马拉松运动中人体生理学特点研究

王君声

（西华师范大学 四川 南充 637002）

1、引言

马拉松运动是一项极限耐力运动，从第一届奥运会以来，男子组最佳成绩从2小时58分50秒提升至里约奥运会的2小时8分44秒，这120年的医学、运动技术等科学的进步，使得人体耐力训练有了正确的方向，运动成绩有了极大提升。在1976年的蒙特利尔奥运会上，最佳成绩为2小时9分55秒，与2016年的成绩相差不远，这一定程度上反应了训练技术的局限性和人体极限的瓶颈，在2019年10月12日由埃鲁德·基普乔格创造了世界纪录：1小时59分40秒。这似乎也说明了人体极限并不是难以企及，深入研究马拉松运动背后的生理学知识和训练技术，或许能进一步打破人体极限。

2、马拉松运动中人体生理关键影响因素

影响马拉松运动的因素有很多，如外部环境、散热问题、能量补充、水分流失、睡眠不足等等，但其中影响最大的当属耐力。“耐力”反应到身体机能上，就是能量供应的持久性和有效性，与百米短跑类的无氧运动相反，马拉松是典型的有氧运动，有氧供能是绝对的供能方式，刘文彬认为马拉松运动中95%的能量来源于有氧供能。与有氧供能相关的主要因素，目前大都认可的有三个：最大摄氧量、跑步经济性、乳酸阈。因此，对于马拉松运动者来说，提升这三种能力是顺利完成马拉松活动的关键。

2.1、最大摄氧量

最大摄氧量是指在运动中，人体从自然界摄入氧分子，并输送给细胞，进行细胞呼吸的最大能力。最大摄氧量是评价运动员的有氧供能能力的关键指标，山地启司的研究表明男性优秀的运动员的最大摄氧量在70-80ml/kg/min，特别是游泳、划船、篮球、足球上出色的运动员的最大摄氧量都很大；女性的的最大摄氧量会低于男性，在60-70ml/kg/min；李晓芸的研究中给出了常人的最大摄氧量，非体育专业的男性为45-55ml/kg/min，运动训练专业的男性为53-67ml/kg/min；总体来说，顶尖的运动员的最大摄氧量比相同年龄的普通人要高出50%左右。

卢楠对24名业余马拉松运动者的实验表明，最大摄氧量数值较高的运动员，在马拉松中往往能获得更好的成绩，不过在运动者的水平达到一定程度后，最大摄氧量并不能非常显著的影响成绩。这和一些研究结果有相通之处，如Bacon AP等人的研究表明一些运动员的摄氧量虽然不高，但其运动水平却很高，例如顶尖马拉松运动员德雷克·克莱顿的最大摄氧量仅仅是69.7ml/kg/min，如Alberto Salazar也只有70ml/kg/min。

在以有氧供能为主的长跑运动中，一些研究表明，马拉松运动员的最大摄氧量要比长跑运动员的最大摄氧量低，其原因在于两者之间的训练方式不同，马拉松运动员的训练强度不如中长跑运动员，训练强度的提升会刺激心肺功能的增强，特别是促使运动员心率逐渐提升到最大心率，这能较高的提升长跑者的最大摄氧量。然而李桂沂在自行车运动员强化有氧训练实验中，得出的结论是最大摄氧量和强化训练关系不大，其原因可能在于强度程度不足。此外，马拉松比中长跑运动员的最大摄氧量低的另一个主要原因是马拉松运动员的年龄相对更大，这导致了最大摄氧量水平相对偏低。

总的来说，最大摄氧量是评价马拉松运动员水平的一个重要指标，运动员达到高水平的充分条件是有较大的最大摄氧量。

2.2、跑步经济性

跑步经济性，实则是人体的用氧效率，可以理解为一定速度下的耗氧量，就如汽车发动机，良好的发动机在耗油更少的情况下能跑得更远，跑步经济性越好，就说明运动员每分钟运动消耗的氧气和能量越少，运动员也就能坚持得越久，跑得越远。

任占兵对7名相同身体素质、相同最大摄氧量的运动员，进行了不同跑速（最大摄氧量的65%、75%、85%）下的跑步经济性的测试（800m），他的实验结果表明，不论跑速如何，成绩越好的受试者的跑步经济性越好，成绩越差的受试者在三个速度下的跑步经济性越差。薛锋对19名运动者的实验研究表明，受试者的5000m长跑结果和跑步经济性有明显的关联，在其6周的实验中，受试者的最大摄氧量实验前后都没有明显变化，但是其长跑成绩有明显提高，同时跑步经济性有7.8%的提升，因此，他认为改善跑步经济性有助于提高长跑成绩。

长跑者的跑步经济性越好，他获得优良成绩的几率就越大，许多文献里的实验研究都证实了这一点。有研究表明，针对水平很高的专业运动员，在预测其马拉松跑步成绩上，跑步经济性往往比最大摄氧量预测更为有效。不同的马拉松运动员之间的跑步经济性有很大的差别，特别是不同国籍、人种之间的差异更大，例如，有实验表明不同的运动员在16km/h速度下跑步时，他们的跑步经济性会在45-60ml/kg/min之间变化，差异非常明显，Daniel认为对于具有相同最大摄氧量的运动员，他们的跑步经济性差异能达到30%。Santos等人赞同跑步经济性的重要作用，他在对32名肯尼亚长跑运动员的实验研究中发现，肯尼亚运动员的最大摄氧量均为68.8ml/kg/min下，跑步经济性的差异对成绩有明显的影响，良好的经济性确保了运动员的出色成绩。

总的来说，跑步经济性是评价马拉松运动员水平的另一个重要指标，在最大摄氧量相同的情况下，跑步经济性决定了运动员的成绩；哪怕最大摄氧量偏低，只要跑步经济性够好，运动员也能取得很好的成绩。

2.3、乳酸阈

乳酸阈是指人体在运动过程中，当负荷增强到一定程度时，血乳酸迅速上升的起点值。

目前普遍认可的观点是：提高乳酸阈能提升运动能力，这是因为乳酸阈越高，肌体转入无氧呼吸的界限就越高，有氧供能持续时间就越久，运动者的跑步维持时间就越长。有研究表明长跑运动员的乳酸阈要比中长跑的运动员高，正好说明了这一点。有学者非常认可乳酸阈，认为在评价运动员的有氧运动能力上，乳酸阈比最大摄氧量更有说服力，毕竟乳酸阈和最大摄氧量、跑步经济性都有很强的关联性。

徐国栋基于女性长跑运动员的实验研究表明，在受试者的血乳酸浓度提升时，其氧合血红蛋白含量会降低，这表明随着血乳酸的增加，人体接收的氧会降低，导致供能下降，引发运动员的疲劳。此外，也有研究认为乳酸的增加和堆积会造成肌体的肌肉机能水平的降低，导致运动员水平下降。蒋琳的研究表明运动员的负荷强度增加（60%、70%、80%、90%的最大摄氧量强度），肌体血乳酸的浓度会持续上升，而且每一个强度下的血乳酸浓度必然高于前一个强度下的浓度；特别是在80%和90%最大摄氧量强度下的血乳酸浓度差异能达到100%，这说明长跑运动员若想获得很好的运动成绩，必须要利用中—高强度持续跑，以保证体内血乳酸低浓度的稳定性。

总的来说，酸的代谢是导致肌体疲劳的重要因素，提升长跑运动者的乳酸阈会减少其体内乳酸的积累，减少肌体的疲惫；提高乳酸阈是提升其马拉松成绩的重要因素。

3、总结

最大摄氧量是区分优秀运动员和顶尖运动员的关键因素之一，对于区分专业运动员和业余运动员也有很重要的指示作用；在运动员的最大摄氧量相同的情况下，跑步经济性的作用就更为凸显，例如，文中涉及的肯尼亚运动员就是很好的例子。乳酸阈则是显示运动员有氧能力的重要指标，提升阈值能增强肌体消耗乳酸的能力，提高运动持久能力。总之，这三个指标是反应马拉松运动员水平的最关键的指标，在这三个指标上下功夫是提升成绩的根本手段。