【健康】能量系统与训练应用和心肺耐力与运动表现

学习指引

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注意：整个过程大约需要1个小时

目的

阅读完文章后，你应该知道：

．三种能量系统的特点

． 什么是乳酸阈值，如何利用乳酸阈值给会员设计锻炼计划

．心肺耐力训练的种类和原理

简介

作为一个专业的私人教练，学会科学的利用人体的能量系统和心肺耐力训练原则帮助客人去提高身体素质及达到训练目标是非常重要的。而传统的心肺训练方案都忽略了乳酸阈值的应用及其重要性，因此本文会介绍一些关于乳酸阈值的应用，以及如何利用乳酸阈值帮助客人提高心肺上的表现。而作为一个专业的教练，更应该能根据客人的训练背景而选取最合适的心肺耐力训练。

结论

ATP的来源和合成

我们身体中只有限量的ATP，但为了保证我们有足够的ATP（能量）做功，就需要有一些方法来重新合成ATP

在不同的情况下，有3种能量系统可以重新合成ATP，如果三种能量系统按照运动方式来划分又可以分为无氧和有氧

．ATP-CP系统 （无氧系统）

．乳酸系统 （无氧系统）

．有氧系统 （有氧系统）

无氧系统产生ATP（ATP-CP系统）

肌酸激酶

PC+ADP －－－＞ ATP-CP

*肌酸激酶： 一种酶，可以起到急速生物化学反应过程的速度

*ADP：二磷酸腺苷

*CP：肌酸磷酸

ATP-CP系统（无氧系统）特点

（1）在运动开始时为肌肉的收缩提供能量

（2）供能时间短（持续时间少于10秒）

（3）高强度－爆发性

（4）PC更新需要ATP，只有在运动恢复期才能进行，而这恢复是由有氧系统中Phosphorylation的反应, 把流失的磷(P)重新放到C上面

（5）有氧能力愈强的人，恢复速度愈快

（6）一般30秒能恢复50%，2-5分钟能完全恢复

（7）肌肉细胞中只储存少量的PC

（8）产生的ATP总量有限

乳酸系统

乳酸系统特点

（1）很快提供能量，通常可以提供进行2－3分钟运动

（2）乳酸的形成可能导致酸毒症(Acidosis)

（3）过高的乳酸水平所引起的酸毒症可能会引起疲劳，肌肉酸痛，协调性降低，增加损伤的危险性以及降低脂肪的消耗

（4）乳酸会在1－2小时代谢掉，主动性恢复Active Recovery（慢跑）可以帮助加快乳酸代谢

(但对于CP肌酸磷酸来说，被动性恢复(走路/坐下来)可能更有效，因为CP恢复要靠有氧系统而氧气的补充在不运动时会更为明显)

供能物质选择的决定因素

（图1）

（图2）- 能量代谢的分配

从上图, 假如客人在拼命全速跑步, 我们可以预料他:

（1）第1秒钟主要倚靠肌肉内存的ATP 供能

（2）第2秒钟肌肉内的ATP大量减少, 而肌酸磷酸系统(CP)的使用更为明显

（3）快到10秒钟时, 肌酸磷酸系统使用率减少, 乳酸系统慢慢主导, 也因为CP 愈来愈少, 客人的速度明显下降

（4）从第10秒钟到大概60秒钟, 乳酸使用率从高峰期慢慢又降下来, 渐渐是有氧系统带领工作

（5）从60秒后一直到2小时, 因为CP 和乳酸这两个无氧系统再也很难大量参与, 因此有氧系统参与的比例愈来愈高, 并达到稳定期 (但如果客人不是用最快速度来进行有氧, 当强度和速度都比较低时, 乳酸的水平会慢慢减少, 这时候无氧系统也得到恢复)

（图3）- 不同运动强度与乳酸及能量代谢的关系

假如上图是会员陈先生的乳酸档案:

如果陈先生维持强度于

1.      40-70%, 他是进行中低强度有氧(应用于减脂)

2.      70-80%, 他是进行高强度有氧(应用于提高有氧心肺耐力)

3.      80-100%, 强度高于乳酸阈值, 无氧的参与愈来愈高(一般可以维持一段时间, 应用于提高对乳酸的忍受能力)

4.      ~100%, 在最大摄氧量的强度上运动, 有大量乳酸分泌, 这时候也是最大的无氧代谢(一般只能维持很短的时间, 应用于测试最大摄氧量)

乳酸阈值

乳酸阈值有多个名字:

．乳酸阈值Lactate Threshold (LT)

．无氧阈值Anaerobic Threshold (AT)

．换气阈值Ventilation Threshold (VT)

．乳酸堆积起点Onset of Blood Lactate Accumulation (OBLA)

1.      AT  无氧阈值主要是民间比较常用, 意思就是当超过某运动强度后, 身体会从有氧的状态转换成无氧的状态。但用一个训练强度去区分绝对有氧或绝对无氧, 被科学家认为带有误导成份, 因为有氧系统在任何时候都会参与

2.      VT  是利用换气的比例来测出该强度的阈值, 可分为VT1 和VT2, 也就等于上图的LT1 和LT2

3.      OBLA  主要是指LT2, 也就是当身体血液乳酸含量达到4.0mmol/L 以上时, 乳酸的产生快于乳酸的移除速度, 但这是传统生理学中较常用的名字

（图4）－血液乳酸浓度与运动强度的关系

LT1  - 有部份科学家定为血液乳酸含量为2.0-2.5mmol/L, 这时因为运动强度加大, 募集更多的II 型肌纤维, 所以乳酸的产生也提高, 但由于乳酸的移除还能赶上产生的速度, 所以LT1 也是一个稳定状态, 客人在这个范围是属于高强度有氧运动

LT2  - 有部份科学家定为血液乳酸含量为4.0mmol/L, 这时因为乳酸的产生急速上升, 移除远远赶不上产生速度, 因此身体和肌肉都在高乳酸水平上工作, 属于部份有氧和部份无氧, 因此LT2 也就是教练要寻找的乳酸阈值位置

没有训练经验的人士乳酸阈值一般在最大摄气量的50-60%出现, 而耐力运动员一般会在80-90%以上

最大摄氧量VO2 max VS乳酸阈值LT

客人拥有良好的VO2 max最大摄氧量, 一般LT 乳酸阈值也相对是很高的，但对于顶级的长跑或耐力运动员, 最大摄氧量不会有太大的改变和进步空间, 反而乳酸阈值更能有效区分两个运动员的水平的高低，因为乳酸阈值愈高, 代表能在更高速度和功率(power) 中进行比赛。

因此:

>30 分钟的运动, 适合用LT 来测量运动表现

约10 分钟内的耐力运动项目, 适合用VO2 max来测量运动表现

心肺耐力训练

种类 ：

1.连续性的耐力/高量训练  Continuous Endurance / High Volume Training

2.最大稳定状态训练 Maximum Steady State Training (MSST)

3.间歇训练  Interval Training

4.重复冲刺跑  Repeated Sprints

（图5） －　各种心肺训练区的指引：

1.连续性的耐力/高量训练  Continuous Endurance / High Volume Training

这对于健身房中体适能训练是非常普遍，适合初学者进行，比如:有客人每周3次有氧, 每次30分钟, 运动强度在贮备心率的50-60% (也大概等于图5中A1的65-75%)，也可以渐渐把强度提高到贮备心率的60-70% (也大概等于图5中A1的75-85%)，注意: 以上的数字仅供参考，心肺能力比较强的可以在更高的强度上进行有氧训练。而客人也可以利用渐进式的原理来形成一个心耐训练方案，比如每周跑20公里，分4天完成，然后按每个星期增加2-4公里(10-20%)，大概5-10个星期后，就可以每周跑40公里，当达到40公里的耐力后，再缓慢把运动强度加大。

（图6）－　连续性/高量的耐力训练参考例子Example of continuous Endurance / High Volume Training

2.最大稳定状态训练Maximum Steady State Training (MSST)

也可以叫做节奏跑(Tempo Run)，一般保持速度在非常靠近乳酸阈值或于乳酸阈值的强度上进行持久的训练，感觉是辛苦(RPR ~13 – 15范围)，但能持久坚持，也可选择维持乳酸浓度约2mmol并持久训练不会导致有超过1mmol的上升。用心率来做参考的话一般维持在最大心率80-90%之间(可能是贮备心率的70-80%，按个人体能会有所不同)，开始使用这方法可以考虑先以15-30分钟开始

已证明能改善(Priest & Hagan 1987):

．最大摄氧量VO2 Max

．600m和3.22公里跑的速度

．最大的有氧和无氧能力，以及短中距离跑步表现

．有效提升乳酸阈值LT，从而改善长跑的节奏和速度

3.间歇训练Interval Training

在体适能领域上，间歇训练分为上面四种

Fartlek 法特雷克是速度没有系统和规律的改变，步伐速度是按自己爱好所制定

Aerobic Interval有氧间歇是给健身初学者或特殊人士使用，无论是训练和放松的阶段都是维持在一个有氧的范围上进行，不会高于乳酸阈值，比如：

．2分钟慢跑( 贮备心率60%，RPE感觉=12分)

．5 分钟走路( 贮备心率40%，RPE感觉=8 分)

．重复3-4次

（图7）

（图8）

Anaerobic Interval无氧间歇是给长跑或耐力运动员所训练用，目的是提高乳酸阈值和对高乳酸环境的忍受力，也就是无氧运动的能力，比如：

．1 分钟快跑(贮备心率80%，RPE感觉=16分)

．2 分钟慢跑(贮备心率50%，RPE感觉=10分)

．重复8-10次(1分钟无氧训练: 2分钟有氧恢复)

（图9）

（图10）

在力量体能训练或部份国家的定义上，如果在恢复的阶段是带有慢跑的成份，而不是完全静止或慢走来休息，这些全都算作Fartlek法特雷克训练，而间歇训练就是高强度训练配合不运动的休息，所以上面提到的有氧或无氧间歇训练，有地方会把它们算成Fartlek ；

无氧间歇训练或更高强度的间歇训练，在欧美国家会叫作High Intensity Interval Training (HIIT) ，高强度间歇训练。目的是减脂和提高代谢率，也有人把这些提高代谢率的训练法叫做Metabolic Training/Conditioning；

至于第四种的叫运动表现间歇训练Performance Interval，也就是下面的Repeated Sprint重复冲刺跑训练 。

4.重复冲刺跑Repeated Sprints

运用肌酸磷酸CP 系统冲刺，然后借用有氧系统恢复，因此冲刺跑一般是几秒，最多可能不超过30秒

研究发现几个回合的连续冲刺跑及休息后，有氧系统的参与逐渐上升，而乳酸系统的参与渐趋不明显

训练目的：

． 提高冲刺速度(只能在极限速度上出现，因此冲刺要在10秒内)

．提高恢复能力，而及保持连续冲刺跑的速度

．适合需要冲刺跑的运动，比如足球、篮球、网球

．运用不同的冲刺和休息时间，有效强化不同能量统的能力：

1:1 针对有氧系统

1:2 同时针对有氧和乳酸系统

1:3 针对乳酸系统

1:7 针对肌酸磷酸系统(CP)

比如20秒钟高速冲刺跑+60秒慢走，这样会比较针对乳酸系统