运动生理学16-环境与运动

第十六章环境与运动

教学目标：一、了解人体体温的正常值和体温恒定的生理机制。二、掌握热环境运动对人体的影响及热习服。三、了解冷环境对人体运动的影响和水环境对人体运动的影响以及人对水环境的适应。四、掌握高原环境对人体的影响和高原适应的生理机制。五、了解生物节律及其机制和对运动训练的影响。教学要点：一、人体体温的正常值和体温恒定的生理机制。二、热、冷环境运动时的生理反应与适应和对人体运动的影响。三、水环境与运动。四、高原环境对人体的影响和高原适应。五、生物节律及其机制和对运动训练的影响。第一节

冷热环境与运动一、体温的调节（一）机体的产热与散热1、产热过程2、散热过程经皮肤直接散热的方式：①辐射；②传导；③对流；④蒸发；蒸发散热分两种方式：①不感蒸发或不显汗；②可感蒸发或湿汗。（二）体温调节装置1、温度感受器2、体温调节中枢体温的神经调节即下丘脑体温调节中枢的调节是通过体温自身调节系统，即生物控制系统来完成的。下丘脑体温调节中枢，包括调定点在内属控制系统，它的传达室出信息控制着产热器官（如肝、骨骼肌）以及散热机构（如皮肤血管、汗腺）等受控系统的活动，使受控对象—机体深部温度维持一个稳定的水平。而输出变量体温总是会受到内、外环境因素的干扰（如机体运动或外环境气候因素的变化等），此时则通过温度检测器—皮肤及深部温度感受器将干扰信息反馈于调定点，经过体温调节中枢的整合，再调整受控系统的活动，建立起当时条件下的体热平衡。二、热环境与运动能力

（一）热应激与适应热应激的生理反应1.心血管反应:经皮肤血流量增加，肌肉血流量减少2.发汗增加3.尿量变化：减少4.内分泌激素对应激反应5.代谢变化6.耐力下降(二)热服习

概念：在高温与热辐射的长期反复作用下，人体在一定范围内逐渐产生对这种特殊环境的适应.热服习的表现：1.出汗阈值下降、出汗率增加、排汗能力增强

2.肾脏和汗腺对Na+重吸收增加

3.心功能改善，每搏输出量增加

（三）热病及其预防热病：脱水、热痉挛、热衰竭和中暑1、脱水脱水影响：引起排汗率、血浆量、心输出量、最大摄氧量、工作能力、肌肉力量和肝糖原含量等下降。轻度脱水：脱水量占体重2%左右中度脱水：脱水量占体重4%左右重度脱水：脱水量占体重6-10%2、热痉挛

脱水和无机盐的丢失以及体液水平和电解质浓度不平衡导致肌肉痉挛、出汗多和疲劳，但体温尚正常。3、热衰竭

循环系统的调节机能障碍和大量出汗导致细胞外液，尤其是血浆量减少。血液储留在扩张的体表血管中，使中心血量及心输出量显著下降。表现为虚弱、脉搏加快、直立时血压低、头痛和头晕等，出汗可能稍减少，体温会有升高4、中暑

出汗停止，皮肤干燥而发烫，体温升高至4l.5ºC以上，脉搏、呼吸加快，虚脱、意识丧失，甚至会导致死亡。

热病的预防预防热环境训练时热病的发生，合理补液和预防过度脱水最为重要。在运动前后通过监测体重大致了解失水量进行补液，每减少l公斤体重表示脱水450ml，或在运动前20分钟喝400-600ml的冷水；在运动中少量多次的补液，每隔15-30分钟补液100-300ml，每小时的总补液量以不大于800ml为宜；在运动后的补液也应以少量多次为原则，并适当补盐。三、冷环境与运动

（一)通常机体受到外界低温刺激时，可发生三个阶段的生理反应变化：1、兴奋增强期表现为寒颤。2、兴奋减弱期表现为肌肉僵直，代谢减弱。3、完全麻痹期表现为昏睡。（二）冷环境对人体运动的影响1、在寒冷环境下运动，人体有以下几方面的表现：低温可使肌肉僵硬，粘滞性增大。容易造成运动损伤。2、暴露的部位有时还会造成冻伤。3、低温降低可兴奋组织的兴奋性和酶的活性；4、低温降低氧的运输能力，增加氧耗；（三）冷环境的适应1、代谢型服习：高基础代谢。

2、绝热型服习：体表血管收缩，皮下脂肪增厚。3、习惯性冬眠型服习：低体温。第二节水环境与运动

一、水环境与运动能力（1）在水环境中运动对呼吸功能的影响：水的密度和压力比空气大，对呼吸肌有较好的锻炼效果；水中呼吸频率受动作节奏的限制，有利于提高通气效率，如肺泡通气量、最大摄氧量等；（2）人在水环境中运动对循环功能也有良好影响：游泳时肌紧张强度低，水平体位降低了心脏工作的负担，加上水波的拍击等，改善了循环。（3）水中运动能量消耗大：一方面与水的导热性大有关，另一方面水中运动机械效率低。（4）在水环境中运动，运动技能的掌握比陆地上要求要高。二、对水环境的适应（1）经常在水环境中运动，将对人体产热、散热的调节能力有良好影响；（2）人在水环境中运动也有急性的适应过程。大致有四个阶段（白、红、颤、紫）：1）皮肤血管收缩、皮肤发白、散热减少、产热加强；2）皮肤血管反射性舒张、血液流向皮肤，皮肤发红，有温暖感觉；3）身体散热增多，会发生寒战，以加强产热过程；4）若继续停留，引起小动脉收缩，小静脉扩张，血液滞留皮下静脉中而使皮肤和嘴唇青紫。第三节高原环境与运动

一、高原应激高原是一种低气压、低氧、高寒和高紫外线辐射的特殊环境，对人体的生理活动会产生一系列特殊的应激刺激作用，其中低氧刺激对人体的影响最为明显。(一)最大摄氧量当海拔高度升到约15OO米时，最大摄氧量开始下降。开始阶段每升高300米，最大摄氧量下降约3%，在更高的高度下降的速率更快，如在珠穆朗玛峰高度时，最大摄氧量降低大约70%，估计可低至15毫升/公斤.分。由于最大摄氧量的下降，使运动能力明显下降。高原环境对运动能力的影响，因海拔高度及运动项目不同而有所差异。(二)肺通气量

在高原缺氧时，同时存在通气加快和减慢的相互对抗的两种调节机制。

(三)心血管反应到达高原初期，心率和心输出量增加，而每搏输出量没有变化。在高原期间，动脉血压明显增加与去甲肾上腺素水平增加有关。

(四)高原反应症初到高原，机体因缺氧而产生一系列生理反应，会出现头痛和呼吸困难等所谓急性高山病。二、高原服习高原服习：人体在高原地区停留一定时期，机体对低氧环境会产生迅速的调节反应，提高对缺氧的耐受能力。高原适应：人体对高原环境的长期服习过程。调节机制包括：①肺通气量的增加和体内酸碱平衡的调节；②血红蛋白和红细胞生成增加以及局部循环和细胞代谢的变化。高原低氧急性和长期的调节缺氧训练的机制三、高原训练的生理学适应(一)呼吸系统呼吸频率加快、肺通气量加大。最大摄氧量下降。有氧能力在海拔15OO米以上高度才发生明显改变。每升高1000米，最大摄氧量则以10%的比例下降。因此，4000米高度的有氧能力相当于平原的70%左右，在6248米时，大约是50%。(二)血液系统1．血红蛋白和红细胞运动员到高原后Hb和红细胞增加。2.促红细胞生成素高原缺氧有促使体内EPO增长的作用。3.血液流变学指标长期训练的运动员，安静时RBC渗透脆性、血液粘度、红细胞电泳时间和血沉比一般人有明显下降，红细胞滤过率和红细胞变形能力比一般人明显增加。4.红细胞变形能力5.血乳酸变化海拔2000米的高度，当运动强度与平原相同时，缺氧的程度明显加大，血乳酸变化有以下特点：①以相同强度做大强度运动时，高原的血乳酸值明显高于平原；②高原训练适应以后，以相同强度运动时，与初到高原相比血乳酸浓度下降，血乳酸-速度曲线右移；③高原训练能明显提高乳酸阈强度；④在4000米以上高原训练时，由于强度偏低，血乳酸值显著下降。(三)心血管系统

长期高原应激引起副交感神经调节增强的影响。高原居住的居民其血压略高于平原居民。(四)骨骼肌

1.骨骼肌的毛细血管和酶活性↑2.肌红蛋白浓度↑3.体重和体成分↓4.肌肉缓冲能力↑(五)免疫系统

(六)内分泌系统1.儿茶酚胺缺氧结合运动训练，可使运动员尿内儿茶酚胺排出量明显增高。2.血清睾酮和皮质醇高原训练会使运动员血清睾酮降低。四、高原训练的要素

(一)适宜海拔高度最佳高度应为2000-2500米

(二)适宜训练强度

原则：①根据运动员训练水平的高低来定。水平高的强度可大些，反之强度则适当减少；②根据比赛的强度而定，要安排部分接近比赛强度的训练；③将高原训练的强度和下高原后的强度衔接起来，下高原后的平原强度要比高原强度高；④要根据机体对高原环境的适应阶段来安排训练强度。(三)训练持续时间

最适宜的持续时间应为4-6周(四)出现最佳训练效果的时间

长跑和马拉松项目的最佳比赛时间为下高原后4-5天；中长距离项目为10-14天；短距离项目为20-26天。我国游泳项目则多采取回到平原5-6周时参加比赛，以保证下山后能有较多的时间加强速度和力量训练。高原训练的效果，下山后可保持3-5周的时间。而有的资料认为可保持45-50天。(五)训练效果评价

对高原训练效果的认识还不完全一致。高原适应提高了血液运载氧的能力。但长时间的高原应激对生理机能会出现一些负面的影响，例如体重下降、最大心率减少及每搏输出量减少，最大心输出量的减少将抵消来自血液载氧能力增加的受益。此外，在高原时是不可能以平原上的大强度训练，这就使得高原绝对训练的强度下降，上述种种因素可能会使运动员在平原时的竞技状态受到影响。(六)训练方法与手段

1.高住低练法高住低练法是让运动员在较高的高度上(2500米)居住，而在较低的高度(1300米)训练。2.间歇性低氧训练法

采用呼吸气体发生器(氧分压有氧训练器)吸入低于正常氧分压的气体，造成体内适度缺氧，从而导致一系列有利于提高有氧代谢能力的抗缺氧生理适应，以达到高原训练的目的。3.模拟高原训练法

第四节大气环境与运动

一、大气环境与健康（一）大气环境与大气污染（二）大气环境与健康大气环境污染对人体健康的影响的主要特点是：（1）环境污染的涉及面广，易感性差异较大；（2）低计量、长时间的作用；（3）多途径进入人体；（4）多种因素同时存在。

二、大气环境对运动能力的影响

Waynl等研究人员在洛杉矶对21个运动队从1959-1964的6年期间的中学生越野赛的成绩与以前的成绩进行了比较，发现在比赛前1个小时的氧化剂浓度为0.10mg/m3～0.6g/m3与成绩降低的运动员的百分比之间的关系呈正相关，其相关系数分两段时间统计，认为大气中的氧化剂直接影响了学生在竞赛时对氧气的利用或造成了呼吸不适。小知识：运动中的微小气候1、气候：某一地区的天气特征。2、微小气候：指在人们活动的一定范围内，由于周围建筑物、树林等因素作用所形成的与其局部范围外不同的气象条件，它主要由气温、气湿、气流和辐射组成。气温——影响体温调节和新陈代谢。气温低：代谢增强，散热减少气温高：代谢减弱，散热增加人体对气温的耐受力：120ºC可逗留10min体温最低值为35ºC适宜气温：轻体力——21ºC安静时——28ºC一般体育活动——15ºC大运动量运动——10ºC气湿——影响水份蒸发。

绝对湿度：1m3空气中所含水蒸气重量（克）

最大湿度（饱和湿度）：在一定气温下，1m3空气能含有的最大度水蒸气量

相对湿度：绝对湿度/最大湿度×100%（相对湿度越大，水分越难蒸发）

湿度过大：高温时阻碍蒸发散热，低温时增加体热散失；易形成雾，促进霉菌、细菌繁殖。

湿度过低：皮肤、粘膜干燥，抵抗力降低，易发生呼吸道疾病。

适宜湿度：一般情况下为40~60%;气温高于25ºC时以30%为宜;运动时为20~30%.气流——影响人体散热，改变运动时的阻力。

风速安静时：0.5m/s为宜

运动时：3m/s为宜辐射——太阳辐射：不同色彩的光线对人的情绪影响不同。紫外线（生物射线）能杀菌、增加VD（使皮肤7-脱氢胆固醇变成VD）、晒黑、增强机体免疫力、红斑作用。过量会致皮炎、皮肤癌、头痛、体温升高等。

其他