热环境对运动冲刺能力的作用和对策,运动训练学论文.docx
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1、热环境对运动冲刺能力的作用和对策,运动训练学论文摘 要: 体育竞技比赛中往往需要运发动在高温条件下进行各种冲刺跑 (包括单次冲刺、反复性冲刺和间歇性冲刺) 。讨论热环境对冲刺能力的影响, 来揭示其机理, 并提出相应的缓解热环境对冲刺能力影响的策略, 为周期性竞速项目和球类项目运发动在热环境下的训练和备赛提供参考和根据。研究结论:1) 肌肉温度的适度上升或许有利于单次冲刺或者多回合冲刺中的前几次冲刺成绩。然而在反复冲刺中, 机体能力随着温度的升高会到达一个临界点, 核心温度过高会影响运发动的冲刺能力, 因而合理控制运发动的体温是关键, 核心温度过高或者过低, 均会影响运发动的冲刺能力。2) 预冷
2、法是提高运发动在热环境中冲刺能力较为快速且便捷的方式方法。预冷法的效果并不是普适的, 这种差异可以能与采用的预冷却方式方法的多样性有关 (如冷水浸泡、冰夹克、冷水摄入以及风扇等) , 应根据实际情况 (如环境温度、运动项目、比赛场地和机体状态) 来合理选择预冷方式。3) 热习服训练能够改善运发动在高温环境中的冲刺能力, 但适应时间相对较长。为了将热习服的适应效果最大化, 热习服阶段应至少要到达2周, 除此之外, 运发动应在与比赛场地一样的热环境中进行热习服训练。 本文关键词语: 热环境; 冲刺; 预冷; 热习服; Abstract: In sports competitions, athlet
3、es are often required to perform various sprints under high temperature conditions (including single sprint, repeated sprint and interval sprint) . This study intends to reveal the mechanism by exploring the influence of hot environment on sprint ability, and proposes corresponding strategies to all
4、eviate the impact of heat environment on sprint ability, so as to provide training and competition preparation references for the athlete of periodic racing sports and ball games in hot environment. Conclusions: 1) A moderate increase in muscle temperature may be beneficial for the single sprint or
5、the first few sprints in multiple rounds of sprint. However, with the core temperature increase, the repeated sprint ability will reach a critical point and decline, therefore, it is vital to maintaining the athletes body temperature reasonably, if the core temperature too high or too low, it will a
6、ffect the athletes repeated sprint ability; 2) The pre-cooling method is a relatively quick and convenient method to improve the sprint ability of athletes in heat environment.However, the effect of the pre-cooling method is not universal, and this difference may also be related to the diversity of
7、the pre-cooling methods (such as cold water immersion, ice cold water jacket, intake and fan etc.) . The pre-cooling method should be used reasonably according to the actual situation (such as the environment temperature, the competition field and the state of athlete) ; 3) Heat acclimatization trai
8、ning can improve the sprint ability of athletes in hot environment, but the adaptation time is relatively long. In order to maximize the adaptation of the heat acclimatization, the heat acclimatization phase should be at least 2 weeks. In addition, the athletes should undergo heat acclimatization tr
9、aining in the same heat environment as the competition venue. Keyword: heat environment; sprint; pre-cooling; heat acclimatization; 对爆发性冲刺要求较高的田径短跑项目而言, 运发动的冲刺能力是决定其比赛取胜的关键, 而对于团体球类项目而言, 在比赛中能表现出较好的反复冲刺能力 (Repeated sprint) 或者间歇冲刺能力 (Intermittent sprint) 往往也是决定比赛取胜的关键因素之一1。当前, 运发动的重复 全力以赴 冲刺跑的能力是各类训练
10、项目的训练热门2。单次冲刺一般泛指 10 s的全力跑, 然而, 反复冲刺是指运发动在短恢复期内 ( 60s) 进行的一系列冲刺回合, 因而会有显着的 (冲刺) 能力下降趋势, 相比之下, 间歇冲刺的回合之间有足够长的恢复时间, 允许运发动几乎完全恢复冲刺能力3。反复冲刺和间歇冲刺的主要区别是, 间歇冲刺很少或没有冲刺能力下降, 而反复冲刺有显着的冲刺能力递减 (图1) 4。这一区别很可能是这两种冲刺类型导致疲惫程度不同的原因。和低温环境相比, 在热环境下的训练和比赛, 会给运发动的机体调节系统带来严峻挑战, 核心温度过高会显着降低运发动的耐力水平, 在热环境下, 运发动往往更容易产生疲惫感和能
11、力的下降5。 然而, 当前鲜有关于热环境对冲刺能力影响的研究。很多大型的赛事是在热枯燥和热潮湿环境下举办的, 如澳大利亚网球公开赛、2021年的巴西奥运会和即将在卡塔尔举办的2022年FIFA世界杯的比赛, 在这期间运发动的冲刺能力会受很大影响。迄今为止, 热环境因素对冲刺能力的影响大多集中在对间歇冲刺练习 (例如热暴露) 的研究上。Ball等人6研究了热环境对于在重复30 s的全力功率自行车运动中, 每个回合有4 min的恢复时间的功率输出的影响。他发如今温和条件下 (30, 55%相对湿度) 相对于热中性条件 (19, 40%相对湿度) 下进行30 s全力冲刺时, 峰值和平均功率输出分别提
12、高了25%和15%。Drus等人7还报道了当核心和肌肉温度同时升高时, 在自行车上进行的5 15 s全力冲刺的功率会显着下降。至今, 热环境对冲刺能力影响的研究主要是通过控制实验研究获得的, 但是考虑到实际的竞赛环境难以在实验环节重现, 这对于其结果的相关性是一大挑战。 因而, 为了给热环境对冲刺能力的影响有个愈加清楚明晰的解答, 需要进行一系列的实地和实验室相结合的研究。将热环境下冲刺能力的下降程度定量化, 能够帮助教练员和科研人员更好地优化运发动在热环境下的赛事准备。本研究的目的在于说明热环境对于冲刺能力的影响, 揭示在单次冲刺、间歇冲刺和反复冲刺下的潜在机理, 进而进一步提出相应的缓解热
13、环境对冲刺能力影响的应对策略, 以期为周期性竞速类项目和球类项目运发动的备赛训练提供参考。 图1 反复冲刺和间歇冲刺区别示意图4 1、 热环境对不同冲刺能力的影响 单次冲刺能力能够通过局部肌肉加热、热身活动或者热环境 (如比赛前在热环境下进行热身) 等途径实现6,8,9,10。Guy发现8, 与低温环境相比, 热环境下的100 m和200 m短跑赛事的冲刺能力有2%的提高。也有研究者9发现和常规休息相比, 运发动将腿放在44的水中45 min后, 最大气力提高了11%, 但将腿放在温度较低的水中后, 运发动的气力水平显着降低。温度的高低同样也会影响速度水平, 且最大气力产生的最优速度随着肌肉温
14、度的增加而增加。除此之外, 也有研究发现, 体温上升时肌肉的生物化学和收缩适应性会导致横桥扭动速率提高, 进而能够加强单次冲刺能力10。运发动在温箱中待30 min后, 在30条件下与19条件相比, 进行30 s骑行冲刺能提高25%的气力输出峰值6, 这一研究结果在后续的研究中也得到证实。在这里之后, 有研究者11直接用经皮电刺激的方式方法测量肌肉收缩性能与温度的关系, 研究发现温度升高会导致钙离子的隔离速度加快、Force-Ca2+曲线发生右移和ATPases功能的转变。高温在提高单次冲刺能力方面的机理尚未明确得出。一个可能的机制是肌肉纤维传导速度的增大, 由于独立的肌节在高温下愈加活泼踊跃
15、。有研究发现, 复合的肌肉动作电位在皮肤温度增大时, 会以更快的速度进行传导。解释单次冲刺能力加强的另一个潜在机制可能是磷酸肌酸利用率的增大 (主要是纤维显着表示出肌球蛋白重链IIA型) 。相反, 通过热水浸泡的被动肌肉加热, 或许会优先加强I型肌纤维的气力输出, 而对II型肌纤维的气力输出影响在等速循环中不会发生变化12。三磷酸腺苷 (ATP) 的运转 (如即糖酵解活性酶:糖原磷酸化酶、磷酸果糖激酶和乳酸脱氢酶) 和腺嘌呤核苷酸在高温度下的降解也和热环境有关, 再次合成磷酸肌酸的能力 (速率) 可能是运发动反复冲刺能力的重要决定因素13。然而, 暴露在热环境下对短期的爆发力的影响并不是普适的
16、, 也有研究发现, 热环境暴露对提高单次冲刺能力没有作用14。这些模棱两可的结果在某种程度上与复杂的外部条件 (如热身活动、被动加热、温度、湿度和冲刺类型等) 和内部条件 (一天的时间段、身体组成、脱水和营养状态等) 有关, 而这些因素都影响了热环境对于单次冲刺能力的影响。除此之外, 这种与温度有关的最大气力的输出同样伴随着更快的疲惫感6。从实际角度出发, 考虑个体状况的多样性 (如运动项目、场上位置等) 是特别关键的。由于对这些运发动而言, 在热环境下, 他们在给定的时间段内产生最佳平均功率的能力比几秒内产生短时的爆发性冲刺能力愈加重要。 有研究发现14人体加热的不同方式, 例如, 被动加热
17、 (如热水浴) 和不同强度/时长的运动加热经过 (如热身活动) , 都会不同程度地影响人体的代谢物累积、肌肉神经功能和热存储能力, 进而影响冲刺能力。在一个关于在同样的热环境下不同热身活动对间歇冲刺能力影响的研究中15, 研究者通过对一个长达80min的间歇冲刺能力测试发现, 积极的热身运动 (10min慢跑) 和被动热身 (热水浴1015 min) 后的间歇冲刺能力一样。值得注意的是, 不管是36还是23环境下 (核心温度均为37.7) , 和积极的运动热身相比, 被动热身后, 前4 s的冲刺能力有了明显提高。然而, Bishop16研究了在36环境中无热身、10 min和20 min热身后
18、的体温调节和间歇冲刺骑行能力的关系, 发现更长时间的热身环节会导致运动末期核心温度有更大的上升 (分别为38.4、38.7和39) , 以及伴随短期的反复冲刺能力下降而不是持续的间歇冲刺能力下降。也有研究者17发现, 降低冲刺间的恢复强度 (50%35%VO2max) , 间歇冲刺能力在 (35, 80%RH) 湿热环境下能够维持更长的时间 (例如, 平均5 s冲刺, 期间有115 s的恢复期增加25%) , 由于其会降低在一样环境温度下的肌肉升温速度。尽管肌肉温度的上升会在短期骑行冲刺中提高气力水平, 但假如是重复性冲刺, 这种差异就会消失。不同的运动休息比例在很大程度上会影响氧化物和糖蛋白
19、生成, 反复冲刺能力或许不会遭到热环境的影响。在热环境中, 运动-休息比越小, 导致获氧量的减小和ATP合成对糖酵解的依靠性增大, 以及快速收缩纤维的大量补充, 或许会加剧冲刺能力的下降。深度在14 cm处的肌肉温度每增大1, 爆发力水平会提高4%10%左右9, 肌肉温度与测量深度之间的关系使得热环境对冲刺能力的影响理解愈加复杂。 和低温环境相比, 高于30的环境温度会对间歇冲刺能力产生不利影响。有研究者对核心温度上升的速率与热环境诱发的间歇冲刺能力下降之间的关系进行研究, 并且发现两者存在较强的相关性18。也有研究发现, 与低温环境相比, 女性曲棍球员在30的环境温度下完成15 m冲刺跑时会
20、有更大的疲惫感以及更高层次的运动后直肠温度19。一样的温度条件下, 在一个90 min的跑步机测试中, 冲刺距离减少了1.5%20。然而也有研究者发现, 和低温环境相比, 在36的环境温度中核心温度 (38.6) 或许不会过度影响间歇冲刺能力15。同样, 在类似研究中也发现, 即便在较高的温度下, 若运发动的体温正常, 其间歇冲刺能力不会出现更大程度的下降21。因而, 尽管在40的环境温度下与较低温度相比 (平均核心温度在热和冷环境下分别为37.7和37.6) , 运发动的心血管和知觉功能遭到一定影响, 但35 min的间歇冲刺骑行能力在两种环境中没有差异。 Backx22通过两组温盖特实验发
21、现, 在湿热 (30, 85%RH) 、干热 (40, 40%RH) 和凉快清爽 (22, 30%RH) 环境下, 期间有60 min的被动休息后的间歇冲刺能力没有显着性差异。同样, 另一个研究23也发现, 尽管在湿热条件下, 运发动的心率和核心温度都呈现更高层次的趋势, 但40 min的间歇冲刺能力在湿热和干热环境中没有差异不同。然而有研究者24发现, 在湿热环境下, 身体通过出汗来排热的能力减弱, 由于汗水无法从身体中蒸发出去, 这会导致更高层次的过高热以及生理压力。除了干热和湿热对于冲刺能力的影响无明显差异外, 其他气象因素 (如绝对湿度、风速和太阳辐射) 对体温调节也有一定的影响, 它
22、们之间怎样互相作用继而影响运发动的间歇冲刺能力是将来研究的一个重点。 有研究表示清楚25, 在热环境 (3545) 和冷环境 (2122) 条件下, 比赛会引起足球选手 (3 30 m冲刺, 25 s运动恢复) 和网球选手 (3 15 m冲刺, 15 s静态恢复) 的反复冲刺能力下降。Drust等人7发现和控制组相比, 在第一次冲刺前被动加热 (如在41水中浸泡) 增加核心温度 (39vs 37.7) 后, 反复冲刺能力会下降。他同时还发现, 在环境温度为40vs20时, 完成一个5 15 s冲刺和15 s休息的反复冲刺, 人体的平均功率输出会有所降低, 在核心温度为39.5和肌肉温度为40.
23、2的热环境下, 反复冲刺能力会下降。固然在两种情况下, 90 min足球比赛后的反复冲刺能力均下降了2%, 但在热条件下的恢复速度更快。因而热条件下的比赛后24 h内, 反复冲刺能力和比赛前一样, 但是在冷环境下, 比赛后48 h内, 反复冲刺能力仍未充分恢复到最初水平26。在网球的相应研究中, 反复冲刺能力在比赛中 (约1 h后) 下降3%, 到比赛结束 (约2 h后) 和24 h内的恢复期没有进一步变化, 然而比赛引起的疲惫感和恢复在两种环境下表现出类似的形式5。 因而高的核心温度似乎是在热环境下限制反复冲刺能力的主要因素, 这将使得高的肌肉温度的有利效果失效。核心温度过度增大的不利影响或
24、许能够归结于加热的肌肉产生的感觉传入反应的间接抑制作用。除此之外, 任何与热相关的心脏泵血量的减小会损伤动脉到肌肉氧的传递 (低血流量) , 诱发无氧供能, 导致ATP和PCr水平下降, 并加重肌肉的乳酸和H+累积。 2、 缓解热环境影响的应对策略 2.1、 热习服训练 能用于优化运发动冲刺能力的最重要的干涉方式是热习服。尽管在温和环境中的冲刺训练会引发部分的热习服效应, 但这并不能代替高温环境中连续多日的冲刺训练所带来的训练效果。热习服能够有效增加汗液分泌和皮肤血流反响, 提高血容量, 更好地维持血压和心输出量, 维持体液-电解质平衡和改善运发动在热环境中的热舒适感27。因而, 热习服对于备
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