短跑運動的能量供應特點及能源物質變化分析

摘 要: 本文對短跑運動的能量供應特點進行了科學的分析， 闡述了短跑運動能量供應情況，以及短跑項目運動中人體內主要能源物質的變化情況，旨在為短跑訓練提供生化依據。

關鍵詞: 短跑運動 能量供應特點 物質變化

短跑是徑賽項目中距離最短、速度最快、運動強度最大的項目，主要包括60米、100米、200米和400米。決定短跑運動成績提高的因素很多，涉及運動生理學、運動生物化學、運動生物力學和運動訓練學等諸方面。不論進行徑賽中哪個項目，人體體內的供能系統都起著決定性的作用。文章著重從能量供應的特點，以及短跑項目運動中人體體內主要能源物質變化情況方面運用生化原理進行分析和探討，以期為短跑訓練提供生化依據。

1.徑賽項目的能量供應特點

不同徑賽項目，由于其強度和持續時間，以及技術結構等的不同，三種能量系統在不同的項目中所占的比例也各不相同。如短跑中磷酸原系統供能占80%，短跑在短短幾秒內就要達到最大速度，人體肌肉全身被動員，需要大量的能量，因此在短跑中主要以磷酸原系統供能實現運動所需能量。中跑需要良好的速度素質。在運動開始階段，由于運動強度小，能耗速率低，有氧氧化系統能量輸出滿足其需要，故主要由糖的氧化分解供能。隨著運動員負荷的逐漸增大，當有氧供能達到最大輸出功率，仍不能滿足因負荷增大而對ATP的消耗時，則導致ATP與ADP比值明顯下降，此時必然動用輸出功率更大的無氧供能系統。無氧供能系統包括磷酸原系統和乳酸能系統，因磷酸原系統維持供能時間很短，一個體重為70kg的人竭盡全力運動時，依靠磷酸原系統供能所能支持的時間只有7.5s，所以此時主要是乳酸能系統供能，直到力竭。長跑乃至超長跑屬于中低強度的長時間有氧耐力運動，該項目運動由于持續時間長，能量消耗極大，運動強度一定要適應最大有氧供能能力的范圍。運動的前期以啟動糖有氧氧化供能為主，后期則隨著糖的消耗程度的增加而逐漸到利用脂肪氧化供能為主。由于脂肪氧化的耗氧量大、動員慢、能量輸出功率小于糖有氧氧化供能等特點，因此脂肪的動用只能在運動中后期出現，但在后期的加速、沖刺階段，仍動用糖來供能。

2.短跑運動的能量供應特點

機體利用能量的方式，是將食物中的糖類脂肪和蛋白質等在體內進行氧化時所產生大量化學能，以高能鍵的形式先貯存在三磷酸腺苷(ATP)分子中，需要時，再由ATP分子中釋放出來并轉換成各種形式的能量。短跑包括60米、100米、200米和400米，由于它們的距離不同，運動強度的持續時間不同，因此體內所需的能量供應形式也各不相同。

2.1 60米、100米短跑主要由ATP-CP系統供能。

此項目是短距離的典型代表，它強度大，持續時間短，其供能形式以無氧氧化供能為主。ATP供能和CP儲備及其相互間的代謝能力是高速跑的生物化學基礎。供能輸出功率的差別在運動速度上有明顯的表現，100米跑后程速度出現明顯的降低，提示運動供能的物質發生了相應的改變，其能量來源已從磷酸原系統為主逐步向糖酵解供能過渡。由此可見，100米跑的速度規律與其能量供應有著密切的對應關系，要提高100米跑的運動成績，關鍵是要提高體內磷酸肌酸的含量，最大限度地延長ATP-CP系統的供能時間，糖酵解系統供能的比例則應當盡量減少，才能提高100米運動成績。

2.2 200米、400米短跑主要由糖酵解供能系統供能。

當人體全力運動30—40秒時，糖酵解的輸出功率可達到最高點，此時供能量最大，更有利于肌肉快速運動能力的發揮。因為糖酵解的整個供能過程，是在不需要氧的情況下而產生乳酸和能量，供ATP-CP系統合成。對400米跑來說僅靠ATP、CP分解供能是不夠的，必須依靠肌糖原在無氧情況下的酵解供能，即由肌糖原分解為乳酸合成ATP的方式供能。肌糖原無氧分解的產物是乳酸，乳酸很快進入血液，引起血液中pH值降低。這種酸性血液對肌肉、神經中樞、心臟都產生不良影響，導致工作能力下降。而增加有氧代謝訓練，則能增加心臟機能，加速血液循環，提高呼吸和循環系統的機能，提高肌體消除乳酸的能力。

3.短跑運動中人體內主要能源物質變化分析

3.1肌肉活動的直接能源(ATP)。

人體內貯存的能源物質，一般可分為非磷酸化合物(糖、脂肪、蛋白質)和高能磷酸化合物(三磷酸腺營和磷酸肌酸)兩類。這兩類物質在供能過程中是互為聯系、互為影響的。生物化學家認為，三磷酸腺營是肌肉活動的唯一直接能源。當肌肉活動時，最先供給肌肉收縮的能源是由三磷酸腺苷(ATP)在三磷酸腺苷酶的催化下分解為二磷酸腺苷(ADP)和無機磷(Pi)，同時釋放能量，使橫橋反復擺動，牽動肌絲滑動，使肌纖維縮短，以完成機械功。這一反應的特點是非常迅速及時，且不需要氧，在急需時將能量轉成為ADP再合成ATP是一種應急能源。然而，肌肉中CP的數量也很有限，據研究，CP和ATP之比例為1∶3，在肌肉劇烈工作時，僅能維持運動5—7s，有人估計，CP和ATP加在一起所釋放的能量為6—8s，有訓練者，肌肉中ATP和CP含量稍多，可維持劇烈運動10s左右。

3.2肌糖元的酵解。

當持續運動時間在10s以上且強度很大時，其所需能量已遠遠超出高能磷酸化合物的供應量，同時機體供氧不足，運動中所需ATP再合成的能量，主要依靠糖酵解來提供。肌糖元酵解為乳酸，同時釋放能量，由ADP接受再合成ATP，其中一部分能量還可供CP再合成。在氧供應充足時，1/5乳酸可繼續氧化放能，供其余4/5乳酸在肝中重新合成糖元。由于乳酸是一種強酸，在體內積累過多，致使肌肉收縮力下降，因此糖酵解供能的時間也只能維持30—40s。盡管糖酵解產生的能量很少，但對于嚴重缺氧狀態下劇烈運動的繼續進行是有重要意義的。

4.結語

人體在運動時能量的供應過程可分為無氧代謝和有氧代謝兩部分，當吸氧量能滿足需氧量時，人體即以有氧氧化供能。凡是強度小、持續時間長的運動，如長跑和長距離游泳，均以有氧代謝供能為主;當吸氧量不能滿足需氧量時，產生氧債，這時就依靠無氧代謝供能。凡是強度大、持續時間短的運動，如短跑(10Om、200m)均以無氧代謝供能為主。雖然在短跑項目中都以無氧代謝供能為主，但不同距離的供能系統也有較大區別。沃爾科夫的研究證明，在100米跑中，主要是高能磷化合物(ATP、CP)分解供能(約占81%)，小量是由糖酵解供能(約占16%);而在400米跑中糖酵解供能占優勢(約占84%)，血乳酸含量也最多，可達30mm01/L。上述分析說明100米跑是以非乳酸能為主的運動項目，400米跑是以乳酸能為主的運動項目。當我們掌握了能量代謝的基本過程和短跑訓練的供能特點之后，就可以選擇最適合于發展該能量供應的訓練方法。

參考文獻:

[1]全國體育院校教材委員會.運動生理學[M].北京:人民體育出版社，2002.

[2]張貴敏.田徑運動教程[M].北京:人民體育出版社，2000.

[3]周紅林.短跑運動員能量代謝特點及其營養補充的研究[J].科技信息(高校講壇)，2009，(7):568-569.

[4]郭成吉等.世界優秀男子短跑運動員100m跑速度規律的生理學分析[J].中國體育科技，2003，39，(10):34-37.

[5]陳小媛等.短跑運動的供能特點及其訓練方法的研討[J].阜陽師范學院學報(自然科學版)，1997，(3):80-83.