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摄氧量:运动中的有氧和无氧供能

1. 摄氧量

之前提到了长跑训练中的重要指标:最大摄氧量(VO2max)。1

最大摄氧量(VO2max)是指在最大运动强度下,人体摄入和利用氧气的速度达到了最大化。

它通常以每千克体重每分钟所消耗的氧气量(ml/kg/min)来表示。

我们来看看摄氧量的含义。

摄氧量(Oxygen uptake;或者叫:耗氧量,oxygen consumption)是对人体两方面能力的量度:

  • 呼吸系统摄入氧气,并通过心血管系统将这些氧气运送到工作组织的能力
  • 工作组织(主要是骨骼肌)利用氧气的能力

也就是说,不仅要能摄入到体内,运送到工作的组织,还得把这些氧气用起来。

这也是摄氧量跟肺活量的区别之一。

2. 低强度时

在低强度运动时(有着稳定功率输出),摄氧量在最初一段时间(比如:几分钟)逐渐提升,直到达到一个稳态:

需氧量 = 耗氧量

Oxygen uptake - low intensity

Oxygen uptake - low intensity

通常,进行长距离慢跑(LSD)或者跑马拉松比赛时,我们称之为“有氧运动”。

然而,即使强度较低,在训练开始的一段时间里,有部分能量必须由无氧系统来供能,因为有氧系统对于能量需求的反应较慢,不能完全满足需要。

这部分无氧系统贡献的能量,叫作“氧亏”(oxygen deficit)。

如果跑步训练前不热身或热身不足,会影响身体达到跑步所需的摄氧量,可能会出现中断深呼吸或短暂的氧亏。

这也是为什么有的人不热身(觉得一开始慢跑就是热身了),在最初几公里会觉得挺累的,之后才觉得“跑开了”。

训练后,摄氧量会保持在高于训练前的水平上一段时间(该时间长短随着训练强度和时长而不同)。

训练后的这部分摄氧量,叫作“氧债”(oxygen debt)、“恢复氧”(recovery O2)或者运动后过量氧耗(Excess post-exercise oxygen consumption,EPOC)。

EPOC是高于静息值的摄氧量,用于将机体恢复到训练前的状态。

氧亏可能会影响EPOC的大小,但二者通常并不相等。

3. 高强度时

如果运动强度比运动员能达到的最大摄氧量还大,氧亏大幅增加,那么无氧系统将是主要的能量来源。

Oxygen uptake - high intensity

Oxygen uptake - high intensity

通常来说,无氧系统供能越多时,运动时长将越短。

4. 有氧与无氧

下面表格显示了在自行车功率计上进行最大持续运动时,无氧系统和有氧系统对能量供应的大致贡献。

0~5 s30 s60 s90 s150 s200 s
训练强度(%最大功率输出)100553531--
无氧系统供能%967550353022
有氧系统供能%42550657078

在运动的前60秒内,无氧系统是主要的能量供应方式;之后,有氧代谢成为主要的能量供应系统。

无氧系统对运动的贡献代表最大无氧能力。

研究显示,对绝大多数人来说,短时间内最大运动时主要依靠无氧代谢,长时间持续运动时主要利用有氧代谢。

这是因为无氧代谢可以快速产生大量ATP,但无氧能量来源有限;有氧代谢虽然ATP产生速度较慢,但底物供应相对充足,可以长时间维持。

两种能量系统会互相协调配合,无氧提供即时能量,有氧提供持续能量,这是人体运动的重要生理基础。

鉴于个体差异,无氧与有氧运动的过渡时间可能略有不同,但大体规律是相近的,这为我们设计有针对性的测试与训练方案提供了理论指导。

全程马拉松大概 97% 来自有氧供能,这也是一直强调有氧训练的原因。


  1. 长跑的核心指标:不止最大摄氧量 ↩︎