【等級:大學】搞懂能量系統才能排好訓練菜單!

安排菜單前,先說明這兩種能量系統所使用的燃料、產生的代謝物、生化路徑以及訓練後人體對他們的反應,更能讓您了解怎麼安排好訓練方式

在先前的兩篇文章中(跑步一定是有氧、重訓一定是無氧嗎&如何分辨有氧運動跟無氧運動),TUK簡單的介紹了有氧及無氧運動的辨別方式,讓大家對這兩種系統都有了個基本概念。

而在這篇文章中,TUK將更進一步的說明這兩種能量系統所使用的燃料、產生的代謝物、生化路徑以及訓練後人體對他們的反應,並且將具體介紹如何在安排訓練菜單時應用這些知識。

這篇文章將運用到比較多學術名詞,內容會較艱深,抓穩囉!

一開始再次強調之前不斷重複的概念:運動的強度會直接影響我們使用的能量系統,強度越強,越需要依賴無氧系統;強度較低、時間較長的運動,則會依賴有氧系統。兩者之間的差異就在於產生能量的速度。

這是因為兩種能量系統所使用的燃料以及生化路徑差異頗大。在無氧系統中,人體可以直接(也只能)使用葡萄糖來做為燃料,並且不需氧氣的參與即可產生能量(ATP),所以提供能量的速度飛快。

相反的,有氧系統雖然也可使用葡萄糖作為燃料,但在那之前會需要將葡萄糖轉化成丙酮酸、乳酸,並進一步轉化成乙醯輔酶A後,搭配充足的氧氣,才能順利產出能量,過程繁雜自然速度較慢。

更重要的是,葡萄糖只能從碳水化合物或蛋白質轉化而來;脂肪雖然也能轉化成乙醯輔酶A,但卻不能轉化成葡萄糖。這意味著在快速且強度較高的運動下,儲存最多能量的脂肪並沒辦法提供能量,身體僅能透過葡萄糖生成能量。

所以強度越強的運動,我們越需要仰賴碳水化合物及無氧系統;強度較低、持續時間較久的運動,則需要依靠脂肪以及有氧系統來產生能量。

另一方面,無氧系統在轉化葡萄糖的過程中會產生大量氫離子,而高濃度的氫離子會讓身體酸化(降低PH值)。由於過低的PH值會影響生物生存,所以身體會將代謝產物丙酮酸和氫離子結合變成乳酸,減少體內的氫離子濃度,讓酸鹼值不至於下降太快。

只不過能轉化成乳酸的總量有限,當乳酸超量時,氫離子會持續累積,達到一定程度後會抑制肌肉收縮(產生嚴重疲勞感),以阻絕氫離子持續產生,避免身體受到進一步的危害。

這也是為何無氧運動所能持續的時間有限的原因,因為身體能產出(容忍)的乳酸有限。(注意乳酸不是引起酸痛的主因,乳酸的存在反而是讓你能在高強度下持續運動的關鍵)

至於這些氫離子要怎麼排除呢?靠的就是氧氣啦!在氧氣充足的狀況下,這些氫離子(包含乳酸內的氫離子)會與氧氣結合成水並透過有氧系統產生大量能量,不僅解決過酸的危機,還能有充足的能源讓你持續運動。

講到這是不是有些昏頭了呢?我們先綜合上面這些資訊,列出一個簡易的能量流程表幫大家複習一下:

高強度運動開始(使用無氧系統,消耗葡萄糖)

運動持續,產生大量氫離子

丙酮酸與氫離子結合成乳酸,讓運動能維持下去

當乳酸累積到上限,氫離子無法被清除而累積到一定程度後,身體感受到強烈疲勞感,無法維持原本的運動強度

運動強度降低,氧氣開始充足

有氧系統開始擔任主要能量提供者,氫離子與氧氣結合成水,產生大量能量,讓運動維持下去

了解這個基本流程後,我們可以歸納出幾個重要事項:

  1. 無氧系統不需氧氣即可運作,能快速提供高強度運動所需要的能量
  2. 身體能容納的乳酸越多,高強度運動能維持的時間就越久
  3. 氧氣的參與決定氫離子的命運(無氧變乳酸、有氧變水及能量)
  4. 無氧系統需要(只能)使用葡萄糖、有氧系統能使用葡萄糖或脂肪

除此之外我們還要特別說明一件事情:這兩個系統並非完全照順序進行,而是同步進行,只是會依據狀況改變主要供能的系統。

換句話說,並不是某段時間100%依靠無氧系統或100%依靠有氧系統,而是高強度運動下,無氧系統會佔供應能量的大宗,而有氧系統僅佔一點點。當運動強度降低或時間拉長時則相反。(例如100公尺衝刺時,無氧系統可能供應了99%的能量,有氧系統可能供應了1%的能量)

因此剛剛提到無氧系統所產生的乳酸,其實在運動過程中就會被有氧系統逐漸代謝掉,而這個代謝乳酸的速度(或是說能承受的乳酸量)會決定你能維持高強度運動多久,當超過那個極限時(代謝速度跟不上產出),乳酸就會快速堆積,導致你快速力竭。

這個極限我們稱作「乳酸(無氧)閾值」。如果有進行適當的體能訓練,則可有效提升你的乳酸(無氧)閾值,讓你承受高強度運動的時間能更持久。

像是【如何分辨有氧運動跟無氧運動】這篇文章中提到的世界馬拉松紀錄保持者Eliud Kipchoge的無氧閾值就非常高,也就是說他能在超高強度的運動中,仍然維持無氧閾值之下(乳酸代謝速度高於產出速度),這是為何他能用超高速跑這麼久時間的原因。

好!在搞懂這些後,接著我們就要來應用到訓練菜單上了!

要能安排出一個合理的訓練菜單,TUK認為關鍵在於你有沒有考量到能量系統對身體的影響。

舉例來說,當我同時安排跑步與重訓在同一天時,我如果先執行強度不低的跑步,那在過程中我會消耗掉不少葡萄糖,這樣一來稍後的重量訓練(以無氧系統為主的運動),就會擁有比較少量的葡萄糖來供應能量,就有可能導致我提早發生疲勞,降低訓練成果。(跑步建議安排在重訓之後,或強度不要太高、時間不要太久)

又或者是說,當我安排10RM的一系列重訓動作,但每組之間的休息時間僅安排1分鐘,那就很有可能因為乳酸來不及排除而導致肌肉無法順利收縮(因為氫離子堆積),讓訓練效果不彰或提高受傷風險。(10RM雖然不算重,但因為每組需要30~40秒完成,會堆積不少乳酸,除非刻意要訓練肌耐力,不然組間休息建議2分鐘以上)

所以在安排任何訓練動作的同時,我們要評估這個動作(或模式)的強度到哪?大概是使用到何種能量系統?這樣才能明確知道可能產生的後遺症有哪些,或需要注意的燃料是那些。

例如安排無氧系統為主的運動,在訓練前就不宜空腹過久,至少需要吃一些能補充葡萄糖的食品,例如無添加過多人工食品的麵包、一杯阿華田、能量棒等等,這樣稍後的無氧系統才有足夠的燃料可使用。

其實菜單的安排還能更精細,只是這樣需要考慮的東西就會更多,但對一般人而言,TUK認為不需要這麼計較,只要能抓到上面提到的大原則,你的菜單執行起來就會順暢許多,效率保證UPUP!

參考資料:
Katch, V. L., McArdle, W. D., & Katch, F. I. (2011). Essentials of exercise physiology 4th: Lippincott Williams & Wilkins.


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