馬拉松運動中人體生理學特點研究

王君聲

（西華師范大學 四川 南充 637002）

1、引言

馬拉松運動是一項極限耐力運動，從第一屆奧運會以來，男子組最佳成績從2小時58分50秒提升至里約奧運會的2小時8分44秒，這120年的醫學、運動技術等科學的進步，使得人體耐力訓練有了正確的方向，運動成績有了極大提升。在1976年的蒙特利爾奧運會上，最佳成績為2小時9分55秒，與2016年的成績相差不遠，這一定程度上反應了訓練技術的局限性和人體極限的瓶頸，在2019年10月12日由埃魯德·基普喬格創造了世界紀錄：1小時59分40秒。這似乎也說明了人體極限并不是難以企及，深入研究馬拉松運動背后的生理學知識和訓練技術，或許能進一步打破人體極限。

2、馬拉松運動中人體生理關鍵影響因素

影響馬拉松運動的因素有很多，如外部環境、散熱問題、能量補充、水分流失、睡眠不足等等，但其中影響最大的當屬耐力。“耐力”反應到身體機能上，就是能量供應的持久性和有效性，與百米短跑類的無氧運動相反，馬拉松是典型的有氧運動，有氧供能是絕對的供能方式，劉文彬認為馬拉松運動中95%的能量來源于有氧供能。與有氧供能相關的主要因素，目前大都認可的有三個：最大攝氧量、跑步經濟性、乳酸閾。因此，對于馬拉松運動者來說，提升這三種能力是順利完成馬拉松活動的關鍵。

2.1、最大攝氧量

最大攝氧量是指在運動中，人體從自然界攝入氧分子，并輸送給細胞，進行細胞呼吸的最大能力。最大攝氧量是評價運動員的有氧供能能力的關鍵指標，山地啟司的研究表明男性優秀的運動員的最大攝氧量在70-80ml/kg/min，特別是游泳、劃船、籃球、足球上出色的運動員的最大攝氧量都很大；女性的的最大攝氧量會低于男性，在60-70ml/kg/min；李曉蕓的研究中給出了常人的最大攝氧量，非體育專業的男性為45-55ml/kg/min，運動訓練專業的男性為53-67ml/kg/min；總體來說，頂尖的運動員的最大攝氧量比相同年齡的普通人要高出50%左右。

盧楠對24名業余馬拉松運動者的實驗表明，最大攝氧量數值較高的運動員，在馬拉松中往往能獲得更好的成績，不過在運動者的水平達到一定程度后，最大攝氧量并不能非常顯著的影響成績。這和一些研究結果有相通之處，如Bacon AP等人的研究表明一些運動員的攝氧量雖然不高，但其運動水平卻很高，例如頂尖馬拉松運動員德雷克·克萊頓的最大攝氧量僅僅是69.7ml/kg/min，如Alberto Salazar也只有70ml/kg/min。

在以有氧供能為主的長跑運動中，一些研究表明，馬拉松運動員的最大攝氧量要比長跑運動員的最大攝氧量低，其原因在于兩者之間的訓練方式不同，馬拉松運動員的訓練強度不如中長跑運動員，訓練強度的提升會刺激心肺功能的增強，特別是促使運動員心率逐漸提升到最大心率，這能較高的提升長跑者的最大攝氧量。然而李桂沂在自行車運動員強化有氧訓練實驗中，得出的結論是最大攝氧量和強化訓練關系不大，其原因可能在于強度程度不足。此外，馬拉松比中長跑運動員的最大攝氧量低的另一個主要原因是馬拉松運動員的年齡相對更大，這導致了最大攝氧量水平相對偏低。

總的來說，最大攝氧量是評價馬拉松運動員水平的一個重要指標，運動員達到高水平的充分條件是有較大的最大攝氧量。

2.2、跑步經濟性

跑步經濟性，實則是人體的用氧效率，可以理解為一定速度下的耗氧量，就如汽車發動機，良好的發動機在耗油更少的情況下能跑得更遠，跑步經濟性越好，就說明運動員每分鐘運動消耗的氧氣和能量越少，運動員也就能堅持得越久，跑得越遠。

任占兵對7名相同身體素質、相同最大攝氧量的運動員，進行了不同跑速（最大攝氧量的65%、75%、85%）下的跑步經濟性的測試（800m），他的實驗結果表明，不論跑速如何，成績越好的受試者的跑步經濟性越好，成績越差的受試者在三個速度下的跑步經濟性越差。薛鋒對19名運動者的實驗研究表明，受試者的5000m長跑結果和跑步經濟性有明顯的關聯，在其6周的實驗中，受試者的最大攝氧量實驗前后都沒有明顯變化，但是其長跑成績有明顯提高，同時跑步經濟性有7.8%的提升，因此，他認為改善跑步經濟性有助于提高長跑成績。

長跑者的跑步經濟性越好，他獲得優良成績的幾率就越大，許多文獻里的實驗研究都證實了這一點。有研究表明，針對水平很高的專業運動員，在預測其馬拉松跑步成績上，跑步經濟性往往比最大攝氧量預測更為有效。不同的馬拉松運動員之間的跑步經濟性有很大的差別，特別是不同國籍、人種之間的差異更大，例如，有實驗表明不同的運動員在16km/h速度下跑步時，他們的跑步經濟性會在45-60ml/kg/min之間變化，差異非常明顯，Daniel認為對于具有相同最大攝氧量的運動員，他們的跑步經濟性差異能達到30%。Santos等人贊同跑步經濟性的重要作用，他在對32名肯尼亞長跑運動員的實驗研究中發現，肯尼亞運動員的最大攝氧量均為68.8ml/kg/min下，跑步經濟性的差異對成績有明顯的影響，良好的經濟性確保了運動員的出色成績。

總的來說，跑步經濟性是評價馬拉松運動員水平的另一個重要指標，在最大攝氧量相同的情況下，跑步經濟性決定了運動員的成績；哪怕最大攝氧量偏低，只要跑步經濟性夠好，運動員也能取得很好的成績。

2.3、乳酸閾

乳酸閾是指人體在運動過程中，當負荷增強到一定程度時，血乳酸迅速上升的起點值。

目前普遍認可的觀點是：提高乳酸閾能提升運動能力，這是因為乳酸閾越高，肌體轉入無氧呼吸的界限就越高，有氧供能持續時間就越久，運動者的跑步維持時間就越長。有研究表明長跑運動員的乳酸閾要比中長跑的運動員高，正好說明了這一點。有學者非常認可乳酸閾，認為在評價運動員的有氧運動能力上，乳酸閾比最大攝氧量更有說服力，畢竟乳酸閾和最大攝氧量、跑步經濟性都有很強的關聯性。

徐國棟基于女性長跑運動員的實驗研究表明，在受試者的血乳酸濃度提升時，其氧合血紅蛋白含量會降低，這表明隨著血乳酸的增加，人體接收的氧會降低，導致供能下降，引發運動員的疲勞。此外，也有研究認為乳酸的增加和堆積會造成肌體的肌肉機能水平的降低，導致運動員水平下降。蔣琳的研究表明運動員的負荷強度增加（60%、70%、80%、90%的最大攝氧量強度），肌體血乳酸的濃度會持續上升，而且每一個強度下的血乳酸濃度必然高于前一個強度下的濃度；特別是在80%和90%最大攝氧量強度下的血乳酸濃度差異能達到100%，這說明長跑運動員若想獲得很好的運動成績，必須要利用中—高強度持續跑，以保證體內血乳酸低濃度的穩定性。

總的來說，酸的代謝是導致肌體疲勞的重要因素，提升長跑運動者的乳酸閾會減少其體內乳酸的積累，減少肌體的疲憊；提高乳酸閾是提升其馬拉松成績的重要因素。

3、總結

最大攝氧量是區分優秀運動員和頂尖運動員的關鍵因素之一，對于區分專業運動員和業余運動員也有很重要的指示作用；在運動員的最大攝氧量相同的情況下，跑步經濟性的作用就更為凸顯，例如，文中涉及的肯尼亞運動員就是很好的例子。乳酸閾則是顯示運動員有氧能力的重要指標，提升閾值能增強肌體消耗乳酸的能力，提高運動持久能力。總之，這三個指標是反應馬拉松運動員水平的最關鍵的指標，在這三個指標上下功夫是提升成績的根本手段。