人体运动能力的生理基础和提高运动能力的方法

人体从事各种形式的体育锻炼都必须首先具备相应的运动能力,运动能力是人体进行体育活动的基础,而人体进行锻炼也是为了提高包括运动能力在内的各种身体机能.人体的运动能力可以现现在肌肉力量、运动速度、耐力、灵敏、柔韧等多方面，人们若想通过科学的体育锻炼提高自身的生理机能，就必须了解影响人体运动能力的生理基础和发展运动能力的方法。

一、力量及其锻炼的方法

力量是人体肌肉收缩产生的张力，人体的各种活动，包括体育锻炼几乎都是由肌肉收缩克服阻力产生的。力量被认为是一切体育活动的基础，肌肉力量在人体生命活动和体育锻炼过程中起十分重要的作用。

（一）影响肌肉力量的生理基础

1．肌肉何积。肌肉体积与肌肉力量有着密切的关系，肌肉体积的大小可用肌肉横断面积的大小来表示，肌肉横断面积越大，肌肉的体积就越大，肌肉力量也就越大，而且这种关系不受年龄、性别的影响。体育锻炼或体力劳动在提供肌肉力量的同时，总是伴随着肌肉体积的增加。

影响肌肉的因素主要有两个：一是单个肌纤维的直径，二是肌肉中肌纤维的数量。体育锻炼，特别是有针对性的力量练习可以促进体内蛋白质的代谢，增加蛋白质的合成，提高肌肉蛋白质的含量，通过增加单个肌纤维的直径而使肌肉体积增加，也可以通过增加肌纤维的数量，使肌肉体积增加。

2．肌纤维类型。骨骼肌的肌纤维可分为红肌纤维和白肌纤维两种类型，白肌纤维收缩产生的力量大，红肌纤维收缩产生的力量小。肌肉中肌纤维类型的比例受遗传因素的影响，肌肉中白肌纤维的比例越大，肌肉收缩力量也就越大。力量和速度练习可以增加肌肉中白肌纤维比例。

3．神经调节。肌肉收缩力量，除决定于肌肉本身的形状、机能特点外，还与神经系统的调节机能有关。神经系统可以通过两种方式调节肌肉力量：一种是通过发放强而集中的兴奋，动员尽量多的肌纤维参与收缩，以增大肌肉力量，有些人在肌肉最大收缩时也仅能动员60%的肌纤维参与收缩，而有些人则可动员80%以上的肌纤维参与收缩，显然在共它条件相同的情况下，后者的肌肉力量更大；二是通过增加神经中枢发放神经冲动的频率增加肌肉力量，神经冲动频率越高，肌肉力量越大。神经系统对肌肉力量的影响作用可以解释为什么有些人看上去虽然肌肉体积并不大，但肌肉力量却较大的现象。

（二）提高肌肉力量的方法

提高肌内力量的方法有很多，不同的锻炼方法对提高肌肉力量的作用也不同，锻炼者可根据自己的实际情况选择力量练习方法。

1．动力性力量练习。肌肉收缩时肌纤维长度发生变化，同时产生张力克服外界阻力的力量练习，称动力性练习。体育锻炼中所从事的力量练习多数是属于动力性力量练习，如各种哑铃练习、举重等。动力性练习主要是通过 不断增加运动负荷（阻力）达到提高肌肉力量的效果。动力性练习时，肌肉的收缩与放松交替进行，可促进体内蛋白质代谢，加强肌肉中蛋白质合成，提高肌肉的横断面积和毛细血管数量，使肌肉体积增加。对一般体育锻炼者来说，体育锻炼时最好采用动力性肌肉练习方式发展肌肉力量。

在动力性力量练习中，采用的负荷不同，提高肌肉力量的效果也不同。一般来说，采用相当于本人最大力量80%的运动负荷（如最大肌肉力量为50公斤，力量练习的负荷为40公斤），主要作用是发展肌肉力量和速度，使肌肉本积增加，这种负荷适用于力量型运动员和青年健美爱好者；采用60%的最大负荷，主要是改善神经系统对肌肉收缩的协调作用，使肌肉力量和肌肉耐力增加，中年人可采用这种方法提高肌肉力量，效果较好；采用小负荷（相当于40%的最大负荷）练习虽对提高肌肉力量的作用不太明显，但却可以改善肌肉的血液循环，增加骨骼肌中毛细血管的数量，保持已经获得的肌肉力量，提高肌肉耐力，老年人在进行力量练习时可采用这种负荷。可风，负荷是影响力量练习效果的重要因素，锻炼者在进行力量练习时，要有针对性地选择运动负荷。

2．静力性力量练习。肌肉收缩时肌肉长度未发生变化，而是维持某一特定位置的肌肉力量练习，称静力性练习。静力性练习主要是发展肌肉在特定位置的肌肉力量，如武术中的马步站桩等。静力性车量练习方法比较安全，一般不会出现急性肌肉拉伤等现象，因此常用于肌肉康复练习。由于静力性肌肉练习时，肌肉收缩挤压毛细血管，造成肌肉缺氧，而且在大强度静力性练习时往往伴随着憋气动作，所以，对体育锻炼者来说，除非特殊需要，一般不要采用静力性车量练习，老年人和少年儿童尽量避免有负荷的静力性练习。

3．电刺激练习。电刺激增加肌肉力量是一种被动肌肉力量练习法，具体方法是将电极放置于要练习的肌肉群表面，通过电刺激使肌肉被动产生收缩。采用这种方法可以有效地增加肌肉力量，同时肌肉损伤的可能性也较小，除用于一般增加肌肉力量外，特别适用于肌肉损伤后的康复练习。电刺激增加肌肉力量需要有专门的电刺激器，用电刺激方法发展肌肉力量时，最好与动力性练习方法结合使用。

（三）力量练习中应注意的问题

1．负荷。在进行力量练习时，应根据自己的实际情况选择合适的负荷，但无论选用什么样的负荷，都要遵循由小至大的原则，切勿突然增加运动负荷造成运动损伤。

2．动作速度。只要进行动力性肌肉力量练习，就存在动作速度问题，负荷和速度之间有着密切关系，负荷越大，速度就越小。锻炼者要根据练习的要求合理安排，对于青少年来说，爆发力是非常重要的，在力量练习时，选择适宜的负荷，尽量加快动作速度，对提高肌肉的爆发力十分有益。

3．练习次数。对于一般体育锻炼者来说，没有必要每天都进行力量训练，即使是为了专门发展肌肉力量，采用隔天力量练习，也足以取得理想效果。如果每天都进行力量练习，不仅提高肌肉力量的效果不明显，而且还会造成整体机能的不协调发展。

已经获得的肌肉力量，如果停止练习，也会逐渐消失，肌肉力量消失的速度相当于获得肌肉力量速度的三分之一。也就是说，力量获得的快，消退的也快，所以体育锻炼切勿忽练忽停。如果为了保持已经获得的肌肉力量，力量练习的间隔时间可更长一些，以合将体育活动时间用于发展其它方面的运动能力，每周进行一次力量训练，可保持已获得的力量水平。

二、速度与速度耐用力及其锻炼的方法 （一）影响速度的生理因素

速度可分为反应速度、动作速度和通过一段距离的地位移速度（即短跑速度），影响速度的主要生理因素是神经系统的反应能力、肌肉组织的兴奋性和肌纤维类型。

1．神经系统的反应能力。主要是指感觉神经的敏感程度和大脑皮层对刺激做出快速反应的能力。其中，大脑皮层对刺激的反应能力是影响速度的重要因素，大脑皮层对刺激作出反应的速度越快，表现为整体的反应速度就越快。

2．肌肉的兴奋性。肌肉的兴奋性高，对外界环境变化作出反应的能力就强，机体的反应速度和动作速度就快。

3．肌纤维类型。肌肉中快肌纤维数量多，体积大，体育锻炼时的速度就快，同时，肌肉的的力量增加也会对运动速度产生积极的影响。

（二）影响速度耐力的生理因素

速度耐力是指机体长时间快速动动的能力，也称为无氧耐力。速度耐力在田径、篮球、足球等体育锻炼项目中具有重要作用。影响速度耐力的主要生理因素有：

1．糖的无氧代谢能力。在速度耐力性体育锻炼中，主要靠糖的无氧代谢提供能量，因此 ，机体糖无氧会谢能力越强，速度耐力素质也就越好。

2．缓冲乳酸的能力。乳酸是糖代谢的中间产物，乳酸在体内的增加会使肌肉和血液酸碱度下降，造成机体疲劳，因此，如果能及时缓冲产生的乳酸，可使肌肉快速工作时间延长。

3．耐受\"酸\"能力。在速度耐力性运动中，往往是乳酸的生成大于乳酸的缓冲和排除，因此，体育锻炼时乳酸在体内逐渐堆积，造成血液的\"酸\"度增加，脑细胞对血液酸碱度的变化非常敏感，血液酸度

增加会使大脑皮层工作能力下降，造成身体疲劳。通过速度耐力锻炼的人，脑细胞耐受乳酸的能力明显增加。

（三）提高速度和速度耐力的方法

1．提高速度的方法由于人体的运动速度可分为反应速度、动作速度和位移速度，所以，练习者应根据体育锻炼的具体要求选择练习方法。

（1）反应速度的练习。主要是抽高神经系统的灵活性和对刺激信号快速作出反应的能力。在练习时可采用不同的刺激信号，如声音、光等，使机体接受刺激并迅速做出反应，也可结合具体的体育锻炼项目有针对性地发展专项反应速度。

（2）动作速度的练习。对体育锻炼者来说，动作速度多表现在一些成套规定的练习动作，如武术、健美、扭身歌。这些练习要求一定的节奏，如果动作速度不够，就会影响锻炼效果。而提高成套动作的运动速度主要是通过熟悉单个动作完成，因此，发展成套动作速度的关键是提高每个动作的熟练程度和各个动作之间的相互连接。

（3）位移速度的练习。影响位移速度的主要因素是步频和步幅，快速小步跑、30米短距离冲刺跑等可提高肌肉的收缩速度，增加步频，而提高步幅的主要手段是提高腿部肌肉力量和柔韧性。

2．提高速度耐力的方法

速度耐力练习主要是无氧运动练习，其目的是提高机体的糖无氧供能能力、缓冲乳酸的能力和耐受乳酸的能力。发展无氧耐力的运动强度较大，体育锻炼时应使心率保持在160次/分以上，具体运动形式包括300-500米等不同距离的全速跑、间歇跑等，有条件的可测定体育锻炼后的血乳酸值，一般来讲，体育锻炼后即刻血乳酸值越高，提高速度耐力的效果越好。

三、有氧耐力及其锻炼的方法 （一）影响有氧耐力的生理因素

有氧耐力是指长时间从事有氧运动的能力，又称一般耐力。决定机体有氧耐力的生理因素主要是运动中氧气的供应因素和作为能量物质的糖原含量。

1．肺的通气功能。从呼吸系统看，肺的通气量越大，吸入本内的氧气量就越多，在体育锻炼中采用深呼吸的方法，可有效地提高呼吸效率，增加肺的有效气体交换量。

2．血液的载氧能力。吸入肺内的氧气是通过血液中敌国红蛋白运送到各组织细胞的，在生理范围内，血液中血红蛋白的含量越高，其携带氧气的能力就越强。如果人体中血红蛋白含量下降10%，就会明显影响有氧耐力。

3．心脏的射轿能力。心脏的射血能力是血液循环的动力，单位时间内，心脏射邮的血量越多，运送氧气的能力越强。体育锻炼中影响心脏射血量的主要因素是心肌收缩力量和心室容积的大小，体育锻炼时，心脏收缩力量越大，心脏的射血能力就越强。

4．骨骼肌体的代谢能力。肌组织的有氧代谢能力是影响有氧耐力的重要因素，有氧代谢酶活性高，利用氧气的能力强，表现为机体的有氧代谢能力高。而肌组织的有氧代谢能力与肌纤维类型密切相关，肌肉中红肌纤维多，有氧代谢能力就好。现在普遍认为，心脏的射血能力和骨骼肌的有氧代谢能力是影响有氧耐力的最重要因素。

5．肌糖原含量。肌糖原是肌肉进行有氧代谢的主要能源物质它的供能特点为效率高，氧气消耗量相对较少，代谢时产生的代谢产物可及时排出体外，不致在体内堆积，对身体产生不利影响。所以，肌肉中糖原含量越高，有氧供能的潜力就越大。虽然脂肪也参与有氧运动的供能，但由于脂肪氧化供能时氧气消耗量大、代谢产物堆积等因素，容易使身体疲劳。

（二）有氧运动对身体机能的良好影响

实践证明，以有氧运动为主要形式的体育锻炼是增强体质，提高人体健康水平的最常用、最有效的方法。

1．提高心肺功能。通过有氧运动可以提高呼吸系统的功能，表现为肺活量水平明显增加，肺交换效率提高。对心脏功能的影响表现为巡静时心率下降或不变，心脏的收缩力量增加，心脏容积增大，有人称这种变化为\"运动员心脏\"，\"运动员心脏\"是心功能对体育锻炼的适应性变化，是心脏力能提高的标志，这些变化可以预防并减少心血管疾病的发生。

2．促进生长发育、延缓衰老。有氧运动由于改善身体的血液循环，加强体内的新陈代谢，而可以促进少年儿童的生长发育。坚持体育锻炼的青少年，其身高、体重、胸围都较同年龄的人有不同程度的增长。老年人进行有氧运动，可以调节神经系统的功能，加强体内的代谢功能，使老年人保持旺盛的精力和充沛的体力，从而达到延年益寿的效果。

3．提高机体的免疫功能。人体抗疾病能力与机体的免疫系统功能有关，有体的免疫机能主要是通过免疫细胞完成的。采用小强度的有氧运动形式对提高机体免疫功能的效果最好，免疫功能的提高不仅可以预防和治疗一些一般性疾病，而且对诸如癌症等大病、顽症也有积极作用。

4．减肥。运动减肥的效果主要与体育锻炼的时间和体育锻炼的总工作量有关，而与运动强度关系不大。由于有氧运动的强度相对较小，不容易疲劳，可以保斑点较长的体育锻炼时间，同时，有氧运动消耗的脂肪类物质较多，所以减肥的效果就明显。以减肥为主要目的体育锻炼都应该以有氧运动为主要形式。

（三）提高有氧耐力的方法

1．最大摄氧量及其体育锻炼。最大摄氧量是指身体发挥最大功能水平，每分钟摄入并供组织细胞消耗的氧气量，最大摄氧量是有氧代谢能力的基础，一般人的最大摄氧量为2-3升/分，经常参加体育锻炼的人可达4-5升/分，在进行有氧耐力练习时，可以最大摄氧量作为参考指标确定运动强度。对于身体机能状况较好的青壮年人来说，运动强度可相当于80%的最大摄氧量；对老年人则以采用40-60%的最大摄氧量强度发展有氧耐力较为合适。

2．无氧阈及其体育锻炼。无氧阈是人体在进行递增性体育锻炼过程中，由有氧代谢供能开始大量动用无氧代谢供能的转折点，这一转的点相当于一般人心率在140-150次/分时的运动强度。也就是说，体育锻炼时心率在140/分以下，主要是发展有氧耐力，心率150次/分以上，就主要是发展机体的无氧耐力。因此，不管彩用何种体育锻炼方式，只要是以发展有氧耐力为主要目的的练习，心率最好不要超过150次/分。

3．常用的有氧耐力练习方法。提高有氧耐力最常用的方式为慢跑，其次还有游泳、自行车、滑雪等。如前所述，发展有氧耐力的练习强度不要太大，但要保证足够的体育锻炼时间，一般每天活动的时间不要低于半小时，最好每于锻炼1小时右。

四、灵敏及其锻炼方法

灵敏是指人体迅速改变体位、转换动作和随机应变的能力，青少年在对抗性体育活动中（如足球、篮球等），录敏能力是非常重要的，灵敏是人体各种运动能力在体育活动中的综合表现。

（一）影响灵敏的生理因素

由于灵敏是人体各种能力在体育活动中的综合表现，所以我种因素都可以影响身体的灵敏能力，除前面提到的大脑皮层的灵敏性、肌纤维类型等因素外，影响灵敏性的生理因素还有：

1．年龄和性别。在儿童少年阶段，随年龄的增加，身体的灵敏性也自然增加，到20岁左右，灵敏能力趋于稳定，老年人的灵敏能力明显下降。在青春发育期前，男孩的灵敏能力比女孩稍强，青春发育期后，男孩的灵敏性明显高于女孩。

2．体重。体重过重会使身体各部分的惯性增加，降低肌肉的速度，表现为身体的灵敏性下降。 3．条件反射的巩固程度。在学习运动技能时，条件反射建立得越巩固，运动技术的能力就越强，表现为灵敏性越好。

（二）提高灵敏能力的方法

提高人体灵敏能力的方法主要有两种：一种是固定的转换体位的练习，如各种穿梭跑、8字跑和折返跑等，主要是发展人体的基本灵敏能力。另一种是给练习乾以突然的信号，练习者接受信号后，迅速做出应激反应，这种方法主要是提高人体应用灵敏的能力。

五、柔韧及其锻炼方法

柔韧是指人体体育锻炼时各关节活动的幅度或活动范围，在健美操、武术等活动中，都要求机体具备一定的柔韧性，对于女青少年来说，柔韧性就显得更为重要。

（一）影响柔韧性的生理因素

1．两关节面积大小的差别。构成关节的两关节面相差越大，关节活动幅度就越大，表现为柔韧性就越好。这一因素是限制柔韧性的先天因素，体育锻炼时该因素的影响不大。

2．关节周围组织的体积。关节周围的组织越多，限制关节运动的因素就越多，虽然并节的稳固性增加，却使身体的柔韧性下降。

3．■关节韧带、肌腱和肌肉的伸展性。关节周围韧带、肌内、肌腱等组织的伸展性越好，关节运动幅度就越大，柔韧性就越好。体育锻炼主要通过增加关节周围组织的伸展性提高关节的柔韧性。

4．对抗肌的协调能力。关节周围的肌肉可分为主动肌和与之作用相反的对抗肌，对抗肌的协调能力主要取决于神经系统对肌肉收缩和放松能力的调节。体育锻炼可以改善对抗肌之间的协调性，从而使柔韧性提高。

（二）提高柔韧性的主要方法是做牵拉练习。牵拉练习可分为两种，一种是动力性牵拉，一种是静力性牵拉。动力性牵拉主要是进行节奏较快、并多次重复同一动力的练习，如连续踢腿、摆腿等。动力性练习可以提高关节在运动中的活动幅度，以适应专项体育活动的需要。静力性牵拉主要是一些缓慢的牵拉练习，如静力压腿等，静力性牵拉比较安全，一般不容易出现运动损伤，在提高柔韧性练习时，最好两种方法相结合使用。

专 题 论 坛

（运动人体科学）

运动生理学的发展和研究领域

张日辉

运动生理学是运动人体科学下设的一门三级学科，作为人体生理学的一个分支，是在对人体生命活动规律有了基本认识的基础上，专门研究人体运动能力和对运动的反应与适应过程的一门学科。运动人体科学是研究体育运动与人的机体的相互关系及其规律的学科群,包括运动解剖学、运动生理学、运动生物化学、运动生物力学、保健康复及运动医学等学科。随着相关学科生物学、生理学、医学、生物力学、生物化学、体育教育训练学等科学技术的发展，研究手段的进步，运动人体科学理论及其技术也迅猛地发展起来。在此，仅简要介绍运动生理学的发展历史和21世纪的研究领域。

一、国内外运动生理学发展历史

1、运动生理学的形成和发展

运动生理学是一门较年轻且发展较快的学科。现代奥林匹克运动开始于19世纪，但百年以前还没有人谈论什么运动生理学，直到19世纪后期，1889年F.LaGrange等出版《身体运动的生理学》第一本运动生理学教科书，运动生理学才开始浮现。20世纪初，1907年W.Fletcher等人注意到肌肉活动与乳酸生成之间存在着密切关系。经过努力，1921年A.V.Hill因对肌肉能量代谢的发现获得诺贝尔奖。但当时大工业兴起和欧洲上空的火药气息，使其研究范围更多的是属于劳动卫生和军事医学，具有代表性的有哈佛疲劳实验室、斯堪的纳维亚实验室。到了20世纪中叶，运动对人体的影响和训练提高运动成绩的理论积累日益丰富，运动生理学作为一门新兴学科，终于形成了独自的科学体系。

近20年来随着细胞生物学、分子生物学、神经科学的飞速发展，运动生理学的研究有许多新的创新，学科内容越来越丰富。运动生理学走过了它的雏形期、成长期至目前的成人期，形成了具有研究范围广泛、研究规模扩大、研究层次深化、研究手段先进和学科交叉覆盖的现代运动生理学特征。

2、我国运动生理学的发展

我国的运动生理学发展起步于20世纪40年代，著名生理学家蔡翘于1940年出版了“运动生理学”。我国运动生理学教学与研究的第一次飞跃性发展是50年代末，在1954年学习前苏联后才在体育院校中建立了生理教研组。1957年我国培养出第一届运动生理学29名研究生，全国六大直属体育院校和我国某些师范院校体育系都相继成立了运动生理学教研室，开设了运动生理学课程，1958年国家体育科学研究所设置运动生理学研究室，初步形成运动生理学教学与科研的机构。60年代初期出版了第一本《运动生理学》教材。70年代末至80年代，我国运动生理学进入第二次飞跃发展时期，有的高校体育院系先后成立了运动生理学硕士点和博士点。半个多世纪以来，运动生理学的发展深受其他生命学科进展的影响，80年代运动生理学家应用分子生物学手段探讨基因决定人体运动能力的规律。运动生理学又进入一个新的发展时期，2001年中国生理学会运动生理学专业委员会成立，从而奠定了运动生理学科发展的良好基础。2008年北京申奥成功，给体育科学提供了千载难逢的发展机遇，作为一名运动生理学工作者，在誉为生命科学世纪的21世纪，在运动生理学新的发展良机到来时，应重新思考其研究领域和将来的发展问题。 二、21世纪初期运动生理学的研究领域

随着人类物质文明的进步与社会的发展，生活环境得到了空前的改善，寿命延长造成社会的老龄化，但医学的发展无法延缓衰老，我们在尴尬与困惑中进入了21世纪。因此，为我们提出了很多新问题，如何延长寿命，提高生命质量？这为我们指出了21世纪运动生理学可能的研究方向。概括起来，21世纪运动生理学研究方向主要有两大主题，即全民健身和运动训练科技服务。具体有：

（1） （1） 针对不同人群及个体进行科学健身指导的运动处方研究； （2） （2） 运动效果评价；

（3） （3） 体育锻炼健身防病治病机理的研究；

（4） （4） 运动训练对人类各种身体素质的影响及其生理学机制研究； （5） （5） 不同训练方法的生理学评定；

（6） （6） 不同训练方法在运动实践中训练效果的监控；

（7） （7） 运动性疲劳机理和恢复手段，及其在训练中的指导意义等。 以上研究方向为健身服务、运动队服务的研究热点是疲劳机理与身体机能恢复、运动与免疫、运动与内分泌、运动与肥胖、健身运动处方、运动与环境等。因此，在新世纪，运动生理学工作者在以上几个研究方向投入研究，在注重创新的同时，更应该注意发挥祖国医学宝贵的财富，发挥中医中药在运动训练体能恢复中的作用，也要注意中国实际发展的社会群众体育的需求，形成中国的特色。国家的全民健身计划也为运动生理学的发展提供了广阔的空间，应当改变当前重竞技轻民用的状态，我们不仅要服务于竞技体育训练水平的提高，也要服务于人民生活质量的提高，相信在21世纪，科学技术的飞跃发展，也一定会使运动生理学的学术理论研究更上一层楼。

1． 1． 400m跑速度规律及训练手段的生理学分析

为揭示400m跑速度规律的生理学实质，采用动态分析方法对参加第6、7届世界锦标赛男子400m决赛运动员的速度参数进行分析。研究结果表明：

（1） （1） 400m跑从起跑加速，达到最大速度后又逐渐降低的统计学规律实质上

反映了能量供应方式从磷酸原系统、糖酵解系统到动用有氧氧化系统的转变过程。

（2） （2） 400m跑加速能力的生理基础是磷酸原系统的供能能力，将加速阶段的

速度控制在极限强度以下是延长ATP—CP供能时间、避免乳酸过是积累以及合理分配全程速度的关键。

（3） （3） 良好的速度耐力在400m跑运动成绩中起着决定性的作用，通过训练、

营养等手段提高机体产生、耐受和消除乳酸的能力是提高速度耐力的关键。

（4） （4） 全程体力的合理分配在400m竞赛中起着重要的作用，正确的做法进合

理利用ATP—CP系统的供能能力，最大限度地延长糖酵解系统供能的时间，尽量降低在氧供能的比例，使400m跑逐步成为真正的无氧供能项目。

（摘自《北京体育大学学报》2004年第1期 作者：郭成吉等）

2． 2． 不同负荷强度运动时表面肌电图中位频率与血乳酸浓度变化的关系

采用等速运动方式，以表面肌电图和血乳酸为指标，在10％、30％和 50％MVC三种负荷条件下，对肘关节屈伸运动时的肱三头肌、肱二头肌和前腕骨肌的表面肌电图和血乳酸浓度的变化进行了比较分析。结果表明：

（1） （1） 肘关节屈伸运动时，伸展运动的力矩峰值下降幅度大于屈曲运动。

（2） （2） 以30％和50％MVC负荷强度运动时，出现了两面肌电图的MF值逐步下

降和血乳酸浓度逐渐增加的现象；工作肌群MF下降幅度，由大到小依次为肱三头肌＞肱二头肌＞前腕骨肌。

（3） （3） 肱三头肌、肱二头肌和前腕骨肌的表面肌电图的MF变化与血乳酸浓度变

化相互比较，10％、30％和50％MVC三种运动形式都表现出了非常明显的相关性。 实验结果可以说明，sEMG作为特异性良好的非损伤性检测手段，不但能够直观地反映肌肉的收缩活动，还与肌肉组织代谢变化有一定的相关关系。 （摘自《体育学刊》2004年第1期 作者：王国祥）

3． 3． 青少年女子铅球运动员的合理滑步速度

为了揭示铅球运动员合理滑步速度，以相关文献资料分析为基础，运用生物力学方法对我国女子青少年铅球运动员的合理滑步速度进行研究。得出结论为

（1） （1） 滑步速度的合理性和稳定性对运动员的运动成绩有直接的影响。 （2） （2） 摆动腿技术和放松用力技术是影响合理滑步速度的主要因素。

（3） （3） 我国青少年运动员滑步特征有两种：由快至慢型和由慢至快型。应根

据运动员具体情况，合理掌握滑步速度，同时滑步速度、节奏要适合运动员的技术风格和类型。

（4） （4） 滑步速度应当适合运动员的身体素质特点及技术熟练程度，不能单纯

求速度而影响最后用力技术。

并提出如下建议：

（1） （1） 力求完整滑步技术动作结构的简单化。从预备姿势开始到左脚落地结

束的整个用力过程尽量避免多余动作，后续动作尽量保持与前一个动作在动作方向上的一致性。

（2） （2） 分解练习动作“边缘”要模糊。滑步技术分解练习总量应适当控制。 （3） （3） 滑步速度和最后用力速度应合理“配置”。完整技术各环节速度的变化

应完全服从于提高最后出手速度的需要，绝对不允许产生由于高速滑步速度而破坏最后用力技术动作的现象。

（4） （4） 身体训练手段的选择和要求应符合滑步和最后用力技术的加速节奏特

点。

（摘自《西安体育学院学报》2004年第1期 作者：王卫国等）

4．我国耐力运动员线粒体DNA高变区I序列多态性分析

为了探讨人类运动能力相关的基因标记与分子机制，对mtDNA高变区I作了序列多态性分析。研究选取汉族耐力运动员95人，相应汉人对照92人，对其mtDNA高变区I特异性片段进行扩增、测序，分析其序列多态性改变。结果显示：中国汉族耐力运动员的多态位点有83个，其中，碱基替换位点68，缺失位点5个，插入位点10个，位点16228碱基缺失及16113-16114和16335-16336碱基插入为运动员独有；中国汉族运动员mtDNA高变区I同质性多态主要表现为碱基转换、碱基颠换、缺失及插入四种类型，其中，碱基转换发生变最高，碱基颠换发生变次之，碱基缺失及插入频率最低。运动员碱基颠换频率明显高于常人,而碱基缺失及插入频率则显著低于常人。运动员T-C转换频率显著高于常人，运动员A-G转换频率则显著低于常人。研究结果还提示，mtDNA扩增产物直接测序分析作为一种简便快捷的mtDNA序列多态性和单核苷酸多态性研究方法，为运动能力遗传标记的筛选与研究提供了有效方法，具有较好应用前景。

肺通气是指肺与外界环境之间的气体交换过程。实现肺通气的结构包括呼吸道、肺泡、胸廓和胸膜腔等。呼吸道是气体进出肺的通道，肺泡是气体交换的场所，而胸廓的节律性运动即呼吸运动是实现肺通气的动力。

呼吸运动

肺通气是胸廓运动引起的，而胸廓运动是呼吸肌在神经系统调节下进行有节律的舒缩所造成的。因此，由呼吸肌舒缩引起呼吸运动才是肺通气的动力。

人体主要的呼吸肌为膈肌和肋间外肌。当膈肌收缩时腹部随之起伏，肋间外肌收缩时胸壁随之起伏。因此以膈肌运动为主的呼吸型式称腹式呼吸，以肋间外肌运动为主的呼吸运动称胸式呼吸。成人的呼吸一般都是混合式的。

呼吸型式与年龄、生理状态、运动专项等因素有关。在进行体育锻炼时要根据动作的特点灵活转变呼吸型式，有利于提高动作质量和运动成绩。如在完成胸廓需固定而便于发力的动作（如支撑悬垂、倒立）时，应以腹式呼吸为主；在完成腹肌需紧张的动作（如仰卧起坐、直角支撑）时，应以胸式呼吸为主。

(插入相应的动作图2幅)

呼吸过程中肺内压的变化

当吸气肌收缩时，胸廓扩大，由于胸膜脏层与壁层间存在少量浆液，使两层胸膜紧密粘着在一起（且有胸膜腔负压加强了这种粘着），故肺必然随着胸廓的扩大而扩大，于是肺容积增大，肺内压降到低于大气压，这时外界空气经呼吸道入肺，这就是吸气过程。参与收缩的吸气肌越多，吸入气量也越大。

吸气末，胸廓不再扩张，肺内压与大气压达到平衡，气体不再入肺。随后吸气肌舒张，胸廓和肺回位，肺容积减少，肺内压升高超过大气压，于是气体经呼吸道出肺，这就是呼气过程。用力呼气时，呼气肌和腹壁肌参与收缩，使肺内压升高更明显，呼出气量更大。

呼吸过程中胸内压的变化

胸内压是指胸膜腔内的压力。胸膜腔是胸膜脏层和壁层之间的腔隙，腔内只有少量浆液。在正常情况下不论吸气或呼气时，胸膜腔内的压力总是低于大气压，所以一般称胸内负压。 胸内负压的成因，可以从作用于胸膜脏层的两种力来分析（胸膜壁层受胸廓支持，可认为不再受外力作用）。一是肺内压，使肺泡扩张；另一是肺回缩力，使肺泡缩小。因此，胸膜腔内的压力实际上是两种相反力的代数和，即： 胸内压＝肺内压－肺回缩力

在吸气末和呼气末，肺内气体不再流动，肺内压就等于大气压，因而： 胸内压＝大气压－肺回缩力

若以一个大气压为0位标准，则：胸内压＝－肺回缩力。

由此可见，胸内负压是肺的回缩力造成。无论是吸气或呼气时，肺都处于一定的扩张状态，具有一定的回缩力。但吸气时，肺扩张大，回缩力大，胸内负压也增大；而呼气时则负压减少。正常人平静呼气末胸内压约为-0.4～-0.7kPa（-3～-5mmHg），吸气末约为-0.7～-1.33kPa（-5～-10mmHg）。紧闭声门用力吸气，胸内压可降至-12kPa（-90mmHg）；紧闭声门做用力呼气，可升高到14.7kPa（100mmHg）。

（插入图3-2 胸膜腔和胸内压测定示意图）

胸内负压具有重要的生理意义：它可保持肺的扩张状态，维持正常呼吸。此外，胸内负压可使胸腔内壁薄且扩张性大的静脉和胸导管扩张，从而促进血液和淋巴回流。

吸气后紧闭声门用力呼气称憋气。憋气能反射性地引起肌张力加强；并能使胸廓固定，为上肢发力的运动获得稳定的支撑点。但憋气时，胸内压呈正压，导致静脉血回流困难，心输出

量减少，致使心肌、脑细胞、视网膜供血不足，以致产生头晕、恶心、耳鸣及“眼冒金花”的感觉。憋气结束，出现的反射性深吸气，使胸内压骤减，潴留于静脉的血液迅速回心，血压骤升，这些对于儿童少年的心脏发育极其不利。青少年锻炼宜少憋气，同时在憋气时应注意：憋气前的吸气不要太深；深吸气后的憋气可微启声门，让少量气体有节制地从声门挤出。此外，对憋气的适应要遵循循序渐进的原则。

肺通气的阻力

肺通气的阻力可以分为弹性阻力和非弹性阻力两部分。

弹性阻力包括胸廓和肺的弹性阻力，它们约占总阻力的70%。非弹性阻力包括气道阻力和组织的粘滞性阻力。

肺通气的实现就是肺通气动力不断克服肺通气阻力的结果。

训练对肺通气功能的影响

1．通气效率的提高和呼吸肌耗氧量的下降

训练导致安静时呼吸深度增加，而呼吸频率下降。运动时，在相同肺通气量的情况下，运动员的呼吸频率比无训练者要低，即运动员肺通气量的增长依靠呼吸深度增加来保证的程度大于无训练者。运动中较深的呼吸，将使肺泡通气量和气体交换率加大，使肺通气更有效果，同时呼吸肌的能耗量和耗氧量也随之下降。所以在同样的肺通气量时，运动员呼吸肌消耗的氧量比无训练者少，而到达工作肌的氧量却较多。这对进行长时间的运动有利。运动新手在运动中往往呼吸节律不规则，在长时间剧烈运动中还可能因呼吸紊乱而导致呼吸肌疲劳及耗氧量增多，从而降低运动能力。

2．氧通气当量的下降

氧通气当量是指每分通气量和每分吸氧量的比值（VE／VO2 ）。氧通气当量是评价呼吸效率的一项重要指标，氧通气当量小说明氧的摄取效率高。正常人安静时氧通气当量为24（6L／0.25L），安静时的氧通气当量几乎不因训练而改变。运动时，在相同吸氧量情况下，运动员的通气量比无训练者要少；在相同肺通气量情况下，运动员的吸氧量较无训练者要大得多，即运动员的呼吸效率高。研究表明，呼吸效率越高者，能完成的运动强度也越大。

3．训练对运动时每分通气量的影响

训练导致人体亚极量运动时的每分通气量增加的幅度减少，但训练者能承担的运动强度及

运动时能达到的每分通气量的上限较无训练者为大。运动时，运动员的最大通气量可达180L／min，无训练者约为120L／min。

第十四章 身体素质的生理学分析 第三节 耐力素质

耐力是人体长时间进行肌肉活动的能力，也可以看作是对抗疲劳的能力。耐力素质的分类及命名十分繁杂，可按运动时的外部表现划分为速度耐力、力量耐力和静力耐力等；按该项工作所涉及的主要器官划分为呼吸循环系统耐力、肌肉耐力及全身耐力等；还可按参加运动时能量供应的特点划分为有氧耐力和无氧耐力；并可按运动的性质划分为一般耐力和专项耐力等等。本节将着重从能量供应的角度介绍有氧耐力和无氧耐力的生理基础以及有氧与无氧耐力训练等问题。

一、有氧耐力及其训练 （一）有氧耐力的生理基础

有氧耐力是指人体长时间进行有氧工作（依靠糖、脂肪等有氧氧化供能）的能力。氧供充足是实现有氧工作的先决条件，也是制约有氧工作的关键因素。而运动中氧的供应受多种因素制约，将影响有氧耐力提高的有关因素概括如图14-5[G1：]。

1．心肺功能：空气中的氧通过呼吸器官的活动吸进肺，并通过物理弥散作用与肺循环毛细血管血液之间进行交换，因此，肺的通气与换气机能是影响人体吸氧能力的因素之一。 优秀的耐力专项运动员肺的容积、肺活量均大于非耐力专项运动员和无训练者，肺的通气机能和弥散能力也大于一般人，其肺功能的改善为运动时氧的供给提供了先决条件。

经肺换气后，氧弥散入血液，由红细胞中的血红蛋白携带并运输，因此，血液的载氧能力和心脏的泵血功能与有氧耐力密切相关。在运动训练中常观察到，如果运动员血红蛋白含量下降10%，往往会引起有氧能力降低和运动成绩下降。

要实现肺泡气与肺毛细血管血液间的气体交换，除了要有一定的肺泡通气外，还必须有相应数量的肺部血液灌流量，后者又取决于单位时间内由心脏输出的血量。“通气/血流比”[H1：]在安静时一般无明显变化，但从安静状态转入最大强度运动时，其比值可明显增大，这是由于运动时人体增加肺通气的能力远远大于增加心输出量的能力，结果导致机能无效腔（即未得到血液灌流的肺泡）大大增加。因此，肺通气机能并非是限制有氧能力的主要因素，而心脏的泵血机能

是限制最大有氧能力提高的一个十分重要的因素。心输出量[H2：]受每搏输出量[H3：]和心率[H4：]的制约，许多研究已证明，运动训练对最高心率影响不大，甚至可以降低，所以最大负荷工作时心输出量的差异主要是由每搏输出量造成的。因此，增加心输出量的关键是每搏输出量，后者又决定于心肌收缩力及心腔容积的大小。

优秀的耐力专项运动员在系统训练的影响下，使心脏的形态与机能出现一系列适应性的变化，主要表现为左心室内腔扩张，心容积增大，安静时心率减慢，每搏输出量增加，表明心脏的泵血机能和工作效率得到提高，以适应长时间持续运动的需要。

2．骨骼肌特点：当毛细血管血流经组织细胞时，肌组织从血液中摄取和利用氧的能力与有氧耐力[H5：]密切相关。肌组织利用氧的能力，一般用氧的利用率（即每100ml动脉血流经组织时组织利用氧的百分率）来衡量。

肌组织利用氧的能力主要与肌纤维类型及其代谢特点有关。实验证明，优秀的耐力专项运动员慢肌纤维百分比高并出现选择性肥大现象，同时还伴有肌红蛋白、线粒体及其氧化酶活性和毛细血管数量增加等方面的适应性变化。

因此，有氧耐力的好坏不仅与心肺功能或氧运输系统有关，而且与氧的利用系统即肌纤维的组成及其有氧代谢能力有密切关系。目前认为，心输出量是决定最大摄氧量（V的中枢机制，而肌纤维类型的百分组成及其有氧能力是决定V

O2max）[H6：]

O2max的外周机制。

3．神经调节能力：在进行较长时间肌肉活动中，要求神经过程的相对稳定性以及各中枢间的协调性要好，表现为在大量传入冲动作用下不易转入抑制状态，从而能长时间地保持兴奋与抑制有节律地转换。长期进行耐力训练，不仅能够提高大脑皮层神经细胞对刺激的耐受力，而且能够改善各中枢间的协调关系，表现为运动中枢的兴奋与抑制过程更加集中，肌肉的收缩与放松更加协调；各肌群（主动肌、对抗肌、协同肌）之间的配合更趋完善；内脏器官的活动（即氧运输系统的功能）能更好地与肌肉活动相适应。由于神经调节能力的改善，可以提高肌肉活动的机械效率，改善动力定型，节省能量消耗，从而保持长时间的肌肉活动。

4．能量供应特点：耐力性项目运动持续时间长，强度较小，其能量绝大部分由有氧代谢供给，所以，机体的有氧代谢能力与有氧耐力素质密切相关。系统的耐力训练，可以提高肌肉有氧氧化过程的效率和各种氧化酶的活性以及机体动用脂肪供能的能力。在长时间耐力练习中随着运动时间的延长，脂肪供能的比例逐渐增大。人体动员脂肪供能的能力可以从血浆中自由脂肪酸的含量来判断。

（二）超负荷原则

超负荷原则是指运动训练的负荷应该超过以往的常量负荷，超负荷原则的生理学基础是能量代谢的超代偿规律、神经生理学的刺激强度规律等。研究表明：恢复过程的强度、超量恢复的大小和持续时间等都取决于消耗过程的强度，在一定范围内，肌肉活动量愈大，消耗过程愈剧烈，随之而来的超量恢复[H1：]过程愈明显，在这个基础上，机体各器官系统结构和功能的良好改善也愈明显，体质增强效果也愈显著。运动技能[H2：]的生理本质是运动条件反射，条件反射建立的快慢和神经系统活动的“强度法则”有关。对强度小的刺激条件反射建立慢，在生理范围内较强的刺激则条件反射建立快，超量负荷的刺激是一种生理范围内较强的适宜刺激，对运动技能的形成有加速作用。

超负荷的量可以通过控制两个基本因素而改变，这两个因素是训练的强度和训练的量（由训练的次数和持续时间组成）。一般来说，在生理范围内超负荷愈大，适应的效果和功能能力的提高就愈显著。为使训练能在超负荷条件下持续进行，应该逐渐使负荷增加，但这种负荷的增加应该是周期性的、逐步的增加（图15-1）。训练较重的阶段应衔接以强度较小的恢复阶段，即在一个周期的训练高峰后衔接一个训练强度和量较低的阶段，从图形上看似锯齿形，使逐渐增加的超负荷刺激伴随着恢复和适应。

健身活动对人体免疫功能的影响

健身活动不同于极量强度的竞赛，如健身性耐力练习、舞蹈、太极拳等能提高人体免疫能力，其影响程度取决于受试者的运动习惯、运动种类及年龄、性别、体质状况等。

1．健身活动对细胞免疫[H2：]能力的影响

长年坚持舞蹈锻炼者安静时表现出细胞免疫“节省化”现象，即羊红细胞玫瑰花结百分率较低，而淋巴细胞转化率正常，舞蹈等练习可引起即时性体液免疫[H3：]变化，即酵母多糖—补体玫瑰花结百分率升高。

河野对每周坚持5日以上，每日2小时运动习惯的人进行了免疫机能测定，并以无运动习惯的人作为对照。结果表明，具有运动习惯的实验组对淋巴细胞反应性明显高于对照组，单核细胞对酵母多糖的吞噬机能也大大高于对照组，而免疫球蛋白和补体在实验组与对照组间无明显差异。因此，运动习惯对细胞免疫有较大影响，而对体液免疫的影响则较小。Soppi等以无运动习惯的健康人为对象，连续6周进行运动负荷时，与运动开始相比，其淋巴细胞反应性显著提高。提示长期系统地进行健身锻炼可使人体细胞免疫机能明显增强。

有研究者对多年练习太极拳气功的老年人运动前后外周血NK细胞活性和NK细胞数量进行动态观察。结果显示，运动后即刻NK细胞活性，NK细胞数量均呈显著性升高，运动后2小时两项指标都有相应程度的恢复。NK活性虽高于安静值但无显著性变化。另有学者对坚持每天慢跑锻炼二年以上的老年人进行研究，以匀速慢跑作为运动负荷，慢跑时间均为30min、速度为150m·min-1，在30min内分别跑完4000～5000m，在安静状态，运动后即刻、2h、24h分别作T淋巴细胞百分率检测，发现运动后即刻和2小时后T淋巴细胞百分率上升（表16-11）。

表16-11 运动前后T淋巴细胞的变化（脂酶法）

T淋巴细胞 t值 P

运 动 前

35.73±11.12

运 动 后 即 刻 55.40±13.07 6.89 <0.001

2 小 时 49.26±13.07 5.31 <0.0001

24 小 时 30.66±6.68 0.91 >0.8

（依袁家齐等）

2．健身活动对免疫分子的影响

研究表明，长期坚持长跑锻炼的运动组血浆IgA、IgM、IgG显著高于对照组，患上呼吸道感染的人数显著小于对照组。

关于运动引起的淋巴因子变化及其与类鸦片肽的关系日益受到重视。持续跑步30min时，有

时可出现被称为“跑步欣快感”的现象。这时可表现为心情愉快，内心舒畅，这是由于运动使β-内啡肽升高所致。