李嘯天, 李葉梓, 黎涌明

(1.中南大學(xué),湖南 長沙 410083; 2.湖南中醫(yī)藥大學(xué),湖南 長沙 410208;3.上海體育學(xué)院,上海 200438)

1 RE的定義

2 RE的測試方法

RE的測量多在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下的跑臺上進(jìn)行,通過便攜式氣體代謝儀采集運(yùn)動員相關(guān)通氣指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)室條件下,空氣阻力和風(fēng)阻力等干擾因素可以最大限度地消除。但是,將跑臺跑步數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為室外跑步數(shù)據(jù)仍需謹(jǐn)慎。Costill等研究發(fā)現(xiàn),在無風(fēng)條件下和模擬逆風(fēng)條件下跑步,VO2會存在15%的差異[19],證明在跑臺上測試與室外測試會有所不同,空氣阻力是主要影響因素。Pugh認(rèn)為在中長跑項(xiàng)目(5 000 m)中,所消耗能量的8%用于克服空氣阻力[20]。隨著跑速的增大,空氣阻力對RE的影響增加,室外和跑臺跑步在RE方面的差異更加明顯[21]。因此,實(shí)驗(yàn)室跑臺所得數(shù)據(jù)可能會高估運(yùn)動員的實(shí)際RE水平。為了使實(shí)驗(yàn)室測試環(huán)境更貼近室外實(shí)際跑步情況,Jones等通過設(shè)定不同坡度的跑臺與室外路面跑進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)在2.92～5.0 m/s的速度區(qū)間內(nèi),1%坡度的跑臺跑最接近室外路面跑的能量消耗[22]。

綜上,建議未來統(tǒng)一RE的測試方法,測試總時(shí)長控制為15～30 min,標(biāo)準(zhǔn)熱身后,進(jìn)行3～4級的遞增速度測試(速度區(qū)間10～20 km/h),級間間歇采血監(jiān)控負(fù)荷狀態(tài),取每級最后1 min穩(wěn)定狀態(tài)的平均VO2來計(jì)算RE。盡管目前文獻(xiàn)多以ml/kg/min作為RE的評價(jià)單位,初衷是方便不同文獻(xiàn)進(jìn)行RE橫向?qū)Ρ?表1),但考慮到不同底物參與供能所產(chǎn)生的混雜影響,建議未來以單位時(shí)間或距離下的能量消耗(kcal/kg/min或kcal/kg/km)作為RE的評價(jià)單位。

表1 文獻(xiàn)中RE測試方法一覽

注:標(biāo)準(zhǔn)熱身指慢跑加拉伸;VO2指攝氧量;VCO2指二氧化碳呼出量;VO2peak指峰值攝氧量;VE指通氣量;vVT指通氣閾速度;sLT指乳酸閾速度;氧氣消耗(Oc)評價(jià)單位為ml/kg/min或ml·kg-0.75·km-1;能量消耗(Ec)評價(jià)單位為kcal/kg/km或kcal·kg-0.75·km-1

3 RE的影響因素

有關(guān)RE影響因素的研究主要通過探究RE與其他指標(biāo)的相關(guān)性展開。下文分別從形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、生物力學(xué)等方面介紹RE的影響因素。

3.1 形態(tài)學(xué)因素

體重、質(zhì)量分布和四肢長度是影響RE的主要形態(tài)學(xué)因素。Davis等對13名精英級馬拉松男運(yùn)動員和9名女運(yùn)動員進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)體重較輕的運(yùn)動員并不比體重較重者具備更好的RE[36]。進(jìn)一步研究顯示,身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)較低,大腿占全身比重高被認(rèn)為是非洲運(yùn)動員具備出色RE的主要原因[31,37]。

在四肢長度與RE關(guān)系的研究中,對男女短跑運(yùn)動員、中距離跑運(yùn)動員和長跑運(yùn)動員的體型進(jìn)行篩查發(fā)現(xiàn),短跑運(yùn)動員腿較短,中長跑運(yùn)動員腿較長[38]。Myers等提出,在身體質(zhì)量、速度和步態(tài)模式一致的情況下,身材矮小或大腿肌肉較重的運(yùn)動員,在加速和減速時(shí)會做更少的功[39]。Williams等發(fā)現(xiàn),31名男運(yùn)動員在萬米跑過程中的RE存在很大差異,但并未發(fā)現(xiàn)RE與四肢長度存在相關(guān)性[40]。

3.2 生理學(xué)因素

影響RE的生理學(xué)因素主要包括心率、通氣量、核心溫度及肌纖維構(gòu)成等[41-43]。在跑步過程中,運(yùn)動員RE會隨生理學(xué)特征變化而改變。

Pate等對167名跑者進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)心率和通氣量在機(jī)體將氧氣載運(yùn)到工作肌過程中扮演非常重要的角色,并且證明其與RE有顯著的相關(guān)性[44],即伴隨心率和通氣量上升,耗氧量增加(RE下降)。因此,在特定速度下監(jiān)控所需的通氣量可改變運(yùn)動員的RE。核心溫度對RE的影響還存在一定爭議。不同研究發(fā)現(xiàn),核心溫度提高時(shí),VO2會增加[45-46]、無變化或下降[47-48]。Grimby研究發(fā)現(xiàn),核心溫度提高導(dǎo)致VO2增加(核心溫度增加1.3 ℃,VO2提高5.5%),認(rèn)為核心溫度的提高會造成機(jī)體外循環(huán)能量需求的增加和肌肉代謝效率的下降[49]。肌肉纖維的結(jié)構(gòu)和組成同樣對RE有影響[50-52]。Kyrolainen等發(fā)現(xiàn),同等水平中長跑運(yùn)動員在最慢跑速下,RE與肌肉纖維分布沒有任何顯著相關(guān)性;但當(dāng)跑速達(dá)到7 m/s時(shí),氧耗和能耗與快肌纖維呈負(fù)相關(guān)(r=-0.67;P<0.05)。與之相反的是,Bosco等對17名跑步運(yùn)動員進(jìn)行次最大負(fù)荷跑步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),快肌纖維分布比例與每單位跑動距離的凈吸氧量明顯相關(guān)(r=0.60;P<0.01)。其他研究已證明,高比例的慢肌纖維具備更好的RE,其在代謝活動和肌肉收縮速度方面影響RE[53-54]。

3.3 生物力學(xué)因素

Anderson總結(jié)了高RE水平運(yùn)動員生物力學(xué)方面的特點(diǎn)(表2)[55],從運(yùn)動生物力學(xué)角度探索RE與跑步動作之間的關(guān)系,對構(gòu)建最優(yōu)化的跑步動作技術(shù),進(jìn)一步提高跑步運(yùn)動員體能的節(jié)省化,具有現(xiàn)實(shí)意義。目前國內(nèi)對RE的研究集中于生物力學(xué)方向,任占兵圍繞影響RE的運(yùn)動學(xué)[7]、動力學(xué)因素[9]和下肢肌肉做功[8]展開研究,認(rèn)為提高運(yùn)動員下肢拉長縮短周期(SSC)的做功能力有助于改變RE,且RE的差異可能是人體下肢肌肉做功的差異所致。

表2 高RE水平運(yùn)動員的生物力學(xué)特點(diǎn)[55]

不同運(yùn)動員存在個(gè)體差異。每位長跑運(yùn)動員都有獨(dú)特的身體結(jié)構(gòu)特征,有其優(yōu)勢、劣勢和不對稱性,這些因素會對其基本動作和技術(shù)風(fēng)格產(chǎn)生影響。教練員應(yīng)對每位運(yùn)動員的技術(shù)動作進(jìn)行生物力學(xué)評估,利用錄像設(shè)備對運(yùn)動員的錯(cuò)誤動作進(jìn)行糾正,進(jìn)一步強(qiáng)化正確的動作模式,有針對性地安排訓(xùn)練內(nèi)容。

4 RE的訓(xùn)練方法

4.1 耐力訓(xùn)練

耐力訓(xùn)練是提升跑步運(yùn)動員運(yùn)動表現(xiàn)最常用的方法。事實(shí)證明,長期進(jìn)行耐力訓(xùn)練的運(yùn)動員比無訓(xùn)練者具有更好的RE[21]。耐力訓(xùn)練促使運(yùn)動員機(jī)體產(chǎn)生一系列生理反應(yīng),如骨骼肌線粒體形態(tài)和功能的改變[56]。具體來說,肌肉氧化能力的增加促使運(yùn)動員在次最大速度跑動時(shí)每次動用線粒體呼吸消耗更少的氧[57]。此外,長期的耐力訓(xùn)練還能提升骨骼肌的緩沖能力,改善血液狀況(紅細(xì)胞數(shù)增多)[58]。這些通過訓(xùn)練而形成的適應(yīng),進(jìn)一步激發(fā)氧的載運(yùn)和利用,從而提升運(yùn)動員的RE。

高原訓(xùn)練是指利用高原缺氧和運(yùn)動缺氧的雙重刺激,加深人體的應(yīng)激反應(yīng),從而達(dá)到提高身體機(jī)能和運(yùn)動能力的特殊訓(xùn)練方法[59]。通過改變訓(xùn)練環(huán)境,保持原有的耐力訓(xùn)練形式,以激發(fā)RE的進(jìn)一步提升。Saltin等對肯尼亞和斯堪地納維亞跑步運(yùn)動員進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),由于肯尼亞運(yùn)動員常在高原進(jìn)行訓(xùn)練,在10～16 km/h跑速下,其VO2低于對手5%～15%,接近極限強(qiáng)度其血乳酸才開始積聚[60]。已知高原訓(xùn)練提升RE的內(nèi)在機(jī)制主要有:提升機(jī)體內(nèi)的血紅蛋白濃度[34],促進(jìn)運(yùn)動員心肺適應(yīng)(降低通氣量和心率)[61],提升代謝效率[62]。通過改善運(yùn)動員中樞和外周的適應(yīng)性,提高機(jī)體內(nèi)氧的載運(yùn)和利用能力,或許能夠解釋RE提高的原因。

4.2 力量訓(xùn)練

除耐力訓(xùn)練外,目前精英級中長跑運(yùn)動員的訓(xùn)練計(jì)劃已引入多樣的力量訓(xùn)練方法[63-67]。Kyrolainen等提出,力量訓(xùn)練可以通過改善下肢的協(xié)調(diào)性和激活肌肉,增加腿部剛度，減少足與地面的接觸時(shí)間,從而通過彈性收縮促使人體從制動到前進(jìn)實(shí)現(xiàn)更快過渡[68]。但力量訓(xùn)練也存在兩面性,運(yùn)動員在提升肌肉力量的同時(shí)免不了增加體重,這可能會對其運(yùn)動表現(xiàn)產(chǎn)生副作用。目前對長跑運(yùn)動員的一部分研究證實(shí),最大力量訓(xùn)練后運(yùn)動員的RE和最大力量都得到提升,并且神經(jīng)肌肉有很好的適應(yīng)。

4.3 力量耐力同期訓(xùn)練

隨著競技水平不斷提高,訓(xùn)練手段愈發(fā)豐富,單一的耐力訓(xùn)練或力量訓(xùn)練已無法滿足競技要求。有研究試圖確定如何將耐力訓(xùn)練和力量訓(xùn)練更好地組合起來制訂訓(xùn)練計(jì)劃,從而更有效地提高運(yùn)動員的跑步成績。盡管有人認(rèn)為會產(chǎn)生“干擾現(xiàn)象”[69],但對精英運(yùn)動員的研究支持“同期訓(xùn)練不改變耐力訓(xùn)練的積極作用”這一觀點(diǎn)[70]。Piacentini等研究力量耐力同期訓(xùn)練對中年馬拉松運(yùn)動員RE的影響發(fā)現(xiàn),將最大力量訓(xùn)練加入普通跑步訓(xùn)練內(nèi)容中,跑者RE的提升效果明顯高于只進(jìn)行跑步訓(xùn)練組[71]。Sedano等在18名優(yōu)秀男子長跑運(yùn)動員12周的耐力訓(xùn)練計(jì)劃中增設(shè)最大力量和力量耐力訓(xùn)練,發(fā)現(xiàn)最大力量訓(xùn)練組比力量耐力訓(xùn)練組的RE提高較多。值得注意的是,將力量訓(xùn)練增加到耐力訓(xùn)練計(jì)劃中,可能是整體訓(xùn)練量的提升導(dǎo)致運(yùn)動員RE提升,而非力量訓(xùn)練本身。此外,在力量訓(xùn)練在先還是耐力訓(xùn)練在先的問題上,Doma等研究認(rèn)為,先進(jìn)行力量訓(xùn)練再進(jìn)行耐力訓(xùn)練對RE有更明顯的提升作用[72]。

綜上所述,耐力訓(xùn)練仍是提升RE的主要手段,力量訓(xùn)練主要在提升神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉的控制層面上發(fā)揮作用,力量耐力同期訓(xùn)練已被證明對提升RE具有一定效果,但背后的機(jī)制仍有待探討。目前的力量訓(xùn)練研究,大多只通過一些變量間接測定神經(jīng)肌肉活動,應(yīng)運(yùn)用更多類似于肌電圖分析的直接測量法,使教練員更好地識別力量訓(xùn)練對提升RE的作用。訓(xùn)練前后教練員應(yīng)關(guān)注RE變化的幅度,以評定訓(xùn)練的實(shí)際作用。

5 小結(jié)