運(yùn)動(dòng)生理學(xué)16-環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

第十六章環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

教學(xué)目標(biāo)：一、了解人體體溫的正常值和體溫恒定的生理機(jī)制。二、掌握熱環(huán)境運(yùn)動(dòng)對(duì)人體的影響及熱習(xí)服。三、了解冷環(huán)境對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的影響和水環(huán)境對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的影響以及人對(duì)水環(huán)境的適應(yīng)。四、掌握高原環(huán)境對(duì)人體的影響和高原適應(yīng)的生理機(jī)制。五、了解生物節(jié)律及其機(jī)制和對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的影響。教學(xué)要點(diǎn)：一、人體體溫的正常值和體溫恒定的生理機(jī)制。二、熱、冷環(huán)境運(yùn)動(dòng)時(shí)的生理反應(yīng)與適應(yīng)和對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的影響。三、水環(huán)境與運(yùn)動(dòng)。四、高原環(huán)境對(duì)人體的影響和高原適應(yīng)。五、生物節(jié)律及其機(jī)制和對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的影響。第一節(jié)

冷熱環(huán)境與運(yùn)動(dòng)一、體溫的調(diào)節(jié)（一）機(jī)體的產(chǎn)熱與散熱1、產(chǎn)熱過程2、散熱過程經(jīng)皮膚直接散熱的方式：①輻射；②傳導(dǎo)；③對(duì)流；④蒸發(fā)；蒸發(fā)散熱分兩種方式：①不感蒸發(fā)或不顯汗；②可感蒸發(fā)或濕汗。（二）體溫調(diào)節(jié)裝置1、溫度感受器2、體溫調(diào)節(jié)中樞體溫的神經(jīng)調(diào)節(jié)即下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的調(diào)節(jié)是通過體溫自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即生物控制系統(tǒng)來完成的。下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞，包括調(diào)定點(diǎn)在內(nèi)屬控制系統(tǒng)，它的傳達(dá)室出信息控制著產(chǎn)熱器官（如肝、骨骼肌）以及散熱機(jī)構(gòu)（如皮膚血管、汗腺）等受控系統(tǒng)的活動(dòng)，使受控對(duì)象—機(jī)體深部溫度維持一個(gè)穩(wěn)定的水平。而輸出變量體溫總是會(huì)受到內(nèi)、外環(huán)境因素的干擾（如機(jī)體運(yùn)動(dòng)或外環(huán)境氣候因素的變化等），此時(shí)則通過溫度檢測(cè)器—皮膚及深部溫度感受器將干擾信息反饋于調(diào)定點(diǎn)，經(jīng)過體溫調(diào)節(jié)中樞的整合，再調(diào)整受控系統(tǒng)的活動(dòng)，建立起當(dāng)時(shí)條件下的體熱平衡。二、熱環(huán)境與運(yùn)動(dòng)能力

（一）熱應(yīng)激與適應(yīng)熱應(yīng)激的生理反應(yīng)1.心血管反應(yīng):經(jīng)皮膚血流量增加，肌肉血流量減少2.發(fā)汗增加3.尿量變化：減少4.內(nèi)分泌激素對(duì)應(yīng)激反應(yīng)5.代謝變化6.耐力下降(二)熱服習(xí)

概念：在高溫與熱輻射的長(zhǎng)期反復(fù)作用下，人體在一定范圍內(nèi)逐漸產(chǎn)生對(duì)這種特殊環(huán)境的適應(yīng).熱服習(xí)的表現(xiàn)：1.出汗閾值下降、出汗率增加、排汗能力增強(qiáng)

2.腎臟和汗腺對(duì)Na+重吸收增加

3.心功能改善，每搏輸出量增加

（三）熱病及其預(yù)防熱病：脫水、熱痙攣、熱衰竭和中暑1、脫水脫水影響：引起排汗率、血漿量、心輸出量、最大攝氧量、工作能力、肌肉力量和肝糖原含量等下降。輕度脫水：脫水量占體重2%左右中度脫水：脫水量占體重4%左右重度脫水：脫水量占體重6-10%2、熱痙攣

脫水和無機(jī)鹽的丟失以及體液水平和電解質(zhì)濃度不平衡導(dǎo)致肌肉痙攣、出汗多和疲勞，但體溫尚正常。3、熱衰竭

循環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)能障礙和大量出汗導(dǎo)致細(xì)胞外液，尤其是血漿量減少。血液儲(chǔ)留在擴(kuò)張的體表血管中，使中心血量及心輸出量顯著下降。表現(xiàn)為虛弱、脈搏加快、直立時(shí)血壓低、頭痛和頭暈等，出汗可能稍減少，體溫會(huì)有升高4、中暑

出汗停止，皮膚干燥而發(fā)燙，體溫升高至4l.5oC以上，脈搏、呼吸加快，虛脫、意識(shí)喪失，甚至?xí)?dǎo)致死亡。

熱病的預(yù)防預(yù)防熱環(huán)境訓(xùn)練時(shí)熱病的發(fā)生，合理補(bǔ)液和預(yù)防過度脫水最為重要。在運(yùn)動(dòng)前后通過監(jiān)測(cè)體重大致了解失水量進(jìn)行補(bǔ)液，每減少l公斤體重表示脫水450ml，或在運(yùn)動(dòng)前20分鐘喝400-600ml的冷水；在運(yùn)動(dòng)中少量多次的補(bǔ)液，每隔15-30分鐘補(bǔ)液100-300ml，每小時(shí)的總補(bǔ)液量以不大于800ml為宜；在運(yùn)動(dòng)后的補(bǔ)液也應(yīng)以少量多次為原則，并適當(dāng)補(bǔ)鹽。三、冷環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

（一)通常機(jī)體受到外界低溫刺激時(shí)，可發(fā)生三個(gè)階段的生理反應(yīng)變化：1、興奮增強(qiáng)期表現(xiàn)為寒顫。2、興奮減弱期表現(xiàn)為肌肉僵直，代謝減弱。3、完全麻痹期表現(xiàn)為昏睡。（二）冷環(huán)境對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的影響1、在寒冷環(huán)境下運(yùn)動(dòng)，人體有以下幾方面的表現(xiàn)：低溫可使肌肉僵硬，粘滯性增大。容易造成運(yùn)動(dòng)損傷。2、暴露的部位有時(shí)還會(huì)造成凍傷。3、低溫降低可興奮組織的興奮性和酶的活性；4、低溫降低氧的運(yùn)輸能力，增加氧耗；（三）冷環(huán)境的適應(yīng)1、代謝型服習(xí)：高基礎(chǔ)代謝。

2、絕熱型服習(xí)：體表血管收縮，皮下脂肪增厚。3、習(xí)慣性冬眠型服習(xí)：低體溫。第二節(jié)水環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

一、水環(huán)境與運(yùn)動(dòng)能力（1）在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)對(duì)呼吸功能的影響：水的密度和壓力比空氣大，對(duì)呼吸肌有較好的鍛煉效果；水中呼吸頻率受動(dòng)作節(jié)奏的限制，有利于提高通氣效率，如肺泡通氣量、最大攝氧量等；（2）人在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)對(duì)循環(huán)功能也有良好影響：游泳時(shí)肌緊張強(qiáng)度低，水平體位降低了心臟工作的負(fù)擔(dān)，加上水波的拍擊等，改善了循環(huán)。（3）水中運(yùn)動(dòng)能量消耗大：一方面與水的導(dǎo)熱性大有關(guān)，另一方面水中運(yùn)動(dòng)機(jī)械效率低。（4）在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)技能的掌握比陸地上要求要高。二、對(duì)水環(huán)境的適應(yīng)（1）經(jīng)常在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，將對(duì)人體產(chǎn)熱、散熱的調(diào)節(jié)能力有良好影響；（2）人在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)也有急性的適應(yīng)過程。大致有四個(gè)階段（白、紅、顫、紫）：1）皮膚血管收縮、皮膚發(fā)白、散熱減少、產(chǎn)熱加強(qiáng)；2）皮膚血管反射性舒張、血液流向皮膚，皮膚發(fā)紅，有溫暖感覺；3）身體散熱增多，會(huì)發(fā)生寒戰(zhàn)，以加強(qiáng)產(chǎn)熱過程；4）若繼續(xù)停留，引起小動(dòng)脈收縮，小靜脈擴(kuò)張，血液滯留皮下靜脈中而使皮膚和嘴唇青紫。第三節(jié)高原環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

一、高原應(yīng)激高原是一種低氣壓、低氧、高寒和高紫外線輻射的特殊環(huán)境，對(duì)人體的生理活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一系列特殊的應(yīng)激刺激作用，其中低氧刺激對(duì)人體的影響最為明顯。(一)最大攝氧量當(dāng)海拔高度升到約15OO米時(shí)，最大攝氧量開始下降。開始階段每升高300米，最大攝氧量下降約3%，在更高的高度下降的速率更快，如在珠穆朗瑪峰高度時(shí)，最大攝氧量降低大約70%，估計(jì)可低至15毫升/公斤.分。由于最大攝氧量的下降，使運(yùn)動(dòng)能力明顯下降。高原環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響，因海拔高度及運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目不同而有所差異。(二)肺通氣量

在高原缺氧時(shí)，同時(shí)存在通氣加快和減慢的相互對(duì)抗的兩種調(diào)節(jié)機(jī)制。

(三)心血管反應(yīng)到達(dá)高原初期，心率和心輸出量增加，而每搏輸出量沒有變化。在高原期間，動(dòng)脈血壓明顯增加與去甲腎上腺素水平增加有關(guān)。

(四)高原反應(yīng)癥初到高原，機(jī)體因缺氧而產(chǎn)生一系列生理反應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)頭痛和呼吸困難等所謂急性高山病。二、高原服習(xí)高原服習(xí)：人體在高原地區(qū)停留一定時(shí)期，機(jī)體對(duì)低氧環(huán)境會(huì)產(chǎn)生迅速的調(diào)節(jié)反應(yīng)，提高對(duì)缺氧的耐受能力。高原適應(yīng)：人體對(duì)高原環(huán)境的長(zhǎng)期服習(xí)過程。調(diào)節(jié)機(jī)制包括：①肺通氣量的增加和體內(nèi)酸堿平衡的調(diào)節(jié)；②血紅蛋白和紅細(xì)胞生成增加以及局部循環(huán)和細(xì)胞代謝的變化。高原低氧急性和長(zhǎng)期的調(diào)節(jié)缺氧訓(xùn)練的機(jī)制三、高原訓(xùn)練的生理學(xué)適應(yīng)(一)呼吸系統(tǒng)呼吸頻率加快、肺通氣量加大。最大攝氧量下降。有氧能力在海拔15OO米以上高度才發(fā)生明顯改變。每升高1000米，最大攝氧量則以10%的比例下降。因此，4000米高度的有氧能力相當(dāng)于平原的70%左右，在6248米時(shí)，大約是50%。(二)血液系統(tǒng)1．血紅蛋白和紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)員到高原后Hb和紅細(xì)胞增加。2.促紅細(xì)胞生成素高原缺氧有促使體內(nèi)EPO增長(zhǎng)的作用。3.血液流變學(xué)指標(biāo)長(zhǎng)期訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員，安靜時(shí)RBC滲透脆性、血液粘度、紅細(xì)胞電泳時(shí)間和血沉比一般人有明顯下降，紅細(xì)胞濾過率和紅細(xì)胞變形能力比一般人明顯增加。4.紅細(xì)胞變形能力5.血乳酸變化海拔2000米的高度，當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與平原相同時(shí)，缺氧的程度明顯加大，血乳酸變化有以下特點(diǎn)：①以相同強(qiáng)度做大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，高原的血乳酸值明顯高于平原；②高原訓(xùn)練適應(yīng)以后，以相同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，與初到高原相比血乳酸濃度下降，血乳酸-速度曲線右移；③高原訓(xùn)練能明顯提高乳酸閾強(qiáng)度；④在4000米以上高原訓(xùn)練時(shí)，由于強(qiáng)度偏低，血乳酸值顯著下降。(三)心血管系統(tǒng)

長(zhǎng)期高原應(yīng)激引起副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)增強(qiáng)的影響。高原居住的居民其血壓略高于平原居民。(四)骨骼肌

1.骨骼肌的毛細(xì)血管和酶活性↑2.肌紅蛋白濃度↑3.體重和體成分↓4.肌肉緩沖能力↑(五)免疫系統(tǒng)

(六)內(nèi)分泌系統(tǒng)1.兒茶酚胺缺氧結(jié)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，可使運(yùn)動(dòng)員尿內(nèi)兒茶酚胺排出量明顯增高。2.血清睪酮和皮質(zhì)醇高原訓(xùn)練會(huì)使運(yùn)動(dòng)員血清睪酮降低。四、高原訓(xùn)練的要素

(一)適宜海拔高度最佳高度應(yīng)為2000-2500米

(二)適宜訓(xùn)練強(qiáng)度

原則：①根據(jù)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練水平的高低來定。水平高的強(qiáng)度可大些，反之強(qiáng)度則適當(dāng)減少；②根據(jù)比賽的強(qiáng)度而定，要安排部分接近比賽強(qiáng)度的訓(xùn)練；③將高原訓(xùn)練的強(qiáng)度和下高原后的強(qiáng)度銜接起來，下高原后的平原強(qiáng)度要比高原強(qiáng)度高；④要根據(jù)機(jī)體對(duì)高原環(huán)境的適應(yīng)階段來安排訓(xùn)練強(qiáng)度。(三)訓(xùn)練持續(xù)時(shí)間

最適宜的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為4-6周(四)出現(xiàn)最佳訓(xùn)練效果的時(shí)間

長(zhǎng)跑和馬拉松項(xiàng)目的最佳比賽時(shí)間為下高原后4-5天；中長(zhǎng)距離項(xiàng)目為10-14天；短距離項(xiàng)目為20-26天。我國(guó)游泳項(xiàng)目則多采取回到平原5-6周時(shí)參加比賽，以保證下山后能有較多的時(shí)間加強(qiáng)速度和力量訓(xùn)練。高原訓(xùn)練的效果，下山后可保持3-5周的時(shí)間。而有的資料認(rèn)為可保持45-50天。(五)訓(xùn)練效果評(píng)價(jià)

對(duì)高原訓(xùn)練效果的認(rèn)識(shí)還不完全一致。高原適應(yīng)提高了血液運(yùn)載氧的能力。但長(zhǎng)時(shí)間的高原應(yīng)激對(duì)生理機(jī)能會(huì)出現(xiàn)一些負(fù)面的影響，例如體重下降、最大心率減少及每搏輸出量減少，最大心輸出量的減少將抵消來自血液載氧能力增加的受益。此外，在高原時(shí)是不可能以平原上的大強(qiáng)度訓(xùn)練，這就使得高原絕對(duì)訓(xùn)練的強(qiáng)度下降，上述種種因素可能會(huì)使運(yùn)動(dòng)員在平原時(shí)的競(jìng)技狀態(tài)受到影響。(六)訓(xùn)練方法與手段

1.高住低練法高住低練法是讓運(yùn)動(dòng)員在較高的高度上(2500米)居住，而在較低的高度(1300米)訓(xùn)練。2.間歇性低氧訓(xùn)練法

采用呼吸氣體發(fā)生器(氧分壓有氧訓(xùn)練器)吸入低于正常氧分壓的氣體，造成體內(nèi)適度缺氧，從而導(dǎo)致一系列有利于提高有氧代謝能力的抗缺氧生理適應(yīng)，以達(dá)到高原訓(xùn)練的目的。3.模擬高原訓(xùn)練法

第四節(jié)大氣環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

一、大氣環(huán)境與健康（一）大氣環(huán)境與大氣污染（二）大氣環(huán)境與健康大氣環(huán)境污染對(duì)人體健康的影響的主要特點(diǎn)是：（1）環(huán)境污染的涉及面廣，易感性差異較大；（2）低計(jì)量、長(zhǎng)時(shí)間的作用；（3）多途徑進(jìn)入人體；（4）多種因素同時(shí)存在。

二、大氣環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響

Waynl等研究人員在洛杉磯對(duì)21個(gè)運(yùn)動(dòng)隊(duì)從1959-1964的6年期間的中學(xué)生越野賽的成績(jī)與以前的成績(jī)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)在比賽前1個(gè)小時(shí)的氧化劑濃度為0.10mg/m3～0.6g/m3與成績(jī)降低的運(yùn)動(dòng)員的百分比之間的關(guān)系呈正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分兩段時(shí)間統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為大氣中的氧化劑直接影響了學(xué)生在競(jìng)賽時(shí)對(duì)氧氣的利用或造成了呼吸不適。小知識(shí)：運(yùn)動(dòng)中的微小氣候1、氣候：某一地區(qū)的天氣特征。2、微小氣候：指在人們活動(dòng)的一定范圍內(nèi)，由于周圍建筑物、樹林等因素作用所形成的與其局部范圍外不同的氣象條件，它主要由氣溫、氣濕、氣流和輻射組成。氣溫——影響體溫調(diào)節(jié)和新陳代謝。氣溫低：代謝增強(qiáng)，散熱減少氣溫高：代謝減弱，散熱增加人體對(duì)氣溫的耐受力：120oC可逗留10min體溫最低值為35oC適宜氣溫：輕體力——21oC安靜時(shí)——28oC一般體育活動(dòng)——15oC大運(yùn)動(dòng)量運(yùn)動(dòng)——10oC氣濕——影響水份蒸發(fā)。

絕對(duì)濕度：1m3空氣中所含水蒸氣重量（克）

最大濕度（飽和濕度）：在一定氣溫下，1m3空氣能含有的最大度水蒸氣量

相對(duì)濕度：絕對(duì)濕度/最大濕度×100%（相對(duì)濕度越大，水分越難蒸發(fā)）

濕度過大：高溫時(shí)阻礙蒸發(fā)散熱，低溫時(shí)增加體熱散失；易形成霧，促進(jìn)霉菌、細(xì)菌繁殖。

濕度過低：皮膚、粘膜干燥，抵抗力降低，易發(fā)生呼吸道疾病。

適宜濕度：一般情況下為40~60%;氣溫高于25oC時(shí)以30%為宜;運(yùn)動(dòng)時(shí)為20~30%.氣流——影響人體散熱，改變運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力。

風(fēng)速安靜時(shí)：0.5m/s為宜

運(yùn)動(dòng)時(shí)：3m/s為宜輻射——太陽輻射：不同色彩的光線對(duì)人的情緒影響不同。紫外線（生物射線）能殺菌、增加VD（使皮膚7-脫氫膽固醇變成VD）、曬黑、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、紅斑作用。過量會(huì)致皮炎、皮膚癌、頭痛、體溫升高等。

其他