愛伊米

短跑的能量系統

1能量系統的分類

人體能夠直接利用的能源物質是三磷酸腺苷(ATP),是一種富有巨大能量的化學物質,是人體各組織細胞工作所必須的能量來源。然而ATP在體內的儲備含量極其有限,在無其他能量供應使ADP再磷酸化的情況下,僅能供人體完成1-2秒的運動。因此,就必須有其他能量系統來提供能量,促進ATP的再合成。

人體共有三大能量系統,分別為:磷酸原系統,糖酵解系統和氧化能系統。三大能量系統在能量底物和供能效率上有所差別。

磷酸原系統主要由體內儲備的ATP以及磷酸肌酸(PC)水解供能組成。一般認為最大能夠滿足6-8秒的全力運動時的能量供應。CP水解可以在大強度運動下持續15秒。儘管持續時間極短,但卻是完成大強度運動最重要的能量系統,這是由於磷酸原系統的供能速率最高。磷酸原系統恢復時間較快,3-5分鐘即可接近完全恢復,這也是速度訓練間歇時間的依據之一。

糖酵解系統的供能速率大約是磷酸原系統的一半,但在大強度運動中能夠持續的時間更長。在最大強度或次最大強度運動中大約可持續45秒。這一時間存在個體差異。糖酵解系統的底物為糖,包括葡萄糖和糖原。儘管糖酵解系統可持續更長時間地高速率供能,但副作用是產生乳酸。乳酸的積累會導致運動員運動能力的下降。

有氧系統,即氧化能系統,可以提供長時間運動所需要的能量。其底物主要為糖原和脂肪。蛋白質亦可參與有氧供能,然而比例極低,僅在超長時間運動中可達10-15%。有氧系統的供能速率低,但持續時間很長。該系統的特點是需要氧氣參與,所以只能在有氧運動中才能得到充分動員。從儲備量上來說,脂類供能的總量遠遠大於糖原,可供人體完成數小時的低強度運動,在此過程中,糖原可能趨於耗竭。1g脂肪氧化產生的能量約9。5千卡,而糖原氧化僅4。2千卡。但脂類氧化需要消耗的氧氣量較糖原氧化略多。

我們知道,三大能量系統並不是孤立運作的。無論何種運動,都是三種能量系統共同參與,只是受運動強度和持續時間的影響,各自參與的比例不同。一般,強度越大,磷酸原系統參與越多;持續時間越長,有氧系統供能越多。在100米跑等短時間、最大強度運動中,無氧系統供能佔90%以上。而馬拉松等超長時間運動中,有氧系統供能佔90%以上。在持續約1-2分鐘的運動中,有氧和無氧系統供能比例相當。

從能量底物的角度劃分,能量系統可分為ATP直接供能、PC水解、快速糖酵解和慢速糖酵解,以及脂肪氧化供能。下表對此做了總結。

短跑的能量系統

2短跑專案的能量供應

從強度和持續時間來看,短跑主要是由PC水解和快速糖酵解供能,即無氧系統是短跑運動的主要能量來源。具體見下表

短跑的能量系統

根據該資料,我們可以發現,100米和200米專案糖酵解系統供能佔比大致相同,而磷酸原系統佔比相差約一倍。而一個有別於我們一直以來認知的點在於,200米跑的有氧系統佔比高達29%。在Arsac,L(2002)的資料中,其認為100米跑有氧佔比達13%,200米跑中佔35%。這些資料對我們傳統的認知或許是一種顛覆。我們總是認為短跑是絕對的無氧運動專案,但從能量系統的角度來看,似乎並非如此。這或許與參加實驗的受試者水平有關。

不同水平運動員的供能佔比或許是不同的。水平更高的運動員由於運動時間更短,磷酸原系統佔比可能更大,而水平較低的運動員由於時間更長,糖酵解和有氧供能的比例可能更高。畢竟,決定能量供應比例的,不是運動的距離,而是強度和時間。

短跑的能量系統

因此,我們似乎有兩種截然不同的方案來提高水平較低的運動員的速度耐力。一是提高無氧糖酵解系統的供能能力;二是提高加速和最大速度能力,以更短時間完成100米。也就是說,我們可以關注耐力,也可以關注速度。當然,透過週期化可以把二者統一和結合。但是,總得有個主次,不是嗎?另外還要考慮運動員的弱勢在哪一方面。還有少年兒童運動員是不適合訓練無氧耐力的,這一點參考運動員長期發展模型(LTAD)。

所以,我們的訓練究竟該關注哪一個環節,以及如何設計多年、年度以及大週期計劃,將這些部分進行統一整合,是需要我們去思考和解決的問題。