馬拉松運(yùn)動(dòng)中人體生理學(xué)特點(diǎn)研究

王君聲

（西華師范大學(xué) 四川 南充 637002）

1、引言

馬拉松運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)極限耐力運(yùn)動(dòng)，從第一屆奧運(yùn)會(huì)以來(lái)，男子組最佳成績(jī)從2小時(shí)58分50秒提升至里約奧運(yùn)會(huì)的2小時(shí)8分44秒，這120年的醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)技術(shù)等科學(xué)的進(jìn)步，使得人體耐力訓(xùn)練有了正確的方向，運(yùn)動(dòng)成績(jī)有了極大提升。在1976年的蒙特利爾奧運(yùn)會(huì)上，最佳成績(jī)?yōu)?小時(shí)9分55秒，與2016年的成績(jī)相差不遠(yuǎn)，這一定程度上反應(yīng)了訓(xùn)練技術(shù)的局限性和人體極限的瓶頸，在2019年10月12日由埃魯?shù)隆せ諉谈駝?chuàng)造了世界紀(jì)錄：1小時(shí)59分40秒。這似乎也說(shuō)明了人體極限并不是難以企及，深入研究馬拉松運(yùn)動(dòng)背后的生理學(xué)知識(shí)和訓(xùn)練技術(shù)，或許能進(jìn)一步打破人體極限。

2、馬拉松運(yùn)動(dòng)中人體生理關(guān)鍵影響因素

影響馬拉松運(yùn)動(dòng)的因素有很多，如外部環(huán)境、散熱問(wèn)題、能量補(bǔ)充、水分流失、睡眠不足等等，但其中影響最大的當(dāng)屬耐力?！澳土Α狈磻?yīng)到身體機(jī)能上，就是能量供應(yīng)的持久性和有效性，與百米短跑類的無(wú)氧運(yùn)動(dòng)相反，馬拉松是典型的有氧運(yùn)動(dòng)，有氧供能是絕對(duì)的供能方式，劉文彬認(rèn)為馬拉松運(yùn)動(dòng)中95%的能量來(lái)源于有氧供能。與有氧供能相關(guān)的主要因素，目前大都認(rèn)可的有三個(gè)：最大攝氧量、跑步經(jīng)濟(jì)性、乳酸閾。因此，對(duì)于馬拉松運(yùn)動(dòng)者來(lái)說(shuō)，提升這三種能力是順利完成馬拉松活動(dòng)的關(guān)鍵。

2.1、最大攝氧量

最大攝氧量是指在運(yùn)動(dòng)中，人體從自然界攝入氧分子，并輸送給細(xì)胞，進(jìn)行細(xì)胞呼吸的最大能力。最大攝氧量是評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的有氧供能能力的關(guān)鍵指標(biāo)，山地啟司的研究表明男性優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量在70-80ml/kg/min，特別是游泳、劃船、籃球、足球上出色的運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量都很大；女性的的最大攝氧量會(huì)低于男性，在60-70ml/kg/min；李曉蕓的研究中給出了常人的最大攝氧量，非體育專業(yè)的男性為45-55ml/kg/min，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專業(yè)的男性為53-67ml/kg/min；總體來(lái)說(shuō)，頂尖的運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量比相同年齡的普通人要高出50%左右。

盧楠對(duì)24名業(yè)余馬拉松運(yùn)動(dòng)者的實(shí)驗(yàn)表明，最大攝氧量數(shù)值較高的運(yùn)動(dòng)員，在馬拉松中往往能獲得更好的成績(jī)，不過(guò)在運(yùn)動(dòng)者的水平達(dá)到一定程度后，最大攝氧量并不能非常顯著的影響成績(jī)。這和一些研究結(jié)果有相通之處，如Bacon AP等人的研究表明一些運(yùn)動(dòng)員的攝氧量雖然不高，但其運(yùn)動(dòng)水平卻很高，例如頂尖馬拉松運(yùn)動(dòng)員德雷克·克萊頓的最大攝氧量?jī)H僅是69.7ml/kg/min，如Alberto Salazar也只有70ml/kg/min。

在以有氧供能為主的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中，一些研究表明，馬拉松運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量要比長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量低，其原因在于兩者之間的訓(xùn)練方式不同，馬拉松運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練強(qiáng)度不如中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員，訓(xùn)練強(qiáng)度的提升會(huì)刺激心肺功能的增強(qiáng)，特別是促使運(yùn)動(dòng)員心率逐漸提升到最大心率，這能較高的提升長(zhǎng)跑者的最大攝氧量。然而李桂沂在自行車運(yùn)動(dòng)員強(qiáng)化有氧訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)中，得出的結(jié)論是最大攝氧量和強(qiáng)化訓(xùn)練關(guān)系不大，其原因可能在于強(qiáng)度程度不足。此外，馬拉松比中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量低的另一個(gè)主要原因是馬拉松運(yùn)動(dòng)員的年齡相對(duì)更大，這導(dǎo)致了最大攝氧量水平相對(duì)偏低。

總的來(lái)說(shuō)，最大攝氧量是評(píng)價(jià)馬拉松運(yùn)動(dòng)員水平的一個(gè)重要指標(biāo)，運(yùn)動(dòng)員達(dá)到高水平的充分條件是有較大的最大攝氧量。

2.2、跑步經(jīng)濟(jì)性

跑步經(jīng)濟(jì)性，實(shí)則是人體的用氧效率，可以理解為一定速度下的耗氧量，就如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，良好的發(fā)動(dòng)機(jī)在耗油更少的情況下能跑得更遠(yuǎn)，跑步經(jīng)濟(jì)性越好，就說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員每分鐘運(yùn)動(dòng)消耗的氧氣和能量越少，運(yùn)動(dòng)員也就能堅(jiān)持得越久，跑得越遠(yuǎn)。

任占兵對(duì)7名相同身體素質(zhì)、相同最大攝氧量的運(yùn)動(dòng)員，進(jìn)行了不同跑速（最大攝氧量的65%、75%、85%）下的跑步經(jīng)濟(jì)性的測(cè)試（800m），他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不論跑速如何，成績(jī)?cè)胶玫氖茉囌叩呐懿浇?jīng)濟(jì)性越好，成績(jī)?cè)讲畹氖茉囌咴谌齻€(gè)速度下的跑步經(jīng)濟(jì)性越差。薛鋒對(duì)19名運(yùn)動(dòng)者的實(shí)驗(yàn)研究表明，受試者的5000m長(zhǎng)跑結(jié)果和跑步經(jīng)濟(jì)性有明顯的關(guān)聯(lián)，在其6周的實(shí)驗(yàn)中，受試者的最大攝氧量實(shí)驗(yàn)前后都沒(méi)有明顯變化，但是其長(zhǎng)跑成績(jī)有明顯提高，同時(shí)跑步經(jīng)濟(jì)性有7.8%的提升，因此，他認(rèn)為改善跑步經(jīng)濟(jì)性有助于提高長(zhǎng)跑成績(jī)。

長(zhǎng)跑者的跑步經(jīng)濟(jì)性越好，他獲得優(yōu)良成績(jī)的幾率就越大，許多文獻(xiàn)里的實(shí)驗(yàn)研究都證實(shí)了這一點(diǎn)。有研究表明，針對(duì)水平很高的專業(yè)運(yùn)動(dòng)員，在預(yù)測(cè)其馬拉松跑步成績(jī)上，跑步經(jīng)濟(jì)性往往比最大攝氧量預(yù)測(cè)更為有效。不同的馬拉松運(yùn)動(dòng)員之間的跑步經(jīng)濟(jì)性有很大的差別，特別是不同國(guó)籍、人種之間的差異更大，例如，有實(shí)驗(yàn)表明不同的運(yùn)動(dòng)員在16km/h速度下跑步時(shí)，他們的跑步經(jīng)濟(jì)性會(huì)在45-60ml/kg/min之間變化，差異非常明顯，Daniel認(rèn)為對(duì)于具有相同最大攝氧量的運(yùn)動(dòng)員，他們的跑步經(jīng)濟(jì)性差異能達(dá)到30%。Santos等人贊同跑步經(jīng)濟(jì)性的重要作用，他在對(duì)32名肯尼亞長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，肯尼亞運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量均為68.8ml/kg/min下，跑步經(jīng)濟(jì)性的差異對(duì)成績(jī)有明顯的影響，良好的經(jīng)濟(jì)性確保了運(yùn)動(dòng)員的出色成績(jī)。

總的來(lái)說(shuō)，跑步經(jīng)濟(jì)性是評(píng)價(jià)馬拉松運(yùn)動(dòng)員水平的另一個(gè)重要指標(biāo)，在最大攝氧量相同的情況下，跑步經(jīng)濟(jì)性決定了運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)；哪怕最大攝氧量偏低，只要跑步經(jīng)濟(jì)性夠好，運(yùn)動(dòng)員也能取得很好的成績(jī)。

2.3、乳酸閾

乳酸閾是指人體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)負(fù)荷增強(qiáng)到一定程度時(shí)，血乳酸迅速上升的起點(diǎn)值。

目前普遍認(rèn)可的觀點(diǎn)是：提高乳酸閾能提升運(yùn)動(dòng)能力，這是因?yàn)槿樗衢撛礁?，肌體轉(zhuǎn)入無(wú)氧呼吸的界限就越高，有氧供能持續(xù)時(shí)間就越久，運(yùn)動(dòng)者的跑步維持時(shí)間就越長(zhǎng)。有研究表明長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的乳酸閾要比中長(zhǎng)跑的運(yùn)動(dòng)員高，正好說(shuō)明了這一點(diǎn)。有學(xué)者非常認(rèn)可乳酸閾，認(rèn)為在評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的有氧運(yùn)動(dòng)能力上，乳酸閾比最大攝氧量更有說(shuō)服力，畢竟乳酸閾和最大攝氧量、跑步經(jīng)濟(jì)性都有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。

徐國(guó)棟基于女性長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的實(shí)驗(yàn)研究表明，在受試者的血乳酸濃度提升時(shí)，其氧合血紅蛋白含量會(huì)降低，這表明隨著血乳酸的增加，人體接收的氧會(huì)降低，導(dǎo)致供能下降，引發(fā)運(yùn)動(dòng)員的疲勞。此外，也有研究認(rèn)為乳酸的增加和堆積會(huì)造成肌體的肌肉機(jī)能水平的降低，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員水平下降。蔣琳的研究表明運(yùn)動(dòng)員的負(fù)荷強(qiáng)度增加（60%、70%、80%、90%的最大攝氧量強(qiáng)度），肌體血乳酸的濃度會(huì)持續(xù)上升，而且每一個(gè)強(qiáng)度下的血乳酸濃度必然高于前一個(gè)強(qiáng)度下的濃度；特別是在80%和90%最大攝氧量強(qiáng)度下的血乳酸濃度差異能達(dá)到100%，這說(shuō)明長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員若想獲得很好的運(yùn)動(dòng)成績(jī)，必須要利用中—高強(qiáng)度持續(xù)跑，以保證體內(nèi)血乳酸低濃度的穩(wěn)定性。

總的來(lái)說(shuō)，酸的代謝是導(dǎo)致肌體疲勞的重要因素，提升長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)者的乳酸閾會(huì)減少其體內(nèi)乳酸的積累，減少肌體的疲憊；提高乳酸閾是提升其馬拉松成績(jī)的重要因素。

3、總結(jié)

最大攝氧量是區(qū)分優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員和頂尖運(yùn)動(dòng)員的關(guān)鍵因素之一，對(duì)于區(qū)分專業(yè)運(yùn)動(dòng)員和業(yè)余運(yùn)動(dòng)員也有很重要的指示作用；在運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量相同的情況下，跑步經(jīng)濟(jì)性的作用就更為凸顯，例如，文中涉及的肯尼亞運(yùn)動(dòng)員就是很好的例子。乳酸閾則是顯示運(yùn)動(dòng)員有氧能力的重要指標(biāo)，提升閾值能增強(qiáng)肌體消耗乳酸的能力，提高運(yùn)動(dòng)持久能力。總之，這三個(gè)指標(biāo)是反應(yīng)馬拉松運(yùn)動(dòng)員水平的最關(guān)鍵的指標(biāo)，在這三個(gè)指標(biāo)上下功夫是提升成績(jī)的根本手段。