenza specifica del calciatore.

Conclusioni

L’ottimizzazione dei vari parametri che costituiscono quella che per l’uomo risulta essere una delle attività più istintive e naturali quali la corsa comporta, nel momento in cui la performance venga estremizzata come nella realtà sportiva di alto livello, una profonda conoscenza di tutti i suoi aspetti biomeccanici ed energetici.

Per questo motivo non solo sarebbe auspicabile una profonda conoscenza teorica di questi ultimi, anche da parte del tecnico sportivo ma ancor di più risulterebbe fondamentale una stretta collaborazione tra il ricercatore e l’ "uomo di campo" allo scopo di individuare su solide basi scientifiche le migliori metodologie di allenamento atte al miglioramento della prestazione, onde evitare l’applicazione di una linea metodologica di lavoro basata su quel tanto sino ad oggi utilizzato metodo di apprendimento" per prove ed errori", che nasce da un sostanziale empirismo valutativo e che non ha più ragione di esistere nell’ambito della prestazione sportiva di alto profilo qualitativo come l’attuale calcio professionistico.

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