南师大运动生理学课件第20章 环境与运动

第二十章

环境与运动第一节冷热环境与运动

一、体温的调节与运动（一）体温

生理学所说的体温，是指机体深部的平均温度。通常用腋下温度、口腔温度、直肠温度代表体温。一般人体温在清晨2～6时最低，下午2～6时最高，其变动范围在0.5℃～1℃之间。女子比男子略高0.3℃。女性基础体温随月经周期而有规律的变化（图20-1），月经期及排卵前体温较低，在排卵日最低，排卵后体温较高。

（二）机体的产热与散热

1产热过程

体内产生的热量，实际上是由细胞中物质氧化、物质代谢的进行而产生的热量。机体在安静时，主要由内脏器官产热，其中肝产热居首。机体运动或劳动时，肌肉便成为主要产热器官，占总产热量的90％左右。在寒冷环境中，靠打寒战(shivering)加强产热。寒战是肌肉不随意的节律性收缩，最强的寒战可使体内产热增加４倍。甲状腺素和儿茶酚胺增多也能使代谢率提高。体内酶反应速率对温度是敏感的，常以10℃的倍数的温度变化来研究温度反应的效应，这种变化的结果称为“Ｑ10效应”。一般温度升高10℃，酶反应的比率会增大2倍。

2散热过程

皮肤是主要的散热器官。经皮肤直接散热的方式有辐射、传导、对流和蒸发四种。

（１）辐射(radiation〖BF〗)〓〖BFQ〗

是指机体以热射线方式将热传给外界较冷物体的一种散热形式。辐射散热取决于体温与周围温度之差。（２）传导(conduction〖BF〗)〓〖BFQ〗指体热直接传给与之接触的较冷物体的一种散热方式。传导散热与物体导热性能有关。

（３）对流(convection〖BF〗)〓〖BFQ〗指体热借助于空气的流动而散热于体外的一种散热形式，对流散热取决于空气流动速度的快慢，气流愈快则散热愈多。

（４）蒸发(evaporation〖BF〗)〓〖BFQ〗指热量通过体内水分转化为气体时散发于周围环境的过程。每蒸发1g水可带走24kJ热量。当环境温度高于体温时，这是唯一的散热途径。蒸发散热分两种方式：①不感蒸发或不显汗〓是指体液中的水分直接渗透出皮肤和呼吸道粘膜等表面而被蒸发，并不被人们觉察。故称为不感蒸发或不显汗。②可感蒸发或显汗〓指汗腺分泌汗液的过程。

（三）体温的神经调节

体温的相对恒定是在下丘脑体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤的血流量、发汗、寒战等生理反应经常维持于一个稳定的水平，称自主性体温调节。机体在不同温度环境中的姿势和行为，特别是人为了保温或降温所采取的措施，如增减衣着等称行为性体温调节。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。

（四）运动与体温

运动中体温会暂时升高。中距离跑后腋下温度可升到37.5℃～38℃，长距离跑上升到38.5℃,超长距离跑后可升至39.75℃，有时甚至可达40℃。长期系统的运动训练，可使体温调节过程得到改善。二、热环境与运动

（一）运动与劳动中的热应激

炎热的刺激引起机体的应激反应主要有：1

循环系统应激反应2代谢和内分泌应激反应3发汗4尿量（二）热习服

不间断或反复居留在高温气候中，身体会逐渐适应这种特殊的气候条件，身体对抗热应激的稳定性得到发展，对炎热的耐受能力提高，出现热适应状态为热习服。

习服时，出汗和蒸发散热的能力大大增强，使得外周导热能力增强。热习服最重要的生理标志之一，是安静时和肌肉活动时心率的减少，心搏量逐渐增加，心输出量在热习服的全过程中不发生变化。

习服时排汗能力可增加近3倍

（三）身体训练与耐热性

在常温下进行训练（主要是耐力性训练）也能提高身体的耐热性，但是在舒适气候下进行的任何性质的训练，即使训练水平很高也不能代替专门的热适应。

（四）热危害

1热环境与运动能力

环境温度对运动能力影响的程度取决于身体散热和对活动肌肉血液供应的能力。

2脱水及热疾病的预防

脱水是指丢失占体重1%以上的体液。热痉挛是因为肌细胞膜钠和钾的比例发生变化，以及脱水和盐分丢失所致；热衰竭是由于要同时给皮肤舒张的血管和活动的骨骼肌供血，使循环血量急剧减少和循环功能障碍造成；而中暑则主要是下丘脑的排汗中枢功能障碍引起的，使得机体不能出汗蒸发而导致体温急剧升高。要预防热危害或将热危害减少到最小程度，Ｂrooks提出如下１２条简单原则：（１）保证运动员具有良好的身体状况，应该逐渐增加训练的强度和持续时间，直到运动员完全习服。（２）在一天中较凉爽的时候安排练习和比赛。（３）当湿球温度在255℃以上时，应修改或取消训练。（４）安排有规律的喝水和休息时间，即使运动员还不觉得渴时也应鼓励他们喝水。（５）饮料应较凉（8℃～13℃）、低糖（含糖少于或等于2.5g·100ml－１）、含少量或不含电解质。（６）应鼓励运动员在运动或比赛开始前30min喝足水，大约400～600ml。（７）皮肤上撒些水有助于蒸发散热。（８）比赛或练习的强度应反映个人的适应能力，这一点对偶然参加运动的“娱乐赛跑运动员”特别重要。（９）运动员应在计划的时间内完成训练，这将保证运动员的习服。（１０）在练习和比赛开始阶段应特别鼓励运动员补充饮料。随着运动的进行，内脏血流量趋向于减少，这将影响肠道吸收水分。（１１）运动员每天练习开始前应称体重。任何运动员体重下降３％以上都不允许参加运动，直到补足水分为止。在热天中体重下降较大，应该密切注意体重的变化。（１２）应禁止服盐片，但应鼓励运动员在吃饭时摄入足够的盐。（五）补充液体指南

１．水和盐的补充

２．按丢失体重补液体

３．补充液体方法

４．注意气候因素

５．穿着适当的服装

６．注意危险信号

三、冷环境与运动

（一）冷环境中运动

在寒冷环境中，机体的反应可归纳为产热与保温两个方面。通过代谢、内分泌系统应激使

体内产热量增加，同时冷刺激使皮下血管收缩，减少体表血流量，散热也就减少。

（二）冷习服动物对寒冷的习服首先是产生非寒战产热。评定人体对冷的习服有三种基本测验方法：第一种方法，是测定产生寒战的皮肤温度阈值。第二种方法，是测量手和足的温度。

第三种方法，是观察在寒冷中睡眠的能力，未经习服的人会因打寒战而不能入睡。

（三）身体训练与耐寒性

身体训练有助于促进对寒冷环境的适应能力。

身体训练对改善末梢循环功能有良好作用，寒冷时末梢血管会出现扩张反应，这种反应也称路易斯反应或末梢血管紊乱反应。当寒冷习服时，寒冷血管反应出现时间（TTR）缩短，寒冷血管反应出现温度（TFR）与平均皮肤温度上升。

第二节水环境与运动

一、水环境与运动能力

水环境中的运动对呼吸功能的影响较陆上项目深刻，这和水的密度及压力有关。人在水环境中运动对循环功能也有良好影响，这既和水的特性有关，又和人在水中运动时多取平卧姿势有关。在水中运动，能量的消耗比在陆上进行同强度、同时间的运动要大，这是因为水的导热性是同温度空气的28倍。同时，在水环境中运动能量消耗还与水的温度、人在水环境中停留的时间、游泳姿式及运动者在水中活动的适应程度等有关。在水环境中运动，运动技能的掌握比陆地上要求更高。水浮力使人在水中的支撑感觉被削弱，产生不习惯的漂浮感，加上游泳时体位的改变及冷刺激，对神经系统适应能力及协调指挥能力提出了更高的要求，还有恐水的心理障碍。二、对水环境的适应

人体有完善的体温调节功能，在对冷热环境的接触中适应能力获得提高而达到冷热习服。人在水环境中运动也有急性的适应过程。一次在水中停留时间过久，体温调节功能可能发生一系列变化，大致可分四个阶段。第一阶段，是入水后最初几分钟内，冷的刺激反射性地引起皮肤毛细血管收缩、皮肤发白，散热减少，产热加强；第二阶段，是皮肤血管反射性舒张，血液流向皮肤，皮肤发红，有温暖感觉；第三阶段，是如果持续在水中停留过久，身体散热过多，会发生寒战，以加强产热过程；第四阶段，是若继续停留太长，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、高原环境对运动能力的影响

首先对氧运输系统产生深刻影响。高原环境对运动能力的影响，与海拔高度及运动项目不同而有差异。

高原环境对运动能力的影响，与海拔高度及运动项目不同而有差异。根据高原运动与比赛的资料，特别是根据1968年墨西哥城奥运会的资料归纳为：①导致运动能力下降的临界高度大约在海拔1200m；②运动持续时间超2min以上的全身性耐久运动，到高原后运动成绩下降；③短距离项目由于高原空气稀薄，减少了跑进时消耗在克服空气阻力上的能量，所以成绩有所提高；④对速度与全身耐久力关系不大的项目受高原影响不大，对投掷项目来说，需要利用空气升力的项目（如标枪等）可能受影响，而铅球、链球成绩由于空气阻力下降反而会提高。

二、高原习服

高原的低氧环境会给人体，特别是呼吸循环功能带来不利影响，但对高原居民不会有特殊的不良反应，这就是身体对缺氧产生了适应，或称高原习服。高原习服可分为短期习服（几天、几周、几个月）和长期习服。

高原训练是一种在低压缺氧条件下的强化训练。这种训练对人体有两种负荷，一种是运动缺氧负荷，这在平原也有；另一种是高原缺氧的负荷，这是平原所没有的。这两种负荷的相加，便造成了比平原更为深刻的缺氧刺激，以调动身体的机能潜力。高原习服获得的适应是可逆的。

要使高原训练取得理想的效果应处理好以下几个主要因素：１．高原训练的适宜高度适宜的高度应具备两个条件：即此高度能对机体产生深刻的缺氧刺激，同时又能承受比较大的训练量和强度。有关资料表明，1000～3000m的高原训练都有效果，但有人认为2000～2500m的高度最佳，而最高的高度不宜超过2700m。２．持续时间在高原训练的持续时间最少要三周，因为从平原到高原，人体要有一个适应的过程。有学者认为在2000m左右高度训练，持续时间以45～50天为合适。３．强度在高原训练中，掌握好强度最关键，应考虑以下因素：①高原训练的强度要根据运动员训练水平来定。②根据比赛目标来定。如800m跑要在比赛中达到什么预期水平，在训练中则要求有部分手段要接近比赛的要求。③高原训练的强度要和下山后的强度衔接起来，下山后的平原强度要比高原的强度高。４．高原训练后出成绩的时间高原训练下山后，什么时候出成绩，这与高原训练的时间、强度有密切关系，各国有不同的看法。第四节生物节律与运动

一、生物节律的特点及可能机制

生物体内的各种功能活动常按一定的时间顺序发生变化，如果这种变化按一定时间重复出现，周而复始，则称为节律性变化，而这类变化的节律就称为生物节律（biorhythm）。这是生物在漫长的进化过程中为适应自然界时间过程周期性变化的结果。

人和动物的生物节律可按频率的高低，分为高频节律、中频节律和低频节律三类。节律周期短于一天的属高频节律，如心电图的变化，呼吸的周期等；节律周期长于一天的属于低频节律，包括周周期、月周期、年周期。例如，人类的女性月经周期属月周期；中频节律就是日周期，也是最重要的生物节律。明显的如体温的昼夜周期节律。生物节律的构成可包括两个方面，一是生物固有节律，即生物体本身具有的内在节律；二是生物节律受到自然界环境变化的影响而能与环境同步。控制生物机能周期性变化的生物节律中枢被称为起搏器。节律起搏器既位于脑内，也有位于外周组织中，如控制心脏活动的窦房结。

下丘脑中的视交叉上核是生物节律的一个关键中枢，它在许多生理功能节律性变化中发挥启动和整合作用。下丘脑腹侧正中核（ventralmediannuclei,VMN）、侧下丘脑区域（lateralhypothalamus,LH）可能是二级节律起搏器部位。当破坏SCN后，VMN与LH的节律仍然存在。SCN与VMN和LH均有神经通路联系，相互形成机能耦联结构，以保证其节律系统的内同步化。松果体也可能是一个生物节律起搏器。生物节律最重要的生理意义在于使生物机体对外环境变化能作出前瞻性适应。以日周期为例，它可使一切生理功能和机体活动以周期的形式，根据外界环境的昼夜变化，有秩序、有节奏地进行。二、生物节律与运动训练

人在一天中会出现两个功能高潮，在西欧，一个高潮是上午9～11ｈ，