新阿式攀登训练：如何增强有氧能力？

作者：我的登山日记来源：8264社区 40033人关注 2021-4-28 16:22

TuHaiyang
Train for the New Alpinism的翻译和小批注第3章：耐力训练中的生理学小节：提升有氧能力
回顾一下高中生物，ATP是人体有氧运动的主要能量来源：

于是，我们要研究一下：如何在有氧活动过中产生更多的ATP？幸运的是，我们知道（Steve House知道），增加肌肉产生ATP有3种方式：·增加线粒体数量·增加有氧酶含量·增加毛细血管密度
线粒体主要参与细胞呼吸，并且含有DNA（高中生物考点！含有DNA的细胞器有哪些？）。
幸运的是，线粒体质量、酶产量和毛细血管密度可以通过相同的训练方式得到改善。我们可以通过一次锻炼来刺激所有三种适应。对于登山运动员来说，三者的最佳刺激是训练负荷的持续时间和频率；训练的强度没有那么重要。“Train for the New Alpinism”
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来看第一个，“增加线粒体数量”
线粒体主要参与细胞呼吸，并且含有DNA（高中生物考点！含有DNA的细胞器有哪些？）。
线粒体是人体细胞内的微小细胞器，是生命的引擎。在线粒体内部，食物和身体储存的“燃料”与氧气结合。上世纪中叶，人们发现某些类型的运动训练对肌肉细胞线粒体的大小和数量都有显著影响。研究还发现，肌肉细胞中的线粒体质量越多，有氧代谢发生的部位就越多，从而产生更多的ATP合成，从而产生更多的有氧肌力。线粒体活性增加的直接结果是有氧能力增加。肌肉收缩时力量更大，收缩时间更长，疲劳程度更低。瞧！更有耐力！线粒体的适应在几天到几周的短期内发生，但在适当的刺激下，可以持续数年。“Train for the New Alpinism”
更多的线粒体意味着更强的有氧能力

更多线粒体———>更多ATP———>更强有氧能力———>行动更快
生物学理论来了：线粒体数量增多，来自于有丝分裂。生理压力（physical stress）导致了线粒体内特定基因表达，进而启动这一细胞过程。
线粒体的生物发生反应在训练刺激后几分钟内开始发生，在训练压力消除后大约12小时内停止，并可导致线粒体质量长期加倍。(Davis et al., 1981)在你的训练中，最有效的触发方法是诱导你的系统产生有氧压力，这种压力持续时间足够长，重复频率足够高。当然，术语“足够”是一个需要为每个人确定的变量，这个问题以后讨论。在一定范围内，你能让这些肌肉纤维承受更多的有氧压力的频率和时间越长，就会产生更多的线粒体质量。研究发现，训练时间与肌肉的有氧适应之间存在着近乎线性的关系。如果保持一定的最小强度，加倍的运动时间可以使运动成绩提高40%到100%。（Harms and Hickson，1983）“Train for the New Alpinism”
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第二个，“增加有氧酶含量”
依然是高中生物：线粒体有很多关于有氧代谢的酶，我们姑且称之为“有氧酶”。有氧酶越多，三羧酸循环（也叫Krebs循环）就越快。

这些酶通过数量的增加对有氧训练压力作出反应。酶的适应在几分钟内就发生了，但在训练结束后几天的短暂休息之后，这种适应就开始减弱。因此，有氧适应需要频繁的刺激来维持和增强。要了解酶的适应也会对运动的持续时间作出反应，这一点很重要。“Train for the New Alpinism”

超过一定强度的训练会导致慢抽搐肌纤维中有氧酶的减少。这会导致有氧能力下降。“Train for the New Alpinism”

由图可见：停止训练后，细胞色素c的水平迅速下降，仅三周后就恢复到最初的水平。
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最后一个，“增加毛细血管密度”
毛细血管是灌注身体的微小血管。毛细血管非常微小，它们的壁只有一层细胞厚，这使得这些血管能够将氧气输送到肌肉细胞，并清除代谢副产物。毛细血管离工作细胞越近，氧气扩散到线粒体的距离就越短。
作为对训练的一种反应，我们在工作肌肉中长出了新的毛细血管。毛细血管越多，其网络越密集，氧气输送到肌肉细胞的速度就越快。增加这些毛细血管床的密度对加速氧向线粒体的转移起着至关重要的作用，并最终提高三羧酸循环产生ATP的速度。毛细血管的生长包括新结构的生长，需要数周到数月的持续训练。有趣的证据表明，毛细血管密度可以持续增加很多年。“Train for the New Alpinism”
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训练心脏Training the heart
此外，作者还提到了“训练心脏Training the heart”
如果不考虑心脏在这一切中所起的作用，我们的讨论就不完整。为什么“有氧运动（caidio，亦有“心”的意思）”一词成为当前健身词汇的主流？心率不是监测有氧训练的好方法吗？心脏是一个泵，通过血液将氧气输送到工作的肌肉，在那里上述三个过程帮助三羧酸循环产生更多的ATP。但是心脏受大脑和骨骼肌的支配。它在大脑的指挥下增加血液和氧气的输出，大脑从肌肉中得到信息，它们需要更多的氧气来产生更多的能量。因此，每当由于肌肉的需要而需求更大时，心肌就会得到训练。“Train for the New Alpinism”
长时间的心率升高对心肌有增强心脏泵血能力的训练作用。这主要是由于心腔的大小和心肌本身的收缩特性增加所致。这种心脏适应的显著效果是降低静息心率和所有次最大负荷心率。随着你有氧健身能力的提高，你会注意到在所有低于最大负荷心率的情况下，你的“费劲程度”都有所下降。你的呼吸会更轻松，心率也会更低。
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一个心脏健康水平高的攀岩者在需要领攀的时候心率会更低。图：Steve·House在科罗拉多州攀冰。
提高心脏每搏量的最佳训练刺激取决于几个因素，包括年龄、性别和健康水平。健康是我们讨论的最重要因素。有力的证据表明，对训练不足的人来说，每搏量在低强度时达到最大水平。对于许多有抱负的运动员来说，这意味着即使是中等强度的训练也会有非常有益的心脏训练效果。
你身体越健康，心肌对训练的反应强度就越大。对于训练有素的精英运动员来说，提高每搏量的最有效刺激措施是在几分钟内将心率提高到接近最大水平。
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在运动过程中，让健康人的心率接近最大值（个人最大心率的90-95%）的最好方法是让大脑调用你大部分的大肌肉，并保持这种努力至少几分钟。通过大量肌肉的补充，心脏必须通过提供更多的血液和氧气来作出反应。它通过增加心率和每搏量来增加心输出量。
这与上文讨论的依赖于长时间低强度到中等强度运动的其他三种ATP生成决定因素（线粒体、毛细血管和酶）的训练刺激产生冲突。虽然有利于训练心肌，但如果持续太久太频繁，这种强度会对骨骼肌产生一些不良影响，实际上会降低你的有氧健身能力，并导致疲劳和过度训练。因此，在应用这两种不同的训练刺激时，需要谨慎地平衡。
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一些补充
关于耐久性能极限：
在教练和研究人员中，对于这两个系统中哪一个对有氧能力的限制最大还没有明确的共识：中枢系统（心脏和肺）或外围系统（骨骼肌）。
对于训练不太好的年轻运动员来说，人们认为中枢系统可能是有氧耐力的主要限制因素。似乎，随着运动员变得更健康，限制转向外围系统。对于最适合的运动员来说，这意味着需要一种谨慎平衡的训练方法。虽然当前运动科学中的许多争论集中在哪个系统占主导地位的问题上，但人们一致认为，这两个系统紧密相连，并以相互依存的状态存在（Costill and Trappe，2002）。
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其他限制：
当然，还有其他决定有氧能力的因素，我们这里只提几个对训练反应良好的因素。第一个是血容量，第二个是肌肉细胞中肌红蛋白的含量。
血红蛋白（Hgb）是红血球中的一种蛋白质，它与氧气结合并将氧气输送到工作肌肉。总血容量的增加意味着血液中Hgb含量的增加。血红蛋白越多，携氧量越大。氧气供应的增加可以使需氧过程更快地进行。在几个月的耐力训练中，血容量可以增加10%（“Helgerud et al., 2011”）。第12章将更深入地讨论血容量和血红蛋白问题。
肌红蛋白是肌肉细胞中的一种蛋白质，它与氧气结合并作为氧气的临时储存。肌红蛋白对有氧训练的反应迅速，其数量增加，有助于工作肌肉所需的氧气运输。
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图：Marko Prezelj在阿尔伯塔北双子峰北壁横切
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总结
通过正确的训练，可以大大增强有氧能量产生途径，从而影响：·肌肉的线粒体含量·加速有氧代谢的有氧酶·工作肌肉的毛细血管密度·心脏泵血能力·血液的携氧能力·肌肉细胞的储氧能力有必要监测和控制训练强度，为这些有氧适应创造必要的条件。