有氧与无氧运动

第五章有氧与无氧运动能力运动人体科学系运动生理学本章重点☞重点掌握有氧耐力、无氧耐力的概念和生理学基础及有氧、无氧工作能力的测试方法，☞了解有关无氧阈和个体乳酸阈的争议。第一节概述机体运动能量供给有氧代谢无氧代谢一、需氧量与摄氧量需氧量指人体为维持某种生理活动所需要的氧量。正常成人安静时需氧量约为250ml/min。影响运动时需氧量因素运动强度运动时间随着运动强度的增大，每分需氧量相应增加持续时间长的项目，每分需氧量少，但运动总的需氧量却增大。运动时，每分需氧量反映了运动强度的大小摄氧量单位时间内，机体摄取并被实际消耗或利用的氧量称为摄氧量（oxygenuptake），有时也称为吸氧量(oxygenintake)或耗氧量（oxygenconsumption）需氧量与摄氧量关系？安静时，机体代谢水平低，能量消耗少，每分摄氧量与需氧量平衡运动时，随着强度增加，每分需氧量增加，摄氧量与需氧量不平衡低强度运动开始阶段大强度运动均出现氧的亏欠二、氧亏与运动后过量氧耗氧亏：在运动过程中，机体摄氧量量满足不了运动需氧量，造成体内氧的亏欠称为氧亏（oxygendeficit）。运动后过量氧耗：运动结束后，肌肉活动虽然停止，但机体的摄氧量并不能立即恢复到运动前相对安静的水平。将运动后恢复期处于高水平代谢的机体恢复到安静水平消耗的氧量称为运动后过量氧耗(excesspost-exerciseoxygenconsumption,EPOC)。运动后恢复期摄氧量氧亏≠影响EPOC的因素：（1）体温升高:（2）儿茶酚胺的影响：（3）磷酸肌酸的再合成（4）Ca2+作用（5）甲状腺和肾上腺皮质激素的作用儿茶酚胺是由肾上腺髓质嗜铬细胞分泌，包括肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺第二节有氧工作能力一、有氧工作概念是指机体在氧供充足的情况下由能源物质氧化分解提供能量所完成的工作。氧供充足是有氧工作的条件，也是制约有氧工作的关键因素有氧运动能力的生理学基础1骨骼肌纤维类型的百分配布骨骼肌中慢肌纤维比例高者，有氧运动能力强。形态学：线粒体数量较快肌纤维多而直径大；慢肌纤维周围毛细血管丰富代谢特征：氧化酶活性高、肌红蛋白浓度高，生理特征：慢肌纤维抗疲劳能力强于快肌纤维2代谢功能肌糖原和自由脂肪酸的氧化能力，特别是提高自由脂肪酸的氧化功能能力，节约肌糖原的消耗是有氧运动能力的坚实基础。3心肺功能4神经系统的调控5激素的作用评定有氧运动能力常用指标最大摄氧量VO2max乳酸阈lacticacidthreshold通气阈Ventilatorythreshold无氧阈心率HR4PWC170二、最大摄氧量最大摄氧量概念最大摄氧量是指人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉利用的能力达到人极水平时，单位时间内所能摄取的氧量称为最大摄氧量。生理意义：它反映了机体吸入氧、运输氧和利用氧的能力，是评定人体有氧工作能力的重要指标之一。最大摄氧量正常值：我国成年男子最大摄氧量约为3.0~3.5L/min，相对值为50~55ml/kg/min；女子略低于男子，其绝对值为2.0~2.5L/min，相对值为40~45ml/kg/min。最大摄氧量的测定方法1直接测定法在实验室条件下，让受试者在功率计上进行逐级递增负荷运动，通过气体分析仪器，收集受试者的呼出气，分析和计算VE、O2、CO2浓度等所需要的指标，达力竭运动负荷时测出运动中的最大摄氧量，这种方法称为最大摄氧量直接测定法。实验仪器：气体代谢分析仪、功率计、心率遥测表、节拍器等。测试负荷：采取递增负荷，功率自行车递增运动负荷程序100W起始（女生50W起始），每1min递增25W，至力竭（踏蹬圈数60圈左右）。最大摄氧量判定标准：心率达到180次/分（少儿达200次/分）呼吸商（RQ）达到或接近1.15摄氧量随运动强度增加而出现平台受试者已发挥最大力量并无力保持规定负荷即达到筋疲力尽直接测定法适合人群：一般适合训练有素运动员及身体健康的青壮年，而老年人、少年或体弱者不适宜用直接测试法，而可采用间接法推算。2间接推算法最大摄氧量的间接推算法是指受试者进行亚极量运动时，根据心率、摄氧量或达到某一定量心率的做功量等数值或预测出最大摄氧量。1）Astrand-Ryhming列线图法：此方法是瑞典学者Astrand和Ryhming1954年根据18-30岁健康青年大学生最大运动负荷时，吸氧量与心率呈线性相关的测试结果，绘制的列线图。年龄因素HRMAX校正因素151.102101.12251.002001.00350.871900.93400.831800.83450.781700.75500.751600.69550.711500.64600.68650.652)Fox台阶测验Fox和McAndle等设计的更简便的台阶测验。台阶高度：41cm节拍：男性24次/分；女性22次/分运动时间：3分钟心率测试：运动结束后测试第5秒-20秒心率，乘以4作为恢复期心率VO2max:查下表或按公式计算公式法：男性：VO2max=111.3-0.42*恢复期心率（次/分）女性：VO2max=65.81-0.1847*恢复期心率（次/分）评分恢复心率(b/min)女性Vo2max(mlkg/min)恢复心率(b/min)男性Vo2max(mlkg/min)100959085807570656012814014815215615816016216342.240.038.0537.73736.636.335.935.712012412813614014414814915260.959.357.654.252.550.949.248.847.5Fox台阶试验VO2max评分表2)12分钟跑测试仪器：计时跑表、田径场或可计距离的跑道上进行测试方法：让受试者跑12分钟，要求尽量跑更长的距离；记录12分钟跑的距离；跑后让受试者继续走3-5分钟推算公式：VO2max(ml/kg·min)=35.97*距离（里）-11.29最大摄氧量的影响因素1氧运输系统对VO2max的影响O2弥散作用与肺毛细血管进行气体交换由此表明，肺功能的改善对于增加VO2max提供了先决条件氧气进入体内肺部血液灌流量决定了氧气弥散进体内的多少，即通气/血流比是肺部气体交换重要条件★★氧气的血液运输O2血红蛋白含量及其载氧能力与VO2max关系密切★心脏的泵血功能是限制VO2max提高的重要因素★2肌组织利用氧能力对VO2max的影响肌肉组织从血液摄取和利用氧的能力高，VO2max就高，因此肌组织利用氧的能力是影响VO2max的重要因素。★肌纤维组成有氧代谢能力氧利用率=动脉血氧含量-静脉血氧含量/动脉血氧含量慢肌纤维线粒体多，利用氧能力强，快肌纤维线粒体少，利用氧能力差肌糖原浓度、肌红蛋白浓度及氧化代谢酶活性3其他因素对VO2max的影响1）遗传因素VO2max受遗传因素的影响很大，一般认为VO2max的遗传度为93.5%。其可训练性相对较小，通过训练一般可提高为20-25%。2）年龄、性别因素VO2max在青春期前，随着年龄的增长，逐渐增大；青春期后，VO2max显现出性别差异，男性高于妇性；男子一般在18-20岁时VO2max达峰值，并可保持至30岁左右；女子一般在14-16岁即可达峰值，可保持到25岁左右；VO2max在过了峰值年龄后，随岁数增长，逐渐下降，但体育锻炼可延缓下降幅度；3）训练因素长期系统的耐力训练可提高VO2max水平；VO2max与运动项目有显著关联性。训练引起VO2max增加的机制：初期VO2max的增加主要依赖于心输出量的增大；后期VO2max的增加主要依赖肌组织利用氧的能力的增大；VO2max与有氧耐力的关系及在运动实践中的意义1作为评定心肺功能和有氧工作能力的客观指标2作为选材的生理指标3作为制定运动强度的依据三、乳酸阈近20年来，耐力项目的竞技水平有大幅度提高，而运动员的VO2max增加并不明显，因此，研究认为，运动员有氧竞技能力的提高并不完全是VO2max增长的结果，而与另一重要指标乳酸阈（Lactatethreshold,LT）或个体乳酸阈(ILT)密切相关。乳酸阈、个体乳酸阈概念1乳酸阈概念：在递增负荷过程中，血乳酸浓度随运动负荷的递增而增加，当运动强度达到一负荷时，血乳酸出现急剧增加的那一点（乳酸拐点）称之为乳酸阈，所对应强度为乳酸阈强度。乳酸阈反应的是机体内的代谢方式由有氧代谢为主过渡到无氧代谢为主的临界点或转折点。一般认为，在递增负荷过程中，当血乳酸达到4mmol/L时乳酸浓度急剧增加，因此普遍将血乳酸4mmol/L定为乳酸阈。2个体乳酸阈概念个体在递增负荷中乳酸拐点定义为个体乳酸阈，它更能客观和准确地反映机体有氧工作能力的高低。能反映出个体差异性。3无氧阈与乳酸阈传统理论将随着运动强度逐渐增大血乳酸出现急剧增加的转折点称之为无氧阈。其理论基础是，肌肉组织因缺氧导致乳酸产生但近些年来研究表明，在亚极限运动时，缺氧并不是肌肉产生乳酸的直接原因。因此，运动生理学界提出用乳酸阈代替无氧阈乳酸阈的测定方法1乳酸阈测定2通气阈的测定通气阈：是指在递增负荷中，将肺通气量变化的拐点称为通气阈(VentilationThreshold,VT）原理：当运动强逐步递增时，乳酸急剧增加时，肺通气量、二氧化碳呼出量等指标出现明显变化，即也现拐点。测试方法：受试者在功率计上进行递增负荷运动，气体代谢仪计录受试者运动过程中的肺气量、摄氧量和二氧化碳呼出量变化乳酸阈在体育运动实践中的应用１评定有氧工作能力乳酸阈是在次最大强度下测试，该指标主要与肌肉代谢功能有关，且受遗传因素影响小，可训练性较大，因此，用乳酸阈来评定有所工作能力优于VO2max。研究训练方案指标变化Davis(1979)Mader(1979)9周耐力训练自行车训练（几年）VO2max提高25%；LT提高44%VO2max提高很少；LT提高12%乳酸阈高则有氧工作能力越强。表不同研究成果2制定有氧耐力训练的适宜强度乳酸阈强度进行耐力训练，既能使呼吸和循环系统机能达到较高水平，最大限度利用有氧供能，同时又将运动时无氧代谢供能比例降到最低限度，对展有氧耐力水平最佳。训练VO2max最大乳酸能力最大非乳酸能力100m400m高LT强度训练LT强度训练+11.42+13.10+11.42+1.63+4.63+0.36+2.62+2.07+2.07+8.18表高于LT强度与LT强度的训练效果四、提高有氧工作能力的训练有氧能力训练方法持续训练法间歇训练法高原训练法持续训练法1持续低强度训练法：目的：用于提高心肺功能和发展有氧代谢能力。强度：一般为57%VO2max或最大心率的70%左右。主要生理影响：（1）提高大脑皮层神经过程的均衡性和机能的稳定性；（2）改善参与运动的有关中枢间的协调关系（3）提高心肺机能，引起慢肌纤维选择性肥大。2持续高强度训练目的：用于提高LT水平和增强有氧耐力水平。强度：一般人为50%VO2max、运动员为60-80%、优秀运动员为85%。间歇训练法间歇训练法是指在两次练习之间有适当的间歇，并在间歇进行强度较低的练习，而不是完全休息。高原训练法在高原缺氧环境下，运动员进行训练，提高机体有氧运动能力的方法。第三节无氧工作能力无氧工作能力是指运动中人体通过无氧代谢途径提供能量进行运动的能力。无氧代谢供能ATP-CP供能（非乳酸供能）糖酵解供能（乳酸供能）爆发力量速度耐力一、无氧工作能力的生理学基础爆发力型无氧能力的生理学基础1骨骼肌纤维中ATP-CP的贮量肌纤维中ATP-CP的贮量是影响和决定人体爆发型无氧能力的最重要生理学基础。当进行爆发力型无氧运动至力竭时，肌纤维中CP贮量可降至零，ATP的贮量却不会降至零。当肌纤维ATP降至静息水平的40%时，肌肉无法收缩。（一）爆发力型无氧能力2骨骼肌肌纤维类型的百分配布肌肉中快肌纤维百分比组成高者爆发力型无氧能力强。3代谢基础爆发力型无氧能力的代谢供能主要是由肌肉中ATP