第二章 體育鍛煉的科學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié) 體育鍛煉的生理學(xué)基礎(chǔ)

健康是幸福生活的基礎(chǔ)，也是事業(yè)成功的必備條件。如何進(jìn)行科學(xué)的體育鍛煉以促進(jìn)健康，這就需要了解體育鍛煉的基本生理學(xué)知識，這有助于了解自身的身體狀況并設(shè)置合理的體育鍛煉目標(biāo)，從而發(fā)揮體育鍛煉對健康的最大效益。

一、體育鍛煉與運(yùn)動系統(tǒng)

（一）運(yùn)動系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)與功能

人體的各種運(yùn)動都是由骨骼肌收縮產(chǎn)生力量作用于骨骼，骨骼繞著關(guān)節(jié)運(yùn)動而完成的。運(yùn)動系統(tǒng)包括骨、關(guān)節(jié)、肌肉三個(gè)部分，科學(xué)的體育鍛煉可以對運(yùn)動系統(tǒng)產(chǎn)生良好的影響。

1．骨的結(jié)構(gòu)與功能

骨是一種器官，由骨組織、疏松結(jié)締組織和神經(jīng)組織等構(gòu)成，其中骨組織是主要成分。骨構(gòu)成人體的支架，具有新陳代謝及生長發(fā)育的特點(diǎn)，并有破壞、改造、傷后愈合、修復(fù)再生的能力，人體骨骼的形態(tài)結(jié)構(gòu)完整而復(fù)雜，功能堅(jiān)固而靈活。正常成年人共有206塊骨。骨的功能具體表現(xiàn)為：

（1）支持負(fù)重

骨與骨連接成骨骼，構(gòu)成人體的支架，具有支持人體局部和全身重量的作用。

（2）運(yùn)動杠桿

骨在肌肉收縮時(shí)被牽拉，繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，使人體產(chǎn)生各種運(yùn)動，起著杠桿的作用。

（3）造血功能

骨髓內(nèi)的網(wǎng)狀細(xì)胞是比較幼稚的細(xì)胞，它經(jīng)過分化可以變成血細(xì)胞。

（4）保護(hù)功能

骨圍成的腔隙，保護(hù)人體的重要器官。例如，顱骨保護(hù)腦，胸廓保護(hù)心、肺等重要器官。

2．關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)與功能

骨與骨之間以結(jié)締組織相連，構(gòu)成骨聯(lián)結(jié)，通稱為關(guān)節(jié)。構(gòu)成關(guān)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)為關(guān)節(jié)面、關(guān)節(jié)囊和關(guān)節(jié)腔。

（1）關(guān)節(jié)面

關(guān)節(jié)面是指形成關(guān)節(jié)的兩個(gè)相鄰部位，其表面覆蓋一層關(guān)節(jié)軟骨，多數(shù)關(guān)節(jié)面的軟骨為透明軟骨，具有減少相鄰兩關(guān)節(jié)之間的摩擦和緩沖外力沖擊的作用。

（2）關(guān)節(jié)囊

關(guān)節(jié)囊為附著在相鄰關(guān)節(jié)面周緣及附近骨表面的結(jié)締組織囊，內(nèi)含血管和神經(jīng)等。關(guān)節(jié)囊的外層稱為纖維層，對關(guān)節(jié)起加固作用；關(guān)節(jié)囊的內(nèi)層為滑膜層，可分泌少量透明的滑液，在關(guān)節(jié)面之間起潤滑和營養(yǎng)關(guān)節(jié)軟骨的作用。

（3）關(guān)節(jié)腔

關(guān)節(jié)腔是由關(guān)節(jié)囊和相鄰骨關(guān)節(jié)面軟骨共同圍成的封閉腔隙，關(guān)節(jié)腔內(nèi)的壓力較大氣壓低（此現(xiàn)象稱為負(fù)壓），負(fù)壓對加固關(guān)節(jié)起著非常重要的作用。

除關(guān)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)外，還有關(guān)節(jié)的輔助結(jié)構(gòu)，這些輔助結(jié)構(gòu)包括滑膜囊、滑膜壁、關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨、關(guān)節(jié)韌帶等，它們主要對關(guān)節(jié)起加固、保護(hù)和減少摩擦等方面的作用。

3．肌肉的結(jié)構(gòu)與功能

（1）肌肉的結(jié)構(gòu)

人體肌肉重量約占體重的40%（女性約為35%），不同年齡、性別的肌肉占人體體重的比例不同。每塊肌肉一般都可分為肌腹和肌腱兩部分，肌腹位于肌肉的中部，肌腱位于兩端。肌腹主要由肌纖維（即肌細(xì)胞）構(gòu)成。骨骼肌纖維平行排列，形成肌束，許多肌束聚集在一起形成肌腹。肌腹是構(gòu)成肌肉的主要部分，肌肉的外形主要取決于肌腹。肌腱由致密結(jié)締組織構(gòu)成，呈銀白色，非常強(qiáng)韌，是肌肉中的彈性成分，但沒有收縮功能。肌肉借肌腱附著于骨上。

肌肉具有收縮、伸展、彈性和黏滯性等功能。肌肉收縮是由神經(jīng)沖動引起的，脊髓中運(yùn)動神經(jīng)元發(fā)出的神經(jīng)纖維支配全身肌肉。人體的肌纖維又可分為紅肌和白肌兩種，紅肌的收縮速度較慢，耐力較好，可維持長時(shí)間的收縮；白肌的收縮速度快，力量大，但容易產(chǎn)生疲勞。

（2）肌肉的收縮形式

根據(jù)肌肉收縮時(shí)的長度變化，將肌肉收縮的形式分為向心收縮、等長收縮、離心收縮和等張收縮四種形式。

1）向心收縮

肌肉收縮時(shí)，長度縮短的收縮稱為向心收縮。向心收縮時(shí)肌肉長度縮短、起止點(diǎn)相互靠近，因而引起身體運(yùn)動。而且，肌肉張力增加出現(xiàn)在前，長度縮短發(fā)生在后。但肌肉張力在肌肉開始縮短后即不再增加，直到收縮結(jié)束。故這種收縮形式又稱為等張收縮。有時(shí)也稱為動力性或時(shí)相性收縮。肌肉向心收縮時(shí)，是做功的。其數(shù)值為負(fù)荷重量與負(fù)荷移動距離的乘積。

在向心收縮過程中，所謂的等張收縮是相對的，尤其是在負(fù)重情況下，更是如此。由于肌肉在收縮過程中，往往是通過骨的杠桿作用克服阻力做功。在負(fù)荷不變的情況下，要使肌肉在整個(gè)關(guān)節(jié)活動范圍內(nèi)以同樣的力量收縮是不可能的。如當(dāng)肌肉收縮克服重力垂直舉起杠鈴時(shí)，隨著關(guān)節(jié)角度變化，肌肉做功的力矩也會發(fā)生變化。因此，需要肌肉用力的程度也不同。在整個(gè)運(yùn)動范圍內(nèi)，肌肉用力最大的一點(diǎn)稱為“頂點(diǎn)”。出現(xiàn)“頂點(diǎn)”主要是因?yàn)樵诖岁P(guān)節(jié)角度下杠桿效率最差，加上肌肉縮短損失一部分力量，而促成了“頂點(diǎn)”的產(chǎn)生。（如圖2-1）

2）離心收縮

肌肉在收縮產(chǎn)生張力的同時(shí)被拉長的收縮稱為離心收縮。如下蹲時(shí)，股四頭肌在收縮的同時(shí)被拉長，以控制重力對人體的作用，使身體緩慢下蹲，起緩沖作用。因此，肌肉做離心工作也稱為退讓工作。再如搬運(yùn)重物時(shí)，將重物放下，以及下坡跑和下樓梯等也需要肌肉進(jìn)行離心收縮。肌肉離心收縮可防止運(yùn)動損傷。如從高處跳下時(shí)，腳先著地，通過反射活動使股四頭肌和臀大肌產(chǎn)生離心收縮。由于肌肉離心收縮的制動作用，減緩了身體的下落速度，不至于使身體造成損傷。離心收縮時(shí)肌肉做負(fù)功。（如圖2-1）

3）等長收縮

肌肉在收縮時(shí)其長度不變，這種收縮稱為等長收縮，又稱為靜力收縮。肌肉等長收縮時(shí)由于長度不變，因而不能克服阻力做機(jī)械功。

等長收縮有兩種情況：其一，肌肉收縮時(shí)對抗不能克服的負(fù)荷，如試圖拉起根本不可能拉起的杠鈴時(shí)，肱二頭肌所進(jìn)行的收縮就是等長收縮。其二，當(dāng)其他關(guān)節(jié)由于肌肉離心收縮或向心收縮發(fā)生運(yùn)動時(shí)，等長收縮可使某些關(guān)節(jié)保持一定的位置，為其他關(guān)節(jié)的運(yùn)動創(chuàng)造適宜的條件。要保持一定的體位，某些肌肉就必須做等長收縮。如做蹲起動作時(shí)，肩帶和軀干的某些肌肉發(fā)生等長收縮以保證軀干的垂直姿勢，同時(shí)腿部和臀部的某些肌肉做向心收縮。當(dāng)蹲下時(shí)，肩帶和軀干的某些肌肉同樣發(fā)生等長收縮以保證軀干的垂直姿勢，但腿部和臀部的某些肌肉做離心收縮，在更復(fù)雜的運(yùn)動中，身體姿勢不斷發(fā)生變化，因此肌肉的收縮形式也不斷發(fā)生變化。在體育運(yùn)動中，如體操中的“十字支撐”、“直角支撐”和武術(shù)中的站樁，參加工作的肌肉就是進(jìn)行等長收縮。（如圖2-1）

4）等張收縮

又稱動力性收縮，肌肉收縮只是長度的縮短而張力保持不變。啞鈴的肘彎舉就是肱二頭肌的等張收縮。（如圖2-1）

（二）體育鍛煉對運(yùn)動系統(tǒng)的影響

1．體育鍛煉對骨的影響

長期進(jìn)行體育鍛煉，通過改善骨的血液循環(huán)，加強(qiáng)骨的新陳代謝，可使骨徑增粗，骨質(zhì)增厚，骨質(zhì)排列規(guī)則、整齊，并隨著骨形態(tài)結(jié)構(gòu)的良好變化，骨的抗折、抗彎、抗壓縮等方面的能力都會有所提高。

人體從事體育鍛煉的項(xiàng)目不同，對人體各部分骨的影響也不同。經(jīng)常從事以下肢活動為主的項(xiàng)目，如跑、跳等，對下肢骨的影響較大；而從事以上肢活動為主的項(xiàng)目，如舉重、投擲等，對上肢骨的影響較大。但體育鍛煉的效果并不是永久的，當(dāng)體育鍛煉停止后，對骨的影響作用也會逐漸消失，因此，體育鍛煉應(yīng)經(jīng)常化。同時(shí)，體育鍛煉的項(xiàng)目要多樣化，以免造成骨的畸形發(fā)展。

2．體育鍛煉對關(guān)節(jié)的影響

科學(xué)、系統(tǒng)的體育鍛煉，既可以提高關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，又可以增加關(guān)節(jié)的靈活性和運(yùn)動幅度。體育鍛煉可以增加關(guān)節(jié)面軟骨的厚度，并可使關(guān)節(jié)周圍的肌肉發(fā)達(dá)、力量增強(qiáng)、關(guān)節(jié)囊和韌帶增厚，因而可使關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性加強(qiáng)。在增加關(guān)節(jié)穩(wěn)固性的同時(shí)，由于關(guān)節(jié)囊、韌帶和關(guān)節(jié)周圍肌肉的彈性和伸展性提高，關(guān)節(jié)的運(yùn)動幅度和靈活性也大大增加。

3．體育鍛煉對肌肉的影響

（1）肌肉體積增加。運(yùn)動員，特別是舉重等力量型項(xiàng)目運(yùn)動員的肌肉塊明顯大于一般正常人，這說明體育鍛煉和運(yùn)動訓(xùn)練可以使肌肉體積增大。體育鍛煉對肌肉體積的影響非常明顯，一般只要進(jìn)行力量訓(xùn)練就可以使肌肉體積增大。

（2）肌肉力量增加。體育鍛煉可以增強(qiáng)肌肉力量已被大量實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，而且體育鍛煉增加肌肉力量的效果也是非常明顯的，數(shù)周的力量練習(xí)就會引起肌肉力量的明顯增加。

（3）肌肉彈性增加。有經(jīng)常體育鍛煉習(xí)慣的人，在運(yùn)動時(shí)經(jīng)常進(jìn)行一些牽拉性練習(xí)，從而使肌肉的彈性增加，這樣可以避免人體在日常活動和體育鍛煉過程中由于肌肉的劇烈收縮而造成各種運(yùn)動損傷。

二、體育鍛煉與能量供應(yīng)

（一）人體運(yùn)動時(shí)能量的供應(yīng)

1．運(yùn)動時(shí)的供能系統(tǒng)

人體運(yùn)動時(shí)的惟一直接能源是來自體內(nèi)一種特殊的高能磷酸化合物——三磷酸腺苷（ATP）。肌肉活動時(shí)，肌肉中的ATP在酶的催化下，迅速分解為二磷酸腺苷（ADP）和磷酸，同時(shí)釋放出能量供肌肉收縮。但是人體肌肉內(nèi)ATP含量很少，依靠肌肉中的ATP做功只能維持1秒左右，因此機(jī)體只有不停地合成ATP才能滿足肌肉收縮的需要。人體內(nèi)有三個(gè)系統(tǒng)可以合成ATP，分別是磷酸原系統(tǒng)（ATP—CP系統(tǒng)）、乳酸能系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)（如圖2-2）。

2．運(yùn)動時(shí)三個(gè)供能系統(tǒng)的特點(diǎn)

人體從事各種不同的運(yùn)動，但其能量供應(yīng)都屬于這三個(gè)供能系統(tǒng)。發(fā)展這三個(gè)供能系統(tǒng)的方法各不相同。

（1）磷酸原系統(tǒng)

肌肉活動的直接能源是ATP, ATP水解為ADP，釋放出能量供肌肉做功。磷酸肌酸（CP）是儲存在肌細(xì)胞內(nèi)的另一種高能磷化物，安靜狀態(tài)下肌肉中CP的含量約為ATP的3倍。劇烈運(yùn)動時(shí)，當(dāng)肌肉中ATP含量減少而ADP含量增加時(shí)，ATP/ADP的比值將變小。ATP/ADP比值對于調(diào)節(jié)能量代謝過程有著極大的意義。比值稍一變小，即可促使CP分解釋放能量，供ADP再合成為ATP；在運(yùn)動后的恢復(fù)期，肌肉中ATP大量合成后，經(jīng)肌酸激酶的催化作用，肌酸磷酸再合成為磷酸肌酸。研究證明，全身肌肉中磷酸原系統(tǒng)供能能力僅能持續(xù)8秒左右。磷酸原系統(tǒng)供能是短時(shí)間、大強(qiáng)度運(yùn)動的主要供能方式。發(fā)展這一系統(tǒng)供能能力最好的訓(xùn)練方法是采用持續(xù)10秒左右的全速跑，且重復(fù)進(jìn)行練習(xí)，中間休息30秒以上。

（2）乳酸能供能系統(tǒng)

當(dāng)機(jī)體進(jìn)行稍長時(shí)間（多于10秒）的大強(qiáng)度運(yùn)動時(shí)，這時(shí)僅靠CP已不能滿足機(jī)體對能量的需求，而此時(shí)供給機(jī)體的氧量也不能滿足運(yùn)動的實(shí)際需要。這種情況下的ATP的再合成主要依靠肌糖原的無氧酵解；由于糖酵解的產(chǎn)物是乳酸，所以將這一系統(tǒng)稱為乳酸能系統(tǒng)，又稱無氧糖酵解系統(tǒng)。依靠糖酵解再合成的ATP，劇烈運(yùn)動可持續(xù)30 ～ 40秒以上，由于乳酸的生成和積累，酵解作用部分完全被抑制。因此，依靠糖酵解供能的運(yùn)動不能持續(xù)太長時(shí)間。400米和800米跑是典型的乳酸能系統(tǒng)供能的運(yùn)動項(xiàng)目。

（3）有氧氧化系統(tǒng)

在氧供應(yīng)充足的條件下，機(jī)體利用糖和脂肪氧化分解成二氧化碳和水，同時(shí)釋放出大量能量來合成ATP，這一過程稱為有氧供能系統(tǒng)。除糖和脂肪氧化供能外，蛋白質(zhì)也可參與供能，但所占比例較小。運(yùn)動初期糖是主要的供能物質(zhì)，隨著運(yùn)動時(shí)間的延長，脂肪供能比例增加，蛋白質(zhì)也將參與供能。所以，有氧氧化系統(tǒng)是進(jìn)行長時(shí)間耐力運(yùn)動的主要供能系統(tǒng)。

人體的有氧供能能力和心肺功能有關(guān)，要提高這一供能能力，可采用較長時(shí)間的中等或較低強(qiáng)度的勻速跑，或較長距離的中速間歇訓(xùn)練等。

無氧供能和有氧供能是機(jī)體在不同的運(yùn)動強(qiáng)度和運(yùn)動時(shí)間下，依據(jù)需氧量的不同而采用的兩種供能方式，其緊密相連，不可分割。10秒以內(nèi)的短時(shí)間最大強(qiáng)度的運(yùn)動，幾乎完全依賴無氧供能；800米跑的無氧和有氧供能比例相差不大；長時(shí)間低強(qiáng)度的運(yùn)動，有氧供能占主導(dǎo)地位。

肌肉收縮時(shí)，肌細(xì)胞中ATP水解后的再合成并不是孤立地依靠某一種能量代謝途徑提供高能磷酸基團(tuán)，在各種供能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制之間有著密切的聯(lián)系，這能保證整個(gè)肌細(xì)胞能量代謝的有機(jī)協(xié)調(diào)和高效率。因此可以認(rèn)為，在肌細(xì)胞內(nèi)ATP再合成過程中，各種代謝途徑所提供的高能磷酸基團(tuán)之間的轉(zhuǎn)換，是一種極其有效的細(xì)胞自身調(diào)節(jié)機(jī)制。

（二）運(yùn)動時(shí)能源物質(zhì)的消耗

糖、脂肪和蛋白質(zhì)是機(jī)體主要的能源物質(zhì)，人體生命活動所需能量的60% ～ 70%來自糖。安靜時(shí)糖供能占25%，脂肪供能占75%，糖供能比例與運(yùn)動強(qiáng)度的增大成正比。長時(shí)間低強(qiáng)度運(yùn)動時(shí)脂肪是最主要的能源；在運(yùn)動強(qiáng)度為25%最大攝氧量水平時(shí)，糖和脂肪供能各占50%左右；運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到50%最大攝氧量水平時(shí)，糖供能占身體總耗能的65.9%，成為運(yùn)動時(shí)主要的供能物質(zhì)；在70% ～ 90%最大攝氧量水平范圍內(nèi)運(yùn)動時(shí)，肌糖原是決定性的供能物質(zhì)。

（三）運(yùn)動時(shí)血糖濃度的變化

安靜狀態(tài)下，血糖濃度的正常值為每分升80 ～ 120毫克，經(jīng)常處于進(jìn)入血液和組織攝取的動態(tài)平衡之中。血糖是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的基本能源物質(zhì)，也是長時(shí)間運(yùn)動時(shí)骨骼肌的重要代謝產(chǎn)物。運(yùn)動時(shí)血糖濃度的變化主要由肝臟輸出葡萄糖的速率和工作肌攝取利用血糖量來決定，中樞神經(jīng)系統(tǒng)攝取血糖的速率基本上與休息狀態(tài)時(shí)相同。

短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動時(shí)（如100 ～ 800米跑），骨骼肌主要依靠肌糖原酵解供能，此時(shí)不但不攝取血糖，還可能釋放少量葡萄糖到血液中，但血糖濃度基本上沒有太大變化；如果運(yùn)動時(shí)間相對較長（如1000 ～ 3000米跑），骨骼肌仍以利用肌糖原進(jìn)行有氧氧化和無氧酵解為主要的能量代謝方式，攝取利用血糖很少，此時(shí)肝臟輸出葡萄糖的速率增加，葡萄糖進(jìn)入血液的速率明顯超過組織器官攝取葡萄糖的速率，血糖濃度明顯升高，可達(dá)到每分升180 ～ 200毫克以上，出現(xiàn)尿糖現(xiàn)象；如果運(yùn)動時(shí)間持續(xù)更長（如5000 ～ 10000米跑），因肌糖原已有一定的消耗，骨骼肌攝取利用血糖速率相對增大，血糖濃度開始有所下降，但仍顯著高于休息狀態(tài)，大約為每分升130 ～ 140毫克；長時(shí)間運(yùn)動時(shí)，由于肌糖原大量排空，骨骼肌攝取利用血糖速率顯著增大，肝糖原儲存量也大量排空，利用糖異生作用來生成和輸出葡萄糖已很難完全滿足機(jī)體的需要，如果沒有外源性葡萄糖的補(bǔ)充，血糖濃度會出現(xiàn)進(jìn)行性降低，甚至可能出現(xiàn)低血糖現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會引起低血糖休克。血糖下降首先影響神經(jīng)系統(tǒng)的正常活動，是引起中樞疲勞的重要因素。因此，在從事長時(shí)間運(yùn)動（如馬拉松）時(shí)，比賽過程中應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充糖，以彌補(bǔ)血糖的降低。

（四）運(yùn)動后能源物質(zhì)的恢復(fù)

運(yùn)動時(shí)人體內(nèi)的代謝加強(qiáng)，以不斷滿足身體對能量的需要。運(yùn)動中及運(yùn)動后，需要不斷補(bǔ)充和恢復(fù)能源物質(zhì)。能源物質(zhì)的恢復(fù)過程大致可分為三個(gè)階段：第一階段是運(yùn)動中恢復(fù)過程就已開始。這時(shí)機(jī)體一邊消耗能量，一邊補(bǔ)充能源物質(zhì)，由于消耗大于補(bǔ)充，能源物質(zhì)的儲量逐漸下降。第二階段是運(yùn)動結(jié)束后，此時(shí)能源物質(zhì)消耗已逐漸減少，而恢復(fù)過程卻不斷增強(qiáng)，鍛煉中消耗掉的能源物質(zhì)不斷得到補(bǔ)充，直至補(bǔ)充到鍛煉前的水平。第三階段是超量恢復(fù)階段，能源物質(zhì)恢復(fù)到原水平后并未停止，而是繼續(xù)恢復(fù)補(bǔ)充，在一段時(shí)間中，能源物質(zhì)的恢復(fù)可超過原有儲備的水平，這在生理學(xué)上稱為超量恢復(fù)。這一段時(shí)間后能源物質(zhì)的儲備又回到原來水平。如果經(jīng)常堅(jiān)持體育鍛煉，不斷增強(qiáng)能源物質(zhì)的恢復(fù)過程，超量恢復(fù)便能達(dá)到更高程度，體質(zhì)也就不斷得到增強(qiáng)。

（五）超量恢復(fù)

運(yùn)動時(shí)，消耗過程占優(yōu)勢，由于能源物質(zhì)的消耗大于恢復(fù)，所以運(yùn)動時(shí)能源物質(zhì)逐漸減少，肌肉和身體各系統(tǒng)的工作能力逐漸下降。運(yùn)動停止后消耗過程減弱，恢復(fù)過程占優(yōu)勢，這時(shí)能源物質(zhì)和各器官系統(tǒng)功能逐漸恢復(fù)到原來水平。體內(nèi)能源物質(zhì)的再生與合成進(jìn)一步加強(qiáng)，運(yùn)動時(shí)被消耗的物質(zhì)不僅恢復(fù)到原來水平，而且在一段時(shí)間內(nèi)超過原來的水平，此時(shí)機(jī)體的工作能力最強(qiáng)，隨后又逐漸回到原來的水平，這就是超量恢復(fù)現(xiàn)象（圖2-3）。

超量恢復(fù)是體育運(yùn)動的重要理論依據(jù)。在進(jìn)行高強(qiáng)度、超負(fù)荷的運(yùn)動訓(xùn)練后，運(yùn)動水平能否提高取決于超量恢復(fù)的水平。因?yàn)槌炕謴?fù)使機(jī)體中能源物質(zhì)的儲存高于以往，負(fù)荷能力增強(qiáng)，此時(shí)是投入訓(xùn)練的最好時(shí)機(jī)。可以說，充分恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)就是機(jī)體能否最大限度地超量恢復(fù)。超量恢復(fù)是ATP、CP、肌糖原、蛋白質(zhì)等能源物質(zhì)的超量補(bǔ)償和存儲的過程。

超量恢復(fù)是建立在兩個(gè)基礎(chǔ)上的，那就是充足的營養(yǎng)和充分的睡眠。機(jī)體在承擔(dān)一定的負(fù)荷后要經(jīng)歷疲勞——恢復(fù)——超量恢復(fù)的過程，要使疲勞癥狀得到恢復(fù)，使機(jī)體產(chǎn)生超量恢復(fù)，就得讓機(jī)體在承受一定的負(fù)荷后得以休息，使負(fù)荷與休息交替進(jìn)行。在保證機(jī)體充分恢復(fù)的前提下，負(fù)荷越大，對機(jī)體刺激越深刻，產(chǎn)生的超量恢復(fù)水平也就越高。這就必須對每天訓(xùn)練中的負(fù)荷做一個(gè)科學(xué)合理的安排。

三、體育鍛煉與供氧系統(tǒng)

（一）氧運(yùn)輸系統(tǒng)

氧運(yùn)輸系統(tǒng)對人的健康及生命活動有著十分重要的作用，它把氧氣從體外吸入體內(nèi)并運(yùn)送到各器官組織，供人體生命活動的需要。氧運(yùn)輸系統(tǒng)由呼吸系統(tǒng)、血液與心血管系統(tǒng)組成。呼吸系統(tǒng)把氧氣從體外吸入體內(nèi)，氧氣進(jìn)入血液與血液中的血紅蛋白結(jié)合，由心臟這個(gè)血液循環(huán)的動力站不停推動，使血液流遍全身，將氧氣送到各組織器官。人體從外界環(huán)境攝取氧的能力受氧運(yùn)輸系統(tǒng)各環(huán)節(jié)功能的制約。

氧運(yùn)輸系統(tǒng)工作的第一個(gè)環(huán)節(jié)是肺的呼吸運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)肺與外界環(huán)境的氣體交換及肺泡與肺毛細(xì)血管血液間的氣體交換。肺活量是指盡最大可能深吸氣后做最大可能的呼氣的量。健康成年男性肺活量值為3500～4000毫升，女性為2500～3500毫升。

我國健康男性每100毫升血液中血紅蛋白含量為12～15克，女性為11～14克。

在整個(gè)氧運(yùn)輸系統(tǒng)中，心血管系統(tǒng)的功能處在最重要的地位，心臟是推動血液不斷向前流動的動力，血管則是血液流動的管道，起著運(yùn)輸血液與物質(zhì)交換的重要作用。健康成年人每分鐘心跳為75次左右。心臟每搏動一次大約向血管射血70毫升（稱每搏輸出量），心臟每分鐘向血管射血5升左右（稱每分輸出量）。心臟射出的血液在血管內(nèi)流動時(shí)對血管壁有一定側(cè)壓力，這就是血壓。我國健康成年人安靜時(shí)收縮壓為10.2～12.2千帕（100～120毫米汞柱），舒張壓為6.1～9.2千帕（60～80毫米汞柱），脈壓為3.0～4.0千帕（30～40毫米汞柱）。血壓可隨年齡、性別和體內(nèi)生理狀況的變化而有所變動，而有訓(xùn)練者與無訓(xùn)練者呼吸循環(huán)系統(tǒng)的生理機(jī)能指標(biāo)是不同的（見表2-1）。

正是上述呼吸系統(tǒng)、血液與心血管系統(tǒng)共同組成人體的氧運(yùn)輸系統(tǒng)，保證生命活動對氧的需要。

（二）氧運(yùn)輸系統(tǒng)功能的重要標(biāo)志——最大吸氧量

衡量人體氧運(yùn)輸系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱除了可用呼吸系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)的一些指標(biāo)外，常用的綜合性指標(biāo)就是最大吸氧量。每個(gè)人都可以通過簡易的測定法來了解自己最大吸氧量的大小及變化。

1．最大吸氧量的概念及正常值

最大吸氧量指人體在劇烈運(yùn)動時(shí)，呼吸和循環(huán)系統(tǒng)功能達(dá)到最大能力時(shí)人體每分鐘所能攝取的氧量，或者簡單地說，就是運(yùn)動時(shí)每分鐘能夠吸入并被身體所利用的氧的最大數(shù)量。最大吸氧量直接反映個(gè)人的最大有氧代謝能力，標(biāo)志著一個(gè)人氧運(yùn)輸系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱。

最大吸氧量受年齡、性別、健康狀況、訓(xùn)練水平、疾病以及遺傳等多方面因素的影響。普通健康人最大吸氧量為每分鐘2～3升，而經(jīng)常鍛煉的人或運(yùn)動員可達(dá)4～5升，優(yōu)秀的耐力運(yùn)動員甚至可達(dá)到6～7升以上。

2．最大吸氧量與運(yùn)動能力

運(yùn)動時(shí)，肌肉的激烈活動使得機(jī)體對氧的需要較之平時(shí)大大增加，因此，人體最大攝氧能力的高低直接影響運(yùn)動能力，尤其是以有氧代謝為主的耐久力性質(zhì)的運(yùn)動與最大吸氧量的關(guān)系更緊密。因此，經(jīng)常運(yùn)動的人比不運(yùn)動者的最大吸氧量要大；而在不同項(xiàng)目的運(yùn)動中，耐力性要求越高的運(yùn)動項(xiàng)目，其運(yùn)動員的最大吸氧量越高。

四、體育鍛煉與神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)系統(tǒng)是人體重要的機(jī)能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，人體各器官、系統(tǒng)的活動，都是直接或間接地在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下進(jìn)行的。通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，人體對內(nèi)外環(huán)境的變化可產(chǎn)生相適應(yīng)的反應(yīng)，人體內(nèi)部與周圍環(huán)境之間達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而使人體的生命活動得以正常進(jìn)行。

（一）反射活動的反饋調(diào)節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能非常復(fù)雜，但其活動的基本方式則是反射。反射是指在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下，機(jī)體對內(nèi)外環(huán)境的變化所作出的反應(yīng)。反射分非條件反射和條件反射。人體的各種機(jī)能調(diào)節(jié)，每一個(gè)反射活動都是連鎖反射。當(dāng)機(jī)體接受一個(gè)刺激而發(fā)生反射時(shí)，效應(yīng)器上的特殊感受細(xì)胞或感受器，都能將效應(yīng)器活動的信息——反饋信息，隨時(shí)傳回中樞；神經(jīng)中樞根據(jù)反饋信息不斷地糾正和調(diào)整所發(fā)出的傳出沖動，使效應(yīng)器的活動更加準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)。

（二）神經(jīng)系統(tǒng)對軀體運(yùn)動的調(diào)節(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)對軀體運(yùn)動的調(diào)節(jié)，就是對骨骼肌活動的調(diào)節(jié)和人體正常姿勢的維持。通過調(diào)整日常生活中的走、跑、跳、投和旋轉(zhuǎn)等動作，以及在此基礎(chǔ)上建立起來的各式各樣的運(yùn)動動作，來達(dá)到對軀體運(yùn)動的控制。

人體經(jīng)常保持常態(tài)姿勢，一旦體位受到外力作用而發(fā)生變化時(shí)，依靠神經(jīng)系統(tǒng)反射性地調(diào)節(jié)，使全身肌肉緊張并重新分配，以保持或改變身體在空間的位置。這種通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，使骨骼肌緊張，或產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動，以保持或改變身體在空間的姿勢（位置），稱姿勢反射。姿勢反射主要有狀態(tài)反射、翻正反射等。

（三）神經(jīng)系統(tǒng)對內(nèi)臟活動的調(diào)節(jié)

支配內(nèi)臟活動的神經(jīng)系統(tǒng)，稱為植物性神經(jīng)系統(tǒng)。按其結(jié)構(gòu)和功能的不同，可分為交感神經(jīng)系統(tǒng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)。身體中除了腎上腺髓質(zhì)、汗腺、皮膚和肌肉中的血管只接受交感神經(jīng)支配外，其他內(nèi)臟器官都接受交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的雙重支配。與支配軀體運(yùn)動的神經(jīng)性相比，植物性神經(jīng)系統(tǒng)在機(jī)能上惰性更大。

五、生長發(fā)育與遺傳變異

任何生物體在其一生中，由于同化作用大于異化作用的結(jié)果，都經(jīng)歷了從小到大的生長過程，其構(gòu)造和機(jī)能也都要經(jīng)過一系列的變化才能成熟。

在人體生長發(fā)育期間，有兩個(gè)生長發(fā)育的高峰，男女生長發(fā)育的曲線有兩次交叉。第一個(gè)高峰是在1周歲，從出生到1周歲，約增長25厘米，約占原有身長的1/2，體重增長2倍。第二次高峰期男子是12～14歲之間，女子是10～12歲之間，身高增長值分別是6.6厘米和5.9厘米。

根據(jù)人體的生長發(fā)育規(guī)律，一般到25歲時(shí)，人體各器官系統(tǒng)均已發(fā)育成熟，一直到40歲以前這個(gè)階段被稱為成熟期，也叫青壯年期，這個(gè)時(shí)期是人的生命力最旺盛的時(shí)期，此時(shí)，人體處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。青壯年骨骼的化學(xué)成分含量中水分與有機(jī)物較多，無機(jī)鹽（鈣）也逐漸增多，青年人骨骼中無機(jī)鹽約占50%，中年人約占66%，其骨化過程已經(jīng)完成。這個(gè)時(shí)期是人體生命過程中的“黃金時(shí)代”，而35～40歲則是人體生命過程中的分界線。此前是發(fā)育成熟期，此后是衰退期。隨著年齡的增長，一般情況下衰退速度在逐步增加，表現(xiàn)為機(jī)體組織和器官的改變，機(jī)體的功能適應(yīng)能力和抵抗力的衰退。

體育鍛煉過程中各種身體運(yùn)動都是對機(jī)體的一種刺激，對身體的發(fā)展能起到強(qiáng)化作用。體育鍛煉首先是使機(jī)體處于異化作用大于同化作用的狀態(tài)，造成體內(nèi)能量物質(zhì)的消耗，進(jìn)而在逐漸減少運(yùn)動量和運(yùn)動強(qiáng)度的過程中（以至于最后的停止），使機(jī)體進(jìn)入恢復(fù)過程，逐漸達(dá)到同化作用大于異化作用的狀態(tài)，形成超過機(jī)體原有的能量儲備水平，進(jìn)入新的平衡狀態(tài)。在這種新的平衡狀態(tài)下，周而復(fù)始地增加刺激，使得機(jī)體形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的變化，機(jī)能水平不斷提高，從而促進(jìn)身體健康，延緩衰老。

遺傳和變異是生命的基本特征之一，并且是生物演變過程中的一對矛盾，也是生物變化發(fā)展的內(nèi)在依據(jù)，在這個(gè)過程中形成了有機(jī)體的適應(yīng)性和多種多樣的類型。體育鍛煉的作用主要體現(xiàn)在人體的遺傳基礎(chǔ)上，通過體育手段，產(chǎn)生對有機(jī)體的某些形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機(jī)能和心理素質(zhì)的影響，并使它們向適應(yīng)于社會需要的方向發(fā)展。在人類社會發(fā)展中，隨著社會環(huán)境的改變，人們的需要不斷發(fā)生著變化，從而導(dǎo)致人們的行為也發(fā)生變化。對體育鍛煉需要的長期性和體育行為的長期化，以及運(yùn)動刺激的不斷強(qiáng)化，必然使得身體某些器官系統(tǒng)的功能不斷加強(qiáng)，使人們的體質(zhì)逐漸增強(qiáng)。