Avojaloin juoksun biomekaniikka

Olemmeko syntyneet juoksemaan avojaloin?

Ihminen on harrastanut kestävyysjuoksua arviolta n. 2 miljoonaa vuotta – ja pärjännyt melko hyvin. Evoluutiolla on siis ollut hyvin aikaa tehdä kehosta juoksukelpoinen. Silti juoksukenkien valmistajat totesivat 70-luvulla, että todennäköisesti luonto teki asian väärin. Ja korjasivat sen. Vai korjasivatko he vain hyväuskoisten kuluttajien rahat?

Kuinka hyviä juoksijoita olemme?

Eläimiin verrattuna ihmistä pidetään huonona juoksijana. Tämä on harhaluulo, joka on todennäköisesti syntynyt siitä tosiasiasta, että moniin eläimiin verrattuna ihminen on heikko ja siksi surkea pikajuoksija. Lähin sukulaisemme, simpanssi, on ihmistä voimakkaampi. Paljain nyrkein tapahtuva aikuisen miehen ja simpanssiuroksen välinen yhteenotto päättyisi ihmisen kannalta onnettomasti, huolimatta simpanssiuroksen pienemmästä koosta. Mutta jos miehelle annettaisiin 50 metrin etumatka, ei simpanssi saisi miestä koskaan kiinni.

Ei ole kovin yllättävää, että ihminen pärjää kestävyysjuoksussa simpanssille, jolla on raskas ylävartalo ja lyhyet jalat. Sen sijaan yllättävää on, että ihminen pärjää pitkän matkan juoksussa monille nelijalkaisille juoksuun erikoistuneille elämille, kuten susille, aavikkokoirille, gnuuantiloopeille ja jopa hevosille. Vuosittain sadat tuhannet ihmiset selvittävät 42 km:n maratonin. Sudet ja muut laumassa saalistavat lihansyöjätkään eivät juokse tällaisia matkoja luonnossa – niiden tyypillinen päivätaival on alle 15 km:ä. Jopa hevoset hidastavat vauhtiaan pitkällä yli 20 km:n taipaleella, jolloin hyväkuntoinen juoksija voi juosta niitä nopeammin.

Savannilla saaliin sai kiinni juoksemalla

Mistä sitten johtuu, että kestävyysjuoksukykymme on kerrassaan mainio? Ihmisen vahvuuksinahan on pääasiassa pidetty terävää älyä ja näppäriä käsiä. Vastausta kysymykseen on etsittävä kaukaa ajoilta jolloin ihmisen piti selviytyä eloonjäämistaistelussa savannin muita petoja vastaan. Petojen aseina olivat nopeus, terävät kynnet ja hampaat saaliin tappamiseksi sekä erinomainen hämäränäkö. Ihmisellä oli hyvä värinäkö, tehokas jäähdytysjärjestelmä ja vapaat kädet joissa kantaa vettä ja aseita. Ihminen tarvitsi kaikkia näitä, kun se saalisti keskipäivän auringossa juoksemalla saaliinsa uuvuksiin (video 1).

Kuinka on mahdollista, että ihminen juoksee kiinni antiloopin, jonka huippunopeus on paljon ihmistä suurempi? Ihmisellä on yksi merkittävä etu muihin nisäkkäisiin nähden, alaston iho. Nisäkkäät poistavat lämpöä läähättämällä; kierrättämällä ilmaa hyvin tiiviillä tahdilla kurkun yläosassa, eikä lainkaan keuhkoissa. Koska läähätys ei ole hengittämistä, eläimen on pysähdyttävä läähättämään. Ihminen ei kärsi tästä rajoituksesta, vaan poistaa lämpöä tehokkaasti hikoilemalla runsaiden hikirauhasten ja olemattoman turkin ansioista. Jos metsästäjä ei hukkaa saaliin jälkiä, se saavuttaa antiloopin siinä vaiheessa, kun eläin uupuu ja pysähtyy. Pedot 1 – ihminen 1. Molemmat saivat saaliinsa.

Ottaen huomioon nämä ihmisen eläinkunnankin mittareilla merkittävät saavutukset kestävyysjuoksussa, on mielenkiintoista kysyä: Voiko jalan rakenne olla niin juoksuun soveltumaton, että sitä on korjattava urheilujalkineilla?

Video 1. BBC:n luontodokumentti havainnollistaa kuinka ihmiset pyydystivät saaliinsa hellittämättömällä takaa-ajolla (persistence hunting).

Juoksu ei ole nopeaa kävelyä

Kävely ja juoksu kuljettavat meitä eteenpäin, mutta siihen niiden yhtäläisyydet loppuvatkin. Biomekaanisesti kävely ja juoksu nimittäin eroavat merkittävästi toisistaan. Kävely perustuu heilurimekanismiin kun taas juoksu on kuin kumipallolla pomppimista. Kävelyssä painopiste siirtyy eteenpäin vuorottelevan tukijalan varassa samaan aikaan, kun vastakkainen jalka heilahtaa kuin seinäkellon heiluri. Tämä on kaksijalkaisten taloudellisin etenemistapa, mutta vain hyvin kapealla nopeusalueella, joka on keskimäärin noin 5 km/h. Optimimaalisen nopeusalueen ulkopuolella kävelyn taloudellisuus heikkenee jyrkästi. Juoksussa jalat toimivat kumipallon tavoin ohjaten törmäysenergian elastisiin tukirakenteisiin. Parhaimmillaan kävely on juoksua taloudellisempaa, mutta ei paljon. Kävelykin kuluttaa n. 2/3 juoksun energiasta kilometriä kohti. Juoksun merkittävin etu kävelyyn nähden on, että juoksun energiankulutus kilometriä kohden on nopeudesta riippumaton. Juostessa nopeammin kuluu siis luonnollisesti enemmän energiaa samassa ajassa, mutta ei samalla matkalla.

Kävely on hitaan vauhtinsa vuoksi turvallista, eikä vaadi pitkälle kehittyneitä suojamekanismeja, koska törmäysenergiat ovat pieniä. Juoksussa tilanne muuttuu. Vauhti ja törmäysenergiat kasvavat ja kantapään törmäys tuottaa suuren voimapiikin, joka välittyy luiden kautta aina selkärankaan ja lopulta päähän saakka. Toistuessaan jatkuvasti tämä voi aiheuttaa kudosvaurioita ja äärimmillään johtaa pysyvään juoksukyvyttömyyteen. Törmäyksiä vaimentamaan kenkiin kehitettiin kantapatjat. Ongelma ratkaistu? Ei ihan, sillä ensiksi kantapatjat eivät toimi ja toiseksi törmääminen kantapää edellä estää nilkan elastisten rakenteiden luonnollisen toiminnan.

Muodonmuutos kuuluu juoksuaskeleeseen

Jalan rakenne on erityisen hyvin sopeutunut juoksemiseen. Se sisältää runsaasti elastisia rakenteita, jotka voivat muuttaa hetkellisesti muotoaan jännitysvoimien alla ja palautua entiselleen. Kutsumme näitä elastisia rakenteita jänteiksi, ja niitä sijaitsee jalkaholvissa, nilkkanivelessä ja akillesjänteessä. Jänteiden tehtävänä on toimia pienten jousten tavoin, joille törmäysenergia hallitusti ohjataan askeleen tukivaiheen ensimmäisen puolikkaan aikana. Mekanismi suojaa kehoa vaurioilta. Parasta on, että törmäysenergiaa ei ainoastaan varastoida, vaan sitä myös vapautetaan tukivaiheen toisen puolikkaan aikana. Juoksu on taloudellisimmillaan silloin, kun kontakti tapahtuu päkiällä ja jalan normaali muodonmuutos sallitaan (video 2).

Kaikki liikkeet, jotka mahdollistavat jänteiden normaalin toiminnan, on estetty monissa moderneissa juoksujalkineissa: 1) Jalkaholvin muodonmuutoksen estää tukikaari, 2) Nilkan pronaation pronaatiotuki ja 3) Akillesjänteen venymisen kantapatja, joka ohjaa törmäyksen virheellisesti kantapäälle. Poikkeuksen tekevät ainoastaan ammattilaisille suunnatut kevyet ja vaimentamattomat juoksukengät. Kuitenkin, miksei tavallinen harrastaja saisi hyödyntää niitä rakenteita, jotka miljoonien vuosien evoluution seurauksena ovat taanneet meille juoksukyvyn, joka kestää vertailussa mitä tahansa eläinkunnan lajia vastaan?

Video 2. Professori Daniel E. Lieberman Harvardin yliopistosta kertoo kuinka avojaloin juoksu eroaa jalkinejuoksusta (www.nature.com/nature).

Avojaloin pääsee kevyemmin – ja turvallisesti

Ei ole vaikea keksiä ominaisuutta, joka tekee mistä tahansa juoksujalkineesta hyvän suojavarusteen. Jokainen joka on viiltänyt jalkapohjansa pullonsirpaleeseen allekirjoittaa pohjan merkityksen. Pohja onkin juoksujalkineen ainoa ominaisuus, josta on kuviteltavissa olevaa suojaa loukkaantumisia vastaan. Toisaalta avojaloin juoksevat vakuuttavat, että ongelmaa ei ole, sillä eihän kaikkein vaikeimpiin paikkoihin tarvitse jalkaansa työntää.

Tosiasiassa ei ole olemassa mitään tieteellistä näyttöä modernin juoksujalkineen urheiluvammoilta suojaavasta vaikutuksesta. Varmasti tiedämme ainoastaan että mitä kevyempi jalkine, sitä taloudellisempi. Suurten massojen liikuttelu jalkaterissä nimittäin vie paljon energiaa. Paljain jaloin juokseminen on energiataloudellisesti kannattavinta!

Ihmiskeho, jalka mukaan lukien, on kehittynyt niin hyvin juoksuun soveltuvaksi, että olemme pystyneet kestävyysjuoksussa päihittämään nelijalkaisia juoksuun erikoistuneita nisäkkäitä. Tämä on melko hämmästyttävä saavutus ja sen rinnalla ei tunnu uskottavalta, että saavutuksen mahdollistavat piirteet olisivat kehittyneet turhaan. Nilkka ja jalkaterä ovat tärkeitä iskunvaimentimia ja energian varastoijia. Jalkaholvi ja akillesjänne yhdessä kykenevät varastoimaan karkeasti puolet juoksuaskeleen törmäysenergiasta. Ei ole ainuttakaan syytä uskoa, että terve jalka tarvitsi juoksussa mitään ylimääräistä tukea tai suojavarustetta.

Toki jokainen jalka on yksilöllinen, ja on mahdollista, että erikoistapauksissa lisätuesta on hyötyä. Silti, moni täysin tervejalkainen saattaa erehtyä luulemaan, että hänen jaloissaan olisi jotain vikaa, vaikka vika itse asiassa on siinä, että jalkoja ei vain ole käytetty siihen tarkoitukseen, mihin ne ovat 2 miljoonan vuoden aikana kehittyneet.

Jussi Peltonen
My name is Jussi Peltonen.

16 Comments

  1. Loistava kirjoitus, Jussi. Paljon uutta, myös lähes täydelliselle biomekaanikolle.

    Miten on asfalttijuoksun laita? Pururata- tai nurtsijuoksu avojaloin on maalaisjärjelläkin helpompi ymmärtää. Pääosin savanni oli varmaan asfalttia joustavampi alusta.

  2. Hyvä kysymys Jouni, jota luultavasti ei tarvinnut pohtia 2 miljoonaa vuotta sitten. En osaa vastata, mutta voin vinkata, että ylivoimaisesti huonoin vaihtoehto avojaloille on juoksumatto.

  3. Hieno teksti ja olen samaa mieltä kanssasi. Kannattaa tarjota myös muualla julkaistavaksi!

  4. Itse juoksen talvella samoilla kengillä kuin kesällä, kevyillä ja ohuesti vaimennetuilla. Toisaalta en juokse ääriolosuhteissa, en kirpeillä pakkasilla enkä liukkailla teillä.

    Jos liukkaus vaivaa, voi toki olla vaivan arvoista asennuttaa juoksukenkiinsä piikit. Törmääminen kantapäällä todennäköisesti vain pahentaa liukkauden vaikutusta, koska kitkavoima on hyvin pieni.

  5. Heidille:
    Kengätön juoksija oulu tässä, moi!

    Olen yhdistänyt jooga-ajattelun (itämaiset hiljaistumistekniikat) kengättömään kestävyysjuoksuun.

    Peltosen artikkelista sanoisin, että asiaa. Ja ääriolosuhteissa (tapaturmavaarassa) ei tule juosta, kuten Peltonen sanoo.Tästäkin huolimatta, jatketaan harjoituksia.

    Ystävällisin terveisin
    kengätön juoksija oulu.

  6. Viimeisin juoksuharjoitus kahden kuukauden totuttelun jälkeen paljasjalkajuoksuun. Kaksi kilometriä kengätöntä juoksua asfaltilla, jalkapohjat ja pohkeet toimivat kuin niiden pitääkin, ja viimeisenä harjoitusosiona 100 metrin veto teholla 5/5. Koko juoksun ajan tuntemus oli se, että “miksi eivät lenkkikengät paina?” Tästäkin huolimatta, jatketaan harjoituksia.

    Ystävällisin terveisin
    Kengätön juoksuja oulu.

  7. Jussi, miksi juoksumatto ei sovi paljasjalkajuoksuun? Sanoit, että se on ylivoimaisesti huonoin vaihtoehto. Yleisesti ottaen, mielestäni paljasjalkajuoksulle huonoja alustoja ovat lumi ja jää (jalat kylmenevät, tuntoaisti katoaa, paleltumat), vanha öljysora (kivet kuluneet teräviksi), likainen öljysora (mm. hiekoitussepeli, lasinsirpaleet, muut pistävät esineet), ja pehmeä alusta (hiekka, nurmikko; pistävien esineiden havaitseminen vaikeaa; kuormittaa jalan asentolihaksia täsmällistä alustaa enemmän). Märkä asfaltti kostuttaa jalan ja heikentää ihon hankauksensietoa, ja pistävien esineiden havaitseminen on mahdotonta.

    Oletko kokeillut paljasjalkajuoksua sisähallin keinoalustalla? Mitä havaintoja tästä juoksualustasta sinulla on? awaiting moderation. Tästäkin huolimatta, jatketaan harjoituksia.

    Ystävällisin terveisin
    Kengätön juoksija oulu.

  8. Tavoittelin juoksumattoa koskevassa kommentissani sitä, että se on ylivoimaisesti huonoin kokeilemistani sellaisista alustoista, joilla voisin kuvitella ihmisten juoksevan.

    Toki huonompiakin alustoja maailmasta varmaan löytyy, mutta niiden vertailu ei ollut tämän kirjoituksen tarkoitus.

    Jos alusta sattuu, vältä sitä. Eikä kengillä juoksemisessa ole mitään vikaan, kunhan ne sallivat kantapään laskeutumisen päkiäkontaktin jälkeen ja jalkaterän normaalin muodonmuutoksen.

  9. Kiitos, Jussi.

    Juoksualusta, joka sattuu jalkapohjaan, tekee hyvin nopeasti haavat jalkapohjaan (ehkei silti auringon kuumentama asfaltti, mutta kipeää sekin tekee), eli sitä välttää ilman muuta. Tosin aluksi sattumaton alusta (esim. asfaltti), alkaa sattua, jos jalkapohjaan tulee päkiäosaan tai varpaisiin rakkoja. Lasinsirpalehaavat ovat toinen mahdollinen kivunaiheuttaja.

    Onko sitten kengät jalassa tehtävässä päkiöillä juoksussa tärkeää se, että kantapää ei ota kuormaa vastaan juoksuaskeleen missään vaiheessa?

  10. Itsekin innnostuneena paljasjalkajuoksusta aloitin touhun juoksemalla sukkasillaan juurikin juoksumatolla. Miksi juoksumatto olisi huono alusta pj-juoksuun? Ensimmäisellä kerralla juoksin noin 2,5km ja tekniikka alkoi suht nopeasti löytymään. Pohkeet hieman tukossa seuraavina päivinä, mutta sehän kuuluu asiaan. Toisella kerralla juoksin jo neljä kilometriä ja silloin tuntuma löytyi samantien kun matolle hyppäsin.

    Kuitenkin, itsestäni matto tuntui oivalliselta alustalta aloitella barefoot-kokeiluja… Odotan toki innoll, että uudet “lenkkarit” saapuu, jotta pääsen kokeilemaan myös ulkoilmaan…

  11. Olet oikeassa. Mikään ohje ei päde kaikille. Juoksumaton kova alusta ei ole ongelma, vaan suuri kitka maton pinnassa.

    Kitkan vuoksi monet saavat alkuvaiheessa juoksumatolla juoksemisesta jalkapohjansa rakoille. Tämä johtuu tietysti tekniikkavirheestä; työnnetään jalkaa etuviistoon ja jarrutetaan kontaktin aikana.

    Sinun on syytä olla erityisen tyytyväinen, koska tekniikkasi ainakin vaikuttaisi olevan heti kohdallaan.

  12. Juoksutekniikka on riippumaton siitä juostaanko kengillä vai avojaloin.

    Päkiäkontakti tarkoittaa sitä, että jalkapohjaan kohdistuva paine on jalkaterän etuosassa koko kontaktin ajan. Paineen keskipiste hieman vaeltaa, muttei missään vaiheessa mene nilkkanivelen yli kantapäälle. Kantapää voi koskettaa maata.

    Kokeile tätä kotona: Seiso tasaisesti molemmilla jaloilla. Siirrä hieman painoasi eteenpäin päkiöille. Nyt kantapääsi koskettavat lattiaa, mutta paine jakautuu pääosin päkiöille. Näin se menee koko juoksun ajan.

  13. Hyvä kirjoitus!

    Itse aloitin juoksemisen paljain jaloin viime kesänä. Mahtava kokemus oli heti alusta lähtien, vaikka melkein nollasta täytyi lähteä. Toisaalta en ollut nopea tai pitkiä matkoja nielevä maratoonari aiemminkaan…

    Asfaltti on mielestäni paras alusta paljasjalkajuoksun aloittamiseen ja treenaamiseen. Olen huomannut että mitä kovempi alusta, sitä paremmaksi tekniikka kehittyy; asfaltti kun ei anna yhtään anteeksi liian kovaa askellusta (tärähdys) tai laahaavaa askellusta (rakkulat). Erityisen nautinnollista asfaltilla juokseminen on heti keväästä, kun tiet on laikaistu irtokivistä! Toisaalta kun askellus on joustava ja pehmeän äänetön, eivät pikkukivet edes tunnu jalkapohjissa.

    Itse käytän talvella uimatossuja, ne ovat mielestäni oivat jalkineet sillon kun ei pysty/halua täysin avojaloin juosta. Kuminen pohja antaa myös hyvän pidon liukkailla teillä. Toisaalta myös hyvä juoksuasento ja -tekniikka auttaa, koska liukkaalla kelillä tasapainoinen askellus korostuu entisestään.

  14. Moi! Mukava lukea kokemuksistasi. Olen hyvin samoilla linjoilla alustan ja jalkineiden suhteen. Tosin itse juoksen kesällä mieluummin sandaaleilla, koska se on vähän huolettomampaa hommaa kuin avojaloin meno.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *