描述：今天突然发现跑步5公里竟然和步行5公里消耗热量差不多，这科学吗，以下是我华为运动健康的数据，觉得有点不可思议。

当然科学，这更多是一种数据上的巧合。

相同的距离，跑步时肌肉的热量消耗是显著高于行走的。

以下是详细分析过程：

这是跑步时，不同速度（8km/h~18km/h）的新陈代谢情况[1]：

红框中的为新陈代谢功率，主要通过呼出的二氧化碳进行测量

从这个图表，我们易得：

这群人类跑步者的基础代谢功率为108.5W。

配速从8km/h提升到18km/h，代谢功率也从591.1w提升到了1366W。

总热功率的提升，的确相当的显著。

然而，当我们分别除以他们的秒速，得到的单位跑步距离（/m）的消耗能量，的确没有多大的变化幅度。

不同跑步配速，单位距离的热量消耗，总体在244.3~273.2的幅度变化，相当接近了。

我们再来看看步行时情况。

步行时，不同速度单位体表面积的新陈代谢率M（单位w/m^2）如下[2]：

要得到人总新陈代谢功率，这个表格的数据还需要乘以人体的体表面积。

第一份数据来源的人类跑步者平均体重为63.8kg。

易得，他们的体表面积为1.7m^2。

体表面积可由许文生氏公式求得：S(m2)=0.0061×L(cm)+0.0128×M(kg)-0.1529

当这些人类跑步者行走时，可以通过上表，求得他们的新陈代谢功率。

再除以秒速，可得单位步行距离（/m）消耗的能量。

从数据可以看出，不同步行配速，单位距离的热量消耗总体在192.5~257.8的幅度变化，的确和跑步时的数据变化，并没有十分巨大的差距。

建立折线图，会更加直观：

从图表可以看出：

从步行到跑步，单位距离的能量消耗整体在200~270J/m的速度变化，果然变化幅度不大。

看起来，步行和跑步的确存在题主观察到的规律？

既然这样，那为什么我还说是数据上的巧合呢？

因为：总热量消耗≠肌肉热量消耗。

总能量消耗是包括基础代谢在内的，基础代谢主要由大脑、肝脏等器官提供，而快走和跑步运动时，主要消耗的热量来自肌肉。

步行和跑步依靠的是肌肉。

我们排除基础新陈代谢后，便可以得到肌肉的热量消耗（最后一排数据）。

为了直观一点，我们建立肌肉代谢的折线图：

从图表可以看出：

步行时，单位距离的最小热量消耗为99.8J/m，跑步时，单位距离的最小热量消耗为211.4/m。

后者比前者的2倍还多。

因此我们可以得出这样的结论，通常情况，跑步时单位距离的肌肉热量消耗是远远大于步行的。

实际上随着跑步速度的提升，这个差距也会拉得更大。如果是短跑，单位距离的热量消耗，甚至可以达到步行的好几倍以上。

当然，从数据我们也可以看出：

当步行配速低于1.3m/s时，拥有比较高的步行肌肉效率；当跑步配速低于4.4m/s时，拥有比较高的跑步肌肉效率。当然，在3.3m/s 速度附近，会存在一个明显的舒适区。

为什么步行比起跑步时肌肉效率更高呢？

主要通过两方面来看待：

1、前进过程的能量转化。

人体前进时，脚步的交叉起落，存在一个势能到动能的不断转化过程。

在比较完美的步态过程，也会是比较完美的圆：

在进行中，势能和动能的转化损耗也能降到足够的低。

研究表明，负重不超过体重5-10%时的低速行走，并不比空载时热量消耗更多，非洲妇女可以在头上负重体重20%而不额外增加热量消耗[3]。

虽然在跑步的过程，同样涉及到势能和动能的互相转化，但跑步前进更加的依赖触地的瞬间爆发力。这个爆发过程，会降低肌肉效率。再加上跑步过程中，风阻变得更大，会显著增加肌肉的负担。

这些综合原因，都会降低肌肉的运动效率。

2、具体的肌肉群活动的不同。

当从步行改为跑步时[4]：

膝关节伸肌活动下降了68%

髋关节伸肌活动增加了18%

踝关节伸肌活动增加了23%

步行时，人脚上的踝关节伸肌和大腿上的膝关节伸肌变化幅度都很小，这两部分对能量回收的贡献是很低的。变化幅度大的膝关节伸肌，则贡献主要的能量转化。

而在跑步时，因为爆发力的需要，髋关节伸肌和踝关节伸肌的活动都明显增加。为了提高跑步时的稳定性，膝关节伸肌的活动大大降低。这个变化过程，会导致能量回收效率的降低。

从膝关节的弯曲幅度来说，行走支撑时膝关节伸展154~176度，跑步支撑时伸展134-164度，跑步的度数明显更小。这导致，相比起站立时的股四头肌冲力，跑步时直接增加了5.2倍。

无论髋关节还是踝关节更大的幅度变化，以及更大的冲击力，都导致了额外能量的消耗。

虽然快走时，步态并没有从行走变为奔跑，但肌肉效率降低的逻辑，其实和跑步并没有什么两样。快走时更大的冲击力，更多肌肉群、步态细节上的变化，都会降低肌肉的运动效率。

最后，关于题主的步行和跑步数据，其实也并不科学：

题主的步行数据，是app通过跑步逻辑计算出来的，它自然会明显高于真正的步行步态的结果。

如果按照行走步态的逻辑，计算出来，5公里热量消耗应该在300千卡附近。

可以看出，即便是包括基础代谢在内，题主跑这5公里的热量消耗，也是明显大于步行的。

最关键的是，跑步节约下来的时间，题主可能也处于慢步步行状态，或者静息状态。

如果是慢步步行状态，还会额外消耗约200千卡。

那么在原本用来步行的1个小时内，题主先跑后慢步，会额外消耗约300千卡。

如果是完全休息状态，后面也大约消耗50千卡，此时额外消耗约100~200千卡。

也就是说，从总能量消耗的角度，比起单纯的步行，相同跑步距离带来的最终减热效益还是大50%~100%的。

总之，以距离来探讨不同配速的的总热量消耗，并没有多大的意义。

假设一个人的基础代谢超过300W，那么计算出的结果会显示，他步行时单位距离的热量消耗，将会显著大于跑步时的消耗。

如果你得出跑步时的热量消耗低于步行，就会显得十分的荒谬。

这个荒谬结果，就是因为忽视了非跑步期间的基础代谢。

虽然探讨肌肉效率时，需要排除基础代谢来计算；但探讨总消耗时，反而要注意，不能忽视掉基础代谢。

^Kipp S, Grabowski AM, Kram R. What determines the metabolic cost of human running across a wide range of velocities? J Exp Biol. 2018 Sep 24;221(Pt 18):jeb184218. doi: 10.1242/jeb.184218. PMID: 30065039.

^魏润柏. 人体与环境热交换计算方法[J]. 人类工效学, 1995, 001(002):39-42.

^Saibene F. The mechanisms for minimizing energy expenditure in human locomotion. Eur J Clin Nutr. 1990;44 Suppl 1:65-71. PMID: 2193805.

^Biewener AA, Farley CT, Roberts TJ, Temaner M. Muscle mechanical advantage of human walking and running: implications for energy cost. J Appl Physiol (1985). 2004 Dec;97(6):2266-74. doi: 10.1152/japplphysiol.00003.2004. Epub 2004 Jul 16. PMID: 15258124.