项目一 健康体育的生理学基础

了解一些基础的运动生理学知识，才能更科学有效地增强体质。例如，如何做到锻炼的科学化，避免盲目化；如何合理地量化运动，避免随意性；如何根据自身的特点，如性别、年龄、体质等具体情况来确定锻炼的内容、方法、运动量和运动强度等；如何在运动中避免伤病，以及在伤病后进行恢复性训练等；这些都需要掌握一些基本的人体生理学知识。

一、肌肉组织与功能

人体运动靠运动系统来完成，运动系统由400多块肌肉和206块骨头组成。骨骼通过关节连接起来构成人体的支架，人体的运动则是通过肌肉的收缩来实现人体的各种身体活动。人体的肌肉约占人体总重量的40%（女性约占35%）。

（一）影响肌肉收缩力量的因素

1．肌肉的体积

肌肉力量的大小与肌肉体积有关，肌肉体积越大，肌肉的力量也就越大。通过力量训练实现的力量的增加，主要是由肌纤维的增粗引起肌肉横断面截面积增加造成的。负重练习有助于肌纤维的增粗及力量的增长。

2．肌肉的长度

肌肉的长度可以影响肌肉的收缩力量。比如，投掷标枪的引枪动作，就是让肌肉处于预先的适宜的拉伸状态，这样才能释放最大的投掷力量，肌肉过于收缩和过度拉长，都不能释放最大的力量。

3．肌肉的收缩速度

肌肉的力量和肌肉的收缩速度存在一定的关系。比如，在一些需要爆发力强的运动项目中，如短跑、投掷、举重、跳高等项目，那些移动快、爆发力强的人往往会取得较好的成绩。

4．性别、年龄

成年女性的力量大概是成年男子的2/3；20～30岁的力量最大，之后会逐渐下降。

5．体重

一般来说，体重大的人比体重小的人力量要大。

（二）肌肉的类型

人体肌肉主要分为三类：心肌、平滑肌、骨骼肌。我们主要讨论与运动功能密切相关的骨骼肌。骨骼肌依据人体肌纤维类型的不同占比组成而不同，主要分为以下两类：

1．慢肌纤维（红肌纤维）

慢肌纤维通常在耐力性运动中发挥重要的作用。慢肌纤维富含肌红蛋白，呈红色，故也称红肌纤维；慢肌纤维收缩较慢，爆发力不强，但运动持续时间较长。例如，马拉松运动员的慢肌纤维比例较高。

2．快肌纤维（白肌纤维）

快肌纤维在运动时收缩的速度快而有力，爆发力强，但持久力较差，因为肌红蛋白和细胞色素较少，所以又称白肌纤维。如短跑、举重、跳跃等运动时间短，强度比较大的运动项目，运动员的快肌纤维含量比较高。

每个人体内的快肌纤维和慢肌纤维的数量都是天生的，只是比例不同而已，这也就造成了每个人的体育运动天赋的不同。比如，有的人天生跑得快、跳得远，但是耐力较差；反之有的人天生耐力好，善于长跑等长时间的运动项目。但是，两类肌肉在不同性质的训练中可以互相转化。例如，长时间的耐力素质训练，如长跑，可以使快肌纤维逐渐转变为慢肌纤维。

二、运动与能量代谢

物质代谢是指人体与周围环境之间不断进行的物质交换以及物质在体内的转变过程。而能量代谢则是指物质代谢过程中所伴随的能量释放、储存、转移与利用的过程。

在体育锻炼时，体内代谢会大大增强，能量消耗也会加剧。锻炼后，能量物质的恢复更充分，可达到比锻炼前更高的水平，各器官系统功能增强，这是体育锻炼增强体质的重要因素。同时，人体在从事运动时，能量的供应是保持充沛体力及良好运动成绩的重要条件。运动时的能量供应有其一定的生理规律，认识这些规律，对正确选择运动内容、方法及提高运动成绩有一定的帮助。

（一）人体运动时的能量来源

人体运动时的直接能源物质是三磷酸腺苷（ATP），其在肌肉组织内含量很少，只能维持短时间的能量供应，运动时主要靠人体的三大供能物质（糖、脂肪、蛋白质）的分解产生的新的ATP来维持。

1．糖和脂肪的供能特点

糖和脂肪是运动中ATP合成的主要来源。糖在有氧和无氧运动中都可以分解提供能量；而脂肪只有在有氧的情况下才能分解提供能量。因此，根据运动时间和运动强度的不同，糖和脂肪的消耗比例也会不同。

（1）时间短、强度大的运动项目，主要靠糖的分解提供能量。例如，短跑、跳跃、投掷、举重等项目。

（2）时间长、强度低的运动项目，主要靠脂肪的分解提供能量。例如，马拉松、快走、健美操等。对想要减肥的人士来说，想要消耗掉体内多余的脂肪，就应该选择一些强度较小、持续时间较长的有氧运动项目。

2．营养汲取

合理搭配、保证足量的饮食，可以保证体育锻炼的正常进行和体质的不断增强。例如，牛奶、鱼、肉、蔬菜和粮食制品的摄入。在训练或比赛之前食用含糖量略高的食物，有助于成绩的提高和身体的恢复。

（二）运动前的饮食原则

为了保证运动的正常进行和身体的健康，在运动之前的饮食一定要注意以下几点：

（1）不宜摄入过多的水分，保持正常水平就可以了；

（2）不要吃过于刺激的食物；

（3）不要吃过于油腻的高脂类食品；

（4）不宜吃得过饱，七到八分饱即可；

（5）适量饮用茶和咖啡，有助于脂肪的分解。

三、运动对人体的积极作用

科学的体育锻炼可以有效地改善人的身体素质。

（一）运动对心脏功能的改善

研究表明，经常参加体育锻炼的人，心脏的重量和体积都比一般人大，心脏的功能也更为强大。主要表现在以下几个方面：

（1）重量大：正常人的心脏是300g左右，而经常锻炼的人心脏的重量可以达到400～500g。

（2）心容积增大：一般人的心容积大概是750mL，而经常锻炼的人的心容积可以达到1000mL以上。

（3）心脏搏动有力：一般人的心率是70～75次/分钟，经常锻炼的人的心率可以达到50～60次/分钟，甚至更低，因此每搏输出量要高出正常人很多，心脏更加强健有力。

（4）增加血管壁的良好弹性，减少心血管疾病的发生。

（二）对神经系统的良好调节作用

任何一项运动，都离不开神经系统的统一协调控制。运动锻炼可以有效地改善神经系统对人体运动系统的控制。

（1）改善大脑皮层的兴奋度：适宜的大脑兴奋程度是学好运动技能的基础，过高或过低都不利于条件反射的建立。因此，调整好自己的情绪，使大脑处于较好的积极状态是非常关键的。

（2）培养思维能力：人与动物的不同之处就是人除了和动物一样具有的对声、光、嗅等信号有反应之外，还具有对语言和文字的大脑反应，即抽象思维能力。在对运动和技能的学习过程中，积极思考，总结已有的技能和知识，有利于运动能力的提高和思维能力的提升。

四、运动疲劳的产生与恢复

运动疲劳的产生与人体的能源物质消耗过多、恢复不足以及缺氧、血液酸度增加等因素有关。疲劳最先发生的部位是大脑皮层，而肌肉的疲劳发生较晚。肌肉疲劳时，收缩力量就降低，放松不完全。人体运动到一定时间后，就会出现工作能力暂时降低的疲劳状态；经过适当的休息，人体的各种机能和工作能力又会恢复到或在一定时间内稍高于训练前的水平，这一段机能变化称为恢复过程。训练时只有达到一定的疲劳，才能获得相应的训练效果。因此，疲劳是在运动过程中出现的一种正常生理现象，适度的运动性疲劳在施以科学的恢复手段后，可以促进人体机能的不断提高；但是过度的运动性疲劳不仅收不到锻炼的效果，甚至还会造成各种运动损伤，不利于身体健康。

（一）运动疲劳产生的机制

1．能量的大量消耗

运动过程中会消耗大量的能源物质，在得不到有效的补充的情况下，会引起体内血糖含量降低、糖原含量下降；代谢产物的大量堆积影响代谢的正常进行，如乳酸的大量堆积等都会造成各个器官功能的降低，运动能力的下降。

2．精神疲劳

当身体的疲劳达到一定的程度后就会引起精神上的疲劳，同时精神上的疲劳也会加深身体的疲劳感觉，从而造成运动能力的下降。而精神疲劳往往是主观上的感觉，并不一定是机体真正的状态，因此，保持高昂的精神状态可以有效地抑制和推迟疲劳的产生。

（二）推迟疲劳出现的有效措施

合理的运动措施和安排可以有效地抑制和推迟疲劳的出现，延长运动的时间，提高运动的效果。

1．养成经常锻炼的好习惯

经常进行体育锻炼可以有效地提高个人身体素质，增强运动机能。

2．合理安排运动内容

运动训练的内容多样化，力争让身体的各个部位都得到适量的锻炼，避免因为运动训练内容过于单一，造成身体的局部部位因负担过重而引发局部疲劳。

3．注重有氧能力和无氧能力的提高

不同的运动有不同的功能特点，根据所从事的运动项目的特点采用不同的训练方法，可以有效地推迟疲劳的出现。

4．合理的膳食营养

及时补充营养物质，可以有效地消除和缓解疲劳。

（三）恢复过程的一般规律

在身体训练的过程中，人体的能量消耗、恢复过程可简要地分为三个阶段。第一阶段：训练时能源物质被消耗，体内能源物质逐渐减少，各器官系统功能逐渐下降。第二阶段：训练停止后消耗过程减少，恢复过程占优势，能源物质和各器官系统的功能逐渐恢复到原来水平。第三阶段：训练中消耗的能源物质在运动后的一段时间内不仅恢复到原来水平甚至超过原来水平，即“超量恢复”或“超量代偿”，保持一段时间后又恢复到原来水平。

“超量恢复”是客观存在的规律。“超量恢复”的程度和时间取决于消耗的程度，在一定范围内肌肉活动量越大，消耗过程越剧烈，“超量恢复”也越明显。如果活动量过大，超过了生理范围，恢复过程就会延缓。

（四）消除疲劳的措施

在运动后，采取适当的措施可以有效地消除疲劳，恢复充沛的体能，以保证锻炼的连续性和正常的学习生活。

消除疲劳的措施包括以下几种放松整理活动：

（1）慢跑、静力性的拉伸、肌肉放松性的练习等活动；

（2）睡眠；

（3）沐浴；

（4）合理补充营养；

（5）心理调节。

五、女性身体特点与体育锻炼

（一）解剖学方面

女性的身体重心较低，稳定性较好，有利于做下肢支撑的平衡动作，但对跳高、跳远等动作不利。女性的骨盆较宽，下肢负重训练易发生应力性骨折。女性的膝外翻角较大，容易出现髌骨关节疼痛及磨损。女性的腰部柔韧性优于男性，四肢关节灵活，活动幅度大，但易因韧带松弛而引起多种形式的损伤。女性的肌肉重量比男性约低5%，影响运动时的做功能力。

（二）生理学方面

与男性相比，女性的心脏重量轻10%～15%，体积约小18%，容量小150～200mL，故女性剧烈运动时的供血能力不如男性。女性的胸廓较小，呼吸肌力量较弱，故呼吸功能较男性低。女性的血容量约占体重的7%，比男性约低1%，故女性机体运输氧气的能力较男性差。男性在发育期由于雄性激素的分泌，促进了肌肉的增强，使肌纤维长得粗壮，而女性由于雌性激素的分泌，对肌肉的增长有一定的抑制作用，使脂肪与肌肉同时增长，肌肉表现得软弱无力。运动中女性机体的散热能力受到较厚的皮下脂肪的影响，且因汗腺少于男性而排汗较男性少，故耐热性不如男性。

（三）心理学方面

由于女性的生理特点以及自幼参加体育活动的热情和机会不如男性，故在体育运动中机体对外部环境的适应能力较差。面对陌生的体能训练科目和器械，女性容易产生恐惧心理，对自己的运动能力表示怀疑，对取得优异成绩缺乏自信心。女性易动感情，精神易紧张，情绪易波动，容易导致动作变形或失败。在运动中，女性常常将成功归因于运气等外部因素，而将失败归因于自身的运动能力不够。

（四）月经周期

运动项目对月经周期的影响也常常困扰女性。尽管大多数运动项目对女性的月经周期并无影响，但大强度、长时间的剧烈运动则可引起月经失调，表现为周期延长或缩短，月经过多或过少，甚至闭经。但现代研究结果表明，这种运动性月经失调是可逆的，当停止锻炼后月经周期将恢复正常，且不会影响生育功能。

总之，女性受解剖、生理、心理等特点的影响，其运动能力在总体上低于男性。一般男性比女性强壮约20%，反应时间比女性快约25%，心脏功能亦拥有25%～50%的优势，这些性别差异意味着男性拥有更高的能量、更强的力量、更快的速度、更灵敏的反应，对运动的适应能力通常也高于女性。