作者：Jack H. Wilmore

　　W. Larry Kenney

　　利用昨天所介绍斯洛文尼亚选手在自行车比赛中获胜的技术，运动科学家就能测试个人在安静和运动中或运动后的能量消耗。这节将详细论述身体在安静状态下、次最大强度运动、最大强度运动以及急性运动后恢复期的身体能量消耗的速率或代谢率。

　　（一）基础和静息代谢率

　　身体使用能量的速率称为代谢率。估算安静及运动时的能量消耗，通常是凯发k8国际依据全身的氧气消耗量（VO 2）以及它的能量当量来评估。在安静状态下，一般人平均每分钟消耗大约0.3L的O2，等于每小时18L、每天432L的O2消耗。

　　如果知道一个人的VO 2，就能计算这个人的能量消耗。在安静状态下，身体通常都是以糖和脂肪为混合燃料。对大多数混合性饮食的人，安静时RER值通常是0.80，而此时的能量当量是4.8kcal/L O2（表4-1），使用这些值就可以计算人的热量消耗。

　　Kcal/d=每天消耗O2数×每升氧产生的热量数

　　=432L/d × 4.80 kcal/L O2

　　=2074 Kcal/d

　　此值几近符合70公斤（154磅）男性在安静时的平均能量消耗量。当然，这不包括每天日常活动所额外消耗的能量。

　　另一个测量安静时能量消耗的标准方法是基础代谢率（basal metabolic rate，BMR）。BMR是指一个人平躺休息时的能量消耗速率，测试必须在最少8小时的睡眠、12小时的禁食之后立即测量，此值反映出一个人完成其必要生理功能的最低能量需求。

　　因为肌肉具有较高的代谢活动，BMR通常以每分钟每公斤瘦体重消耗多少千卡热量来表示，瘦体重越重，一天消耗的能量越多。相对于男性来说，女性瘦体重少而脂肪多，因而在相同体重的情况下，她们的BMR一般低于男性。

　　体表面积也会影响BMR。体表面积越大，从皮肤散失的热量越多，所以需要提高BMR产热来维持体温，因此BMR也经常以每小时每平方米体表面积消耗多少千卡热量来表示。

　　因为斯洛文尼亚选手在自行车比赛中获胜我们在讨论每日的能耗，所以选择更简单的单位：千卡/天。

　　其他影响BMR的因素还包括：

　　● 年龄：随着年龄增加，BMR逐渐降低，因为年龄的增加导致瘦体重的减少。

　　● 体温：体温升高，BMR也会升高。

　　● 心理压力：压力会提高交感神经系统的活性，使得BMR升高。

　　● 激素：如甲状腺分泌的甲状腺激素和肾上腺分泌的肾上腺激素，两者都会升高BMR。

　　大多数研究者利用静息代谢率（resting metabolic rate，RMR）一词来代替BMR，因为大部分的测量都是紧接着BMR测试之后，测量环境大致相同，无需让受试者躺在医院或实验室里。本质上，BMR和RMR值相同，范围介于1200～2400千卡/天之间，但是每个人日常活动的平均总能耗范围在1800～3000千卡不等。

　　要点：大多数每天投入激烈运动训练运动员的消耗的能量都超过10000千卡/天。

　　（二）次最大强度运动的能量代谢率

　　运动时增加的能量需求远远超过RMR。如图4-3a所示，代谢会随着运动强度的增加而成比例的增加。受试者以50w的负荷骑功率自行车计5分钟，在1～2分钟内，其摄氧量（VO 2）从安静状态值上升并达到稳定状态；这位受试者在当天或者第二天以100w的负荷骑车5分钟，其摄氧量（VO 2）同样在1～2分钟达到稳定状态；利用相同方法，受试者分别以150w、200w、250w以及300w负荷骑车5分钟，结果每一负荷都能使受试者分别达到不同水平的稳定状态。如果将VO 2值的稳定状态相对于他们各自的输出功率绘图（图4-3a的右边部分），可以看出随着功率的增加， VO 2值也成比例增加，此稳定状态的 VO 2值即分别代表此负荷功率输出的能量消耗。

　　最近的许多研究表明，VO 2对较高功率输出的反应不会像图4-3a所示的稳定状态，而是更像4-3b所示。当功率输出超过乳酸阈值时（图4-3a和图4-3b右边虚线部分即是乳酸的反应），VO 2会在1～2分钟达到稳定状态后再持续地增加，这种增加的现象被称作为摄氧量动力学的缓慢阶段。引起此缓慢增加的机制是改变了动员的肌纤维类型，也即需要动员更多的低效率的II型肌纤维（换言之，为了达到相同的功率，它们需要消耗更多的氧气）。

　　有一类似但无相关的现象称为VO 2 漂移。VO 2 漂移是指在一段长时间、非最大强度运动、稳定功率输出的情况下，VO 2缓慢增加的部分。不同于上述的缓慢增加阶段，VO 2漂移是指功率输出低于乳酸阈值时缓慢增加的部分，而且增加的量很少。虽然目前对VO 2漂移的机制还未完全了解，但推测可能是受通气量和血液循环中儿茶酚胺增加的影响。

　　（三）最大有氧运动能力

　　在图4-3a里，当受试者以300w的功率蹬车，其VO 2 值的反应与强度在250w时的反应一样，表明受试者已达到他增加VO2max能力的极限，此峰值称作有氧能力-最大摄氧量（maximal oxygen uptake；．VO2max），VO2max被认为是心肺耐力和有氧能力单次测量的最好指标。此概念在图4-4作了进一步说明，此图比较了男性在训练者和非训练者中的VO2max值。

　　虽然一些运动科学家曾认为VO2max是一些耐力项目的很好的预测指标，但是马拉松比赛优胜者却又无法从实验室测得的VO2max值来预测其成绩表现。VO2max仅仅是预测耐力跑成绩的一个稳定指标，这表明好的成绩并不仅仅需要一个高的VO2max水平，这一观点将在第十及十三章讨论。

　　同样的，研究也指出仅仅8～12周的运动训练就可以提高VO2max水平，然后就处于稳定期，无论再怎样提高强度持续训练也无法进一步提高。尽管VO2max水平不再持续增加，但其耐力成绩仍可持续进步，表明运动者以更高百分比的VO2maax来完成运动。例如，大部分42千米（26.1英里）马拉松参赛者可以用近乎75%～80%VO2max的平均跑速跑完全程。

　　以最近马拉松世界纪录保持者Alberto Salazar为例子，他的VO2max是70ml/kg/min，这个值比根据他的马拉松最好成绩2小时8分钟所推算的VO2max值低，而他确实能够以86%VO2max的跑速跑完全程，这个百分比比其他一些世界级选手要高得多，这也许可以部分解释他世界一流的跑步能力。因为个体的能量需求与体型大小有关，VO2max通常都以相对体重来表示，即每分钟每公斤体重消耗多少毫升氧气（毫升/千克/分）。这样才可以对不同体型的运动员从事需要承受自身体重的比赛项目如跑步时，能够比较准确的进行相互比较。在不需要承受自身体重的运动项目，如游泳和自行车，其耐力成绩与以每分钟多少升氧气为单位测量的VO2max值关系更为密切。未接受运动训练的18～22岁大学生，女生VO2max平均值为38～42ml/kg/min；而男生为44～50ml/kg/min。在25～30岁之后，不活动者VO2max值每年会降低1%，造成这种现象的原因可能是生理老化加上久坐的生活方式导致。此外，成年女性的VO2max值远远低于成年男性，造成此性别差异的原因主要有两个：身体成分（女性通常瘦体重较男性低）和血红蛋白浓度（女性血红蛋白浓度低，因而携带氧气的能力也弱）。但是这种性别差异仍然无法了解其中有多少比例实际由生理差异引起，又有多少比例是因为久坐的生活方式导致。这个问题将在第十八章深入讨论。

　　要点：在优秀男性长跑运动员和越野滑雪运动员中，其有氧能力有很多都达到了80～84ml/kg/min。男性VO2max值的最高纪录是由挪威越野滑雪冠军选手所创造，他的 VO2max值是94ml/kg/min；女性最高纪录是俄罗斯越野滑雪选手所创造，其值为77ml/kg/min。相对的，身体条件很差的成年人其VO2max值可能低于20ml/kg/min。