長距離跑體能特征及其耐力素質(zhì)研究進(jìn)展

張小航(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 北京 100070)

長距離跑體能特征及其耐力素質(zhì)研究進(jìn)展

張小航(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 北京 100070)

運(yùn)動(dòng)員所具備的體能尤其是耐力素質(zhì)是長距離跑項(xiàng)目的取勝關(guān)鍵，也是當(dāng)今長距離跑訓(xùn)練中的關(guān)鍵要素。通過查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)長距離跑運(yùn)動(dòng)員的形態(tài)、機(jī)能以及運(yùn)動(dòng)素質(zhì)進(jìn)行了深入的分析，同時(shí)，有關(guān)耐力素質(zhì)影響因素的研究進(jìn)展為提高耐力素質(zhì)提供了新的思路。本文旨在深入探討長距離跑運(yùn)動(dòng)員的體能特征尤其是耐力素質(zhì)這一問題，使訓(xùn)練手段更加符合專項(xiàng)特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平，并調(diào)節(jié)好其它因素，使訓(xùn)練更加科學(xué)化。

長距離跑 體能特征 耐力素質(zhì)

1、長距離跑的體能特征

1.1、長距離跑運(yùn)動(dòng)員形態(tài)特征

長距離跑運(yùn)動(dòng)員的身高、體重和克托萊指數(shù)隨競賽距離的增加而趨于遞減。長跑和超長跑運(yùn)動(dòng)員的身高是本項(xiàng)群中最矮的，而且長跑和超長跑運(yùn)動(dòng)員的身高基本沒有差異，但是不同性別運(yùn)動(dòng)員的身高卻存在微小區(qū)別。如女子馬拉松運(yùn)動(dòng)員的身高最矮，平均身高在1．60－1．62m，而男子則是10000m運(yùn)動(dòng)員的身高最矮，平均身高在1．72－1．74m。根據(jù)邢文華、田兆鐘、闞福林等人的測試數(shù)據(jù)分析，田徑耐力性項(xiàng)目男子運(yùn)動(dòng)員的胸圍/身高指數(shù)稍大于女子，但男、女運(yùn)動(dòng)員在這兩項(xiàng)的指數(shù)仍然小于田徑其他項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員，顯示出長距離跑運(yùn)動(dòng)員不僅身材相對(duì)矮小，而且還表現(xiàn)出胸圍相對(duì)較小、四肢相對(duì)較短的形態(tài)特征。從軀干上下端的肩、髂、髖的圍度比例來看，該項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員具有瘦、窄的軀干特征。該項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員還普遍具有跟腱相對(duì)較短的特征，這可能與該項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員需要長時(shí)間持續(xù)運(yùn)動(dòng)，而不需較強(qiáng)的爆發(fā)力有關(guān)。

1.2、長距離跑運(yùn)動(dòng)員機(jī)能特征

優(yōu)秀長跑運(yùn)動(dòng)員的心肺系統(tǒng)在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、機(jī)能等諸多方面都發(fā)生了良好的適應(yīng)性變化，具體表現(xiàn)在安靜時(shí)脈搏徐緩，每搏心輸出量增大，以左心室腔擴(kuò)大為主的運(yùn)動(dòng)性心臟肥大以及循環(huán)機(jī)能調(diào)節(jié)能力明顯改善等。研究表明，長距離跑項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的心肺系統(tǒng)特征明顯不同于田徑其他項(xiàng)目。運(yùn)動(dòng)中的心率隨著運(yùn)動(dòng)距離的增加而減少。運(yùn)動(dòng)員的心率一般在160－180次/分，收縮壓在160毫米汞柱（mmHg）左右，每搏心輸出量在120ml左右，每分心輸出量達(dá)25－30L/min。呼吸頻率和肺通氣量也有較大區(qū)別。

長距離跑項(xiàng)目對(duì)運(yùn)動(dòng)員中樞神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性要求較高。運(yùn)動(dòng)員需要在較長時(shí)間內(nèi)保持神經(jīng)興奮和抑制的節(jié)律轉(zhuǎn)換能力。不同運(yùn)動(dòng)中樞間交互神經(jīng)支配和交互神經(jīng)抑制的產(chǎn)生，以及大腦皮層與皮層下中樞間良好的誘導(dǎo)關(guān)系，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有良好的機(jī)能協(xié)調(diào)能力，并控制參與工作的運(yùn)動(dòng)單位輪流工作，以達(dá)到最大限度的能量節(jié)省化。

長距離跑的能量代謝涉及到了酵解能系統(tǒng)和有氧供能系統(tǒng)，且以有氧供能系統(tǒng)為主。長距離跑運(yùn)動(dòng)所需的能量有80%以上是靠有氧代謝體統(tǒng)提供的，大約5%－15%的能源來自于無氧糖酵解系統(tǒng)，無氧代謝提供的能量僅占5%以下。10000m和馬拉松的能量代謝供應(yīng)特點(diǎn)則明顯地表現(xiàn)出隨著比賽距離的延長，單純的有氧代謝供能比例不斷增加（由30%上升到50%），無氧代謝和混合供能的比例明顯下降（由20%下降到5%），呈現(xiàn)出以有氧代謝供能為主，混合代謝供能為輔，無氧代謝供能適時(shí)輔之的能量供應(yīng)特點(diǎn)。

1.3、長距離跑運(yùn)動(dòng)素質(zhì)特征

運(yùn)動(dòng)素質(zhì)在長距離跑項(xiàng)目競技能力中占有重要地位，尤其體現(xiàn)在速度、耐力和力量素質(zhì)?；谠擁?xiàng)目比賽結(jié)果都是根據(jù)運(yùn)動(dòng)員在固定距離內(nèi)所花費(fèi)的時(shí)間多少確定的，所以運(yùn)動(dòng)員在固定距離內(nèi)以盡可能高的平均速度完成比賽距離是該項(xiàng)群的共同特征。

1.3.1、速度素質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

長距離跑的速度并不是指單純的某一種速度，而應(yīng)包括三種互相獨(dú)立，又相互聯(lián)系的速度，即絕對(duì)速度、速度耐力、高乳酸狀態(tài)下的速度，三種速度缺一不可。對(duì)長距離跑運(yùn)動(dòng)員來說，專項(xiàng)速度就是指速度耐力，它是運(yùn)動(dòng)員在最大程度上發(fā)揮和保持速度的能力。應(yīng)該說，速度耐力是長距離跑的靈魂，制約著中長跑成績的提高。絕對(duì)速度是速度耐力的基礎(chǔ)，一切訓(xùn)練都應(yīng)圍繞著發(fā)展運(yùn)動(dòng)員的速度耐力來進(jìn)行。另外，在發(fā)展速度耐力時(shí)所采用的距離應(yīng)是短段落的多于長段落的。高乳酸狀態(tài)下的速度主要體現(xiàn)在沖刺的速度上，它的好壞也已經(jīng)成為比賽獲勝不可缺少的因素。速度耐力的發(fā)展應(yīng)在機(jī)體內(nèi)乳酸大量積累的條件下進(jìn)行，提高運(yùn)動(dòng)員在高乳酸狀態(tài)下的工作能力。

1.3.2、耐力素質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

長距離跑運(yùn)動(dòng)員的耐力素質(zhì)根據(jù)訓(xùn)練內(nèi)容結(jié)構(gòu)被劃分為恢復(fù)性耐力、基礎(chǔ)性耐力、專項(xiàng)耐力三部分。依據(jù)多年從事中長跑訓(xùn)練的經(jīng)驗(yàn)和理論積累對(duì)中長跑項(xiàng)目的競技能力結(jié)構(gòu)概括成了“賽車模型”，對(duì)專項(xiàng)能力結(jié)構(gòu)的特征以及各種運(yùn)動(dòng)素質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行了闡述。該模型的核心理念是突出了在傳統(tǒng)的耐力訓(xùn)練基礎(chǔ)上更加注重發(fā)展力量耐力和速度力量耐力，也是目前提高中距離跑成績的訓(xùn)練突破口。力量耐力訓(xùn)練層次結(jié)構(gòu)被劃分為最大力量耐力、快速力量耐力、有氧力量耐力，提出循環(huán)練習(xí)法的使用以及柔韌性、靈活性的綜合運(yùn)用。

1.3.3、力量素質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

長距離跑運(yùn)動(dòng)的力量素質(zhì)訓(xùn)練主要是相對(duì)力量訓(xùn)練和力量耐力訓(xùn)練。長距離跑項(xiàng)目的比賽距離差異極大，不同主項(xiàng)所需要的力量性質(zhì)也各有側(cè)重。運(yùn)動(dòng)距離越短，肌肉用力次數(shù)越少，每次用力強(qiáng)度則越大。相反，距離越長，肌肉用力次數(shù)越少，每次用力強(qiáng)度則越小，對(duì)肌肉力量耐力要求也越高。對(duì)10000米和馬拉松跑運(yùn)動(dòng)員來說，由于肌肉用力時(shí)間和用力次數(shù)相對(duì)較多，運(yùn)動(dòng)員必須相應(yīng)地側(cè)重發(fā)展相對(duì)力量和力量耐力，尤其是發(fā)展下肢股后伸肌群的力量耐力。

2、耐力素質(zhì)概述

耐力素質(zhì)是指機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)保持特定強(qiáng)度負(fù)荷或動(dòng)作質(zhì)量的能力。“一定時(shí)間”是指不同專項(xiàng)對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的規(guī)定性。保持特定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或動(dòng)作質(zhì)量是耐力水平的體現(xiàn)。耐力水平的提高表現(xiàn)為更長時(shí)間保持特定強(qiáng)度或動(dòng)作質(zhì)量，或在一定時(shí)間內(nèi)承受更高強(qiáng)度的能力。運(yùn)動(dòng)員要在競賽全過程保持特定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，或動(dòng)作質(zhì)量，就必須具備良好的耐力素質(zhì)。

耐力素質(zhì)取決于運(yùn)動(dòng)員有氧代謝的能力、體內(nèi)能源物質(zhì)的儲(chǔ)存、支撐運(yùn)動(dòng)器官承受長時(shí)間工作的能力，以及運(yùn)動(dòng)員的心理控制和對(duì)疲勞的耐受程度四個(gè)方面。提高運(yùn)動(dòng)員的攝氧、輸氧及用氧能力，保持運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)適宜的糖元的儲(chǔ)存量，提高肌肉、關(guān)節(jié)、韌帶等支撐運(yùn)動(dòng)器官對(duì)長時(shí)間負(fù)荷的承受能力，加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員心理調(diào)節(jié)控制的能力，改進(jìn)運(yùn)動(dòng)員在疲勞狀態(tài)下動(dòng)員機(jī)體潛力、持續(xù)工作的自我激勵(lì)能力，是發(fā)展運(yùn)動(dòng)員耐力素質(zhì)的重要途徑。長時(shí)間的單一練習(xí)，如跑步、游泳、騎自行車等，既能發(fā)展機(jī)體有氧代謝的能力，又能發(fā)展進(jìn)行該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)主要工作肌群及關(guān)節(jié)、韌帶的工作耐力；而長時(shí)間變換內(nèi)容的練習(xí)，則減輕局部運(yùn)動(dòng)裝置的工作負(fù)荷，著重培養(yǎng)運(yùn)動(dòng)員有氧代謝的能力。

3、耐力素質(zhì)有關(guān)影響因素的研究進(jìn)展

3.1、最大攝氧量速度的研究進(jìn)展

1923年，Hill和Lupton發(fā)現(xiàn)：跑速超過256m/min時(shí)運(yùn)動(dòng)員攝氧量達(dá)到最大值，若超過這一速度，則需氧量增加，而吸氧量不再增加。Volkov等稱這一速度為“臨界速度”(critical velociity)，并把運(yùn)動(dòng)個(gè)體能維持此速度的最長時(shí)間作為最大有氧能力的一種評(píng)價(jià)指標(biāo)。1984年，Daniels等提出了“Velocity associated with VO2max”(vVO2max，最大攝氧量速度)的概念，并認(rèn)為這是一個(gè)整合了VO2max和RE(running economy，跑步效率)等參數(shù)的有效的有氧運(yùn)動(dòng)指標(biāo)。

3.1.1、最大攝氧量速度的意義

vVO2max可在一定程度上反映運(yùn)動(dòng)者成績。眾多實(shí)驗(yàn)表明，vVO2max(或MAS)與高中女子5000m越野賽、男子1500m、3000m和5000m、男女1500m、10000m公路賽和21．1公里公路賽等成績都有相關(guān)性。Takayoshi認(rèn)為MAS可以用來預(yù)測運(yùn)動(dòng)員3000m跑的速度。Billat和Koralsztein認(rèn)為一個(gè)VO2max為71mL·kg-1·min-1的運(yùn)動(dòng)員對(duì)應(yīng)的MAS和Vmax分別為20km·h-1和21km·h-1。Daniels等認(rèn)為優(yōu)秀女子長跑運(yùn)動(dòng)員的vVO2max高于業(yè)余女子長跑運(yùn)動(dòng)員，并認(rèn)為3000m以上賽事中優(yōu)秀女子長跑運(yùn)動(dòng)員的速度與她們的vVO2max極為相似。Margan等以VO2max和RE推算vVO2max，發(fā)現(xiàn)VO2max水平相似的高水平運(yùn)動(dòng)員的10000m成績與其個(gè)體vVO2max顯著相關(guān)，并推測這種相關(guān)性在很大程度上可能是由RE所介導(dǎo)的。

3.1.2、最大攝氧量速度在訓(xùn)練中的應(yīng)用

多數(shù)研究認(rèn)為，vVO2max間歇訓(xùn)練可以提高訓(xùn)練個(gè)體在VO2max水平下的總訓(xùn)練時(shí)間。Billat等研究發(fā)現(xiàn)每次30s間歇訓(xùn)練(訓(xùn)練強(qiáng)度為100%vVO2max，休息強(qiáng)度為50%vVO2max)可使運(yùn)動(dòng)員在VO2max水平下的總訓(xùn)練時(shí)間提高到10min(83%Tmax)。Hill和Rowell發(fā)現(xiàn)60%Tmax（最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間）的MAS（最大實(shí)際跑速）勻速跑能保證受試者有24s的時(shí)間在≥95%VO2max下運(yùn)動(dòng)，100%Tmax的MAS勻速跑中受試者有140s在≥95%VO2max下運(yùn)動(dòng)，因而認(rèn)為可進(jìn)行6組60%Tmax間歇訓(xùn)練(6×24s=144s)以代替MAS勻速力竭跑。但Billat等認(rèn)為Tmax和tlim的個(gè)體差異太大，故不宜將個(gè)體Tmax應(yīng)用于實(shí)際訓(xùn)練中。

不同模式的4周vVO2max強(qiáng)度間歇訓(xùn)練均能一定程度上提高受試者的vVO2max。Smith等的試驗(yàn)中，60%Tmax組的vVO2max提高超過1km·h-1；Billat等試驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)員平均vVO2。

max提高了0．6km·h-1；Smith等的試驗(yàn)中則提高了0．8km·h-1。Smith等的研究還顯示，4周66%-75%Tmax的MAS強(qiáng)度訓(xùn)練不僅可以顯著提高運(yùn)動(dòng)員vVO2max，還可以顯著提高運(yùn)動(dòng)員的Tmax(訓(xùn)練前225．5s，訓(xùn)練后300．9s)和VO2max(訓(xùn)練前61．5mL·kg-1·min-1訓(xùn)練后64．5mL·kg-1·min-1)。

vVO2max強(qiáng)度訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響可能有多種原因。Demarle認(rèn)為這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)初期無氧成分減少，從而減少了氧債；Poole等認(rèn)為這可能是因?yàn)閂T和乳酸閾的提高。Billat等認(rèn)為除了上述原因外，臨界強(qiáng)度(CP，critical power)的提高以及在VO2max水平下的總訓(xùn)練時(shí)間的提高也是原因之一。

3.2、個(gè)體乳酸閾研究進(jìn)展

多年以來許多研究者都習(xí)慣用4mmol/L作為乳酸閾值，但后來研究發(fā)現(xiàn)4mmol/L這個(gè)閾值不是適合所有的人。研究表明大部分16歲以上運(yùn)動(dòng)員的乳酸閾的確都在4mmol/L水平附近，然而也有很多事實(shí)證明不同運(yùn)動(dòng)員的乳酸閾值有明顯的差異，不僅在不同項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員間有差異甚至在同一個(gè)運(yùn)動(dòng)員不同訓(xùn)練階段中乳酸的濃度也在變化，這與運(yùn)動(dòng)員有氧代謝系統(tǒng)酶的活性和糖酵解中酶的活性有關(guān)。不僅如此，乳酸閾也隨著性別差異、營養(yǎng)狀況、訓(xùn)練水平、情緒、環(huán)境等各種因素的變化而變化。因此，Kuel、Stegmann等人提出了個(gè)體乳酸閾的概念，即乳酸閾反映人體的代謝供能方式由有氧代謝為主開始向無氧代謝為主過渡的臨界點(diǎn)。通常血液乳酸濃度4mmol/L，其變化范圍大約在1．1-7．5mmol/L之間。因此，此時(shí)的拐點(diǎn)被稱為個(gè)體乳酸閾。

根據(jù)逐級(jí)遞增負(fù)荷測試中所獲得的血乳酸及其對(duì)應(yīng)速度，可以繪制血乳酸——速度曲線。通過此曲線，可以很方便地查出每一個(gè)血乳酸值所對(duì)應(yīng)的速度，從而有利于針對(duì)性的訓(xùn)練。楊錫讓等人通過對(duì)馬家軍運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練初步探討認(rèn)為：馬家軍訓(xùn)練中雖然可能沒有直接應(yīng)用個(gè)體乳酸閾的強(qiáng)度方法，但其在訓(xùn)練強(qiáng)度選擇上體現(xiàn)了個(gè)體乳酸閾這一概念。通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員個(gè)體乳酸閾值的比較發(fā)現(xiàn)，不同個(gè)體之間存在差異，以用個(gè)體乳酸閾值可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)員選材。1994年紀(jì)錦和認(rèn)為，馬家軍取得成績圖突破的重要因素是大量的個(gè)體乳酸閾強(qiáng)度訓(xùn)練。1996年張芳梅等人在逐級(jí)遞增負(fù)荷狀態(tài)下測試運(yùn)動(dòng)員血乳酸值，根據(jù)個(gè)體乳酸閾值，教練員可以定量、有效地控制有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，個(gè)體乳酸閾值是評(píng)價(jià)速滑運(yùn)動(dòng)員身體訓(xùn)練的有效生理指標(biāo)。2006年朱榮等人對(duì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場60名9-12歲游泳運(yùn)動(dòng)員采用個(gè)體乳酸閾測定，結(jié)果顯示，青少年運(yùn)動(dòng)員較成年運(yùn)動(dòng)員乳酸閾峰值偏低，反映出青少年運(yùn)動(dòng)員機(jī)體代謝的特異性，因此在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中應(yīng)遵循少年兒童生長發(fā)育規(guī)律，合理安排運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，而且要根據(jù)青少年的生長發(fā)育情況定期測量個(gè)體乳酸閾調(diào)整運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，提高運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果。

3.3、影響耐力素質(zhì)的潛在基因

人類最大有氧耐力的遺傳度為25%-90%。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)運(yùn)動(dòng)員科學(xué)選材的研究已深入到遺傳學(xué)領(lǐng)域。在影響運(yùn)動(dòng)員的選材中加入遺傳指標(biāo)，將使選材工作更趨科學(xué)和準(zhǔn)確。周文婷、胡楊等選擇了GHRL、GHSR、MCT1、MCT4、NHE1和CYBA基因，對(duì)其運(yùn)動(dòng)相關(guān)功能和多態(tài)研究結(jié)果加以分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前雖然尚無確切報(bào)道，但這些基因可作為優(yōu)秀耐力素質(zhì)的潛在關(guān)聯(lián)基因用于優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的分子選材研究，為探尋耐力素質(zhì)的新關(guān)聯(lián)基因提供了方向和依據(jù)。

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