初探游泳運動的生物學基礎

吳小周

摘 要 人在游泳運動時消耗的能量遠大于陸上運動，而水中能量的消耗是由水溫決定的，同時也與人體在水中運動的時間和水中運動的動作有關。此外，水的溫度直接影響能量消耗。

【關鍵詞】游泳運動；生物學基礎

1 游泳運動的項目特點

1.1 游泳運動的特點

游泳是一項具有較高的鍛煉價值和和頗具娛樂性的運動，游泳就是對水的浮力的運用和合理的利用水的特性克服水的阻力，在水中進行的身體活動。游泳又分為競技游泳和大眾游泳，是奧運比賽中獎牌數僅次于田徑的大項，同時也是一項廣大群眾日常生活的生活能力和運動技能。

1.2 游泳項目的特點

游泳是一項積眾多好處于一身的運動，它具有較為悠久的歷史，深受大眾的青睞，同是運動項目游泳比其他項目更具社交性，健身性和社會性。在全民健身的今天，具有更現實的意義。

2 游泳對人體運動能力的影響

2.1 游泳對能量代謝的影響

陸上運動熱量的消耗遠不及游泳運動，同時間的陸上與水中運動，水中運動損耗的熱量是陸上的5—10倍。其原因如下：

（1）水的導熱性是同溫度空氣的28倍。

（2）水的密度比空氣的大，水的阻力比空氣的大820。水的阻力隨著人體在水中的速度增加而增加，。因此，游泳速度越快所受的阻力就越大，因而消耗的能量也越多。

（3）與競走，跑步等運動相比游泳運動的有用功相對較低，一名高水平的蛙泳運動員的有用功僅為4%—6%，而陸上運動，如跑，跳，投等的有用功為20%—30%。游泳運動的能量消耗還與水溫，停留時間，體脂，游泳姿勢及在水中運動適應程度有關。水溫越低，停留時間越長，消耗能量就越多。

游泳是以有氧代謝為基礎的運動項目，從事較長時間連續運動所需的氧，主要來自呼吸，通過血液循環運送至器官。肌肉收縮時能量的直接來源是三磷酸腺苷的分解，最終來源是糖或脂肪的氧化分解，根據機體氧的供應情況，糖的氧化分解可有兩種方式：

（1）當氧供應充足時，來自糖的有氧代謝。

（2）當氧供應不足時，多來自糖的無氧代謝既無氧酵解形成乳酸。人在游泳時，需氧量和吸氧量的相互關系決定了人體的功能方式。

一般人體產生熱量僅有五分之一用于活動需要，其他大量熱能從體表流失。游泳時因為水溫低于體溫，會有更多的體熱經水的傳導流失所以對熱的要求更高。

2.2 游泳對呼吸機能的影響

水中的壓力和水的密度比空氣中大，因此在游泳時，人體需要同時克服水的壓力和水的密度等因素，從而使得水中完成動作的難度遠遠比陸地上更難，這也對人體的心肺功能有了更好的鍛煉，尤其是對人體呼吸肌肉的鍛煉更為顯著。

游泳時身體浸泡在水中，由于水的壓力使人體肺活量減少8%—10%，安靜時或游泳時的呼吸道的氣流阻力可增加50%以上。吸氣時就必須增加吸氣肌的力量，以抵抗水的壓力 ；在呼氣時往往也是在水下進行的，因此呼氣時也要增加呼氣肌的力量，以克服水的阻力，將氣呼出。因而，經過長期的游泳運動鍛煉，可使運動員的肺活量增大。男運動員的肺活量為5—5.6升，最高可達7.3升，女運動員為4—4.5升，比同齡的普通人高出10%—20%。

游泳對呼吸的節奏要求比較嚴格，在游動時不能隨意的加快和加深呼吸，同時也因為水的壓力和密度的原因迫使胸腔的吸氣量增加受到限制，肺通氣量減小，肺泡通氣量亦隨之減小。因此，經常參加游泳運動可使人體從肺通氣量中獲取氧的效率提高，即肺泡同期量增大。研究表明，無論次最大強度還是最大強度，游泳時肺泡通氣量均比跑步時高。

另外，經常進行游泳運動還能使人體最大攝氧量提高。有報導，世界水平的男游泳運動員最大攝氧量是6升/分左右，女子為3.75升/分。部分研究表明，不進行游泳訓練的的人在游泳時最大攝氧量約比陸地上低15%—20%，但是游泳運動員最大攝氧量接近跑步時的值，優秀游泳運動員在游泳時的最大攝氧量和跑步時是相同的，甚至還略高。在一定極限下速度蛙泳和蝶泳的攝氧量比自由泳和仰泳高1—2升/分。所以，跑步時所測得的最大攝氧量不能代表游泳運動員的運動能力，要提高游泳運動員的最大攝氧量水平，就盡可能的通過游泳訓練獲得。

2.3 游泳對心血管機能的影響

游泳對人體循系統的影響較為良好，這一影響主要是由于水的特性和人體在水中運動時的動作姿勢密切相關。運動給靜脈血回流創造了良好的條件，這是因為：

（1）游泳時由于身體處于水平漂浮姿勢心臟射血所需要克服的血液重力很小，所以，心臟所承受的負擔相對較小，水平體位還可以使靜脈血液較易回流。

（2）游泳時由于水的壓力而使在呼吸的時候深度比陸上深，由于壓力的加強便更好的促進了靜脈的回流。

（3）大肌肉群的有節律的收縮活動，對靜脈有擠壓作用，使靜脈回流較為容易。

（4）當人體浸在水中時水對浸在水中皮膚有壓力，水的壓力對人體的表皮和表皮下的血管具有按摩作用，可以有效地幫助皮膚的靜脈血回流。

游泳時心輸出量，耗氧量和游泳速度之間呈直線函數關系，這一規律與其他運動項目相同。但是與跑步相比較，在相同運動強度下，訓練程度低的人心輸出量和沒搏輸出量較跑步低，而訓練程度高的游泳運動員較跑步高。在進行大負荷和強度比較高的水中運動時，對于心輸出量的要求必須是安靜時的5—6倍，使得血管里的血流量增加，同時克服在水的壓力下和血管遇冷收縮的情形下的鍛煉。正常人沒搏輸出量為50—70ml，通過一定時間的游泳運動后，可使心室擴大，心臟充盈，血量增加，心機力增強，沒搏輸出量增加至20—40ml，并相應的使主動脈弓變粗而富有彈性。因此買一些從事水中運動游泳運動員可出現右心室肥大，有訓練的運動員出現竇性心動徐緩的現象。

2.4 游泳對血液及尿液成分變化的影響

游泳時在水中進行的，而且水的溫度比較低，使泌汗機能減弱。因此腎臟排泄的負擔增加。研究表明，游泳后尿中排出的乳酸量比以想同強度跑后含量多。游泳后尿中的乳酸含量同負荷強度有關，強度越大乳尿酸越高。因此，可以用運動后乳尿酸的含量來評定運動員的負荷量和負荷強度。

游泳后，尿蛋白出現陽性率比其他項目高。有學者認為，這與游泳時腎臟受缺血，缺氧，低溫及由于排汗較少而使血液中的酸性物質積累較多有關。研究表明 ，尿蛋白含量的增加和負荷大小成正比；同運動員的訓練成反比。訓練水平很高的運動員，在劇烈的運動后尿蛋白的出現率很低，而且恢復很快。尿蛋白的排出量還與運動員的機能狀態有關。當運動員的機能狀態不佳時，尿蛋白的排出量增加，機能狀態轉好時，尿蛋白的排出量減少。在劇烈的游泳運動后運動員往往出現血尿，此時的機能狀態不佳。

3 人體對水環境的體溫調節

當人體受到外界的刺激是會對刺激做出反應，人在冷水中活動時受到寒冷的刺激就會產產生寒冷應激，從而通過體內血液流向體表調節人體的溫度，從而維持人體正常生理狀態。然而經常性的進行水中運動，機體會對這樣一個環境逐步地適應，使人體產熱和散熱的調節得到改善，人體體溫的自我調整能力增強。

人體在對水環境的適應也有一個較為急促的過程，在水中逗留的時間太久，體溫的自我調整可分為以下四個階段：

第一階段：散熱大于產熱

反應：減小放熱，增加產熱

在身體入水幾分鐘內，冷的刺激發射性地引起皮膚毛細血管收縮，從而加強組織的熱絕緣能力，減少了身體深部的熱量向體表的傳導，此時皮膚發白，熱量減少，產熱增強。

第二階段：散熱小于產熱

反應：加強產熱，促進散熱

人體表皮在收到寒冷信號刺激時，皮膚上的血管會做出反應，，血管舒張使得體內血液流向皮膚，皮膚逐漸發紅，人體開始有溫暖的感覺。這是機體對寒冷刺激有了一個適應的過程，這時候身體產熱量可能提高3—4倍。一般認為，當出現第二階段就應該停止在水中游泳，到岸上做一些活動加強產熱。

第三階段：散熱大于產熱

反應：出現寒顫，增加產熱

人體連續的停滯在水中，會導致身體熱量的不斷散失，而后骨骼肌會戰栗，增加身體的產熱量。戰栗是提示熱量消耗過度的信號，所以一般在身體感覺寒顫時應上岸擦干身體，做些輕微的活動加強產熱過程，如果停留過久，散熱過多，容易引起感冒。

第四階段：散熱大于產熱

反應：小動脈收縮，皮膚呈紫色

當身體耗費大量的熱量后開始戰栗還延續停滯在水中，從而引起小動脈的收縮，小靜脈擴張，導致血液不能得到及時的循環而滯留在皮下經脈中使得皮膚和嘴唇發紫。

游泳對人體具有較為顯著的影響，除了以上這些較為突出的影響意外，還存在萬千的細微影響。例如游泳對人的食欲和攝食量，對人體代謝系統，對生長發育等都有影響等。

參考文獻

[1]新華社.冬泳強身健體好處多[N].新華社 ，2002.

[2]張玉良.游泳對青少年健康影響因素的分析[J].哈爾濱師范大學自然科學學報，2002.

[3]亨利C·盧卡斯基.人體成分評估的傳統方法和新方法[J].四川體育科學，1992（04）.

[4]劉春梅.游泳訓練對心血管的影響[J]. 運動，2013，03：155-156.