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第9章 优秀运动人员的特征(2)

有报告表明,有锻炼者或无锻炼者的肺经过特殊的锻炼后,均可提高其耐力成绩。耐力选手应认真考虑一下如何努力提高自己的肺功能,不是所有选手在高强度的锻炼中皆会显示出动脉氧非饱和性,但在高原比赛中,有些锻炼人员的运动成绩特别容易出现下降的现象。

一名锻炼人员的最大吸氧量与其可获得的最大心输出量密切相关。最高心率很少会受到锻炼状态影响并总呈现出下降的趋势,因此,每搏输出量是最大吸氧量及耐力跑成绩的决定性因素。血流量及循环的血红蛋白的浓度对最大吸氧量也存在着影响,锻炼人员利用对整个血液或血红细胞的循环输出与输入来提高运动成绩,是十分有效的。

例如:血浆量增容剂能使循环血量增加约4%,同时也可使最大吸氧量有着同等量的提高,可是由于血液的稀释,使它们大幅度地提高也是不可能的。鉴于这些认识以及在传输过程中血液的携氧能力的重要性,循环中的血红蛋白浓度的下降(常发生于有锻炼者)似乎是令人吃惊的,这种情况常常被称为“运动性贫血”,而不是真正的贫血,由于红细胞总量不变甚至增加,这是血浆量的增加对锻炼刺激反应的不协调所造成的。高原锻炼中,红细胞的传输及红血球生成素的使用可刺激红细胞的再生,这些都是运动锻炼中一直使用的方法,目的是为了增加血液的携氧能力。

能量代谢

在中长跑项目中,通过有氧与无氧代谢途径供能的问题是一个重要问题。影响跑的能量代谢的因素主要是运动强度,运动强度越大,其能量需求越大,通过糖的有氧代谢供能的比例就越高。当跑速接近锻炼人员的最大吸氧量的95%时,脂肪有氧氧化供能可以忽略不计。一名体重70千克的选手,以4分钟跑完1英里的路程,其耗氧量约为5.91/分钟,表明其所需的全部能量可以通过肌糖原氧化供能来满足,由此可以算出糖的有氧氧化率要满足相应的能量输出率必须达到7.5克/分钟,但此供能完全可以通过无氧糖酵解满足,这种糖的分解率大约可达100 克/分钟。而对最大吸氧量达到70 毫升/千克/分钟的选手,他能在运动后的第一分钟内达到此值的75%,随后达到100%,因而可将肌酸磷酸盐水解的供能忽略掉。在1英里跑中,糖分解的总量可达到110克,其中85克可转变成乳酸,若将其平均分布于全身85%的体液环境中,其乳酸浓度可达到26mmol/L之多,这与实验室条件下的研究所见到的数据颇为相似,且接近历史最高值。

这些粗略的计算表明,肌糖原的使用与体内糖原贮备关系不大,而肌糖原的可动用性不受项目距离长短的影响。但是,有研究表明,或许因为某些特殊的肌纤维束受到了损伤,肌糖原的可动用性可能会对耐力项目的运动成绩产生影响。由于酸基状态或疲劳造成乳酸的堆积将在下面进行讨论。

用亚极限运动强度锻炼时,脂肪氧化供能会随着时间而增加,但通过脂肪有氧代谢的供能,在距离不足10千米的跑中作用并不大,即使是马拉松跑,其所需能量往往完全是由有氧代谢供给的,靠脂肪氧化供能很少。如果脂肪是比赛中唯一可动用的能量,那么其被氧化的总量不会多于300克。对比而言,如果糖是唯一可动用的能量,则其被氧化的总量可达700克,此量已超过通常贮存于做功的肌肉或肝脏内的数量。糖的可动用性被广泛地认为是长跑成绩的潜在影响因素,因此在长跑中,糖的摄取对运动成绩的提高是相当有效的。

酸基状态的不稳定性

在中距离跑中,无氧糖酵解供能满足了大量的能量需求,但这对长跑项目的供能意义并不大。在细胞质中的酵解酶的作用下,当糖的分解率超过了丙酮酸盐转化为线粒体中的CO2和H2O的转化率时,那么丙酮酸盐至乳酸的转化将允许糖酵解继续存在。

伴随着乳酸而产生的氢离子会因为细胞内的缓冲物的作用(主要是蛋白质)而受到缓冲,且有些会扩散到细胞外液中,在此会进一步产生缓冲(主要是重碳酸盐),但是这种缓冲是不完全的,细胞内和细胞外的pH值会随着乳酸的不断堆积而下降。

有几种可能的机制,通过这些机制的作用,pH值会下降而引起疲劳,但必须强调的是无氧糖酵解允许ATP再合成以高速率继续进行,如果不用其他的能源予以补充的话,则糖酵解率会很快下降,相应地会引起运动能力的下降。另一方面,若pH值的下降确实有限,增强缓冲能力可能会提高运动成绩。在800米与1500米的模拟比赛中,赛前摄取重碳酸钠已表明,可将运动成绩提高3~5秒,但是,这些实验对象都是俱乐部水平的选手,而使用优秀锻炼人员则不可能有相同成绩的提高。还应注意的是当摄取大量的,可对运动成绩产生效果的重碳酸盐后,会对肠胃产生很大的压力。

流体平衡与体温调节

在酶作用物的氧化过程中,大约有75%~80%化学能会随着热量而释放。在平地跑活动中,人体热量的产生受到跑速与锻炼人员的体重影响,如果身体产热多于散热,通常说来体温便会上升。人体与环境传导热量的方向取决于皮肤的温度及气候条件,但是在热温的环境里,热量可通过物理因素传递于人体,此时,汗的蒸发是散热的唯一途径。

运动中热量产生是人体新陈代谢的结果,并会随着所跑距离的增加而下降。在中距离跑比赛中,人体产热量很大,但持续时间很短,所以尽管肌肉温度有大幅度上升,但体温的变化却很小。在长跑中,由于体温过高及脱水而造成大量排汗,这对锻炼人员来说是一个潜在的危险,严重时可能致死。热量耗竭及晕倒经常会在高温的天气里出现,即使在23℃左右的温和环境下,马拉松比赛中锻炼人员的直肠温度也会高于40℃,长跑锻炼人员直肠的最高温度一般会在比赛的中途出现。沙滕根据多年的研究报道,在参加14千米公路赛的锻炼人员中,有30多例其直肠温度可高达42℃。这些数据表明,当人体产热非常快时,体温过高是一个普遍现象。在进行非常大的运动强度锻炼时,皮肤血流量很可能减少,大部分的心输出量直接流向参与运动的肌肉,所以热量的散失也相应减少。

严重的体温过高会影响到锻炼人员持续跑能力的下降。有人提出当体温达到临界值时,运动就应当中止,这或许对长时间的、有大量耗热的运动是实用的,但在低温环境中并不需要这样。有研究表明,对于长距离跑的选手,创造好的运动成绩需要有个理想的环境温度,也就是在60~90分钟的持续跑时,环境温度在10℃较为理想。当然,这个理想温度取决于许多因素,但不受运动时间长短这个因素的影响,这些因素包括人体产热代谢率,这是由跑速、风速、所穿的衣服以及选手的形态特征和心理特征所决定的。我们注意到,所有选手的运动成绩会受高温度或高湿度的影响而下降,基于这种认识,使得我们常常在比赛中要更加小心谨慎,这样才有助于减少热病事故的发生。

由于长时间出汗而导致脱水的第二个问题,可能是一个更加有意义的问题,在高温度及高湿度条件下,即使运动时间较短,出汗量也会较高。在较短的中距离跑中,出汗量可以忽略不计,但赛前脱水,运动成绩会受到影响,参加这些项目的锻炼人员如果在赛前未注意到使已流失的汗液得到及时的补充,那么在比赛中很可能会导致脱水。在长距离的比赛中,汗液的流失会很大,能导致大量的体内水分、电解液、特别是钠的流失。

长跑中的出汗量通常可能会超过人体所摄取的水分,即使在同样的比赛中,摄取同样的饮料,但就出汗量而言,选手间仍存在着较大的差异,在温和的环境下,马拉松选手的体重会有1%~6%的变化。在耐力性项目上,脱水对主要依靠于有氧代谢供能的项目的不利影响,要比主要依靠无氧代谢供能的项目更大。这种假设已被某些研究成果证明,赛前体重2%的脱水量会导致1500米项目的成绩降低3.1%,对10千米跑则可下降6.3%。在运动中,影响所摄取的饮料和电解液动态平衡的因素,以及所摄取饮料的平衡被打破后对运动成绩的影响,是一最值得广泛研究的题课。

营养对运动成绩的影响

在大强度的运动

锻炼阶段,人体对能量的需求较高,因此只有通过多进食物才能满足此需求。

长跑中可供的能源是脂肪与碳水化合物,仅有一小部分(约5%)来自于蛋白质。随着运动强度的增大,对碳水化合物供能的依赖也在不断加大,中跑项目中脂肪有氧代谢供能可忽略不计。

由于对碳水化合物要求较高,而体内的碳水化合物的贮备也极为有限,因此必须通过膳食来提供足够的碳水化合物,否则运动成绩将会受到影响。很多利用自行车功率计进行实验的研究表明,参与活动肌肉中的糖原含量降至接近于零点时与受试者出现疲劳感存在着联系,而通过跑步实验所进行的研究也表明肌糖原含量在下降,但即使在疲劳出现时,其肌糖原含量也很大。谢尔曼等人通过对受试者跑20.9千米的所需时间的实验(每人平均83分钟跑),测得了其腓肠肌中糖原含量,发现实验后肌糖原的含量比实验前减少50%~60%,而进行30千米跑后,肌糖原的含量比运动前下降了30。但若实验前几天摄取高糖膳食,使实验前的肌糖原贮备增加到100%,实验后的肌糖原含量也比实验前只摄取普通膳食的要大。这些结果表明,肌糖原的消耗不太可能会对通过跑步进行实验的运动成绩产生很大的影响,相反,它会对在自行车功率计进行实验的运动成绩产生很大的影响。同时,在某一具体类型的肌纤维中,对肌糖原消耗所产生影响的可能性不容忽视。

在中距离项目中,肌糖原的分解率相当高,但持续的时间很短。虽然在1英里跑比赛中,其消耗的肌糖原可能会超过100克,但是总的肌糖原含量可能至少是350克,所以肌糖原的可动用性应该是没有限制的。然而,有证据表明,用碳水化合物作为能源的可动用性仅能影响持续几分钟跑的运动成绩。

尽管马拉松选手在比赛前几天摄取高糖膳食是普遍的,但很少有通过比赛实践进行研究,而更多的是利用自行车功率计实验的研究来说明运动前或运动过程中,摄取碳水化合物对运动成绩的影响。

上述的研究提到,30千米跑的锻炼人员若在比赛前几天摄取高糖膳食,那他在比赛后半程中的速度下降较慢。但在两个实验中的跑步开始时,膳食对跑速的影响没有什么差异,仅就全程跑而言,摄取高糖膳食会使运动成绩有较大幅度的提高。用脚踏跑步机进行实验时,摄取碳水化合物可使用固定速度跑的时间变得更长,并使长时间跑的后半程保持较高的速度。这些结果表明,碳水化合物作为能源的可动用性可能会影响长距离跑的运动成绩。

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