1、第十一章 有氧、 无氧运动能力,第一节 运动时和运动后的氧动力学,第二节 有氧运动能力,第二节 无氧运动能力,协调、经济性,运动能力,环境,心理因素,能量来源,无氧运动能力,有氧运动能力,力量,影响人体运动能力的因素图解,第一节 运动时和运动后的氧动力学,一、需氧量与吸氧量 需氧量（O2 reqirment ）是指单位时间内所需的氧量。 安静时约氧250ml/min(毫升/分),运动时需氧量随运动强度而变化，并受运动持续时间的影响。运动时随着运动强度的增大，每分需氧量也相应增加。,运动强度及持续时间与需氧量的关系,概念：人体单位时间内（通常以1min计）从肺泡中获取的氧量或全身各组织器官从毛细
2、血管中抽取的氧量称为吸氧量（oxygen intake ,VO2）或每分吸氧量。 安静时：200-300毫升/分。运动时：随着运动强度的增加，每分需氧量成比例增加，摄氧量能否满足需氧量，取决于运动项目的特点。在持续时间短且强度大的运动中以及低强度运动的开始阶段，摄氧量均不能满足需氧量而出现氧的亏欠。,吸氧量,二、氧亏和运动后过量氧耗,氧亏,氧亏是指运动时的需氧量与实际吸氧量之差。,氧亏和运动后过量氧耗 1、氧亏（O2 deficit） 概念：生理学把需氧量与吸氧量之差称为氧亏。 原因：氧运输系统（呼吸和循环）功能惰性,血红蛋白和肌红蛋白结合的氧气、组织液及血液中溶解的氧气、储存的ATP及CP
3、、糖酵解,上世纪20年代初，希尔（Hill；AV）提出了氧债的概念。梅耶霍夫（1931）等进行了进一步研究。 认为运动后恢复期内的过量氧耗就是用于偿还运动过程中的氧亏，因此把它称之为氧债。 （1） 氧债的组成：乳酸氧债和非乳酸氧债。 非乳酸氧债(25% ) ATP-PCr 乳酸氧债(75 %) 糖原无氧酵解生成的乳酸 （2）氧债的计算： 氧债=总耗氧-（0.25时间),负氧债能力的高低反映了其无氧耐力的高低。憋气试验：吸气后憋气、呼气后憋气,运动后过量氧耗,运动后过量氧耗（EPOC），是指运动后恢复期内处于较高代谢水平的机体，恢复到安静水平所消耗的氧量。,过量氧耗的主要原因：,1.体温升高 体
4、温升高lC时，体内的代谢率可增加13%。2.血液中儿茶酚胺处于较高水平 如去甲肾上腺素促进细胞膜上的Na、K泵活动加强，因而消耗一定的氧。3.磷酸肌酸的再合成 在运动后恢复期CP的再合成需要消耗一定氧。4.肌细胞内Ca2+的升高5.甲状腺素和肾上腺皮质激素处于较高水平,三、依运动时氧需与氧供关系对运动能力进行分类 根据运动时需氧量与实际的供氧关系，可以将人体运动能力分为有氧运动能力和无氧运动能力。 后者又可以细分为不需氧的ATP-PCr系统的能力和糖无氧酵解的能力。,无氧练习,极量强度的无氧练习： 无氧供能占90-100%，如100m跑。近极量强度的无氧（混合的无氧强度）练习： 无氧供能占75
5、-85%，如200-400m跑。亚极量强度的无氧（有氧无氧强度）练习： 无氧供能占60-70%，如800m跑。,有氧练习,极量强度的有氧练习： 有氧供能占60-70%，如1500-3000m跑。近极量强度的有氧练习： 有氧供能占90%，如5000-10000m跑。亚极量强度的有氧练习： 有氧供能占90%以上，如30km及以上跑。中等强度的有氧练习： 几乎全部都为有氧供能，如50km竞走。小强度的有氧练习： 全部都为有氧供能，如日常走路。,一、有氧运动能力的生理学基础（一）骨骼肌纤维类型的百分配布（二）代谢功能（三）心肺功能（四）神经系统的调控（五）激素的作用,第二节 有氧运动能力,二、最大摄氧
6、量 最大吸氧量是指人体在严格定量控制的运动器械上，进行全身大肌肉的递增运动负荷的力竭运动中，当人体的氧运输系统的供氧能力和肌肉的用氧能力达到本人的最高水平时，人体每单位时间所能摄取的氧量。 评定人体有氧工作能力的重要指标之一,男子绝对值：3.0-3.5L/min 相对值：50-55ml/kg/min 女子绝对值：2.0-2.5L/min 相对值：40-45ml/kg/min,(二)最大摄氧量的测定方法,1直接测定法 通常在实验室条件下，让受试者在一定的运动器械上进行逐级递增负荷运动实验测定其摄氧量。,判定标准：心率达180次/分(儿少达200次/分)呼吸商(RQ)达到或接近l.15 摄氧量随运
7、动强度增加而出现平台或下降 受试者已发挥最大力量并无力保持规定的负荷即达精疲力竭,最大摄氧量的采集,2.间接推算法,台阶高度 男子：40厘米 女子：33厘米登台阶的频率22.5次分总时间是5分钟记录负荷后第一个10秒的心率。,（三）决定最大吸氧量的机制,1中央机制（心肺功能）2外周机制（运动肌肉利用氧的能力）氧脉搏动静脉氧差,（三）决定最大吸氧的机制,人体供氧能力,肌肉利用氧的能力,最大吸氧量,最高心率,肌肉的摄氧能力,供给肌肉的血量,最大搏出量,中央机制,心泵功能,心输出量,循环血量和血红蛋白总量与氧的运载量,(外周机制),(氧脉搏),线粒体数量、密度、内膜的表面积和氧化酶活性,动静脉氧差,
8、其它,遗传、年龄和性别、训练,（四）影响最大吸氧量的因素(1)遗传因素 遗传度为93.5% (2)年龄、性别因素 (3)训练(4)停训,1.氧运输系统对VO2max的影响,2.肌组织利用氧能力对VO2max的影响,肌组织从血液摄取氧的能力,肌肉组织利用氧的能力 慢肌纤维具有丰富的毛细血管分布，肌纤维中的线粒体数量多、体积大且氧化酶活性高，肌红蛋白含量也较高。 有利于增加慢肌纤维的摄氧能力。,不同项目运动员慢肌纤维百分比和VO2max,3.其他因素对VO2max的影响,(1)遗传因素 (2)年龄、性别因素,最大摄氧量的年龄、性别变化,(3)训练因素,不同运动项目运动员的VO2max比较左图女子
9、右图男子,(四)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 800米游泳成绩与VO2 max相关系数为0.75；5000米跑成绩与VO2 max相关系数为0.81。 2.作为选材的生理指标 3.作为制定运动强度的依据,（五）最大吸氧量的应用,1、评价耐力运动成绩2、确定运动强度,(六）最大吸氧量平台最大吸氧量平台是指人体在最大吸氧量峰值水平能维持的运动时间。判断标准：从受试者达到最大吸氧量峰值起继续运动（强度不变），直至最大吸氧量水平降低15%时为止的时间。,（三）无氧阈（anaerobic thereshoud,AT）,它反映了机体内的代
10、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。,概念： 无氧阈是指人体在递增负荷的运动过程中，人体的供能全部由有氧代谢供能而转入由有氧代谢和无氧代谢共同供能的转折点（亦称拐点）。 无氧阈根据测定方法可分为乳酸无氧阈和通气无氧阈。两者的意义相同。,“个体乳酸阈”：,个体在渐增负荷中的乳酸拐点,波动范围：1.4-7.5mmol/L 意义：更能客观和准确地反映机体有氧工作能力的高低。,(二)乳酸阈的测定方法,1.乳酸阈测定 受试者在渐增负荷运动试验中，连续采集每一级运动负荷时的血样(一般用耳垂或指尖末梢血)测得其血乳酸值。,以运动负荷时做功量(W)或运动强度为横坐标，血乳酸浓度为纵坐标作图
11、，将乳酸急剧增加的拐点对应的血乳酸浓度确定为乳酸阈。,递增强度负荷运动时血乳酸的测定,需氧量、强度、吸氧量、乳酸阈之间的关系,不同运动能力运动员递增强度运动时乳酸阈变化,图中可见，五名体育爱好者的乳酸阈拐点偏左，而三名准职业运动员的乳酸阈拐点偏向右。表明随强度的增加有训练运动员的乳酸高峰出现较晚，有氧能力较强。,乳酸阈和最大吸氧量的关系,乳酸阈和最大摄氧量都可以用以评定人体的最大有氧能力。最大摄氧量反映了人体在运动时所摄取的最大氧量。乳酸阈则反映了递增负荷运动时刚引起乳酸堆积时所需要的最大摄氧量利用率。两者反映的是不同的生理机制，前者主要反映心肺功能，后者主要反映骨骼肌的代谢。,通过系统训练能
12、够提高最大吸氧量的可能性较小，它主要受遗传因素的制约。乳酸阈受遗传因素的制约较少，其可训练性较大，训练可大幅度提高运动员的无氧阈。以最大吸氧量来评定人体的最大有氧能力是有限的，乳酸阈的提高作为评定人体有氧能力在实践中的意义将更大。,2.通气阈测定,在渐增负荷运动中，将肺通气量变化的拐点称为“通气阈”,呼出气的采集,(三)无氧阈的应用,1.评定耐力水平的指标VO2max和LT是评价有氧能力或耐力水平的重要指标。前者主要反映心肺功能，后者主要反映骨骼肌的代谢水平。系统训练对VO2max提高较小，它受遗传因素的影响较大。系统训练对LT提高较大。显然，乳酸阈值的提高是评定人体有氧能力增进更有意义的指标
13、。 2.作为发展耐力的训练强度,四、促进有氧能力的训练,（一）持续训练法（慢长距离跑）（二）乳酸阈训练法（高强度持续运动）（三）间歇训练法（四）高原训练法,(一)持续训练法,概念：指强度较低、持续时间较长且不间歇地进行训练的方法，主要用于提高心肺功能和发展有氧代谢能力。 练习时间：5分钟20-30分钟以上。 良好影响：能提高大脑皮层神经过程的均衡性和机能稳定性，改善参与运动的有关中枢间的协调关系，并能提高心肺功能及VO2max，引起慢肌纤维出现选择性肥大，肌红蛋白也有所增加。,(二)乳酸阈强度训练法,一般无训练者，常以其50%VO2max的运动强度进行较长时间的运动，而血乳酸几乎不增加或略有上
14、升。运动员可达到60%-70%VO2max强度，而优秀的耐力专项运动员(马拉松、滑雪)可以85%VO2max强度进行长时间运动。运动员随训练水平的提高，有氧能力的百分利用率明显提高。在具体应用乳酸阈指导训练时，常采用乳酸阈心率来控制运动强度。,(三)间歇训练法,指在两次练习之间有适当的间歇，并在间歇期进行强度较低的练习，而不是完全休息。要求：练习的距离、强度及每次练习的间歇时间有严格的规定 特点：1.完成的总工作量大 2.对心肺机能的影响大,第三节 无氧运动能力,概念：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 包括：ATP-CP分解供能(非乳酸能)糖无氧酵解供能(乳酸能),一、力量爆
15、发型运动,（一）力量爆发型运动的生理基础1骨骼肌纤维中ATP-PCr的贮量 力量爆发型运动训练，不仅使肌纤维中ATP和PCr 贮量增加，同时肌酸激酶（CK）活性也增高，可以更快的催化PCr 水解，使ADP更迅速地再合成ATP。2骨骼肌肌纤维类型的百分配布快肌纤维中ATP和PCr的贮量多于慢肌，快肌纤维中的CK活性也高于慢肌纤维。,3代谢基础力量爆发型运动时的能量供应，是依靠肌肉中的ATP水解，释放能量，同时生成ADP，再由PCr水解，释放出能量使ADP再合成ATP。4大脑皮层运动区的功能力量爆发型运动是由大脑皮层运动区指令发动的，所以皮层运动区的同步募集更多有关快运动单位同步收缩，产生最大力量
16、。5心肺功能,（二）力量爆发型（ATP-PCr系统的测评）1.玛伽莉亚(Margaria)和 卡尔曼(Kalaman)跨登台阶测验。,玛加利亚跑楼梯(或跨登台阶)试验法,玛加利亚-卡尔曼跑楼梯动力试验法,计算方法：,无氧功率评分标准,2.黎惠氏纵跳摸高测验黎惠氏纵跳摸高测验是一种极为简装的测评人体ATP-PCr系统能力的方法。 P=无氧功率W=体重H=纵跳高度方法简便易行，但精确性较差。,（二）糖无氧酵解系统能力的测评,（一）糖无氧酵解系统（乳酸系统）运动能力的生理基础（无氧耐力能力的生理基础）1.肌纤维类型的百分组成2. 缓冲乳酸的能力3.脑细胞对血液酸碱度变化的耐受力4交感-肾上腺系统的快
17、反应应急激素,(二)糖无氧酵解系统能力的测评 测定糖酵解代谢能力,一般是通过3090s的最大能力持续运动实验来完成。基本评价标准是：做功的功量越大，运动前后血乳酸的增值越大，是糖酵解代谢供能能力越强的标志。,1.温盖特(Wingate)无氧试验,实验过程： (1)测定受试者身高、体重、肺活量及皮脂厚度。 (2)让受试者以0.075千克/净千克体重负荷，以最快速度全力蹬车30秒，同时记录蹬踏圈数和心率，并将每5秒的蹬车数代入下面公式，单位是瓦特(Watt)。,其他型号的功率自行车则采用：,最大无氧功率(第一个5秒)=5秒最大蹬车圈数*前车轮周长*阻力*6.11。能量来源于ATP及CP的分解,平均
18、无氧功率：将6个5秒钟车轮转的圈数相加除以6。其能量来源于ATP、CP及无氧糖酵解。,试验中可以获得受试者的：（1）最大功量。全力蹬踏过程中的最大做功峰值。（2）平均功量。测试过程中所有做功的平均值。（3）疲劳%。测试过程中最大功量-最低功量值/最大功量的百分比。,2魁北克（Quebec）90s 蹬车测验,从测试中获得受试者：（1）最大功量。全力蹬踏过程中的最大做功峰值，以W或Wkg-1表示。(2)90s平均功量。90s测试中所有做功的平均值。（3）疲劳指数（疲劳%）疲劳。,3. 运动中血乳酸浓度乳酸是糖原无氧酵解的产物，血乳酸浓度增高又能保持运动能力不降低，被认为是无氧运动高的表现。,三、促
19、进无氧能力的训练（一）改善ATP-PCr系统的训练 诸如投掷、举重、短跑（100m ）等，主要需要ATP-PCr系统以供竞赛所需的整体能量。因此最适用的训练是能通过ATP-PCr系统产生最大量ATP的训练计划。（二）改善乳酸能系统的训练 超过大约10s 以上的最大运动用力，对糖酵解系统所产生的能量依赖也就越来越大。为可改善这一能量系统，运动员必须通过短期、高强度用力使“系统”超负荷。,间歇训练既可以用于发展有氧能力，也可用于发展无氧能力，关键是在运动（工作）期和休息期和运动期的工作强度等5个因素的安排。,(二)恒定负荷试验,受试者在相应的运动器械上维持恒定功率负荷的运动，直至不能维持为止。“无
20、氧跑速试验”:即要求受试者在20%坡度的跑步机上以约13km/h的速度跑步，以受试者能够维持运动的时间长短来判定无氧做功能力。无氧做功能力与400米跑成绩有较好的相关性。 (三)无氧能力的生理学检测 最大氧亏积累和最大血乳酸水平,三、提高无氧工作能力的训练,(一)发展ATP-CP供能能力的训练方法：采用无氧低乳酸的训练 原则： 最大速度或最大练习时间不超过10秒； 休息间歇不能短于30秒，以60秒或90秒的效果更好； 成组练习后，组间的练习不能短于3-4分钟，因为ATP、CP的恢复至少需要3-4分钟。,(二)提高糖酵解供能系统的训练,1.最大乳酸训练 练习强度和密度要大，间歇时间要短。练习时间一般应大于30秒，以1-2分钟为宜。,跑1分钟休息4分钟的5次间歇快跑后血乳酸浓度的变化,2.乳酸耐受能力,通过提高缓冲能力和肌肉中乳酸脱氢酶活性而获得。在训练中要求血乳酸达到较高水平。训练时以血乳酸在l2mmol/L左右为宜。然后在重复训练时维持在这一水平上，以刺激身体对这一血乳酸水平的适应，提高缓冲能力和肌肉中乳酸脱氢酶的活性。,思考题,1.试述最大摄氧量的生理机制及其影响因素。2.用间接法推算最大摄氧量的原理是什么?目前常用约有哪些方法?3.试述个体乳酸阈在体育运动中的理论与实践意义。4.提高人体有氧工作能力的训练方法有哪些?并从生理学角度进行分析。5.试述无氧工作能力的生理基础。,
