運動時的環境溫度對人體能量代謝的影響

王嫚嫚

運動時環境溫度對人體的體溫調節機制的及能量代謝的影響。在不同的環境溫度下時，機體為維持自身體溫的穩定并適應環境，對自身體溫進行調控，同時能力代謝也受到影響。為體育運動領域環境溫度和體感溫度的設置及監測提供參考。

1 人體的體溫調節機制

1.1 產熱與散熱

在高溫環境下人體運動，體內可以基于實時調整中樞神經系統的溫度自動控制內分泌，如汗腺，骨骼肌和皮膚細微血管等進行體溫的自動調節，使得機體的熱量產熱與體溫散熱活動過程相對均勻。因此人體的代謝率和環境溫度變化直接性地影響到了人體溫度的正常變化。長期持續的高低熱環境可使人體心血管中樞系統、體溫調節、體液調節達到人體可承受的最佳極限。機體很可能自然地出現心血管緊張程度顯著升高、核心體溫升高、中樞神經系統疲勞、肌糖原消耗明顯減少、大量體液流失等一系列強烈的應激作用。隨著熱應激和運動持續時間不斷地延長，導致局部肌肉氧含量急劇減少，代謝物大量堆積，造成局部肌肉出現疲勞、痙攣等不良反應。而且當我們人體內部保持安靜的活動狀態時，骨骼肌也會產出熱量，但是所產出的熱量僅僅占到了我們機體全部活動產出的總熱量的20%。在進行人體活動時，骨骼肌組織所需要消耗的熱量約有75%被轉換成了熱能，產生的熱量明顯增多，占全部骨骼機組織總熱量的90%左右。當身體在高溫環境中運動時，肌肉上產生的熱量不是通過傳導的方式消散，而是通過汗液的蒸發帶走。而蒸發散熱主要依賴于其周圍的水分飽和度，即體表周圍相應區域的濕度。

1.2 脫水

當體內環境氣候溫度過高時，機體為了有效地保證體內核心體溫的恒定，以大量水分向體外排出的途徑把體內多余的水分和熱量向體外快速地排出，使體液大量流入或遺漏，丟失增多，造成機體脫水。此時由于體內水鹽代謝紊亂而出現失衡，血腦細胞透明度也就會隨之有所改變，大腦中某些關鍵地方的人體血流就很有可能因此而有所幅度的減少。研究通過對斷層掃描進一步觀察我們可以清楚地發現，在口渴或者是脫水受到誘導時，大腦前部皮層的全部血流量都會重新均勻地分布，使初級人的軀體前部能夠感知到運動皮層、運動皮質、頭骨和大腦額葉前部能夠感知到運動皮質發生變化。脫水反應可直接嚴重影響某些單胺酸中樞神經遞質的分泌，破壞膽堿，間接影響中樞神經過敏癥各肌神經接點。此外，脫水可直接激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質的軸，使其產生一系列垂體應激激素。這些反應都可能是對于進行運動的某些機體有負面作用。脫水率一旦達到了5%以上，那么運動員的體重可能就有所輕微減少、精神失常、昏迷甚至可能是突然死亡。

1.2.1 高溫對能量代謝的影響

研究表示，機體的溫度可以在一定范圍內適度地升高，引起體內部分代謝酶活性的升高，促進了機體正常的新陳代謝。Febbraio等讓13名耐力運動員分別在環境氣候溫度分別設定為20℃、40℃，相對濕度分別設定為20%的環境中，以70% VO2max的最佳人群運動時間和強度，進行40分鐘的運動，結果表明，環境氣候溫度分別設定為40℃的一組人群在運動后，血液中所含的兒茶酚胺濃度較高。明顯地比較低于其他環境氣候溫度20℃的人群。血漿中的兒茶酚胺酶含量增多可以通過激活磷酸酶，加快肌內糖原的轉移，使血糖和血乳酸水平升高。在這種高溫的環境下進行運動時，由于體溫的各個調節點都向上移，此時如果體溫的調節點升高，心率就有機會逐漸增加，體內部分激素的水平就有機會發生變化，這些各種受到影響的因素均很有可能也就會直接引起人體內新陳代謝功能的減退和增高。一般認為，體溫每升高1℃，基礎代謝率就可能提高13%。Consolazio等的研究表明，當士兵們在沙漠中工作時，熱能的消耗量就會隨著氣候和溫度的不同而有所改變。在環境溫度范圍內為21℃以上，29.4℃以下時，能量的消耗與傳統方法沒有太大差異。但當溫度提高到29.4-37.8℃時，能源的消耗比就會明顯地提高。另外，機體為了能夠保持散熱，心血管系統的活動緊張程度的加劇，汗腺的活動和功能的增強等也會導致代謝率的增加。分析認為高溫高濕下機體的呼吸頻率和每分通氣量提高，促進機體進行有氧代謝能力。

1.2.2 低溫對能量代謝的影響

Flore等人研究發現，在低溫10℃和30℃兩種不同的環境下，低溫10℃下機體內的血乳酸濃度升高，分析認為在10℃機體內糖類會參與供能，由于糖類物質是產熱的主要供能物質，因此，在低溫條件下，糖類物質會被大量消耗。Ganon等人對采用65% VO2max強度對健康男性在3℃和20℃環境下進行持續90min運動后發現，在股外側取肉樣顯示在3℃肌糖原量利用減少，但呼吸商升高，分析認為可能是因為低溫環境下機體戰栗對糖的利用增加導致肌肉內糖含量減少，進而來維持機體的核心溫度。

2 結語

綜上所述，運動時的環境溫度對人體能量代有一定的影響，在運動訓練時應注意其影響。

（作者單位：南京體育學院）