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健康體能

2019-11-10 10:04:39

找對心率區間,運動成效更加倍!

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穿戴式心率裝置問世已經超過八年,但是真正了解心率裝置或運動App裡面所呈現的心率區間(與所對應的運動強度,如圖一),對你身體所產生的影響與機制的人應該為數不多。本文將針對不同的運動心率區間與身體所使用的能量系統及鍛鍊的目的與好處做系統化的整理。

 

圖一:運動心率區間 by JoiiSports 5.0

 

人體的能量系統

人體有三種能量系統,皆會產生化學能再轉化為機械能(功)。無論能量系統如何運作,目標都是產生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate; ATP),ATP是所有活的生物體的能量貨幣。 

 

第一個系統,稱為即時能量系統ATP-CP系統(ATP-磷酸肌酸系統; ATP-Phosphocreatine System),透過少量儲存的ATP和磷酸肌酸的分解而提供即時能量。磷酸肌酸分解後,會產生一些能量,可用於產生更多的ATP。該系統是無氧的,這意味著它在沒有氧氣的情況下發生,產生的能量能維持高強度運動約10-30秒。 

 

第二個系統是無氧醣解(Anaerobic Glycolysis)又稱乳酸系統,它可以在沒有氧氣的情況下將碳水化合物分解成ATP。在此過程中,血液中的葡萄糖和糖原(glycogen; 許多葡萄糖分子連接在一起,存儲在我們的組織內部)被分解為ATP、水和乳酸。無氧醣解通常可使我們持續約30秒至3分鐘的中度至高強度活動。 

 

最後一個系統被稱為有氧代謝(Aerobic Metabolism),或是有氧系統粒線體呼吸,因為它需要氧氣才能產生ATP,它涉及有氧醣解(分解葡萄糖和糖原以獲取能量)和Beta氧化(Beta Oxidation; 分解脂肪酸以獲取能量)。即使它產生的ATP比無氧醣解的要多,但由於需要氧氣和其他化學反應,有氧代謝產生ATP的速度較慢。它是從事中低強度活動時的主要能量系統,持續時間則可以超過3分鐘。 

 

我們需要認識每個能量系統總是在某種運動強度下才會起作用,但一個能量系統在另一個“啟動”時並不會“關閉”,而是根據鍛鍊的持續時間和強度來調用不同比例的系統。

 

有氧耐力區間

在最高心率(MHR)的55%~75%的區間是有氧燃脂區間又稱為有氧耐力區間。有氧耐力,也稱心肺耐力,是指心臟、肺、循環系統將氧氣運之肌肉以維持運動進行的能力。在這個區間,主要依靠有氧代謝(Aerobic Metabolism),可以讓血液攜帶大量的氧氣,身體將學會如何更有效地利用氧氣,更有效地泵血並利用脂肪獲取能量。這個區間的下端(55%~70% MHR)是暖身或恢復的區段,而上端(70%~75% MHR)是燃燒脂肪同時利用糖原為肌肉補充能量極好的區域。這區間的鍛鍊也是達到減脂減重最有效果的區間。  

 

 

有氧動力區間

心率在75%~85%MHR之間是有氧動力區間。有氧動力區間的下端主要依賴有氧代謝(Aerobic Metabolism),而在上端則主要依賴無氧醣解(Anaerobic Glycolysis)。在這區間鍛鍊主要是趨近無氧或乳酸閥值點的強度進行,以提升你的有氧系統上限來增強心肺適能。在這個區間鍛鍊,移動速度加快,意味著肌肉(快縮肌纖維)需要更大的力量收縮,進而促使肌肉整體的力量和結構產生大幅變化,身體將氧氣攜帶到肌肉和清除二氧化碳的能力會增強,所以這是增加整體肌肉力量的好方法。好的長跑速度也應該控制在這個區間。 

 

最大效能區間

最大效能區間(85%~95%MHR)是無氧區間(anaerobic zone)。所謂最大效能的意義是指在「身體維持比賽級速度的同時,肌肉消耗最少量氧氣和能量的能力。」此心率區間通常以無氧醣解(Anaerobic Glycolysis)為主要的代謝途徑。身體燃燒糖原並產生乳酸副產物,以至於它不能很快地從肌肉中去除-這又稱為乳酸閾值。在最大效能區間訓練可以提高乳酸閾值與乳酸清除率,以提升從事運動時大量去除乳酸的能力,也就是身體更有能力應付高強度無氧訓練所產生的乳酸堆積。 

 

最大效能區間訓練帶來的生理轉變還包含最大攝氧量提高之後,對呼吸系統造成的壓力進而促使肋間肌和橫膈肌增強;應用更多的肌肉尤其是快縮肌纖維,因而讓身體的力量變強;對腦下垂體的刺激增進生長激素的釋放進而促使肌肉生長。 

 

 

速度與爆發力區間

速度即爆發力區間為95%~100%MHR。在這區間,我們主要依靠無氧醣解(Anaerobic Glycolysis)、ATP-磷酸肌酸(ATP-Phosphocreatine)及儲存於肌肉少量的ATP來提供繼續前進的能量。這區間的鍛鍊很辛苦,但好處也多多。可以提升恢復速度、乳酸代謝能力增加、神經系統功能提升、快縮和慢縮肌纖維的反應更快、能量製造效率提高、肝醣儲存量增加、呼吸功能變強,而且最大攝氧量、無氧耐力、肌肉耐力、爆發力(加速能力)與最高速度都會提升。 

 

由於肌肉處於缺氧的狀態,這種訓練應僅在短時間內進行,例如百米全力衝刺。此區間的運動強度非常高,因此必須特別小心,以免過度訓練而受傷,一定要充分取得休息和營養補充後再進行相關的訓練。就實際的訓練法來說,有高強度且連續進行的跑步,以及高強度間歇訓練(HIIT)。不論採取哪種訓練法,都必須避免過度,應控制在每週不超過 2次為原則。 

 

小結:

表一&圖二把以上所提及的不同心率區間所使用的能量系統與鍛鍊目的好處做個系統化整理,供大家未來訓練時的參考。

 

表一:不同心率區間所使用的能量系統與鍛鍊目的

 

圖二:不同心率區間所使用的能量系統與鍛鍊目的

 

參考資料
[1] 心跳率,你最好的運動教練, Roy Benson & Declan Connolly, 臉譜出版社
[2] http://resource.download.wjec.co.uk.s3.amazonaws.com/vtc/2015-16/15-16_30/eng/02-during-the-game/Unit2-energy-systems-and-their-application%20.html 
[3] https://support.polar.com/en/support/tips/Polar_Sport_Zone

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