进入工作状态结束后,身体各器官、系统的功能活动及机体工作能力均处于一个较高的、变动不大的水平上,此时的功能状态为稳定状态。实验测得结果见表5-26。
表中的数据是我们在稳定的速度下,受试者行走一个小时所测得的,从这张表可以看出,所有代谢参数的大小与进入工作状态呈连续性,也就是说,进入工作状态代谢参数的大小与稳定状态代谢参数的大小成正相关。由表可以看出,进入稳定状态后,6位受试者中,穿硬底鞋行走时其摄氧量、心率、呼吸频率、呼吸商、能耗及氧债均较其他两组低,穿软底鞋的各项呼吸代谢指标最高,其次是中等硬底鞋。这说明穿硬底鞋时可以节约更多的能量,从而有利于节省能源物质的储备,这对于提高人体的运动能力有一定的意义。
表5-26 不同鞋稳定状态的代谢参数(±s)
注 软底鞋与中等硬底鞋有差异☆,软底鞋与硬底鞋有差异#,软底鞋与硬底鞋有差异*。
(一)进入稳定状态摄氧量
摄氧量是指单位时间内机体摄取并被实际消耗或利用的氧量。摄氧量与肌肉利用氧的能力和心脏机能有关,即摄氧量与心率、呼吸频率、肺通气量、和呼吸商都有一定的关系。
有关研究显示,心率在110~180bmp之间,心率和摄氧量之间成直线关系(图5-98)。从运动生理来看,当人体运动时体内的糖、脂肪和蛋白质与人体内的氧发生氧化反应,生成二氧化碳和水,同时释放能量。运动量较大则耗氧量增加,并且在一定范围内,受试者的耗氧量与单位时间内的肌肉做功成正比,肌肉运动时的心输出量与耗氧量成正比。目前认为心率与摄氧量直线的斜率反映了个体的有氧适应能力。表5-26显示在稳定状态,穿硬底鞋的摄氧量较低,心率较慢。穿软底鞋的摄氧量和心率最高,中等硬底鞋其次。同样地,表5-27中也显示,穿硬底鞋的摄氧量与时间的非线性方程的斜率是最低的。摄氧量是指单位时间内,人体从肺泡中所获得的氧量或全身各组织器官从毛细血管中提取的氧量。摄氧量较低说明了气体代谢能力较强,同时也间接地反映了机体运输氧、利用氧的能力较高。
图5-98 稳定状态心率和摄氧量-时间曲线图
表5-27 摄氧量与时间的非线性方程(表)
经典的氧债学说将运动后恢复期内的过量氧耗为氧债。传统的氧债理论认为,在进行剧烈运动时,由于机体摄入的氧不能满足运动的需要,此时机体要进行无氧代谢,产生大量乳酸,从而形成氧债。由图5-99可知,穿硬底鞋的氧债最低,穿软底鞋的氧债最大,中等硬底鞋的氧债其次,这说明穿硬底鞋的运动强度较低,这与其稳定状态的摄氧量是相符的。
(二)进入稳定状态呼吸频率
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图5-99 稳定状态氧债变化图
呼吸频率与肺通气量有明显的关系。图5-100显示在稳定状态,穿硬底鞋的呼吸频率和通气量都较低,因为肺泡通气量=(潮气量-生理无效腔气量)×呼吸频率,由此可见穿硬底鞋的潮气量也是较低的。在运动时,不仅呼吸频率加快,更重要的是呼吸深度加大,所以肺通气量明显增加。肺通气量的增加的快慢与摄氧量的高低有密切的关系。肺通气及呼吸频率的增加与机体摄取和实际消耗的氧量是相适应的,当运动时机体耗氧量增加时,机体会通过神经调节和体液调节使呼吸频率增大,潮气量增加,并与运动的氧耗相适应。由此可以看出,穿硬底鞋的摄氧量最低,而穿软底鞋最大,中等硬底鞋其次。受试者穿硬底鞋行走时与穿软底鞋或中等硬底鞋时相比,其呼吸频率和肺通气量以及机体氧化产生的能量较少,说明其需要的能量少,完成相同运动负荷时穿底硬的鞋可以消耗较少的能量。
图5-100 稳定状态呼吸频率和肺通气量-时间曲线图
(三)进入稳定状态呼吸商
呼吸商指一定时间内机体呼出二氧化碳量与吸入的氧气量的比值,是反映机体能量代谢特征的重要指标,其大小与机体无氧代谢能力及耐酸能力有着密切关系。三大能源物质在体内氧化时由于其化学组成各不相同,因此其呼吸商也不同。糖的呼吸商为1,脂肪的呼吸商为0.71,蛋白质的呼吸商大约为0.80。由图5-101可以看出,在运动开始时,随着机体消耗的能量的增加,呼吸商增加,进入工作状态后能消维持在一定水平,而呼吸商逐渐减小。且呼吸商与能耗存在一定的线性关系。这可能是在运动开始时,由于内脏器官的惰性,机体摄入的氧不能满足机体的需要,随着运动时间的延长,内脏器官摄入氧及运输氧的供能加强,机体的缺氧状态得到改善,而且脂肪酸动员增强,因此呼吸商在稳定工作状态逐渐降低。
图5-101 稳定状态呼吸商-时间曲线图
由表5-26可以看出,穿硬底鞋的能耗和呼吸商均比其他两种情况低,受试者穿软底鞋最高,中等硬底鞋其次。这说明穿硬底鞋时其运动强度较低,其所需供能系统的输出功率也相对较低,所以其呼吸商也比穿其他两双鞋时低。
(四)稳定状态能量消耗
由图5-102看出,随着时间的延长,摄氧量增加,氧债得到偿还,摄氧量与需氧量达到平衡,其能量需要也稳定在一定水平上直至运动结束。穿硬底鞋的能耗均较其他两种情况低,受试者穿软底鞋的能耗最高,中等硬底鞋其次。同样地,表5-28也显示穿硬底鞋能量与时间的非线性方程的斜率是最小的。这说明穿硬底鞋进行行走运动,可以节约一部分能量。
图5-102 稳定状态能量-时间曲线变化图
表5-28 能量与时间的非线性方程
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