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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    運動員的身體奧秘

                    2016-09-30 17:11:36


                    舉世矚目的巴西里約奧運會終于圓滿落下帷幕,各國運動員在更快、更高、更強的道路上又邁進了一大步。當你看到長跑運動員的驚人耐力、舉重運動員的強大爆發力以及籃球明星的靈巧運球技術時,你的腦海里也許會冒出這樣的疑問:運動員和我們普通人一樣,同是血肉之軀,但為什么他們體內會蘊藏著那么大的潛力呢?普通人有可能取得他們的成績嗎?

                     

                    長跑者的心臟

                    心臟被譽為生命之“泵”,從生命的誕生直至終結,它都在無休無止地工作。

                    運動員在劇烈運動時,心臟擔負的工作繁重得驚人。據測算,在一次馬拉松賽跑中,運動員2 個多小時內的心臟工作量,相等于平常16 個小時的工作量。由此可見,沒有強有力的心臟,長跑運動員根本難以維持長時間高強度的奔跑,更別談創造優秀成績了。

                    科學家發現,長跑運動員往往擁有一顆大且功能良好的心臟。德國心臟學家賴因德爾等人調查了34 名運動員的心臟,發現其中心臟重350克以上的占82.4%(一般人約重300)。生理學家還發現,有46%的長跑運動員的左心室明顯重于常人。此外,長跑運動員的心臟體積也比一般人要大得多。我國科研人員發現,馬拉松運動員的心臟體積,平均比普通人大24%。另外,他們心臟的心室腔也比較大,因此容血量較多,心臟收縮一次泵出的血量也多。

                    長跑運動員的心臟往往比一般人強大,也不易疲勞。正是有了強有力的心臟的支持,他們才有了驚人的耐力??茖W家認為,運動員之所以能夠擁有強有力的心臟,與長期鍛煉不無關系。在日常訓練中,由于心臟擔負的任務繁重,流經心臟的血流量,要比平時多得多,所以心臟就可以從血液中獲得更多的養料和氧氣,從而使心臟的結構和功能大大增強,這也就是長跑運動員為什么會擁有一顆強有力心臟的奧秘。

                     

                    大力士的肌肉

                    肌肉是人體力量的源泉,力舉千鈞的舉重健兒的驚人力量,自然來源于他們那身健壯結實的肌肉。人體的肌肉是由一根根肌纖維組成的,在全身600多塊肌肉中,總共包含約3 億多根肌纖維,而肌肉的力量就來自這些肌纖維的收縮。如果這3億根肌纖維同時按一個方向收縮,那將產生高達25噸的力量。當然,這些肌纖維都固定在人體的各個部位,實際收縮方向絕不可能一致。

                    那么,為什么我們和舉重健兒擁有同樣的肌纖維,但他們就能拔山扛鼎呢?

                    人體肌纖維的成分,除75% 80%是水分外,其余均為固體物質。在這些固體物質中,和收縮力量有關的,主要是收縮性蛋白質。而在舉重健兒的肌纖維中,這類蛋白質的含量就明顯多于常人。生理學家在動物實驗中早就發現,在經常進行力量性訓練的動物中,肌肉內收縮性蛋白質的含量要比未經訓練的動物多50%以上,他們的收縮力量自然就會比較強大。此外,舉重運動員的發力往往是瞬時的,這就要求有足夠的能量保證??茖W研究發現,力量訓練能使動物肌肉中的糖元含量、攜帶氧氣的肌紅蛋白以及毛細血管網均得到增加,這樣,肌肉就可以在短時間內得到充分的養料和氧氣供應,從而發揮出巨大的力量。

                     

                    “飛毛腿”的動能

                    作為奧運會賽場上最引人關注的項目,徑賽運動員往往是大家關注的焦點。這些“飛毛腿”或是能在10 秒內跑完百米,或是能連續奔跑2 小時之久,究竟他們體內的強大動能來自何處呢?人體肌肉運動就如機械運動一樣,都需要足夠的能量供應。在人體內,運動的能源是由一種高能磷酸化合物——三磷酸腺苷(ATP)分解后釋放的。據計算,身體每分解1 摩爾ATP,就能釋放出810千卡能量。然而,人體內ATP 的存儲含量其實并不多,若要保證能量源源不斷地供應,就得在運動時依靠自身合成ATP。在人體內部,有三個供給ATP 再合成能源的系統:磷酸原系統、乳酸能系統和有氧氧化系統。短跑運動員身休內磷酸原系統和乳酸能系統的能力較強,在缺氧情況下能保證能源供應,因此在激烈的短跑比賽中,他們的肌肉能發揮強大功率,使他們能夠健步如飛。長跑運動員體內的有氧氧化系統供給能源能力較強,而他們又有強有力的心肺功能,以及足夠的糖及脂肪儲量作保障,因此確保了氧氣的充分供應。即便在看似漫長的跑道上飛奔,他們也不會出現“能源危機”。

                    我們不難發現,經過刻苦的鍛煉,運動員確實能夠擁有常人所不及的力量、速度、靈巧和其他優良素質。然而,也有某些高水平運動員的能力,是我們通過后天訓練也無法企及的。比如,加勒比地區的運動員幾乎天生就是短跑健將,他們擁有無與倫比的“種族速度優勢”,而東非地區則盛產中長跑運動員,世界上最優秀的中長跑運動員幾乎都出生于此。與他們相比,東亞人種的力量、速度和爆發力顯然是略遜一籌。也許從科學的角度理解,我們才能更珍視劉翔、姚明等人所取得的成績。


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