力量速度耐力灵敏和柔韧素质的生物学基础

力量、速度、耐力、灵敏和柔韧素质的生物学基础与评价方法人体在运动中所表现出来的力量、速度、耐力、灵敏、柔韧等身体基本状态和功能能力，这就是所称的身体素质。它是人体的各种与运动相关的综合功能状态，同时也包括运动员在其特殊运动项目中的运动能力。身体素质的发展水平不仅取决于肌肉本身的结构和功能特点，而且还与肌肉工作时的能量供应、内脏器官的机能以及神经调节能力有关，即身体素质是人体各器官系统的功能在肌肉工作中的综合反映。良好的身体素质是掌握运动技能、提高运动成绩的基础。没有良好的身体素质，就不能形成完善和高难度的运动技能。因此，在运动训练中都十分重视身体素质的训练与提高。一、力量素质的生物学基础与评价方法肌肉力量是绝大多数运动形式的基础，运动员的肌肉力量的大小与其它身体素质如速度、耐力、灵敏等密切相关。因此，力量素质是一切身体素质的基础。教练员和运动员应掌握好力量素质的生物学基础以及评价方法，对于运动训练的科学化是十分必要的。（一）力量的分类1．绝对力量绝对力量是一块肌肉或一组肌肉群中总的力量潜力，通常用肌肉收缩时所能克服的最大阻力负荷来表示。绝对力量不等于最大力量。正常人只能随意调动自己力量潜力的70%左右，那些非随意支配的力量潜力只在应激状态、药物或兴奋剂的使用及非随意最大收缩（离心收缩）的状态下被动用。因此，在正常情况下，人们所表现出的最大力量与理论上的绝对力量是有差异的。通过力量训练可以降低人体的这种非随意支配的力量潜力。2．相对力量相对力量是单位体重所能发挥出来的力量。通常用不同负荷条件下所发挥出的力量与体重的比值予以评定。相对力量通过计算出单位体重的肌力以排除运动员体重差异对其力量大小的影响，从而有利于在个体或群体间进行比较。3．速度力量速度力量是指肌肉在运动时快速克服阻力的能力。速度力量是力量和速度有机结合的一种特殊力量素质。肌肉在运动时克服阻力的过程中，阻力越大，速度越慢。在许多运动项目中，运动员克服的阻力大多是恒定的，如田径投掷项目的器械重量是恒定的，这些项目运动员的速度力量实际是在恒定阻力条件下所表现出来的最大“动作速度”。这类项目的速度力量训练主要是最大“动作速度”的训练。速度力量最典型的表现形式就是通常所说的爆发力。爆发力要求运动员在运动时，在尽可能短的时间内，爆发出尽可能大的力量。4．力量耐力力量耐力分为静力性和动力性力量耐力两种。运动员在静力性工作中长时间保持相应强度的肌紧张称为静力性力量耐力；在动力性工作中多次完成相应强度的肌收缩的能力称为动力性力量耐力。动力性力量耐力又可区分为最大力量耐力、快速力量耐力以及长时间力量耐力。力量耐力是力量与耐力的复合素质，其水平亦取决于运动员力量素质与耐力素质的水平，须通过较长时间的肌肉用力练习来提高。（二）力量素质的生物学基础1．肌肉收缩的基本形式肌肉收缩的基本形式，如下图所示。以肌肉长度变化分类可分为向心收缩、离心收缩、静力性收缩；以不同负荷分类可分为等长收缩、等张收缩、等速收缩。肌肉长度发生变化的收缩类型均属于动力性工作，反之则属于静力性工作。（1）向心收缩：当肌肉所产生的张力大于外加阻力（负荷）时，肌肉的长度缩短，牵拉它附着的骨杠杆做向心运动。向心运动时人体实现各种加速度运动的基础。等张收缩：由于活体上基本不存在真正的等张收缩，因此等张训练的概念，可泛指一般的抗阻训练。（2）离心收缩：当肌肉收缩所产生的张力小于外加阻力（负荷）时，虽然肌肉处于收缩状态，但仍然被拉长，称为离心收缩。（3）等长收缩：当肌肉在两端被固定或负有不能拉起的重量情况下收缩时，肌肉虽积极收缩，但长度并不变化。（4）等速或等动收缩：在肌肉收缩时，以关节为轴移动的肢体的角速度保持不变，并允许肌肉在全幅度运动过程中始终保持100％的最大用力收缩。2．肌肉适应性肥大的生物学基础肌肉适应性肥大主要表现为肌纤维的增粗，也有人认为是肌纤维数目增多。不同项目肌肉增大的部位和程度不同。就其生物学基础来讲，肌肉的适应性肥大一方面是指肌纤维非收缩蛋白成分的增加所致的肌肉体积增加，如线粒体、肌糖原、磷酸肌酸、肌红蛋白等数量的增加，即肌浆型功能型肥大。这种肥大可有效提高肌肉的有氧工作能力和收缩耐力，但对肌肉最大肌力作用不明显。通常较小强度长期运动会导致此类功能性肥大，肥大出现的部位主要是慢红肌和快红肌肌纤维。耐力性运动主要使慢肌产生肌浆型功能性肥大。另一方面肌肉的适应性肥大表现在肌纤维中的收缩蛋白含量增加，肌原纤维的体积明显增加，即肌原纤维型功能性肥大，长期大负荷力量训练可使绝对肌力和相对肌力均显著提高，产生部位主要在快白肌纤维中。力量性和速度性全力运动最终主要是达到肌原纤维型适应型肥大。肌肉适应性肥大是一种综合表现，其中既包含非收缩成分的增加，也有收缩成分的增加，同时肌外结构如毛细血管数量及体积增加等也对肌肉肥大有一定的影响。3．决定肌肉力量的生物学因素决定肌肉力量的生物学因素有许多，主要有肌纤维收缩时的初长度、肌纤维的横断面积、肌纤维类型和运动单位、肌肉的收缩速度、神经系统的机能状态、年龄与性别以及体重等方面。（1）肌纤维收缩时的初长度肌纤维的收缩初长度极大地影响着肌肉最大肌力。肌纤维处于一定的长度时，肌纤维收缩力最大。肌小节过短和过长都将因肌球蛋白横桥与肌动蛋白结合的数目减少而导致肌力下降。另外，肌肉被拉长后立即收缩所产生的肌力远大于肌肉先被拉长、间隔一定时间之后再收缩所产生的肌力。这是因为除肌肉处于最适初长度外，快速收缩使肌肉出现牵张反射，反射性地提高了肌肉力量。为什么原地下蹲后立即起跳要比先下蹲、间隔一段时间后再跳要跳得更高就不难解释了。（2）肌纤维的横断面积肌肉力量的大小与肌肉的体积有关，力量训练引起的肌肉力量增加，主要是由于肌纤维横断面积增加造成的。由运动训练引起的肌肉体积增加，主要是由于肌纤维中收缩成分增加的结果。运动后，激素和神经调节对肌肉代谢产生作用，使蛋白质合成增多，引起肌纤维中收缩成分的增加。力量训练引起的肌肉横断面增大，除蛋白质增多外，同时伴随着肌肉胶原物质的增多。（3）肌纤维类型和运动单位肌肉力量受肌纤维类型和运动单位大小、类型的直接影响。同样肌纤维数量的快肌纤维的收缩力明显大于慢肌纤维，因为快肌纤维内含有更多的胶原纤维，无氧代谢酶活性高，供能速率快，单位时间内可完成更多的机械功。运动单位是指一个α-运动神经元及其所支配的骨骼肌纤维，慢肌运动单位神经元的兴奋性较高，快肌运动单位神经元的兴奋性较低。通常情况下，运动神经元支配的肌纤维数量多，产生的肌肉力量就相应增大。运动中募集的运动单位越多，产生的肌肉力量会越大。（4）肌肉的收缩速度肌肉力量与肌肉缩短速度之间存在着一定的关系。对于需要爆发力的运动项目而言，在训练中发展高速度下增加肌肉力量，显然要比在低速度下增加肌肉力量更为重要。因此，在训练中要注意运动负荷和运动速度适当结合。（5）神经系统的机能状态神经系统的机能状态主要是通过协调各肌群活动、提高中枢兴奋程度、增加肌肉同步兴奋收缩的运动单位数量来提高肌肉最大肌力。中枢神经系统的兴奋程度对提高最大肌力具有重要的作用。克服最大负荷甚至超过最大负荷的训练有助于提高中枢神经系统的兴奋性，将有效地提高肌肉最大肌力。同时，骨骼肌中的本体感受器肌梭受到牵张后反射性引起肌肉产生收缩，使肌肉力量增大。（6）年龄与性别人在成年之前，力量的增长很快，通常在20～30岁时达最大，以后逐渐下降。身体发育成熟以后，只有经过超负荷训练才能使肌肉力量增加。如果不进行力量训练，随着年龄的增长，肌肉力量会同其他器官系统功能一样开始减弱。女孩大约在10岁以前与男孩的力量增长一致。进入青春期后，力量的性别差异加大，由于雄性激素分泌的增多，有效地促进了男孩肌肉和骨骼体积的增大。成年女子由于性激素等原因，其肌肉发达程度远较男性差，故肌肉平均力量大约仅为男性肌力的2/3，但不同肌群力量差异较大。男子经常参加一些能发展力量和爆发力的体育活动，使他们比女子更接近自己潜在的最大力量水平。（7）体重体重大的人一般绝对力量较大，体重较轻的人相对力量可能比体重大的人大。根据不同的运动项目，运动员要求的绝对力量和相对力量也不同，如投掷项目运动员绝对力量较大，因为他们必须克服外部阻力完成技术动作，而短跑等项目需要克服体重且对速度、灵敏和协调要求较高，其该类项目运动员相对肌肉力量较大。（三）力量训练的基本原则及方法1．力量训练的基本原则（1）超负荷原则若要提高肌肉的最大力量，必须使肌肉克服的阻力足够大，阻力应接近（至少超过肌肉最大负荷能力2/3以上）或达到甚至略超过肌肉所能承受的最大负荷。只有力量训练的负荷逐渐增大，超过过去的负荷，才能发展力量。通常低于最大负荷80％的力量练习对提高最大肌力的作用不明显。（2）专门性原则从事的肌肉力量练习应与运动项目相结合。进行负重抗阻练习时，应包含直接用来完成动作的肌肉群，并尽可能地模拟实际的动作结构及动作的节奏与速度。身体部位的专门性和动作结构的专门性，有利于神经系统的协调调节能力，以及肌肉内一系列适应性生理和生化变化。（3）渐增负荷原则通过一段力量训练后，力量获得增长，就要及时增加负荷量，才能使肌肉力量持续提高。某一负荷最初对某一个练习者来说可能是超负荷，但随着训练水平的提高，这一负荷对他来说已经平常负荷，不是超负荷了。此时若不增加负荷，则后面的练习将逐渐转向发展肌肉耐力而不是发展最大肌力。因此，应逐渐增大负荷，使其训练的肌肉经常处于大负荷状态，才能有效地提高最大肌力。（4）有效运动负荷原则当运动强度和运动量太小时，对身体机能没有明显的影响，只有足够大的运动强度和足够长的运动时间才会对身体机能产生运动痕迹和效果，长期的身体机能运动变化最终将导致身体形态结构的一系列变化。这种将导致身体产生运动痕迹和效果的最小运动强度叫做靶强度，此时的心率称为靶心率。通常每次力量训练应有不少于三组接近或达到肌肉疲劳的力量练习，才能使肌肉力量逐渐提高。（5）负荷顺序原则力量练习过程中要考虑前后练习动作的科学性和合理性。应遵循先练大肌肉、后练小肌肉、前后相邻运动避免使用同一肌群的原则。大肌肉相对不易疲劳，可延长练习时间，而小肌肉练习容易疲劳，将影响大肌肉练习动作的完成。前后相邻动作若使用同一肌群，由于前一动作练习已经使该肌群疲劳，所以完成后一动作时，既不能保证动作质量，又容易出现肌肉过度疲劳和肌肉损伤。（6）合理训练间隔原则两次训练课之间的间隔时间要适宜，下次力量训练应在上次训练出现的超量恢复期内进行，从而使运动训练效果得以积累。训练间隔时间与训练强度和训练量相关，训练强度和训练量大，间隔时间应长。不同训练水平者出现超量恢复的时间不同，应根据不同情况确定训练的间隔时间。对初次参加运动的训练者，隔天训练的效果较好。一般经训练力量增加后，每两周进行一次力量训练可使已获得的力量得到保持。2．力量训练的基本方法最大力量、相对力量、速度力量和力量耐力的发展，受各种不同主要因素的影响，训练过程中应根据各种力量的影响因素采取相应的方法发展不同种类的力量。各种不同力量的影响因素见图4－2。（1）静力训练为了改善肌肉力量耐力或伤后恢复初期时，静力训练是可行的，因为其肌肉收缩强度较小，而一般以改善肌肉最大力量为目的的是等长收缩训练。等长训练主要改善其训练角度±15º以内的肌力，因此若要提高全关节活动幅度的肌力，则必须每隔30º角进行训练。进行等长训练后提高肌力的训练效果容易进入停滞阶段（一般8周左右），对肌肉爆发力会产生不良的干扰。（2）等张训练等张训练比等长训练更易客观地评价训练负荷。逐步提高负荷，力量就可逐步增强。重复次数少而阻力大的练习，可很快提高力量，重复次数多而阻力中或小的练习，可增大肌肉体积及肌肉耐力。（3）等速训练等速训练是较为有效的训练方法，因为它对肌肉的刺激最深刻，并能按照专项需要，通过预定训练速度而分别训练不同类型的力量素质。在利用等速练习器进行训练时，器械所产生的阻力总是和用力的大小相适应，这种练习比较符合运动实际的需要。（4）超等长训练肌肉的向心收缩如果紧接在同一肌肉的离心收缩之后，会更为有力，利用这种方法进行力量训练就称