第二十章

環(huán)境與運(yùn)動(dòng)第一節(jié)冷熱環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

一、體溫的調(diào)節(jié)與運(yùn)動(dòng)（一）體溫

生理學(xué)所說的體溫，是指機(jī)體深部的平均溫度。通常用腋下溫度、口腔溫度、直腸溫度代表體溫。一般人體溫在清晨2～6時(shí)最低，下午2～6時(shí)最高，其變動(dòng)范圍在0.5℃～1℃之間。女子比男子略高0.3℃。女性基礎(chǔ)體溫隨月經(jīng)周期而有規(guī)律的變化（圖20-1），月經(jīng)期及排卵前體溫較低，在排卵日最低，排卵后體溫較高。

（二）機(jī)體的產(chǎn)熱與散熱

1產(chǎn)熱過程

體內(nèi)產(chǎn)生的熱量，實(shí)際上是由細(xì)胞中物質(zhì)氧化、物質(zhì)代謝的進(jìn)行而產(chǎn)生的熱量。機(jī)體在安靜時(shí)，主要由內(nèi)臟器官產(chǎn)熱，其中肝產(chǎn)熱居首。機(jī)體運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)時(shí)，肌肉便成為主要產(chǎn)熱器官，占總產(chǎn)熱量的90％左右。在寒冷環(huán)境中，靠打寒戰(zhàn)(shivering)加強(qiáng)產(chǎn)熱。寒戰(zhàn)是肌肉不隨意的節(jié)律性收縮，最強(qiáng)的寒戰(zhàn)可使體內(nèi)產(chǎn)熱增加４倍。甲狀腺素和兒茶酚胺增多也能使代謝率提高。體內(nèi)酶反應(yīng)速率對(duì)溫度是敏感的，常以10℃的倍數(shù)的溫度變化來研究溫度反應(yīng)的效應(yīng)，這種變化的結(jié)果稱為“Ｑ10效應(yīng)”。一般溫度升高10℃，酶反應(yīng)的比率會(huì)增大2倍。

2散熱過程

皮膚是主要的散熱器官。經(jīng)皮膚直接散熱的方式有輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流和蒸發(fā)四種。

（１）輻射(radiation〖BF〗)〓〖BFQ〗

是指機(jī)體以熱射線方式將熱傳給外界較冷物體的一種散熱形式。輻射散熱取決于體溫與周圍溫度之差。（２）傳導(dǎo)(conduction〖BF〗)〓〖BFQ〗指體熱直接傳給與之接觸的較冷物體的一種散熱方式。傳導(dǎo)散熱與物體導(dǎo)熱性能有關(guān)。

（３）對(duì)流(convection〖BF〗)〓〖BFQ〗指體熱借助于空氣的流動(dòng)而散熱于體外的一種散熱形式，對(duì)流散熱取決于空氣流動(dòng)速度的快慢，氣流愈快則散熱愈多。

（４）蒸發(fā)(evaporation〖BF〗)〓〖BFQ〗指熱量通過體內(nèi)水分轉(zhuǎn)化為氣體時(shí)散發(fā)于周圍環(huán)境的過程。每蒸發(fā)1g水可帶走24kJ熱量。當(dāng)環(huán)境溫度高于體溫時(shí)，這是唯一的散熱途徑。蒸發(fā)散熱分兩種方式：①不感蒸發(fā)或不顯汗〓是指體液中的水分直接滲透出皮膚和呼吸道粘膜等表面而被蒸發(fā)，并不被人們覺察。故稱為不感蒸發(fā)或不顯汗。②可感蒸發(fā)或顯汗〓指汗腺分泌汗液的過程。

（三）體溫的神經(jīng)調(diào)節(jié)

體溫的相對(duì)恒定是在下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的控制下，通過增減皮膚的血流量、發(fā)汗、寒戰(zhàn)等生理反應(yīng)經(jīng)常維持于一個(gè)穩(wěn)定的水平，稱自主性體溫調(diào)節(jié)。機(jī)體在不同溫度環(huán)境中的姿勢(shì)和行為，特別是人為了保溫或降溫所采取的措施，如增減衣著等稱行為性體溫調(diào)節(jié)。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。

（四）運(yùn)動(dòng)與體溫

運(yùn)動(dòng)中體溫會(huì)暫時(shí)升高。中距離跑后腋下溫度可升到37.5℃～38℃，長(zhǎng)距離跑上升到38.5℃,超長(zhǎng)距離跑后可升至39.75℃，有時(shí)甚至可達(dá)40℃。長(zhǎng)期系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，可使體溫調(diào)節(jié)過程得到改善。二、熱環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

（一）運(yùn)動(dòng)與勞動(dòng)中的熱應(yīng)激

炎熱的刺激引起機(jī)體的應(yīng)激反應(yīng)主要有：1

循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)激反應(yīng)2代謝和內(nèi)分泌應(yīng)激反應(yīng)3發(fā)汗4尿量（二）熱習(xí)服

不間斷或反復(fù)居留在高溫氣候中，身體會(huì)逐漸適應(yīng)這種特殊的氣候條件，身體對(duì)抗熱應(yīng)激的穩(wěn)定性得到發(fā)展，對(duì)炎熱的耐受能力提高，出現(xiàn)熱適應(yīng)狀態(tài)為熱習(xí)服。

習(xí)服時(shí)，出汗和蒸發(fā)散熱的能力大大增強(qiáng)，使得外周導(dǎo)熱能力增強(qiáng)。熱習(xí)服最重要的生理標(biāo)志之一，是安靜時(shí)和肌肉活動(dòng)時(shí)心率的減少，心搏量逐漸增加，心輸出量在熱習(xí)服的全過程中不發(fā)生變化。

習(xí)服時(shí)排汗能力可增加近3倍

（三）身體訓(xùn)練與耐熱性

在常溫下進(jìn)行訓(xùn)練（主要是耐力性訓(xùn)練）也能提高身體的耐熱性，但是在舒適氣候下進(jìn)行的任何性質(zhì)的訓(xùn)練，即使訓(xùn)練水平很高也不能代替專門的熱適應(yīng)。

（四）熱危害

1熱環(huán)境與運(yùn)動(dòng)能力

環(huán)境溫度對(duì)運(yùn)動(dòng)能力影響的程度取決于身體散熱和對(duì)活動(dòng)肌肉血液供應(yīng)的能力。

2脫水及熱疾病的預(yù)防

脫水是指丟失占體重1%以上的體液。熱痙攣是因?yàn)榧〖?xì)胞膜鈉和鉀的比例發(fā)生變化，以及脫水和鹽分丟失所致；熱衰竭是由于要同時(shí)給皮膚舒張的血管和活動(dòng)的骨骼肌供血，使循環(huán)血量急劇減少和循環(huán)功能障礙造成；而中暑則主要是下丘腦的排汗中樞功能障礙引起的，使得機(jī)體不能出汗蒸發(fā)而導(dǎo)致體溫急劇升高。要預(yù)防熱危害或?qū)嵛：p少到最小程度，Ｂrooks提出如下１２條簡(jiǎn)單原則：（１）保證運(yùn)動(dòng)員具有良好的身體狀況，應(yīng)該逐漸增加訓(xùn)練的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，直到運(yùn)動(dòng)員完全習(xí)服。（２）在一天中較涼爽的時(shí)候安排練習(xí)和比賽。（３）當(dāng)濕球溫度在255℃以上時(shí)，應(yīng)修改或取消訓(xùn)練。（４）安排有規(guī)律的喝水和休息時(shí)間，即使運(yùn)動(dòng)員還不覺得渴時(shí)也應(yīng)鼓勵(lì)他們喝水。（５）飲料應(yīng)較涼（8℃～13℃）、低糖（含糖少于或等于2.5g·100ml－１）、含少量或不含電解質(zhì)。（６）應(yīng)鼓勵(lì)運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)或比賽開始前30min喝足水，大約400～600ml。（７）皮膚上撒些水有助于蒸發(fā)散熱。（８）比賽或練習(xí)的強(qiáng)度應(yīng)反映個(gè)人的適應(yīng)能力，這一點(diǎn)對(duì)偶然參加運(yùn)動(dòng)的“娛樂賽跑運(yùn)動(dòng)員”特別重要。（９）運(yùn)動(dòng)員應(yīng)在計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)完成訓(xùn)練，這將保證運(yùn)動(dòng)員的習(xí)服。（１０）在練習(xí)和比賽開始階段應(yīng)特別鼓勵(lì)運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充飲料。隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，內(nèi)臟血流量趨向于減少，這將影響腸道吸收水分。（１１）運(yùn)動(dòng)員每天練習(xí)開始前應(yīng)稱體重。任何運(yùn)動(dòng)員體重下降３％以上都不允許參加運(yùn)動(dòng)，直到補(bǔ)足水分為止。在熱天中體重下降較大，應(yīng)該密切注意體重的變化。（１２）應(yīng)禁止服鹽片，但應(yīng)鼓勵(lì)運(yùn)動(dòng)員在吃飯時(shí)攝入足夠的鹽。（五）補(bǔ)充液體指南

１．水和鹽的補(bǔ)充

２．按丟失體重補(bǔ)液體

３．補(bǔ)充液體方法

４．注意氣候因素

５．穿著適當(dāng)?shù)姆b

６．注意危險(xiǎn)信號(hào)

三、冷環(huán)境與運(yùn)動(dòng)

（一）冷環(huán)境中運(yùn)動(dòng)

在寒冷環(huán)境中，機(jī)體的反應(yīng)可歸納為產(chǎn)熱與保溫兩個(gè)方面。通過代謝、內(nèi)分泌系統(tǒng)應(yīng)激使

體內(nèi)產(chǎn)熱量增加，同時(shí)冷刺激使皮下血管收縮，減少體表血流量，散熱也就減少。

（二）冷習(xí)服動(dòng)物對(duì)寒冷的習(xí)服首先是產(chǎn)生非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱。評(píng)定人體對(duì)冷的習(xí)服有三種基本測(cè)驗(yàn)方法：第一種方法，是測(cè)定產(chǎn)生寒戰(zhàn)的皮膚溫度閾值。第二種方法，是測(cè)量手和足的溫度。

第三種方法，是觀察在寒冷中睡眠的能力，未經(jīng)習(xí)服的人會(huì)因打寒戰(zhàn)而不能入睡。

（三）身體訓(xùn)練與耐寒性

身體訓(xùn)練有助于促進(jìn)對(duì)寒冷環(huán)境的適應(yīng)能力。

身體訓(xùn)練對(duì)改善末梢循環(huán)功能有良好作用，寒冷時(shí)末梢血管會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)張反應(yīng)，這種反應(yīng)也稱路易斯反應(yīng)或末梢血管紊亂反應(yīng)。當(dāng)寒冷習(xí)服時(shí)，寒冷血管反應(yīng)出現(xiàn)時(shí)間（TTR）縮短，寒冷血管反應(yīng)出現(xiàn)溫度（TFR）與平均皮膚溫度上升。

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

水環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)對(duì)呼吸功能的影響較陸上項(xiàng)目深刻，這和水的密度及壓力有關(guān)。人在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)對(duì)循環(huán)功能也有良好影響，這既和水的特性有關(guān)，又和人在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)多取平臥姿勢(shì)有關(guān)。在水中運(yùn)動(dòng)，能量的消耗比在陸上進(jìn)行同強(qiáng)度、同時(shí)間的運(yùn)動(dòng)要大，這是因?yàn)樗膶?dǎo)熱性是同溫度空氣的28倍。同時(shí)，在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)能量消耗還與水的溫度、人在水環(huán)境中停留的時(shí)間、游泳姿式及運(yùn)動(dòng)者在水中活動(dòng)的適應(yīng)程度等有關(guān)。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更高。水浮力使人在水中的支撐感覺被削弱，產(chǎn)生不習(xí)慣的漂浮感，加上游泳時(shí)體位的改變及冷刺激，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)適應(yīng)能力及協(xié)調(diào)指揮能力提出了更高的要求，還有恐水的心理障礙。二、對(duì)水環(huán)境的適應(yīng)

人體有完善的體溫調(diào)節(jié)功能，在對(duì)冷熱環(huán)境的接觸中適應(yīng)能力獲得提高而達(dá)到冷熱習(xí)服。人在水環(huán)境中運(yùn)動(dòng)也有急性的適應(yīng)過程。一次在水中停留時(shí)間過久，體溫調(diào)節(jié)功能可能發(fā)生一系列變化，大致可分四個(gè)階段。第一階段，是入水后最初幾分鐘內(nèi)，冷的刺激反射性地引起皮膚毛細(xì)血管收縮、皮膚發(fā)白，散熱減少，產(chǎn)熱加強(qiáng)；第二階段，是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；第三階段，是如果持續(xù)在水中停留過久，身體散熱過多，會(huì)發(fā)生寒戰(zhàn)，以加強(qiáng)產(chǎn)熱過程；第四階段，是若繼續(xù)停留太長(zhǎng)，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、高原環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響

首先對(duì)氧運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響。高原環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響，與海拔高度及運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目不同而有差異。

高原環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響，與海拔高度及運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目不同而有差異。根據(jù)高原運(yùn)動(dòng)與比賽的資料，特別是根據(jù)1968年墨西哥城奧運(yùn)會(huì)的資料歸納為：①導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力下降的臨界高度大約在海拔1200m；②運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間超2min以上的全身性耐久運(yùn)動(dòng)，到高原后運(yùn)動(dòng)成績(jī)下降；③短距離項(xiàng)目由于高原空氣稀薄，減少了跑進(jìn)時(shí)消耗在克服空氣阻力上的能量，所以成績(jī)有所提高；④對(duì)速度與全身耐久力關(guān)系不大的項(xiàng)目受高原影響不大，對(duì)投擲項(xiàng)目來說，需要利用空氣升力的項(xiàng)目（如標(biāo)槍等）可能受影響，而鉛球、鏈球成績(jī)由于空氣阻力下降反而會(huì)提高。

二、高原習(xí)服

高原的低氧環(huán)境會(huì)給人體，特別是呼吸循環(huán)功能帶來不利影響，但對(duì)高原居民不會(huì)有特殊的不良反應(yīng)，這就是身體對(duì)缺氧產(chǎn)生了適應(yīng)，或稱高原習(xí)服。高原習(xí)服可分為短期習(xí)服（幾天、幾周、幾個(gè)月）和長(zhǎng)期習(xí)服。

高原訓(xùn)練是一種在低壓缺氧條件下的強(qiáng)化訓(xùn)練。這種訓(xùn)練對(duì)人體有兩種負(fù)荷，一種是運(yùn)動(dòng)缺氧負(fù)荷，這在平原也有；另一種是高原缺氧的負(fù)荷，這是平原所沒有的。這兩種負(fù)荷的相加，便造成了比平原更為深刻的缺氧刺激，以調(diào)動(dòng)身體的機(jī)能潛力。高原習(xí)服獲得的適應(yīng)是可逆的。

要使高原訓(xùn)練取得理想的效果應(yīng)處理好以下幾個(gè)主要因素：１．高原訓(xùn)練的適宜高度適宜的高度應(yīng)具備兩個(gè)條件：即此高度能對(duì)機(jī)體產(chǎn)生深刻的缺氧刺激，同時(shí)又能承受比較大的訓(xùn)練量和強(qiáng)度。有關(guān)資料表明，1000～3000m的高原訓(xùn)練都有效果，但有人認(rèn)為2000～2500m的高度最佳，而最高的高度不宜超過2700m。２．持續(xù)時(shí)間在高原訓(xùn)練的持續(xù)時(shí)間最少要三周，因?yàn)閺钠皆礁咴?，人體要有一個(gè)適應(yīng)的過程。有學(xué)者認(rèn)為在2000m左右高度訓(xùn)練，持續(xù)時(shí)間以45～50天為合適。３．強(qiáng)度在高原訓(xùn)練中，掌握好強(qiáng)度最關(guān)鍵，應(yīng)考慮以下因素：①高原訓(xùn)練的強(qiáng)度要根據(jù)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練水平來定。②根據(jù)比賽目標(biāo)來定。如800m跑要在比賽中達(dá)到什么預(yù)期水平，在訓(xùn)練中則要求有部分手段要接近比賽的要求。③高原訓(xùn)練的強(qiáng)度要和下山后的強(qiáng)度銜接起來，下山后的平原強(qiáng)度要比高原的強(qiáng)度高。４．高原訓(xùn)練后出成績(jī)的時(shí)間高原訓(xùn)練下山后，什么時(shí)候出成績(jī)，這與高原訓(xùn)練的時(shí)間、強(qiáng)度有密切關(guān)系，各國(guó)有不同的看法。第四節(jié)生物節(jié)律與運(yùn)動(dòng)

一、生物節(jié)律的特點(diǎn)及可能機(jī)制

生物體內(nèi)的各種功能活動(dòng)常按一定的時(shí)間順序發(fā)生變化，如果這種變化按一定時(shí)間重復(fù)出現(xiàn)，周而復(fù)始，則稱為節(jié)律性變化，而這類變化的節(jié)律就稱為生物節(jié)律（biorhythm）。這是生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中為適應(yīng)自然界時(shí)間過程周期性變化的結(jié)果。

人和動(dòng)物的生物節(jié)律可按頻率的高低，分為高頻節(jié)律、中頻節(jié)律和低頻節(jié)律三類。節(jié)律周期短于一天的屬高頻節(jié)律，如心電圖的變化，呼吸的周期等；節(jié)律周期長(zhǎng)于一天的屬于低頻節(jié)律，包括周周期、月周期、年周期。例如，人類的女性月經(jīng)周期屬月周期；中頻節(jié)律就是日周期，也是最重要的生物節(jié)律。明顯的如體溫的晝夜周期節(jié)律。生物節(jié)律的構(gòu)成可包括兩個(gè)方面，一是生物固有節(jié)律，即生物體本身具有的內(nèi)在節(jié)律；二是生物節(jié)律受到自然界環(huán)境變化的影響而能與環(huán)境同步?？刂粕餀C(jī)能周期性變化的生物節(jié)律中樞被稱為起搏器。節(jié)律起搏器既位于腦內(nèi)，也有位于外周組織中，如控制心臟活動(dòng)的竇房結(jié)。

下丘腦中的視交叉上核是生物節(jié)律的一個(gè)關(guān)鍵中樞，它在許多生理功能節(jié)律性變化中發(fā)揮啟動(dòng)和整合作用。下丘腦腹側(cè)正中核（ventralmediannuclei,VMN）、側(cè)下丘腦區(qū)域（lateralhypothalamus,LH）可能是二級(jí)節(jié)律起搏器部位。當(dāng)破壞SCN后，VMN與LH的節(jié)律仍然存在。SCN與VMN和LH均有神經(jīng)通路聯(lián)系，相互形成機(jī)能耦聯(lián)結(jié)構(gòu)，以保證其節(jié)律系統(tǒng)的內(nèi)同步化。松果體也可能是一個(gè)生物節(jié)律起搏器。生物節(jié)律最重要的生理意義在于使生物機(jī)體對(duì)外環(huán)境變化能作出前瞻性適應(yīng)。以日周期為例，它可使一切生理功能和機(jī)體活動(dòng)以周期的形式，根據(jù)外界環(huán)境的晝夜變化，有秩序、有節(jié)奏地進(jìn)行。二、生物節(jié)律與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

人在一天中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)功能高潮，在西歐，一個(gè)高潮是上午9～11ｈ，