-人体运动时常见的生理变化和反应

人体运动时常见的生理变化和反应

人体在体育运动过程中会发生一系列规律性的生理变化，认识这些生理变化的机制将使运动者更好地适应这些生理反应，从而提高人体各器官系统的机能水平。

一、人体运动时常见的生理变化

（一）能量供应方式

人体运动时的直接能源是肌肉中的一种特殊高能磷酸化合物――三磷酸腺苷（ATP），它在酶的催化下，迅速分解为二磷酸腺苷（ADP）与磷酸（Pi），同时释放出能量供肌肉收缩。但是人体中的ATP含量甚微，只能供极短时间消耗，因此肌肉要持续运动就需要及时补充ATP。体内ATP的恢复是糖、脂肪、蛋白质等能量物质通过各种代谢途径来实现，补充的途径有磷酸肌酸（CP）分解、糖的无氧酵解及糖与脂肪的有氧代谢，生理学上称之为运动时的3个供能系统。

1、无氧代谢供能

人体肌肉进行剧烈运动时，氧供应满足不了人体对氧的需求，肌肉即利用三磷酸腺苷（ATP）和磷酸肌酸（CP）的无氧分解释放能量，由于CP的分解能迅速将有量转移给ADP生成ATP且不需要氧，也不产生乳酸，因此也称这个磷酸原系统为非乳酸能系统。但这个供能系统持续供级时间很短，全身肌肉中A TP-CP供能系统仅维持8～10s

左右的能量供应。

另一个无氧供能系统是动用肌糖元进行无氧酵解供能，由于在酵解中产生乳酸积累，故也把这个供能系统称为乳酸能供能系统。人体肌肉快速运动持续较长时间后（10s以上），磷酸原供有系统已不能及时提供能量供ATP的合成，这时就动用肌糖元进行无氧酵解供能。人体乳酸能供能系统的最长供能持续时间约为33s左右。

100m跑无氧代谢占98%以上，200m跑无氧代谢占90%～95%，有氧代谢仅占5%～10%，因此，短距离跑的项目应以提高无氧代谢能力为主。无氧代谢练习中，发展磷酸原供能系统的供能能力最好采用每次10s以内的全速跑重复训练，中间间歇休息30s以上，如果间歇时间短于30s会使磷酸的供能系统恢复不足而产生乳酸积累。发展乳酸能供能系统的能力最适宜的手段是全速（或接近全速）跑30～60s，间歇休息2～3min，以使血乳酸达到最高水平，来提高人体对高血乳酸的耐受力。

人体安静时血乳酸浓度为4mmol/L，当运动强度加大使血乳酸上升至7.5mmol/L时是糖酵解参与供能的一个标志，故称为无氧代谢阈。运动强度越大，血乳酸值越高，糖酵解供应能量的比值就越大。

2、有氧代谢供能

有氧代谢是指糖类、脂肪在氧供应充足的条件下，氧化分解成二氧化碳和水，同时释放大量能量供ATP再合成的过程。长时间、长距离的运动项目主要是有氧代谢供能，5 000m跑有氧代谢占80%，10 000m跑有氧代谢占90%，很多球类项目也需要的有氧代谢能力。这个

系统的能力主要和人体心肺功能有关，是耐力素质的基础。可采用较长时间的中等强度的匀速跑或较长距离的中速间歇训练来提高有氧供能系统的功能。

任何一种体育运动项目都是多种供能系统参与供能，由于不同运动项目的持续时间和强度不同，各供能系统所占的比例各不相同。短距离、大强度项目是磷酸原系统及乳酸系统供能即无氧供能。长时间、中低强度项目则主要提高有氧代谢系统的供能能力；中等距离、较大强度的运动项目对供能系统均有较高要求。糖类和脂肪是运动中合成ATP的主要能量来源，糖能进行无氧酵解和有氧代谢，而脂肪不能无氧酵解，只能进行有氧代谢，在马拉松跑等超长距离项目中，在运动的后期用来合成ATP的能量大约有80%来自脂肪氧化。所以，为了消耗体内多余脂肪，需采用强度不大但持续时间较长的有氧运动。

（二）“极点”与“第二次呼吸”

1、“极点”

在进行一定强度和一定持续时间的运动开始后不久，人体所产生的呼吸急促、胸部胀闷、动作迟缓、协调怀下降、精神低落、运动欲望骤减，甚至伴有恶心的生理现象被称为“极点”。产生“极点”的原因是由于内脏器官的惰性大于运动器官，内脏器官的功能一时跟不上运动器官的要求，不能及时把氧送到骨骼肌，也不能及时带走肌肉运动时产生的大量二氧化碳和乳酸等代谢产物，使这些代谢产物大量堆积引起呼吸、循环系统活动失调和活动功能的降低，导致动力定型的暂时紊乱，使运动中枢产生抵制。

“极点”出现的时间与人的运动水平、运动项目、运动强度和运动前的准备活动有直接关系，运动水平较高、运动强度较小、运动前做适当的准备活动，“极点”出现得较晚，生理反应也较小。运动中的“极点”现象是正常的生理反应，运动者应以顽强的毅力坚持运动，就会度过此阶段进入“第二次呼吸”。

2、“第二次呼吸”

“极点”出现后应坚持运动。由于“极点”出现，运动速度有所下降，运动器官对氧的需要量暂时减少，而持续的运动会使人体的植物性神经机能逐步得到提高，内脏器官的惰性逐步得到克服，呼吸和循环系统功能逐步赶上运动器官的活动需要。当内脏器官的供氧能力又开始加强，体内戴盆望天积的乳酸得到氧化，血液中的化学刺激得到缓解，体热放散作用也开始顺利进行，激素分泌旺盛，因此，动力定型的协调关系会达到新的平衡就出现了所谓的“第二次呼吸”。此时，呼吸变得均匀而加深，动作轻快，一切不舒适的感觉消失。

“第二次呼吸”机能状态出现也和人的训练水平、运动能力及准备活动有关，训练水平高、运动能力高、准备活动充分，“第二次呼吸”出现的就早。“第二次呼吸”状态的出现标志着人体进入工作状态结束，开始进入一种稳定状态。

在体育运动中存在着人体对运动负荷的适应――不适应――再适应的循环往复的过程，人体只有在不断地克服“极点”的基础上，逐渐适应并增加运动负荷，身体的机能水平才能得到发展，运动有力和运动成绩才能逐步得到提高。

（三）超量恢复

运动时体内代谢过程加强，不间断的代谢可以补充运动时能源的消耗，在运动中及运动停止停止后能量物质都在不断的进行补充和恢复，只不过运动中的能量消耗大于补充，运动后的体内能量消耗慢而小于补充。能量恢复过程可分为三个阶段：第一阶段是在运动中恢复过程就开始了，但由于此时的恢复跟不上消耗量，因此能量物质储备逐步下降；第二阶段是运动结束后，此时人体能量消耗减少而补充不断加大，直到体内的能量物质恢复到运动前的水平；第三阶段就是超量恢复阶段，能量物质不仅能恢复到原有水平，而且超过原来的能量储备水平，比运动前的能量物质的储备量还要多，称之为“超量恢复”。超量恢复现象并不是在恢复期始终存在，而是保持一段时间后又回到原有水平（图3-1）。

运动时运动后

超量恢复图

运动强度的大小对能量消耗有直接影响，同时对超量恢复出现的强弱也有直接影响，运动强度大超量恢复明显，相反超量恢复就弱或根本不出现。超量恢复学说是运动训练学中大运动负荷训练原则的理论依据之一。认识和掌握这种运动效应产生的生理机制，在训练中安排好运动负荷，把握住超量恢复时机对于加大运动负荷、达到最好训练效果及在比赛中取得最佳成绩是非常重要的。

（四）准备活动与整理活动

1、准备活动

在运动或比赛前所做的各种身体练习称为准备活动。其主要目的是通过有目的的适量的身体练习提高中枢神经系统的兴奋性，克服内脏器官的生理惰性，使各器官系统缩短进入工作状态时间，为正式练习或比赛做好机能上的准备。

准备活动能够缓解运动者对比赛的过分关注，能够调整不良的紧张或抑制状态，使中枢神经系统的兴奋性达到适宜水平；准备活动能使体温升高，神经传导速度加快，内脏植物性神经逐渐兴奋起来，从而提高呼吸系统和心血管系统的功能，加强体内物质能量代谢；准备活动能降低肌肉及韧带的粘滞法加快肌肉收缩与放松的速度，增加肌肉韧带的力量和弹性；高质量的准备活动可使各器官功能相互适应和协调，充分发挥机体各器官系统在运动时的最大机能水平，对取得优异运动成绩和防止运动损伤有积极的生理意义。

准备活动的内容可分为一般性准备活动和专门性准备活动。一般性准备活动包括走、跑、跳、徒手操和游戏。专门性准备活动是指与运动项目相类似的活动内容，可根据项目特点进行徒手或利用轻器械进行练习。一般性锻炼的准备活动需要5～8min，运动员的专项准备活动可达半小时。准备活动的强度尖由小到大，身体微微出汗即可。有时运动员的肌肉温度可升高至39℃，心率可达100～120次/min。做好充分的准备活动与正式比赛或练习开始时间的间隔一般为2～3min为宜，最长不超过15min，期间应注意保暖。

总之，准备活动的内容、时间、强度及与正式比赛或练习的间隔时间要根据运动者的年龄、训练水平、运动项目及季节气候等多种客观情况进行调整后再确定。

2、整理活动

在剧烈运动结束后做一些放松性练习，可以使人体由紧张激烈的运动状态逐步过渡到安静放松状态，使肌体得到更快的恢复。此时，剧烈运动虽然停止，但体内在运动时欠下了氧债，堆积了导致疲劳的代谢产物，这就需要心血管和呼吸系统仍处于一个较高的活动水平，来偿还氧债和清除代谢产物。另外，通过一些整理活动可使各部肌肉有节奏地放松和收缩，使肌肉中的血流通畅，可以加速体内血乳酸的清除，消除疲劳，促进人体机能的恢复。如果在剧烈运动结束后马上停下，肌肉对静脉的挤压作用消失，会使大量血液因重力的作用滞留在下肢，造成回心血量减少，心输出量出相应减少而导致血压下降，就会造成暂时性贫血，出现面色苍白、头晕、恶心及呕吐等现象，甚至出现“重力性休克”。

做整理活动时，运动负荷不宜过大，要尽可能使参与活动的肌肉得到伸展和拉长，可做2～3次的1min伸展练习和牵拉活动，以减轻肌肉的酸痛和僵硬；做深呼吸可加大肺的通气量，提高气体交换率，对神经系统也有良好的调节作用。

二、运动过程中人体机能状态的变化规律

人体在参加体育运动过程中，工作能力和某些器官系统功能会发生一系列的规律性的变化。这些变化从赛前就开始，直到运动结束后的一段时间。按其发生的顺序可分为赛前状态、进入工作状态、稳定状态、疲劳状态和恢复状态。了解和掌握这些状态的规律性变化可使运动者发挥自身的机能水平，提高运动成绩，增强身体素质，防止伤害事故的发生。

（一）赛前状态

人体在比赛或训练前某些器官和系统产生的一系列条件反射性变化叫赛有状态。赛前状态发生的时间和强度与运动者参加比赛的性质、运动者自身的机能状态有关。如果运动者参加的比赛活动较重大，训练水平较低、比赛经验较少、心理活动激烈、情绪紧张，赛前状态

发生时间就早，可能在数天前或数小时前就产生了，而且距离比赛时间越近表现就越明显、强烈。

赛前状态的生理表现是：脉搏加快、收缩压升高、呼吸频率加快和肺通气量增加。适度的赛前状态表现出中枢神经系统兴奋性提高，植物性神经系统和内脏器官的惰性有所克服，使进入工作状态时间适当缩短，从而有效提高机体的工作能力和运动成绩；过度的赛前状态表现出过度紧张，常常有寝食不安、四肢乏力、全身微微颤抖、喉咙发堵等不良反应，造成运动者的能力和运动成绩下降。

赛前状态的产生是由于有关比赛或训练的舆论信息、场地器材、观众、广播及对手的表现等的刺激经常作用于运动者而产生。为了达到良好的赛前状态，应使得正确对待比赛，控制情绪。可采取如下措施：①进行心理咨询、训练；②经常参加竞赛以积累经验；③进行有针对性的和实战条件下的训练；④安排丰富多彩的活动和做好赛前的准备活动，来缓解并消除过度的赛前状态，调节出适度的赛前状态。

（二）进入工作状态

运动开始阶段，人体各器官的工作效率是逐步提高的，这个逐步提高机体工作能力的过程就称为进入工作状态。

导致这一过程产生的原因有物理惰性因素和生理惰性因素。任何物质从静止到运动，从运动的低速度到高速度都必须克服惯性；而在运动开始以后，人体的生理功能和协调性是逐步提高。由于内脏器官的惰性比运动器官大，呼吸循环系统的许多功能指标需要2～7min才能达到最高水平，而运动器官在20～30s内就可以发挥出最高工作效率，所以运动开始后，内脏器官的活动水平落后于肌肉的活动水平，不能及时为人体运动提供能量和清除代谢产物，故人体的整体机能不能马上达到最高水平。另外，动作的复杂程度对人体荼大亨民有一定的影响。人体的随意运动都是在中枢神经系统的控制调节下实现的反射活动，相应中枢兴奋性提高，神经冲动沿着反射途径传导需要时间，动作越复杂传导的时间越长。进入工作状态越慢。

每个人进入工作状态所需时间取决于工作的性质和个人的特点，如果运动项目复杂、个人训练水平较低、身体机能状态欠佳，则进入工作状态时间就长，外界条件（场地、气候等）也是影响进入工作状

态的因素。另外，良好的赛前状态可以缩短进入工作状态时间，提高机体的工作能力。

（三）稳定状态

进入工作状态结束后，人体各种生理惰性已被逐步克服，在继运动的过程中，人体各器官系统的机能活动在一段时间内保持在一个较高而稳定的水平上，这个过程称为稳定状态。稳定状态又分为真稳定状态和假稳定状态。

1、真稳定状态

在进行中小强度的有氧练习时，机体所需要的氧量得到满足，即吸氧量和需氧量相平衡，叫真稳定状态。这时，人体以有氧代谢供能为主，乳酸的产生和氧债积累很少或没有，人体能够维持长时间的运动（几十分钟或几个小时）。运动者的氧运输系统功能越强，真稳定状态保持时间就越长。

2、假稳定状态

需氧量受到最大吸氧量的限制，吸氧量不能满足需氧量的要求，就产生假稳定状态。在进行大强度和极量强度运动时，虽然吸氧量已达到运动者的最大吸氧量水平，并在一段时间内稳定在这个水平上，但仍不能满足运动时人体对氧的需求。在假稳定状态下无氧代谢参加供能，积累大量乳酸和欠下氧债，运动时间也就不能持久。

（四）疲劳

疲劳是一种正常生理现象。运动性疲劳是人体运动到一定阶段必然出现的运动能力及身体功能暂时下降的生理现象。疲劳对人体来说是一种保护性信号或称保险阀，提醒人们要适当调整运动量，防止过度疲劳。

运动性疲劳的产生是一个综合性的复杂过程，和人体多方面的因素及生理变化有关。运动地，体内能量物质消耗过多会引起疲劳。如在进行2～3min快速极限强度的无氧练习至非常疲劳时，人体肌肉细胸内的磷酸肌酸（CP）含量可降到接近零。肌肉收缩产生的代谢产物（主要是乳酸）积累以后会引起疲劳，高浓度乳酸对人体多种生理、生化过程会产生不良影响而导致肌肉工作能力降低；工作时间过长，大脑神经细胞会由兴奋转为抵制而引起疲劳，大脑皮质神经细胞长时

间兴奋会导致有量消耗增多，当消耗到一定程度时大脑皮质便会产生保护性抵制。另外，人体内的水盐代谢、血液的理化指标变化等也是引起疲劳的因素。

在体育活动中要正确认识并对待疲劳，不同运动项目的供能特点各有不同，应有针对性地发展不同项目人体供能系统的功能，以减轻并消除疲劳。一些疲劳的产生首先是在神经系统，人体在感到疲劳时机体往往尚有很大机能潜力，能源物质远末耗尽，因此，应中强意志品质与心理训练，提高身体素质，运动中注意及时调整训练内容和动作，避免人体局部负担过重；注意饮食营养的科学合理，使体内能源物质储备充分，这些措施都能达到推迟疲劳出现和缓解疲劳的目的。

（五）恢复状态

人体在运动结束后，各种生理机能和工作能力恢复到或在一定时间内稍高于运动前的水平。人体内能量物质的消耗和恢复可分三个阶段：

第一阶段：运动时能源物质的消耗多于恢复，能源过程占优势，能源物质和各器官系统功能逐渐恢复到原来水平。

第三阶段：运动停止后的一段时间内，能源物质的恢复水平超过原来水平，即“超量恢复”。

一般性运动产生的疲劳恢复比较快，而一次大运动负荷训练之后，需要2～3天，甚至6～8天才能恢复。以下是促进疲劳恢复的措施和方法：

1、活动性休息

当局部肢体疲劳之后，可通过另一部分肢体的活动来加速疲劳肢体的体力恢复。局部的肢体活动可促进全身的新陈代谢，清除代谢产物，补充能量物质，加速恢复过程。

2、良好的睡眠

睡眠对体能恢复非常重要，7～9h的高质量睡眠能使身心得到很好的放松，精神和体能才能得到恢复。

3、合理补充营养

饮食中要含有较丰富的糖和蛋白质，适量的维生素和无机盐的补充对功能恢复也是必不可少的。长时间的训练和比赛所需的能量大部

分来自脂肪分解，所以，不能过分限制脂肪的摄入。运动后不宜马上大量饮水，大量饮用白水支破坏体内水盐代谢平衡，影响正常生理机能，甚至发生肌肉痉挛现象。可适量饮用一些高能运动饮料、电解质运动饮料或加入少量食盐的水。

4、心理调节

心理因素对于疲劳恢复有着积极作用，可通过艺术欣赏和娱乐活动来释放不良情绪，调节心理状态。

5、采用物理恢复手段

按摩、光电疗、蜡疗有助消除疲劳，温水浴、吸氧、空气负离子吸入都是加快机体疲劳恢复的有效措施。

人体的能量供应方式有磷酸肌酸分解供能、无氧代谢共能和有氧代谢供能。

运动开始阶段，人体各器官的工作效率有一个逐步提高的过程，导致这一过程的原因有物理性因素和生理惰性因素，这个机体工作能力逐步提高的过程称为进入工作状态。