運動時的環(huán)境溫度對人體能量代謝的影響

王嫚嫚

運動時環(huán)境溫度對人體的體溫調(diào)節(jié)機制的及能量代謝的影響。在不同的環(huán)境溫度下時，機體為維持自身體溫的穩(wěn)定并適應環(huán)境，對自身體溫進行調(diào)控，同時能力代謝也受到影響。為體育運動領(lǐng)域環(huán)境溫度和體感溫度的設置及監(jiān)測提供參考。

1 人體的體溫調(diào)節(jié)機制

1.1 產(chǎn)熱與散熱

在高溫環(huán)境下人體運動，體內(nèi)可以基于實時調(diào)整中樞神經(jīng)系統(tǒng)的溫度自動控制內(nèi)分泌，如汗腺，骨骼肌和皮膚細微血管等進行體溫的自動調(diào)節(jié)，使得機體的熱量產(chǎn)熱與體溫散熱活動過程相對均勻。因此人體的代謝率和環(huán)境溫度變化直接性地影響到了人體溫度的正常變化。長期持續(xù)的高低熱環(huán)境可使人體心血管中樞系統(tǒng)、體溫調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)達到人體可承受的最佳極限。機體很可能自然地出現(xiàn)心血管緊張程度顯著升高、核心體溫升高、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞、肌糖原消耗明顯減少、大量體液流失等一系列強烈的應激作用。隨著熱應激和運動持續(xù)時間不斷地延長，導致局部肌肉氧含量急劇減少，代謝物大量堆積，造成局部肌肉出現(xiàn)疲勞、痙攣等不良反應。而且當我們?nèi)梭w內(nèi)部保持安靜的活動狀態(tài)時，骨骼肌也會產(chǎn)出熱量，但是所產(chǎn)出的熱量僅僅占到了我們機體全部活動產(chǎn)出的總熱量的20%。在進行人體活動時，骨骼肌組織所需要消耗的熱量約有75%被轉(zhuǎn)換成了熱能，產(chǎn)生的熱量明顯增多，占全部骨骼機組織總熱量的90%左右。當身體在高溫環(huán)境中運動時，肌肉上產(chǎn)生的熱量不是通過傳導的方式消散，而是通過汗液的蒸發(fā)帶走。而蒸發(fā)散熱主要依賴于其周圍的水分飽和度，即體表周圍相應區(qū)域的濕度。

1.2 脫水

當體內(nèi)環(huán)境氣候溫度過高時，機體為了有效地保證體內(nèi)核心體溫的恒定，以大量水分向體外排出的途徑把體內(nèi)多余的水分和熱量向體外快速地排出，使體液大量流入或遺漏，丟失增多，造成機體脫水。此時由于體內(nèi)水鹽代謝紊亂而出現(xiàn)失衡，血腦細胞透明度也就會隨之有所改變，大腦中某些關(guān)鍵地方的人體血流就很有可能因此而有所幅度的減少。研究通過對斷層掃描進一步觀察我們可以清楚地發(fā)現(xiàn)，在口渴或者是脫水受到誘導時，大腦前部皮層的全部血流量都會重新均勻地分布，使初級人的軀體前部能夠感知到運動皮層、運動皮質(zhì)、頭骨和大腦額葉前部能夠感知到運動皮質(zhì)發(fā)生變化。脫水反應可直接嚴重影響某些單胺酸中樞神經(jīng)遞質(zhì)的分泌，破壞膽堿，間接影響中樞神經(jīng)過敏癥各肌神經(jīng)接點。此外，脫水可直接激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)的軸，使其產(chǎn)生一系列垂體應激激素。這些反應都可能是對于進行運動的某些機體有負面作用。脫水率一旦達到了5%以上，那么運動員的體重可能就有所輕微減少、精神失常、昏迷甚至可能是突然死亡。

1.2.1 高溫對能量代謝的影響

研究表示，機體的溫度可以在一定范圍內(nèi)適度地升高，引起體內(nèi)部分代謝酶活性的升高，促進了機體正常的新陳代謝。Febbraio等讓13名耐力運動員分別在環(huán)境氣候溫度分別設定為20℃、40℃，相對濕度分別設定為20%的環(huán)境中，以70% VO2max的最佳人群運動時間和強度，進行40分鐘的運動，結(jié)果表明，環(huán)境氣候溫度分別設定為40℃的一組人群在運動后，血液中所含的兒茶酚胺濃度較高。明顯地比較低于其他環(huán)境氣候溫度20℃的人群。血漿中的兒茶酚胺酶含量增多可以通過激活磷酸酶，加快肌內(nèi)糖原的轉(zhuǎn)移，使血糖和血乳酸水平升高。在這種高溫的環(huán)境下進行運動時，由于體溫的各個調(diào)節(jié)點都向上移，此時如果體溫的調(diào)節(jié)點升高，心率就有機會逐漸增加，體內(nèi)部分激素的水平就有機會發(fā)生變化，這些各種受到影響的因素均很有可能也就會直接引起人體內(nèi)新陳代謝功能的減退和增高。一般認為，體溫每升高1℃，基礎代謝率就可能提高13%。Consolazio等的研究表明，當士兵們在沙漠中工作時，熱能的消耗量就會隨著氣候和溫度的不同而有所改變。在環(huán)境溫度范圍內(nèi)為21℃以上，29.4℃以下時，能量的消耗與傳統(tǒng)方法沒有太大差異。但當溫度提高到29.4-37.8℃時，能源的消耗比就會明顯地提高。另外，機體為了能夠保持散熱，心血管系統(tǒng)的活動緊張程度的加劇，汗腺的活動和功能的增強等也會導致代謝率的增加。分析認為高溫高濕下機體的呼吸頻率和每分通氣量提高，促進機體進行有氧代謝能力。

1.2.2 低溫對能量代謝的影響

Flore等人研究發(fā)現(xiàn)，在低溫10℃和30℃兩種不同的環(huán)境下，低溫10℃下機體內(nèi)的血乳酸濃度升高，分析認為在10℃機體內(nèi)糖類會參與供能，由于糖類物質(zhì)是產(chǎn)熱的主要供能物質(zhì)，因此，在低溫條件下，糖類物質(zhì)會被大量消耗。Ganon等人對采用65% VO2max強度對健康男性在3℃和20℃環(huán)境下進行持續(xù)90min運動后發(fā)現(xiàn)，在股外側(cè)取肉樣顯示在3℃肌糖原量利用減少，但呼吸商升高，分析認為可能是因為低溫環(huán)境下機體戰(zhàn)栗對糖的利用增加導致肌肉內(nèi)糖含量減少，進而來維持機體的核心溫度。

2 結(jié)語

綜上所述，運動時的環(huán)境溫度對人體能量代有一定的影響，在運動訓練時應注意其影響。

（作者單位：南京體育學院）