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Basics / Sport-scientific Scripts

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   Conditioning for Rowing 划船的調節

調節基本上是指身體的壓力調節,無論是用何種方法,它通常都是經由不斷的且一步一步愈來愈強的來對身體加 壓或增加工作量,為的就是要讓身體對運動的反應有較長遠的影響。因此,不論是反應或是加強,運動員在進行所 指示的工作上,時間、力量及效率都是調節的方向。
划船,就如同其他所有的身體活動一樣,是由身體來履行工作的,例如拉槳來趨使船向前走。所有的身體運動都需 要肌肉的收縮。肌肉在骨骼上的拉扯運動成了動作。而肌肉的收縮是需要能量的,每一個肌肉細胞如果要對身體 全面的運動有所貢獻的話,就必須有自己的能量供應。如果我們想要知道不同的訓練型式是如何影響每一位運動 員的話,則對在細胞階段的能量製造的了解就便得很重要。

能量系統 Energy Systems

所有細胞能量的來源,包括肌肉細胞,是一個叫三磷酸腺的分子 ,或簡稱ATP。簡而言之,這個分子包涵了四個部分,一個腺體分子或三個高能量的磷酸聚集。當分子被脢所破壞時,分子 會留下,簡稱ADP(指的是一個腺體分子和兩個磷酸聚集)。因而,一個自由的磷酸聚集,一個分子被破壞而得到能量的釋 放時,便可讓細胞用來做收縮活動。因此,我們可以得出下面的等式:

                                                           ATP ----> ADP + P + energy

                                                         三磷酸腺------二磷酸腺+磷酸+能量

因為三磷酸腺是身體直接用來收縮肌肉的唯一能量來源,所以三磷酸腺必須不斷的供應以維持肌肉活動的持續。然而,三 磷酸腺在肌肉組織中所提供的立即供應卻是十分的有限,它所產生的能量最多只能在短短的數秒間產生足夠供給最大收 縮作用時所需。因此,很明顯的,我們必須要找出方式能讓三磷酸腺不斷的供應肌肉運動時所需的能量,以幫助運動員在 數秒之後還能繼續。以下則是三種在肌肉收縮時還能供應更多的三磷酸腺的不同的方法。

1) 肌酸 (CP)

肌酸是用於運動一開始的第一個儲藏所。肌酸就像三磷酸腺是個分子,包涵有高能量的磷酸聚集。而且當肌酸和 磷酸之間的結合被破壞時,能量就會釋放出來,就如:

                                               CP ----> creatine + P + energy

                                                     肌 酸--肌肉酸+磷酸+能量

當能量和自由磷酸一製造出來,便可以馬上直接的給二磷酸腺製造出可用的三磷酸腺。

                           CP (creatine + P + energy) + ADP ----> creatine + ATP

                                 肌酸(肌酸+磷酸+能量)+二磷酸腺----肌肉酸+三磷酸腺

三磷酸腺可以用來供給持續不斷的肌肉收縮所需的能量。由許多的因素,我們知道大部份存在於靜止肌肉中的能量,是在 肌磷酸的組織內的。在靜止的肌肉中,所包含的三磷酸腺,就有如約五倍的肌酸一樣多。當運動一開始時,肌肉的收縮就 開始
了,而且在很短的時間內,便會將所有儲存的三磷酸腺用完,而更多的三磷酸腺會以上述的方式再從肌酸中繼續製造出來 。經由這樣的方式,三磷酸腺會在極短的時間內產生。因此,在運動一開始時,肌酸是三磷酸腺產生的直接的來源。然而, 肌酸的儲存量也很快的就會耗盡。一項高密度運動開始後的十秒內,所有在靜止肌肉中的肌肉酸會完全被用盡。這樣子對 於時間很短的身體運動,如衝刺、跳或投擲,是無大礙的,但是對於划船而言,則是不被允許的。

2) 磷氧化 or 有氧醣解 is a process

磷氧化或有氧乙二醇,是葡萄醣(從食物吸收中取得)和氧氧(自我們所呼吸的空氣中所得)結合的一種過程,過程中 製造出給三磷酸腺重組的二氧化碳,水和能量。簡而言之它的等式如下:

                                         glucose + O2 ----> CO2 + H2O + ATP
                                             葡萄醣+氧--二氧化碳+水+三磷酸腺

不同於先前所說的三磷酸腺 -肌酸系統,磷氧化包涵了許多複雜的步驟且它需要持續的氧氣供應。因為需要氧氣的供應,這樣的新陳代謝的型式稱為 有氧。有氧會產生大量的三磷酸腺,事實上,任何一種運動,只要它持續超過三到四分鐘之久,大部分的三磷酸腺都是從 有氧運動而來的。它在新陳代謝所產生的二氧化碳和水對人體都是無害的,並且還可以輕鬆的隨著身體的需要與否來使 用或排泄。然而,它受到二個主要因素的限制。

1. 所攝取基本食物的數量(葡萄醣)

2. 心肺交換出可傳送至肌肉的氧的速度及數量。

如果運動所需要的工作量超出了心肺運作以製造氧氣的能力的話,就如同在比賽
的最後一個階段或衝刺,那麼就必需找出其他可供給三磷酸腺的方法。

3) 無氧乙二醇Anaerobic glycolysis

無氧乙二醇是葡萄醣無需經有氧的過程而可被破壞的過程,就可提供三磷酸腺再組織的能量。然而,除了形成無害和磷氧 化的產品,(如二氧化碳和水),無氧的意義是指在成果的最後階段是毒素和乳酸的形成。它的等式為下:

                                           glucose ----> lactic acid + ATP

                                                   葡萄醣--> 乳酸 +三磷酸腺

氧需要完成對乳酸的破壞以進行產生更多中性的二氧化碳和水。這個過程對上述有氧新陳代謝有二個主要的益處 :

1. 在缺氧的狀態下,可以形成三磷酸腺。

2. 它比有氧新陳代謝還快。

所以,即使從每一個葡萄醣分子中,它所析取的三磷酸腺分子比磷氧化所得的還少,它所進行的速度卻是更快,甚至在很 短的時間內,超過磷氧化的速度。然而,這樣的方式卻必需付出許多。首先,因為每個葡萄糖分子並沒有被處理完全,所以 這樣是一個沒有效率的過程且它需要大量的營養燃料(葡萄醣)。因此,肌肉的肝醣儲存會很快被用完。第二,這個過程的 副產品即是乳酸。乳酸的累積顯示出肌肉在強烈密集運動之中所產生的酸痛,造成身體P H值的下降且通常會加速疲勞的產生。
   因此,以下是三種促使三磷酸腺對肌肉運作的方法
   它們稱為能量系統:

1. 肌酸 ---  三磷酸腺

2. 磷氧化(有氧乙二醇

3. 無氧乙二醇

它們每一個互相都有好有壞。
肌酸 --- 三磷酸腺系統

動作很快---只維持約10秒,好的是很快且有力,每一肌肉磷酸有低的三磷酸腺的生產量沒有有毒的副產品產生,且不需 要氧氣。
磷氧化
每單位(有氧乙二醇)葡萄醣分子有高產量的三磷酸腺。
緩慢的開始需要氧氣來進行。
低燃料總量,無法供應所有的能量。

長而持久,可提供最大三磷酸腺所需,但不確定像肌肉收縮那般。(例如:二氧和葡萄糖工作緩慢)
無有毒的副產品

無氧乙二醇 - 快速進行高燃料總量
>>可供給三磷酸腺,產生低量的三磷酸

每分子最大量的工作葡萄糖分子
無有毒副產品(乳酸)
可供給比磷氧化更多的三磷酸腺
有限時間距離,由於乳酸短期間製造有關。

基本能量系統:
ATP CP-ATP Creatine Enzymes Creatine + 2ATP Phosphate /
三磷酸腺矸  肌酸-三磷酸  肌酸脢 肌肉酸+2三磷酸腺 磷酸
Anaerobic Glycolysis Glucose Enzymes Lactic Acid + 2ATP /
無氧化磷 葡萄糖  脢 乳酸+2三磷酸腺
Aerobic Glycolysis Glucose Enzymes CO2 + H2O + 32ATP + O2
氧化磷  葡萄糖 黴 二氧化碳+水+32三磷酸腺+二氧

使用何種能量系統,何時,又為何?

在2000公尺的划船賽中,三種系統都會被用到。一開始,肌肉酸-三磷酸腺系統最先在比賽的最初使用,因為它屬於快速 進行而且對於快速有力的肌肉收縮運動是最有效率的。但是,由於它是短時間的,所以在大約十秒之間就會筋疲力竭。有 氧新陳代謝(氧化磷)是緩慢且持續的運行,所以無氧乙二醇必須將之間的空隙填滿。大約在第一分鐘,無氧乙二醇是運作 中肌肉最有力的三磷酸腺矸的提供者。但是此時的乳酸正在建立中且肌肉會有痛病的感覺,而此時仍還有1600 公尺要走。幸運的是,在此時,
有氧新陳代謝正處於飽和的,等待時機可以前來救援。慢慢的會將無氧乙二醇取代,而此時乳酸也會停止累積。在比賽開 始的一分半到二分之間,所有的三磷酸腺矸都由有氧新陳代謝來提供,而運動員以較慢的速度划行。此時的衝刺是必要的 而且需要更多更快的三磷酸腺矸。有氧系統早己全面釋放而肌肉酸-三磷酸腺矸也用盡。因此,無氧乙二醇填補了額外奮鬥 所用的能量的不足。幾乎當比賽一開始時,衝刺就己差不多結束而有氧新陳代謝又再一次重新運行。

但有一些乳酸己經累積了。而賽程還有三百公尺才結束,全隊開始卯上全力,提高槳頻數及衝勁。此時,當無氧乙二醇填補 了額外能量所需時,更多的三磷酸腺矸,更多的乳酸便累積下來。在比賽結束時,同時也己筋疲力盡,肌肉己充滿了乳酸而且 會感到疼痛。運動員現在有「氧債」要還了。

氧債: 在停止運動後,運動員將會持續很喘的呼吸一段時間。這是由於一種持續的氧氣吸收來償還在運動期間所導致的「氧債」 。身體需要額外的氧氣來完成乳酸新陳代謝的運行,以及其他的副產品,這些在如肌肉磷酸或無氧乙二醇這樣無氧的資源 在需要三磷酸腺矸的這段時間中成形的副產品。總而言之;在一場划船賽中,有氧系統提供了約80%的三磷酸腺矸來使肌 肉運作,而無氧系統 (肌肉磷酸-三磷酸腺矸和無氧乙二醇) 則約20%。以下是一張不同系統運用的簡圖:
二千公尺划船賽中所使用的不同能量系統

                                   能量系統所使用的   肌肉磷酸-三磷酸腺矸 / 無氧率 / 有氧率 /        乙二醇
                                 100%                       90%      80%   70%        60% 50 40 30 20 10 0%

                                   開始                              1500m         1000m          500m                 終點 

                                   有氧氣運輸系統The Oxygen Transport System

在一場划船賽中,有氧新陳代謝是能量最主要的供應者。因此,了解有氧新陳代謝的限度是多少就變得很重要。所以我們 可以訓練改善系統的效率,容量和整體的效力。底線是有氧新陳代謝只可以在氧氣出現時運作。於是,有氧新陳代謝就可 以由身體其他部分肌肉的運作所釋放出的氧氣多寡而定。而這就叫有氧運輸。
有氧運輸系統是由二個主體所構成的,第一是呼吸系統,即負責吸進空氣的口、鼻、喉嚨及肺(約有21%的氧),並將空氣 帶到氧氣可以轉換到血液的地方。第二則是循環系統,即心臟,血管和血液本身。他們負責將氧氣自肺傳送到肌肉中。因 而我們得到了氧氣傳送的進與出。而這樣的過程我們可以用下列的五個步驟來描述。

1) 肺The Lungs 在運動進行時,普通人的肺每分鐘約可吸入120到180公升的空氣,一個頂尖的划船手更可超過200公升。必須注意到的是 一般的空氣只有21%的氧。這樣使得一位重量級的划手在重量運動時每分鐘可吸入42公斤的氧氣,如此才能供給身體所 需足夠的氧並且在練習時不會有重大的變化。

2) 血液The Blood 血液承載氧氣的能力會依身體的血液量和血液中的紅血球的含量而定,紅血球攜帶血色素,而這個血色素則是和氧氣結 合以附於血液中的分子,受過訓練的運動員通常都會比沒有訓練的人有較大量的血液和較多的紅血球。研究指出耐力訓 練可以增加靜止的血液量高達16%。而這樣的改變是由血漿量和紅血球數的增加而造成的。

3) 心臟The Heart 心臟輸出的(一氧化碳)是得知心臟經由一分鐘的循環系統收縮的血液量的方法。它依靠著划槳量,也就是每一次心跳所 放出的血液量以及心率,也就是每一分鐘的心跳數。
划槳量心率=一氧化碳
   心臟的輸出會隨著在休息時每分鐘5公升到做激烈運動時每分鐘超過40公升的量。心率和划槳量的增加是主要的因素, 個人最高的心率相對地固定且不會隨著訓練的不同而改變,訓練時所發生典型的運動心率和靜止心率的減少是划槳量增 加的指示。一般血液擁有每100毫升有15克的標準值且帶有約200毫升的氧。
普通男子             輕量划手        重量划手
划槳量        110 毫升              160              200
最大心率     200 bpm                200               200
心臟輸出     22公升                 32                40                  
二氧攜帶血液容量是每公升200毫升,因此--
送到肌肉的氧 4.4 公升               6.4              8.0

4) 毛細管密度Capillary density
毛細管是極細微的血管圍繞在肌肉纖維四周,圍繞在每條肌肉纖維四周的毛細管
增加數量或密度的話,將會釋放出較多的血液,因而會產生更多的氧氣供給肌肉使用
,耐力訓練增加了在肌肉纖維四周功能毛細管的總數而且因而製造出了更多的氧氣供應肌肉所需。

5) 血液 匯流至運動中的肌肉 Blood Flow to Working Muscle
      
在運動期間,流到運動中的肌肉的血液會增加,因為動脈將血液帶至不活動的區域(如:腸子或其他內臟部分),使它收縮。 當動脈將血液帶到工作中的肌肉時,會有擴大的傾向,因為它們需要較多的氧氣。研究指出訓練會增加血液匯流到工作 中的肌肉的速度及效率。

訓練中有許多複雜的適應活動是發生在肌肉細胞本身,而來增加細胞消耗氧氣的效率。有些是發生在這些過程之外的, 但是我仍要小心它的發生。
訓練是如何改善氧氣傳輸系統
耐力訓練或有氧訓練是種優越地使用有氧新陳代謝來提供三磷酸腺肝的訓練。也就是說,這是一種無氧資源無法供應額 外能量的極緩慢的強度。
有氧運動通常可維持頗長的一段時間( 從20分到2或3 個小時不等) ,而且包含有如慢跑,強度低的如划船,長距離的腳踏車或游泳。無氧訓練是一高強度的訓練,它需要額外的三磷酸腺肝 來供給無氧資源給予補給,無氧資源即指肌肉磷酸與三磷酸腺肝系統和無氧乙二醇系統。我們將它分成數輪由時間長短 從五秒到2或3分鐘不等的短與高強度的活動交替。它包含有間歇性的訓練和循環性的訓練。它可以以跑步的

方式,在一種運動上、腳踏車上或在重量訓練室裡。有氧和無氧系統兩者的訓練對
划手來說都是同等重要的。不同型式的訓練可以為氧氣傳輸系統帶來不同的調適。
了解何種運動發展何種調適是很重要的

一個健康的呼吸系統釋放到循環系統的氧比傳輸到血液中的還多。因此,肺功能對一位划船選手的表現來說是沒有限制 的。
       循環系統可以藉由訓練來改善,而最有效率的訓練方法就是在心臟方面的訓練上做些要求來加大或增強心臟本身。要達 到最有效的成果的最好訓練方式是無氧或間歇性的訓練。間歇性的訓練使用短期的強度無氧運動,並摻雜恢復休息的小 節,較大較強的心臟有較大的划槳量,可以導致較高的心臟輸出及較多氧氧送至工作中的肌肉。
             肌肉本身也可以藉由訓練而得到改善,最有效的訓練方式是對肌肉纖維放置一些指令要求來運用氧氣。而對之最好的訓 練方式即是耐力或有氧訓練,耐力訓練是利用長時期於中等強度的工作,其間帶有幾次甚或沒有休息。這種型式的訓練 增加了在肌肉纖維四周有效微血管的數量以及增加了肌肉細胞的活動及強化結構以利使用氧氣。
如何擬定訓練的強度--使用心跳比率
如前所論述的,在使用的能量系統和運動強度之間有某的種相互關連。心臟輸出是氧氣供給肌肉的主要判定關鍵,當運 動的強度達到了某一標點時,心臟輸出就不會

有能力供給足夠的氧氣給肌肉使用而無氧系統取而代之供應額外的能量,心臟輸出是由划槳量和心跳比率來決定的(在 運動時是相對不變的)。而划槳量和心跳比率的增加會伴隨運動強度的增加。如果我們知道心臟輸出供應氧氣失敗時,所 處的是運動強度階段,我們就可以找的出所給的運動強度是配合我們使用的那一個能量系統
,心跳比率是我們運動強度的指示劑。

我們已得知心臟比率大約有80-90的最大能量,而且再也沒有更多足夠的氧氣提供給工作中的肌肉。我們知道這樣的描述 指的就是無氧開端,因為除了心跳比率之外
,無氧乙二醇一定被用來成為額外能量的貢獻。而乳酸會開始在工作中的肌肉中囤積
,實際上的比例將會因人而異有些許的改變,但是就個人而言仍是相對不變的,一些有用的觀察可以從一般的計算估計 中得知。
如果你想增加運動員們在運動耐力的容量,你只要取得他們的心跳比率並將每個人的最大量的百分比用圖表示即可。任 何低於60-65 %的是指沒有得到較多的訓練成效。任何超過 80-85 %的是過於強烈,這樣身體就會使用無氧資源。所以在65-85 % 之間的最大心跳比率將會保證他們都在有氧新陳代謝的範圍中穩定的訓練中。
如果你想增加你的運動員們的無氧容量,他們應該接受心跳比率超過85%的最大量的訓練。他們將無法保持這樣的比率 太久,因此,這通常都是採間歇性的訓練或循環等的方式完成。               有人建議合併上述的方式來訓練,事實上,這可能增加運動員的無氧階段的時間超過。再者,經過數個月或數年的訓練, 我們可以確信運動員可以增加他們的肌肉對乳酸影響的包容量並繼續和乳酸層以高強度的標準運作,雖然這可能會使某 個沒受過訓練的人從正在行進的運動軌道上放棄。

Sport is Life 1999 / Joern Grosskopf / Wu Pei-Ling, 2000