体力好不好由什么决定?

体力好不好由什么决定?
2024年06月14日 18:32 Newton-科学世界
图片来源:mauryregiona

如果一个人扛着桶装水一口气爬到5楼,大概率会被别人赞叹“体力真好!”。“体力”这个词在我们生活中经常被提到,那么到底什么是体力?怎么衡量一个人体力的好坏?又有什么办法能增强体力呢?

要解释这些问题,首先我们需要确定体力的定义。一般来说,在运动生理学中,体力指的就是耐力肌力这两种力量。

耐力,即人在一定时间内可以承受多强运动的指标。我们进行的运动强度越高,肌肉获取能量时所需的氧气就越多。通过检测人体在一定时间内消耗氧气的最大值,即最大摄氧量,就可以计算出其耐力。也就是说,一定时间内消耗氧气较多的人,其肌肉获得的能量也更多,可以持续进行强度较高的运动,耐力较好。

决定人体最大摄氧量的因素很多,通过呼吸摄取氧气的肺、将氧气输送到肌细胞(又称肌纤维)的心脏与血管、将输送来的氧气转化为能量的肌细胞等等因素都会对其产生影响。举例来说,体重60千克的顶级马拉松选手在1分钟内可以消耗约4.2升的氧气,但体重相同、只进行一定日常运动的中老年人在1分钟内只消耗约2.1升的氧气。

肌细胞将氧气与能量源(糖类等)转化为能量,靠的是细胞内的细胞器——线粒体。转化出的能量则是名为“腺苷三磷酸”(ATP)的分子,这是一种生命活动所必需的物质。

另一方面,对于肌力而言,最重要的指标是肌肉收缩力。观察肌细胞(下图),我们可以发现其中有很多丝状的肌原纤维。通过这些肌原纤维拉伸收缩,我们的肌肉也就产生了力量,这一过程会消耗能量。

图片版权:《科学世界》杂志

肌细胞分为慢肌快肌两种。慢肌的特点是收缩慢但耐疲劳,能够长时间保持运动状态,且富含能利用氧气产生ATP的线粒体。这些线粒体的内部包含红色的含铁蛋白,所以慢肌通常呈现出红色,也被称为“红肌”。而快肌的特点则是爆发力强,可以不消耗氧气直接合成ATP,但耐力较差。由于快肌中的线粒体较少,通常呈现出白色,因此也被称为“白肌”。

在评判肌力时,还有一种指标叫做“肌耐力”。从理论上讲,只要为肌肉提供充分的氧气与能量源,人就可以持续进行不会令自身感到疲劳的低强度运动。肌肉在一定强度下能持续运动多久的指标就是肌耐力。

理解了体力的评判标准后,我们再了解一下人体是如何在运动时供给能量的。运动开始后,我们会先消耗肌肉中已有的ATP,其次再将肌肉中一种叫作“磷酸肌酸”的物质分解产生ATP进行消耗。消耗这些ATP并不需要氧气,但最多也只够我们使用10秒左右。在进行百米跑等时间短强度高的运动时,这一机制能够为我们提供大部分能量。

图片版权:《科学世界》杂志

这些能量消耗殆尽后,作为能量源的糖类会在细胞中分解,继续产生ATP。由于在供给能量时不需要氧气参与,这一过程也被称为“无氧呼吸”或“糖酵解”。无氧呼吸生产ATP的速度很快,但是1个葡萄糖分子只能产生出2个ATP分子,所以能量转化效率不高。此外,在没有氧气供给的情况下,被分解的葡萄糖会变为乳酸,乳酸再分解出上文所说的氢离子,让人产生“吃力”“难受”的感觉。

持续运动约1分钟后,细胞内的线粒体就会开始通过氧气和能量源(糖类、脂肪、蛋白质等)生成ATP了。这一过程需要氧气的参与,因此也被称为“有氧呼吸”。有氧呼吸时,线粒体能将1个葡萄糖分子转化出约30个ATP分子,但是速度较慢。对于短时间内需要大量能量的高强度运动,有氧呼吸往往跟不上能量消耗速度,因此无氧呼吸的占比会偏大,最终生成乳酸导致感到吃力。而在马拉松、健步走等进行时间较长的运动中,我们一般通过有氧呼吸获得能量。

如上文所述,想要增强体力,必须进行一定强度的运动。如果选择步行,最好进行能略感吃力的健步走。通过以往经验发现,当人的摄氧量达到最大值的60%左右,体内就会开始大量产生乳酸。

那么,在我们进行了较高强度的运动后,体内到底会发生怎样的变化呢?

首先,在运动后的几周内,我们的血容量(体内血液的量)会增多,每次心跳输送的血液也会变多,这会使我们的最大摄氧量增加,从而提高耐力。其中,血容量增加的机制目前认为有两个,一是使人略感吃力的运动可以刺激人体分泌激素等物质,导致体液量整体增加,血容量也就随之增加;二是因为这类运动可增加白蛋白(一种蛋白质)的血液浓度,此时为了稀释白蛋白的浓度,水分会由血管外进入血管(这一作用被称为“渗透压”),使得血容量增加。也有人认为,血管壁在运动后会变得比较柔软,因此可以容纳更多血液。顺便一提,血容量增加也会使皮肤血流量增多,这能帮助汗腺更好地发挥作用,改善我们的体温调节机制,使人不容易中暑。

其次,运动后的数月间,人体血液中的红细胞、肌肉细胞中的线粒体会增多,周围的毛细血管也会更加发达,可以更好地进行有氧呼吸。能够产生这样的效果,一是因为肌肉收缩会刺激人体加速合成蛋白质;二是因为乳酸分解出的氢离子会使细胞内部酸性化,这一信息传递给大脑后,会使大脑分泌生长激素等人体调节物质。这些物质不仅能帮助我们增肌,还会对全身各种组织、细胞产生作用,增加我们的基础代谢,对减肥也有很好的效果。

说到这里,你是不是对自己的体力有了一个科学的判断呢?如果大家想增强体力,还需要找到适合自己的运动,量力而为。

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