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有氧工作能力
作者︰系統管理員    發布于︰2014-12-14 16:26:48    文字︰【】【】【
摘要︰人體有氧工作能力決定于機體氧運輸系統功能和肌肉利用氧的能力。其中心泵功能是制約運氧能力的主要因素;肌肉利用氧的能力主要取決于肌肉的供氧量與肌細胞中線粒體氧化黴的活性、血流量與肌縴維周圍的毛細血管等因素。訓練可以提高機體有氧能力及最大吸氧量利用率。本章概述了最大吸氧量、乳酸閾等與運動中的氧供和氧耗有關的運動生理學現象和機制,討論了它們在體育運動中的意義。
人體有氧工作能力決定于機體氧運輸系統功能和肌肉利用氧的能力。其中心泵功能是制約運氧能力的主要因素;肌肉利用氧的能力主要取決于肌肉的供氧量與肌細胞中線粒體氧化黴的活性、血流量與肌縴維周圍的毛細血管等因素。訓練可以提高機體有氧能力及最大吸氧量利用率。本章概述了最大吸氧量、乳酸閾等與運動中的氧供和氧耗有關的運動生理學現象和機制,討論了它們在體育運動中的意義。
第一節︰需氧量和吸氧量
一、需氧量與吸氧量
1、需氧量︰指人體為維持某種生理活動所需的氧量。需氧量通常以每分鐘為單位計算。
成年人安靜時需氧量大約每分鐘250ml。
運動時需氧量是隨著運動強度而變化,並受運動持續時間影響。運動強度大、持續時間短,雖然總需氧量少,但每分需氧量卻大。反之,運動強度小,持續時間長,雖然每分需氧量少,可是總需氧量卻大。例如從100米賽跑的速度計算出的需氧量可達40 L/min,而馬拉松跑時的需氧量卻為2-3.5 l/min。如果從持續時間計算需氧量,100米(12秒)總需氧量達7 L 左右,而馬拉松跑(2小時以上)總需氧量700 L以上。
2、吸氧量︰在肺換氣過程中,由肺泡氣擴散入肺毛細血管,並供給人體實際消耗或利用的氧量稱為吸氧量。
由于人體不能大量儲存氧,在實驗中所測得的氧量是機體實際消耗或利用的氧量,因此,吸氧量也稱耗氧量。
3、每分吸氧量︰吸氧量是以單位時間每分鐘計算,故稱為每分吸氧量,並以VO2表示。
安靜時,人體的基礎代謝率低,能量消耗少,每分鐘吸氧量與每分鐘需氧量處于平衡狀態(200-300 ml)。
4、最大吸氧量
人體在進行有大量肌肉參加的長時間激烈運動中,心肺功能和肌肉利用氧的能力達到本人極限水平時,單位時間所能攝取的氧量稱為最大吸氧量(Maximal Oxygen Consumption, VO2max )。通常以每分鐘為計算單位。最大吸氧量反映機體氧運輸系統的工作能力,是評價人體有氧工作能力的重要指標之一。
最大吸氧量的表示方法有兩種,即絕對值和相對值。絕對值用L/min表示,表示整個機體在單位時間內(每分鐘)所能吸收的最大氧量。由于需氧量與體重成正比關系,而身高、體重存在個體差異,因此用絕對值進行個體間的橫向比較是不適的,常用人體的相對值表示最大吸氧量(ml/kg/min)。我國成年男子最大吸氧量絕對值約為3.0-3.5 L/min,相對值50-55 ml/kg/min,男子比女子高。
最大吸氧量與運動員所從事項目也存在一定關系。世界優秀運動員項目不同,最大吸氧量也不同。越野滑雪、馬拉松、劃船等耐力競技項目運動員中,最大吸氧量的相對值最大,男子94 ml/kg/min,女子85.1 ml/kg/min。短跑運動員的最大吸氧量最小(圖6-1,2)。我國中長跑運動員一般低于中非國家中長跑運動員,約在70-75 ml/kg/min。可以認為最大吸氧量的大小與耐力訓練有關,是評定心肺功能的一項指標。
二、影響最大吸氧量的因素
1、最大吸氧量主要決定于心髒的泵血功能和肌肉利用氧的能力。故將心髒的泵血功能稱為最大吸氧量的中央機制,而把肌肉利用氧的能力稱為最大吸氧量的外周機制。影響最大吸氧量的主要機制是心髒的泵血功能。此功能的大小又取決于心髒容積和心肌收縮力。根據Fink原理,吸氧量=心率×每搏輸出量×動靜脈氧差。可以認為最大吸氧量是最大心率、最大每搏輸出量及最大動靜脈氧差三者的乘積。
在最大心率、每搏輸出量不變的條件下,動靜脈氧差是影響最大吸氧量的一個重要因素,也是影響最大吸氧量的一個外周機制。肌縴維類型影響肌肉的攝氧能力,研究表明,慢肌縴維有豐富的毛細血管分布,線粒體數量多、體積大,其黴的活性高;慢肌縴維肌紅蛋白含量也比較高,有利于增加肌縴維的攝氧能力。耐力訓練可以提高慢肌縴維的生理生化代謝功能,在一定範圍內可以導致快肌縴維向慢肌縴維的方向變化,提高攝氧和利用氧的能力。因此可見,最大吸氧量取決于心髒的泵血功能和肌肉利用氧的能力。
2、遺傳
克索拉斯(Kessouras. 1972年)等研究了25對雙生子(15對單卵,10對雙卵),發現最大吸氧量的遺傳度為93.4%(圖6-3)。研究表明,進行有計劃的訓練,受試者只能提高本人最大吸氧量的5-25%,重要在于提高有氧氧化黴的活性及毛細血管網的發達,改善骨骼肌的代謝能力。 
3、年齡、性別
最大吸氧量與年齡增長有關。青春期前男女最大吸氧量的差異很小,12-13歲之後逐漸差異顯著。成人男子(30-45 ml/kg/min) 要高于女子15-20%。13-17歲為女子的峰值,18-20歲為男子的峰值。此後,隨年齡的增加,男子以每年2%,女子以每年2.5%而下降。老年後下降率減為0.8%-0.9%。60歲時減少到最大值的70%(圖6-4)。 
最大吸氧量性別差異的生理機制有幾個方面,一般認為女子每公斤體重的血液和心容積、血紅蛋白、心輸出量都比男子低。此外,睪酮對最大吸氧量也有良好影響。這也是有氧耐力男性比女性強的一個因素。最高心率沒有性別的差異,可是男性每搏輸出量大,其結果每分輸出量增多,導致最大吸氧量大于女性。由于女子的脂肪比男子多,身體的組成的特點決定了最大吸氧量低于男子。但性別差異也不是絕對的。
4、訓練
訓練提高最大吸氧量的原因,是由于訓練可增大心容積和心肌收縮力量。研究表明,一般人心容積為700-800 ml,而耐力運動員可達900-1000 ml。同時,每搏輸出量可達到120 ml。此外,訓練可導致慢肌縴維線粒體增大、增多,線粒體氧化黴的活性增加,提高氧的攝取。同時,耐力訓練在一定的範圍內可以導致快肌縴維的生理、生化代謝特征向慢肌縴維方向變化,提高攝氧和利用氧的能力。戴維斯(Davis)對經過系統訓練人的研究,證實了這些受試者的最大吸氧量可以提高25%。從1955年到現在,世界優秀運動員的最大吸氧量,男子從80.3 ml/kg/min提高到 94 ml/kg/min;女子從 68.4 ml/kg/min提高到 77 ml/kg/min。由于遺傳因素的制約,40年來,人類最大吸氧量只提高了8.6±13.7 ml/kg/min。似乎最大吸氧量已發展到頂峰。然而,有氧耐力各項運動成績仍然在不斷的提高。可見,決定有氧耐力成績的因素是很多的,最大吸氧量的高低只能看作是一個重要條件而已。
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