摘 要： 体育竞技比赛中往往需要运动员在高温条件下进行各种冲刺跑 (包括单次冲刺、反复性冲刺和间歇性冲刺) 。探讨热环境对冲刺能力的影响, 来揭示其机理, 并提出相应的缓解热环境对冲刺能力影响的策略, 为周期性竞速项目和球类项目运动员在热环境下的训练和备赛提供参考和依据。研究结论:1) 肌肉温度的适度上升或许有利于单次冲刺或者多回合冲刺中的前几次冲刺成绩。然而在反复冲刺中, 机体能力随着温度的升高会到达一个临界点, 核心温度过高会影响运动员的冲刺能力, 因此合理控制运动员的体温是关键, 核心温度过高或者过低, 均会影响运动员的冲刺能力。2) 预冷法是提高运动员在热环境中冲刺能力较为快速且便捷的方法。预冷法的效果并不是普适的, 这种差异也可能与采用的预冷却方法的多样性有关 (如冷水浸泡、冰夹克、冷水摄入以及风扇等) , 应根据实际情况 (如环境温度、运动项目、比赛场地和机体状态) 来合理选择预冷方式。3) 热习服训练可以改善运动员在高温环境中的冲刺能力, 但适应时间相对较长。为了将热习服的适应效果最大化, 热习服阶段应至少要达到2周, 此外, 运动员应在与比赛场地相同的热环境中进行热习服训练。
关键词： 热环境; 冲刺; 预冷; 热习服;
Abstract： In sports competitions, athletes are often required to perform various sprints under high temperature conditions (including single sprint, repeated sprint and interval sprint) . This study intends to reveal the mechanism by exploring the influence of hot environment on sprint ability, and proposes corresponding strategies to alleviate the impact of heat environment on sprint ability, so as to provide training and competition preparation references for the athlete of periodic racing sports and ball games in hot environment. Conclusions: 1) A moderate increase in muscle temperature may be beneficial for the single sprint or the first few sprints in multiple rounds of sprint. However, with the core temperature increase, the repeated sprint ability will reach a critical point and decline, therefore, it is vital to maintaining the athletes' body temperature reasonably, if the core temperature too high or too low, it will affect the athletes' repeated sprint ability; 2) The pre-cooling method is a relatively quick and convenient method to improve the sprint ability of athletes in heat environment.However, the effect of the pre-cooling method is not universal, and this difference may also be related to the diversity of the pre-cooling methods (such as cold water immersion, ice cold water jacket, intake and fan etc.) . The pre-cooling method should be used reasonably according to the actual situation (such as the environment temperature, the competition field and the state of athlete) ; 3) Heat acclimatization training can improve the sprint ability of athletes in hot environment, but the adaptation time is relatively long. In order to maximize the adaptation of the heat acclimatization, the heat acclimatization phase should be at least 2 weeks. In addition, the athletes should undergo heat acclimatization training in the same heat environment as the competition venue.
Keyword： heat environment; sprint; pre-cooling; heat acclimatization;
对爆发性冲刺要求较高的田径短跑项目而言, 运动员的冲刺能力是决定其比赛取胜的关键, 而对于团体球类项目而言, 在比赛中能表现出较好的反复冲刺能力 (Repeated sprint) 或者间歇冲刺能力 (Intermittent sprint) 往往也是决定比赛取胜的关键因素之一[1]。目前, 运动员的重复“全力以赴”冲刺跑的能力是各类训练项目的训练热点[2]。单次冲刺一般泛指≤10 s的全力跑, 然而, 反复冲刺是指运动员在短恢复期内 (≤60s) 进行的一系列冲刺回合, 因此会有显着的 (冲刺) 能力下降趋势, 相比之下, 间歇冲刺的回合之间有足够长的恢复时间, 允许运动员几乎完全恢复冲刺能力[3]。反复冲刺和间歇冲刺的主要区别是, 间歇冲刺很少或没有冲刺能力下降, 而反复冲刺有显着的冲刺能力递减 (图1) [4]。这一区别很可能是这两种冲刺类型导致疲劳程度不同的原因。和低温环境相比, 在热环境下的训练和比赛, 会给运动员的机体调节系统带来严峻挑战, 核心温度过高会显着降低运动员的耐力水平, 在热环境下, 运动员往往更容易产生疲惫感和能力的下降[5]。
然而, 目前鲜有关于热环境对冲刺能力影响的研究。很多大型的赛事是在热干燥和热潮湿环境下举办的, 如澳大利亚网球公开赛、2016年的巴西奥运会和即将在卡塔尔举办的2022年FIFA世界杯的比赛, 在这期间运动员的冲刺能力会受很大影响。迄今为止, 热环境因素对冲刺能力的影响大多集中在对间歇冲刺练习 (例如热暴露) 的研究上。Ball等人[6]研究了热环境对于在重复30 s的全力功率自行车运动中, 每个回合有4 min的恢复时间的功率输出的影响。他发现在温和条件下 (30℃, 55%相对湿度) 相对于热中性条件 (19℃, 40%相对湿度) 下进行30 s全力冲刺时, 峰值和平均功率输出分别提高了25%和15%。Drus等人[7]还报道了当核心和肌肉温度同时升高时, 在自行车上进行的5×15 s全力冲刺的功率会显着下降。至今, 热环境对冲刺能力影响的研究主要是通过控制实验研究获得的, 但是考虑到实际的竞赛环境难以在实验环节重现, 这对于其结果的相关性是一大挑战。
因此, 为了给热环境对冲刺能力的影响有个更加清晰的解答, 需要进行一系列的实地和实验室相结合的研究。将热环境下冲刺能力的下降程度定量化, 可以帮助教练员和科研人员更好地优化运动员在热环境下的赛事准备。本研究的目的在于阐明热环境对于冲刺能力的影响, 揭示在单次冲刺、间歇冲刺和反复冲刺下的潜在机理, 从而进一步提出相应的缓解热环境对冲刺能力影响的应对策略, 以期为周期性竞速类项目和球类项目运动员的备赛训练提供参考。
图1 反复冲刺和间歇冲刺区别示意图[4]
![图1 反复冲刺和间歇冲刺区别示意图[4]](http://www.xueshut.com/uploads/allimg/190711/36-1ZG110231XA.jpg)
1、 热环境对不同冲刺能力的影响
单次冲刺能力可以通过局部肌肉加热、热身活动或者热环境 (如比赛前在热环境下进行热身) 等途径实现[6,8,9,10]。Guy发现[8], 与低温环境相比, 热环境下的100 m和200 m短跑赛事的冲刺能力有2%的提高。也有研究者[9]发现和常规休息相比, 运动员将腿放在44℃的水中45 min后, 最大力量提高了11%, 但将腿放在温度较低的水中后, 运动员的力量水平显着降低。温度的高低同样也会影响速度水平, 且最大力量产生的最优速度随着肌肉温度的增加而增加。此外, 也有研究发现, 体温上升时肌肉的生物化学和收缩适应性会导致横桥扭动速率提高, 从而能够增强单次冲刺能力[10]。运动员在温箱中待30 min后, 在30℃条件下与19℃条件相比, 进行30 s骑行冲刺能提高25%的力量输出峰值[6], 这一研究结果在后续的研究中也得到证实。在此之后, 有研究者[11]直接用经皮电刺激的方法测量肌肉收缩性能与温度的关系, 研究发现温度升高会导致钙离子的隔离速度加快、Force-Ca2+曲线发生右移和ATPases功能的转变。高温在提高单次冲刺能力方面的机理尚未明确得出。一个可能的机制是肌肉纤维传导速度的增大, 因为独立的肌节在高温下更加活跃。有研究发现, 复合的肌肉动作电位在皮肤温度增大时, 会以更快的速度进行传导。解释单次冲刺能力增强的另一个潜在机制可能是磷酸肌酸利用率的增大 (主要是纤维显着表达肌球蛋白重链IIA型) 。相反, 通过热水浸泡的被动肌肉加热, 或许会优先增强I型肌纤维的力量输出, 而对II型肌纤维的力量输出影响在等速循环中不会发生变化[12]。三磷酸腺苷 (ATP) 的运转 (如即糖酵解活性酶:糖原磷酸化酶、磷酸果糖激酶和乳酸脱氢酶) 和腺嘌呤核苷酸在高温度下的降解也和热环境有关, 再次合成磷酸肌酸的能力 (速率) 可能是运动员反复冲刺能力的重要决定因素[13]。然而, 暴露在热环境下对短期的爆发力的影响并不是普适的, 也有研究发现, 热环境暴露对提高单次冲刺能力没有作用[14]。这些模棱两可的结果在某种程度上与复杂的外部条件 (如热身活动、被动加热、温度、湿度和冲刺类型等) 和内部条件 (一天的时间段、身体组成、脱水和营养状态等) 有关, 而这些因素都影响了热环境对于单次冲刺能力的影响。此外, 这种与温度有关的最大力量的输出同样伴随着更快的疲劳感[6]。从实际角度出发, 考虑个体状况的多样性 (如运动项目、场上位置等) 是十分关键的。因为对这些运动员而言, 在热环境下, 他们在给定的时间段内产生最佳平均功率的能力比几秒内产生短时的爆发性冲刺能力更加重要。
有研究发现[14]人体加热的不同方式, 例如, 被动加热 (如热水浴) 和不同强度/时长的运动加热过程 (如热身活动) , 都会不同程度地影响人体的代谢物累积、肌肉神经功能和热存储能力, 进而影响冲刺能力。在一个关于在同样的热环境下不同热身活动对间歇冲刺能力影响的研究中[15], 研究者通过对一个长达80min的间歇冲刺能力测试发现, 积极的热身运动 (10min慢跑) 和被动热身 (热水浴10～15 min) 后的间歇冲刺能力相同。值得注意的是, 不论是36℃还是23℃环境下 (核心温度均为37.7℃) , 和积极的运动热身相比, 被动热身后, 前4 s的冲刺能力有了明显提高。然而, Bishop[16]研究了在36℃环境中无热身、10 min和20 min热身后的体温调节和间歇冲刺骑行能力的关系, 发现更长时间的热身环节会导致运动末期核心温度有更大的上升 (分别为38.4℃、38.7℃和39℃) , 以及伴随短期的反复冲刺能力下降而不是持续的间歇冲刺能力下降。也有研究者[17]发现, 降低冲刺间的恢复强度 (50%～35%VO2max) , 间歇冲刺能力在 (35℃, 80%RH) 湿热环境下可以维持更长的时间 (例如, 平均5 s冲刺, 期间有115 s的恢复期增加25%) , 因为其会降低在相同环境温度下的肌肉升温速度。尽管肌肉温度的上升会在短期骑行冲刺中提高力量水平, 但如果是重复性冲刺, 这种差异就会消失。不同的运动休息比例在很大程度上会影响氧化物和糖蛋白生成, 反复冲刺能力或许不会受到热环境的影响。在热环境中, 运动-休息比越小, 导致获氧量的减小和ATP合成对糖酵解的依赖性增大, 以及快速收缩纤维的大量补充, 或许会加剧冲刺能力的下降。深度在1～4 cm处的肌肉温度每增大1℃, 爆发力水平会提高4%～10%左右[9], 肌肉温度与测量深度之间的关系使得热环境对冲刺能力的影响理解更加复杂。
和低温环境相比, 高于30℃的环境温度会对间歇冲刺能力产生不利影响。有研究者对核心温度上升的速率与热环境诱发的间歇冲刺能力下降之间的关系进行研究, 并且发现两者存在较强的相关性[18]。也有研究发现, 与低温环境相比, 女性曲棍球员在30℃的环境温度下完成15 m冲刺跑时会有更大的疲劳感以及更高的运动后直肠温度[19]。相同的温度条件下, 在一个90 min的跑步机测试中, 冲刺距离减少了1.5%[20]。然而也有研究者发现, 和低温环境相比, 在36℃的环境温度中核心温度 (38.6℃) 或许不会过度影响间歇冲刺能力[15]。同样, 在类似研究中也发现, 即使在较高的温度下, 若运动员的体温正常, 其间歇冲刺能力不会出现更大程度的下降[21]。因此, 尽管在40℃的环境温度下与较低温度相比 (平均核心温度在热和冷环境下分别为37.7℃和37.6℃) , 运动员的心血管和知觉功能受到一定影响, 但35 min的间歇冲刺骑行能力在两种环境中没有差异。
Backx[22]通过两组温盖特实验发现, 在湿热 (30℃, 85%RH) 、干热 (40℃, 40%RH) 和凉爽 (22℃, 30%RH) 环境下, 期间有60 min的被动休息后的间歇冲刺能力没有显着性差异。同样, 另一个研究[23]也发现, 尽管在湿热条件下, 运动员的心率和核心温度都呈现更高的趋势, 但40 min的间歇冲刺能力在湿热和干热环境中没有差别。然而有研究者[24]发现, 在湿热环境下, 身体通过出汗来排热的能力减弱, 因为汗水无法从身体中蒸发出去, 这会导致更高的过高热以及生理压力。除了干热和湿热对于冲刺能力的影响无明显差异外, 其他气象因素 (如绝对湿度、风速和太阳辐射) 对体温调节也有一定的影响, 它们之间如何相互作用继而影响运动员的间歇冲刺能力是将来研究的一个重点。
有研究表明[25], 在热环境 (35℃～45℃) 和冷环境 (21℃～22℃) 条件下, 比赛会引起足球选手 (3×30 m冲刺, 25 s运动恢复) 和网球选手 (3×15 m冲刺, 15 s静态恢复) 的反复冲刺能力下降。Drust等人[7]发现和控制组相比, 在第一次冲刺前被动加热 (如在41℃水中浸泡) 增加核心温度 (39℃vs 37.7℃) 后, 反复冲刺能力会下降。他同时还发现, 在环境温度为40℃vs20℃时, 完成一个5×15 s冲刺和15 s休息的反复冲刺, 人体的平均功率输出会有所降低, 在核心温度为39.5℃和肌肉温度为40.2℃的热环境下, 反复冲刺能力会下降。虽然在两种情况下, 90 min足球比赛后的反复冲刺能力均下降了2%, 但在热条件下的恢复速度更快。因此热条件下的比赛后24 h内, 反复冲刺能力和比赛前相同, 但是在冷环境下, 比赛后48 h内, 反复冲刺能力仍未充分恢复到最初水平[26]。在网球的相应研究中, 反复冲刺能力在比赛中 (约1 h后) 下降3%, 到比赛结束 (约2 h后) 和24 h内的恢复期没有进一步变化, 然而比赛引起的疲惫感和恢复在两种环境下表现出类似的模式[5]。
因此高的核心温度似乎是在热环境下限制反复冲刺能力的主要因素, 这将使得高的肌肉温度的有利效果失效。核心温度过度增大的不利影响或许可以归结于加热的肌肉产生的感觉传入反馈的间接抑制作用。此外, 任何与热相关的心脏泵血量的减小会损伤动脉到肌肉氧的传递 (低血流量) , 诱发无氧供能, 导致ATP和PCr水平下降, 并加重肌肉的乳酸和H+累积。
2、 缓解热环境影响的应对策略
2.1、 热习服训练
能用于优化运动员冲刺能力的最重要的干预方式是热习服。尽管在温和环境中的冲刺训练会引发部分的热习服效应, 但这并不能代替高温环境中连续多日的冲刺训练所带来的训练效果。热习服能够有效增加汗液分泌和皮肤血流反应, 提高血容量, 更好地维持血压和心输出量, 维持体液-电解质平衡和改善运动员在热环境中的热舒适感[27]。因此, 热习服对于备战热环境中比赛的团队项目或者球类项目运动员来说是至关重要的。
热习服方案的根本原理是提高体温 (核心和皮肤) 以增强机体的热适应性和热舒适感。有研究发现, 在高温环境中进行的反复100 m跑训练有效诱导了上述反应。热习服的效益最终取决于训练的持续时间、频率、强度和热暴露的次数[27]。随着热习服的进展, 如果不进一步提高冲刺强度或者训练的持续时间, 可能会限制这些适应性变化的幅度。干热环境中的热习服可有效提高湿热环境中的冲刺能力, 反之亦然。但湿热环境的热习服可使得运动员产生更高的皮肤温度和循环适应。尽管该做法依然缺乏科学依据, 但在干热环境中热习服训练的末期让运动员到湿热环境中进行冲刺训练, 可进一步有效刺激运动员的心血管和体温调节系统。尽管不同环境中的热习服训练存在一定的迁移效应, 但有些适应性改善是特定于气候 (沙漠或热带) 和运动员体力活动水平的。因此, 本研究建议运动员主要针对即将比赛的环境进行热习服训练。
大多数适应性改变 (即心率、皮肤温度的降低, 和冲刺能力的提高) 在热习服的前几天即可受益, 但需要6～10天才能获得最佳的适应性变化[28]。表1是普遍使用的热习服策略的一个示例[29]。
表1 热习服策略示例[29]
![表1 热习服策略示例[29]](http://www.xueshut.com/uploads/allimg/190711/36-1ZG1102242946.jpg)
和耐力项目运动员相比, 短跑运动员一般不关心脱水对运动能力的影响[24], 因为脱水和没脱水的被试者的单次冲刺能力基本没受到影响。在单次冲刺训练中能量的产生主要取决于存储的ATP和PCr能量体系, 因此不会对心血管系统造成太大的压力。然而, 似乎维持心血管功能会反过来影响血流量和底物利用率, 因为随着冲刺或总冲刺时间的延长, 或冲刺与间歇休息的比例下降, 会导致运动员脱水, 从而加重核心温度增大所带来的负面影响。然而在热环境和脱水两种影响状况下, 热环境对冲刺能力的单一影响程度变得更加难以区分。Skein[30]研究认为, 热环境和脱水并不能导致单一冲刺能力的下降, 而Magal[31]研究认为热环境和脱水对运动员的各种冲刺能力均具有不利影响。这些模棱两可的结果或许是被补水措施的多样性、诱发脱水的机制 (如, 运动、被动加热以及利尿措施) 和测试范式[24]的影响所导致的。然而, 即使是仅脱水人体质量的2%也会对有氧能力产生不利影响, 但在同等脱水条件下, 50 m、200 m和400 m的冲刺能力在低温环境下不变, 因为脱水导致冲刺能力下降的阈值或许会高一些 (3%～5%) [32]。Kraft[33]曾试图单独区分出热环境和脱水对反复冲刺和间歇冲刺能力的影响。为了解释这两个因素各自的影响, 他让受试者来完成在三种情况下[分别为热水浴 (39℃) 至3%脱水状态 (有补液) 、类似的热环境至3%脱水, 以及一个控制组]的6组×15 s的骑行冲刺, 间歇时间为30 s。该研究发现在冲刺后期, 热环境和脱水会相互影响和独立影响功率输出峰值和均值。
Racinais[34]研究发现, 长期暴露在热环境下能够提高团队运动中高强度的间歇跑能力。然而, 热习服训练作为在热环境下一种提高冲刺能力的辅助手段的机制还不够明确。Sawka[24]对高水平运动员进行了5～7次60 min的热暴露干预之后, 发现运动员可以通过心血管扩张 (如血浆容量增大、运动心率降低) , 体温调节 (核心温度下降、皮肤血流量增大) , 代谢能力调节 (如减弱的碳水化合物代谢) 和提高热舒适性来适应热环境。Sunderland[35]研究发现, 在女性运动员中, 在4次30～45 min暴露于30℃温度的前后, 其冲刺速度和反复15 m冲刺能力的减小是相近的;尽管在热习服训练后跑步距离提高了33%, 但在运动初期, 与未进行热习服训练的女队员相比, 参与热习服训练的女运动员热舒适性有了一定程度的提高, 直肠温度也有所降低。也有研究发现[36], 在为期10天的热习服干预周期内, 运动员休息时的直肠温度减少了0.4℃, 并导致在热环境中40 min的间歇冲刺训练的峰值功率输出提高2%。在5天的热环境下骑自行车锻炼之后, 热习服后的运动员在高温下其耐力表现提高了6.6%;在未进行热习服的运动员身上, 其耐力水平没有提高。然而两组在低温下, 测试前和测试后都没有表现出任何能力的提高。在短期热习服后, 在团队运动中的运动员冲刺能力能否在高温的比赛状况下有更大的提升, 仍需要进一步的深入研究。因此在没有得出一致性结论之前, 应该注意考虑这些运动方式在热环境中提高反复冲刺和间歇冲刺能力的相关性, 因为他们的训练效果对被动、主动或人为干预流程是不同的。其不确定性也同样存在, 因为不同模式的应用, 以及热环境最适宜的程度和训练模式也仍需要统一。
综上所述, 虽然在短期热习服后, 周期性竞速类项目和球类项目的运动员冲刺能力能否在高温的比赛状况下有更大的提升, 目前仍然没有定论, 但到热环境中进行比赛的运动员应进行热习服训练, 继而降低高温环境中的生理应激压力和改善冲刺能力。为了将热习服的适应效果最大化, 热习服阶段应至少要达到2周, 此外, 运动员应在与比赛场地相同的热环境中进行热习服训练。
2.2、 预冷法
在高温环境下, 预冷法 (Pre-cooling) 对运动能力调节的应用和机制已成为当前的研究热点问题, 特别是在提高冲刺能力的效果方面。大量运动员采用预冷法在训练前和训练中进行体温调节以减轻热环境对运动表现的影响。前人研究显示, 运动疲劳的过早出现和冲刺表现低于正常水平与机体运动时的核心温度过高有关。在竞技比赛中, 赛前进行短时间的预冷干预, 可使运动员有效地适应高温比赛环境。在实验研究和实践应用中, 预冷方法多种多样, 可分为体内降温 (如冰浆或冷水的摄入) 和体外降温 (穿冰夹克、冷水浸泡等) 以及体内降温和体外降温相结合等三种形式[37,38]。
预冷干预提高冲刺能力的可能机制包括更强的热存储能力、活动时肌肉血流量增大或者糖原分解减少 (如氧气输送量和代谢产物去除速度加快) 等。直观上看, 预冷法可能不会提高甚至会影响冲刺表现[36], 这是因为低肌肉温度会减少肌肉的短时功率输出。然而, 在热环境下的反复冲刺能力, 可以通过使用冰袋或者多种方法混合来预冷却四头肌得到增强[36]。有研究表明, 预冷法可改善间歇冲刺或反复冲刺能力[39]。但也有研究指出, 预冷法对高温环境中的间歇冲刺或反复冲刺能力无影响, 在单次冲刺或重复冲刺的前几个冲刺回合中, 全身降温甚至会降低冲刺能力[40]。Duffield[41]研究发现, 使用预冷却方法可以积极地影响个体的体温调节能力。例如, 在温和潮湿环境下, 在反复冲刺训练前和训练期间, 间歇使用冰块冷却法能够减轻参与者对热应力的感知。有争议的是, 知觉上有意义的增强会最终加强运动员在连续冲刺过程中维持最大的努力。在这方面, Cook[42]研究发现, 核心温度下降的幅度和受试者在冷水浸泡后恢复的知觉和24 h之后的5×40 m的反复冲刺能力增强具有高度的相关性。然而, 预冷却的效果并不是普适的, 也有研究发现, 在热环境下, 反复冲刺/间歇冲刺前的预冷却对个人的冲刺能力没有任何益处[40]。造成的模棱两可的结果可能与预冷却时的冰块覆盖量和冷却时长有关, 而且, 这种差异也可能与研究者们采用的预冷却方法的多样性有关 (例如, 冷水浸泡、冰夹克以及冷敷冰袋等) 。虽然不少研究认为, 降温干预可延长高温环境中运动员持续冲刺的能力[43], 但必须承认, 基于实验室的降温干预研究与户外的高温比赛环境相比, 可能高估了预冷法的干预效应[44], 或者未能够考虑到运动员赛前热身的需求。有众多的冷水浸泡方案可以选择, 但最常用方法是在22℃～30℃水中进行全身冷水浸泡干预30 min, 或将下肢浸泡在更低的水温中 (10℃～18℃) 。然而, 腿部的冷却降温会降低神经传导和肌肉收缩速度, 因此, 运动员需在比赛前进行再次的热身活动。穿着降温服 (冰夹克) 可以针对运动员的躯干在运动前和运动中进行降温干预, 这就可能防止下肢肌群的过度降温, 同时降低总热应激和心血管压力。
有研究通过摄入冷水或者冰浆的方法进行预冷干预。根据热力学焓理论, 与升高水温所需的能量 (4 J/g/℃) 相比, 冰需要更多热能 (334 J/g) 才可以从固态转为液态 (0℃时) 这样的一个相变。因此, 摄入冰浆在降温方面, 可能较摄入冷水更有效。有研究表明, 在运动前或运动中摄取冰浆饮料后 (约1 L碎冰, ≤4℃) , 间歇冲刺能力显着提高[45]。因此, 冰浆的摄取可作为外用降温法的一个补充或替代方法, 但其在真实户外高温比赛中的应用仍需进一步研究。
也有研究提出了混合降温法来进行降温 (同时使用体内和体外降温) , 与单独使用单一的降温相比, 其对于改善在热环境中比赛的运动员 (例如足球、网球等) 冲刺能力更加有效[43]。混合降温法可通过同时饮用冰浆、穿冰夹克及提供风扇降温等来进行。
综上所述, 预冷法可以采用体外 (冰夹克、冷水浸泡或风扇) 和体内 (冷水或冰浆的摄入) 降温法来进行。预冷法对于降低核心温度有积极作用, 似乎会提高反复冲刺/间歇冲刺冲刺能力, 但预冷法的有利效应机制仍需要进一步研究。
3、 对训练和备赛的启示
将在热环境下冲刺能力的下降程度定量化, 可以帮助教练员和科研人员更好地优化运动员在热环境下的赛事准备。通过阐明热环境对于冲刺能力的影响, 揭示在单次冲刺、间歇冲刺和反复冲刺下的潜在影响机理, 并提出相应的缓解热环境对冲刺能力影响的应对策略, 能够为运动员提供一定的备赛参考。
在实际的比赛中, 热习服训练过程时间相对较长, 对运动员单位干预负荷相对较大, 诱发运动员有效适应的客观因素较多, 对运动员在热环境下的冲刺能力提升效率较低, 因此, 如何更方便、更有效地应对比赛的高温环境, 是学者们普遍关注的热点问题。已有的研究表明, 过高的核心温度会显着影响运动员的冲刺能力, 由此可知, 在赛前或者比赛间避免运动员的核心温度过高, 成为应对高温环境的一个突破口。对运动员采取降温 (预冷法) 处理, 可以说是在高温条件下提高运动员冲刺能力的一种急性手段[40]。预冷法多种多样, 包括体内降温 (如冰浆或冷水的摄入) 和体外降温 (穿冰夹克、冷水浸泡等) 以及体内降温和体外降温相结合等三种形式。在训练和比赛实践中, 教练员应根据比赛的实际情况、运动员的机能状态和环境温度来合理选择预冷处理方法, 在运动前或者比赛前采取低温处理最重要的考虑因素就是预冷处理的方便性和可操作性, 但无论如何, 都要根据训练和比赛的实际情况来进行干预。
由于热环境对冲刺能力的影响程度因人而异, 运动员的训练特点、不同项目的运动员、有氧健身水平、身体组成、热耐受力以及热习服状态决定了其对热环境的适应能力[46]。与低温环境相比, 在高温环境条件下, 高水平的女运动员进行全力的15 m折返跑需要更长时间来完成。此外, 训练水平高的运动员一般在血管扩张和排汗中会表现出更好的散热能力和低温阈值耐力。对于体型较大的肥胖运动员而言, 由于身体脂肪在给定代谢速率下会导致更快的身体温度上升, 因此需要更多的研究来证实, 是否热环境对于肥胖运动员冲刺不利影响更大。然而2周的间歇冲刺训练 (反复的Wingate实验) 和耐力训练 (在65%VO2max状态下骑行) , 都会导致热环境下有氧能力提升10%以及心血管张力的减弱, 但均不会引发平均排汗量和核心温度增大的变化, 由此我们可以认为, 此两种训练无法取代热习服过程, 即将在热环境中进行比赛的运动员应进行热习服训练, 从而降低高温环境中的生理应激压力和改善冲刺能力。为了将热习服的适应效果最大化, 本研究建议, 进行热习服干预时长应至少达到2周, 并且最好在与比赛场地相同的热环境中进行热习服训练。
尽管通过某些特定的方法可以有效地缓解短跑运动员对于热环境所带来的不利影响, 但对团队项目或者球类项目运动员的缓解效果并不能一概而论, 因为该类项目运动员的冲刺表现取决于比赛场景。高水平的球类项目运动员在比赛中, 不论外界温度状况如何, 始终会产生高于38.5℃的核心温度, 而足球运动员在高温环境下参赛时, 核心温度能够高达40.5℃。在这种情况下, Aughey[47]认为, 运动员需要转变他们的比赛运动模式, 通过减小运动量来保持他们高强度运动的能力。与21℃环境温度相比, 运动员在43℃条件下进行足球比赛时, 其总跑动距离会下降7%左右, 尤其是高强度跑会降低26%, 但冲刺时的峰值速度会有4%的提高[48]。面临着严峻的环境挑战, 运动员或许要在比赛中维持他们完成最难活动 (如冲刺、加速跑等) 的能力, 可以采用低强度动作来控制热环境对于比赛冲刺能力的影响[47]。
此外, 在热环境下持续奔跑时, 摄入含有碳水化合物的液体是有效的, 然而在全力的间歇冲刺运动中, 对于延迟疲惫感的影响却不尽相同。尽管与饮用水和安慰剂相比, 饮用6.5%糖电解质溶液可以诱发更好的代谢变化, 然而未进行热习服的男运动员在热环境下完成长时间的高强度间歇往返跑的能力并没有增强[49]。关于流体摄入和热温度对冲刺能力的影响缺少明确的结论, 可能是由外部因素导致, 例如与冲刺时长、恢复类型、反复跑的次数、摄入流体的量和速度以及热环境的温度有关。热身时间过长或者在极端高强度运动时导致核心温度过大, 会增大运动员在长时间热环境训练过程中对碳水化合物的依赖。因此, 对球类项目运动员而言, 更应该通过减少热身和热暴露的手段, 在热环境参赛前最小化核心温度的增大幅度, 从而防止冲刺能力的过早下降或者大幅度下降。
4、 结论
4.1、 肌肉温度的适度上升或许有利于单次冲刺或者多回合冲刺中的前几次冲刺成绩。
然而, 在反复冲刺中, 机体能力随着温度的升高会到达一个临界点, 核心温度过高会影响运动员的冲刺能力, 因此, 合理控制运动员的体温是关键, 核心温度过高或者过低均会影响运动员的冲刺能力。
4.2、 预冷法是提高运动员在热环境中冲刺能力较为快速且便捷的方法。
然而, 预冷法的效果并不是普适的, 这种差异也可能与采用的预冷却方法的多样性有关 (例如冷水浸泡、冰夹克、冷水摄入以及风扇等) , 应根据实际情况 (如环境温度、运动项目、比赛场地和机体状态) 来合理选择预冷法。
4.3、 热习服训练可以改善运动员在高温环境中的冲刺能力, 但适应时间相对较长。
为了将热习服的适应效果最大化, 热习服阶段应至少要达到2周。此外, 运动员应在与比赛场地相同的热环境中进行热习服训练。
5、 展望
鉴于其他气象因素的重要性 (如绝对湿度、风速和太阳辐射) 以及这些因素对体温调节方面的影响, 将来的研究应该仔细评估这些因素之间是如何相互作用来影响冲刺能力的。此外, 对于不同项目和不同运动水平运动员的最佳热习服方案仍有待进一步的研究。目前关于预冷法对冲刺能力影响的研究较少, 尤其是基础层面上的研究, 如预冷对神经通路的影响等, 在这方向仍需进一步加强。近年来, 关于提高机体的交叉耐受性 (Cross-tolerance) , 即对某环境应激源 (如温度) 的训练可以增强其对其他不同应激源 (如缺氧) 的适应性, 已经被视为一种省时高效的解决方案, 然而对于提高交叉耐受性的训练方法 (如高温-低氧干预训练) 仍需进一步研究, 这同时也是将来研究的一个热点方向。
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