作者：Jason R.Karp

文章转自微信公众号：运动科学论坛

日期：2020-11-19

自从雅典信使斐里庇得斯从马拉松镇跑了40公里到达雅典宣告希腊和波斯之间的马拉松镇战役取得胜利继而由于力竭忽然倒地死亡之后，人们便对人类极限的挑战开始着迷，渐渐对耐力项目产生了强烈的兴趣。

的确，我们已经反复尝试过不断突破体能极限：迪安卡纳泽斯50天内跑50次马拉松、连续不停地跑480公里；兰斯阿姆斯特朗以平均每小时42公里的时速完成为期三周的环法自行车赛；英国女运动员保拉拉德克里夫以平均每公里3分12秒完成马拉松；埃塞俄比亚运动员海尔格布雷西拉西耶以平均每公里2分56秒完成马拉松；挪威人Borge Ousland 64天内沿途2470公里穿越南极洲；在高空极度缺氧的条件下攀登珠穆朗玛峰。这些成就简直就是奇迹。

中距离和长距离跑包过竞走的教练们把训练重点放在改善运动员的耐力上。因此，理解这些项目的特点，对他们取得成功非常重要。这篇文章广泛采纳了目前该领域的文献资料，内容是关于耐力运动的各影响因素的简短综述以及该如何针对这些影响因素进行训练，为将来的研究提供了一份指导。虽然它是从径赛项目的角度写的，但是阐述的观点也可以应用于竞走和别的体育项目，例如：游泳、自行车、越野、滑雪等。

耐力的主要影响因素：

影响耐力的主要物理因素可被归类如下：

心血管系统

肌肉

新陈代谢

神经肌肉系统

心血管因素

影响耐力最主要的心血管因素是心输出量和肌肉的血流量。心输出量是每分钟由心脏射出的血量，它等于心率与每搏输出量的乘积。每搏输出量是每次心跳左心室收缩输出的血液量，它取决于静脉回心血量、心脏收缩能力、左心室和主动脉血压以及左心室体积。

左心室体积越大，它便可储存更多血液；储存的血液越多，泵出的血量越多。其中一种标志性的心血管训练方法是增大左心室体积。因此根据科技和医疗社团研究，经过高度耐力训练的运动员以及那些天生拥有一个大体积心脏的人都可视为一种生理情况，称之为“运动员心脏”。

一旦血液离开心脏，它流向肌肉的血量便取决于一系列因素，包括：

1、血液的重新分配——那些不重要的组织中的血液流向正工作的肌肉

2、血液的粘滞性

3、血管扩张程度——取决于交感副交感神经系统与相关激素之间的相互作用

4、血液的氧运输能力——取决于红细胞总量以及血红蛋白量

5、肌肉中负责运输氧的肌红蛋白量

6、肌肉中的毛细血管量和密度——当血液流经毛细血管网时，血管量和密度的大小决定了氧进入肌肉线粒体所需的时间

男性相比女性有更出色的心输出量和每搏输出量，因而可以向肌肉运输较多的血液和氧气，同时血液中有更多运输氧的血红蛋白。这两大因素使得他们比女性有更好的心血管耐力。

肌肉因素

一旦氧气输送到血液中，肌肉将会使用这些氧气从而再生ATP来进行收缩。肌肉提取并利用的氧气量很大程度上取决于肌肉线粒体和毛细血管数量。肌纤维中的毛细血管越多，氧气从毛细血管进入线粒体的扩散距离就越短，线粒体中含有可进行有氧代谢的酶。线粒体酶的数量也是耐力的一个决定性因素，这种酶通过催化效应来控制ATP的生成速率。

同时，心输出量和肌肉所使用的氧量决定了有氧能力（最大摄氧量）,最大摄氧量即每分钟肌肉可消耗的最大氧量。最大摄氧量被普遍认为是最好的可评价一个人有氧状况的指标。自从它在上世界二十年代首次被用于人体测量，就成为了运动生理学领域里经常测量的生理可变因素之一。

1930年，生理学家发现：不同的人在以相同速度跑步时所使用的氧量有显著差异，因而这种对于氧利用能力的不同能够成为解释他们耐力水平不同的一个主要因素。跑步经济性也可理解为在以规定速度跑时氧的利用率,它被用于作为耐力的一个重要指标。氧利用率的影响因素有：个人的身体形态结构、慢肌纤维比例、线粒体密度以及体重。

例如，如果两名员的最大摄氧量相同，但在相同跑速情况下，运动员A使用了70%的最大摄氧量而运动员B使用了80%的最大摄氧量，那么相对的运动员A会觉得自己跑的节奏轻松一些因为他对氧利用能力更强。因此，在感觉到与运动员B同等的疲劳之前，运动员A自然就能跑得更快了。

代谢因素

耐力同样受到许多新陈代谢因素的影响，包括乳酸的排除以及对于酸性的缓冲、中和能力。例如，在一个相对较慢的跑速，乳酸从肌肉清除速度和它产生的速度相同。而在用一个较快速度跑时，机体更依赖于无氧糖酵解供能，因为此时有氧代谢系统供能速度已经跟不上无氧糖酵解产生丙酮酸的速度了（有氧代谢系统即葡萄糖有氧氧化经过三羧酸循环和相应电离子的运输，中间脱氢生成丙酮酸）。因此，丙酮酸转化为乳酸，而乳酸开始清除的时间晚于乳酸生成时间，这就造成了体内乳酸的堆积。

肌肉和血液中乳酸堆积同时也伴随着氢离子的堆积，它造成了体内酸性过强以及疲劳的加深。乳酸阈即当乳酸生成速度超过它清除速度的那个临界点时的跑速。在这个临界点，体内的血乳酸浓度开始以指数级的速度快速上升。乳酸阈界定了由几乎纯粹的有氧代谢供能转换为无氧代谢供能之间的过渡点（在任何大小的跑速下都存在无氧供能，哪怕是低于乳酸阈强度的跑速，只不过此时的无氧供能可以被忽略）。因而，乳酸阈是耐力成绩的一个重要的决定因素，因为它代表了有氧运动的最大强度。

另外一个代谢因素是储存在骨骼肌中的糖原总量，随着肌糖原耗竭的同时疲劳程度也增加。这与个人脂肪代谢能力密切联系，因为肌肉首先利用的能源——碳水化合物——总量是受限制的，它只能提供以马拉松比赛的速度跑100分钟的能源；相对的，人类储存在脂肪中的能量更多：对于一个体重65公斤，脂肪率为18%的人来说，这些脂肪能提供足够的能量以维持连续五天不停地以马拉松的速度跑或者连续走路1600KM。

在以慢速度跑时，其中一些用以产生ATP的能量来源于脂肪，这些脂肪以血液中的游离脂肪酸和肌肉甘油三酯的形式存在。即使借助于脂肪氧化供能以延缓糖原的耗竭，中等强度（70-75%的最大摄氧量）的跑步也只能维持两到三小时。

如上所述，女性确实在心血管功能方面比男性差，女性看似相对更多的动用脂肪从而节省了糖原，因此这可能使她们在超长距离项目中略有优势。而实际上也确实是，在2002和2003年，一个叫Pam Reed的女子，在美国加利福尼亚的死亡谷超长马拉松赛中击败了所有的男子运动员，该马拉松赛从死亡谷（低于海平面85米）至惠特尼峰的入口（海拔2530米），总长度216公里。

神经肌肉因素

肌肉收缩和产生力的过程中有许多步骤。首先，中枢神经系统向一个运动神经元发送了一个信号，一个运动神经元支配着许多条肌纤维，构成了一个运动单位。当这个信号到达了运动神经元的轴突末梢，在神经肌肉接头就会释放一种神经递质——乙酰胆碱。因为此时钠离子大量内流，这造成了神经肌肉接头后膜极性的改变（简称去极化），同时钠离子大量内流钾离子大量外流。这个信号，现在被称为动作电位，在肌肉中的传导深度直达肌浆网，肌浆网中储存有钙离子。钙从肌浆网扩散入收缩蛋白区域——肌动蛋白和肌球蛋白，同时钙离子又与一种与肌动蛋白结合的名叫肌钙蛋白的蛋白质结合。在钙离子与肌钙蛋白结合时，另外一种叫做原肌球蛋白的蛋白质便从肌动蛋白上上述二者的结合位点移动离开，从而使肌动蛋白对肌球蛋白暴露出它的活化位点。随后肌球蛋白便与肌动蛋白结合，形成横桥。最后，肌球蛋白中的ATP分子便开始分解并释放能量，使肌肉得以收缩。

为了肌肉持续收缩，也为了运动员能够保持他们跑的节奏，中枢神经系统不得不增加需要动员的运动单位，同时也增大对于这些运动单位刺激的频率。

耐力训练

耐力运动员通常的训练方法可引起生理、生化分子方面的一系列适应，包括：

l  最大摄氧量的增加

l  一个更加复杂的毛细血管网——使得氧气能够更快地向肌肉扩散

l  红细胞和血红蛋白数量的增加——能够改善血管的携氧能力

l  通过激活基因表达增加线粒体密度以及需氧酶的数量——使有氧代谢能力增强

l  肌肉糖原储备增加

l  肌肉内脂肪的利用率增加

另外，力量训练可以改善耐力运动员神经肌肉方面的功能

表一为中长距离项目的运动员提供了一份简要的训练方法概述

心血管因素

l  5X1000m，vVO2max(95-100%的最大心率)，训练-休息时间比为1：<1

l  4X1200m,  vVO2max(95-100%的最大心率)，训练-休息时间比为1：<1

l  16X400m, vVO2max，训练-休息时间比为1：<1

肌肉因素

l  总跑量较高，随着时间的推移跑量持续不断增长

代谢因素

l  5-10KM，乳酸阈强度

l  5-7 X1500m，乳酸阈强度，间歇一分钟

l  15-25KM的长距离持续跑

神经肌肉因素

l  力量训练：用>85%1RM负荷（最大重复次数，1RM指最多重复一次，只能做一次就做不动）做3-5次，共3-4组，间歇3分钟

l  超等长练习（跳箱、蹲跳、跨步跳、踏跳等等）

表一：改善耐力的方法（vVO2max=最大摄氧量时的跑速）

心血管因素

在最大摄氧量跑速下进行的长距离的间歇训练（持续3-5分钟）能够对心血管系统产生最佳的刺激，因为运动员们需要在训练期间反复达到并且维持他们最大的每博输出量、心输出量以及最大摄氧量。因此，他们被认为是改善最大摄氧量的最有效刺激方法。然而，短距离的间歇训练（持续时间<2分钟）也能够改善最大摄氧量，只要负荷表现为高密度、短时间的积极性休息从而使摄氧量在训练期间始终上升就行。

运动员的最大摄氧量越高，他的有氧能力就越强；运动员练得越多，那么为了提高最大摄氧量，他训练密度的重要性就越高，因为此时心脏对最大摄氧量提高的阻碍也就越多。对高水平运动员来说，最大摄氧量速度大致相当于3000米比赛的速度。如果有一个心率检测器以参考强度，那运动员训练时每次跑下来应该要接近最大心率。

肌肉因素

大量的耐力训练可能是增强与耐力有关的肌肉因素（线粒体和毛细血管密度以及酶活性）的最简单的方法。间歇训练法被发现也能够提高需氧酶的活性

代谢因素

以乳酸阈强度训练，不但可以使乳酸阈提高，也能提高最大摄氧量的利用率，使原先无氧的运动强度如今成为有氧的强度。乳酸阈训练方法有持续训练法和间歇训练法，间歇训练强度为乳酸阈强度，休息时间较短。对于能力较差的运动员（跑10000米的时间慢于40分钟），乳酸阈强度大约是比跑5000米（或者是10000米）每公里的节奏慢7-10秒。如果用最大心率评价的话，乳酸阈的强度大概相当于最大心率的75-80%。对于高水平运动员来说，乳酸阈强度大约相当于比他们跑5000米的每公里节奏慢15-18秒（或者比他们跑10000米的每公里节奏慢10-12秒）或者是他们85-90%的最大心率。这个强度需要让人感到比较困难但可以承受。

在某种意义上，由于长跑会耗尽肌肉中的糖原，因而它对于肌肉也就提出了巨大的挑战。由于肌肉中的糖原被耗尽，因为也就强迫肌肉利用脂肪供能。人体对这种能源耗竭所造成的威胁可以产生相当自如的反应，合成并储存比原先更多的能源，从而使耐力提高以应对将来的训练，就好比将一个杯子里的水倒光，你会得到一个再次灌满的而且比原先更多的一杯水。运动员肌肉中的糖原储备越足，他们承受更大强度的能力越强。

神经肌肉因素

大量的耐力训练或许可以改善神经肌肉系统的功能。这可能就正如，当一个初学步的孩子反复进行步行运动时，抽筋的次数也就会减少，同时他也能逐渐学会走路;我们没有意识到有一部分神经系统能够支配一个反复进行的特定动作。随着这种无休止的重复动作，借助于运动单位的募集方式，肌肉收缩的所有内在步骤甚至包括呼吸和步频之间的关系都会得到优化，从而使耗氧量达到最小，同时也改善了跑步的经济性。

神经肌肉系统和有氧能力通过力量训练同样可以得到改善。研究发现：改善爆发力的大重量力量训练以及超等长练习都可以改善耐力运动员跑步的经济性。

当进行力量训练的时候，教练员需要确保运动员使用的是高强度，少次数的训练方法，从而产生的效果主要是改善神经系统而非肌肉的过度肥大（过度肥大导致肌肉变重会导致跑步经济性的下降。）

结论

掌握耐力方面的科学知识能够对教练员训练中长距离包括竞走项目的运动员起到帮助。如果他们训练的时间足够长，他们和对手相比自然会获得最好的耐力，甚至好到能够追赶斐里庇得斯。

选自：世界田联《New Studies in Athletics》，本文发表已征得世界田联同意。

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