《科学24小时》
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运动员的身体奥秘
2016-09-30 17:11:36举世瞩目的巴西里约奥运会终于圆满落下帷幕，各国运动员在更快、更高、更强的道路上又迈进了一大步。当你看到长跑运动员的惊人耐力、举重运动员的强大爆发力以及篮球明星的灵巧运球技术时，你的脑海里也许会冒出这样的疑问：运动员和我们普通人一样，同是血肉之躯，但为什么他们体内会蕴藏着那么大的潜力呢？普通人有可能取得他们的成绩吗？
长跑者的心脏
心脏被誉为生命之“泵”，从生命的诞生直至终结，它都在无休无止地工作。
运动员在剧烈运动时，心脏担负的工作繁重得惊人。据测算，在一次马拉松赛跑中，运动员2
个多小时内的心脏工作量，相等于平常16 个小时的工作量。由此可见，没有强有力的心脏，长跑运动员根本难以维持长时间高强度的奔跑，更别谈创造优秀成绩了。
科学家发现，长跑运动员往往拥有一颗大且功能良好的心脏。德国心脏学家赖因德尔等人调查了34 名运动员的心脏，发现其中心脏重350克以上的占82.4%(一般人约重300克)。生理学家还发现，有46%的长跑运动员的左心室明显重于常人。此外，长跑运动员的心脏体积也比一般人要大得多。我国科研人员发现，马拉松运动员的心脏体积，平均比普通人大24%。另外，他们心脏的心室腔也比较大，因此容血量较多，心脏收缩一次泵出的血量也多。
长跑运动员的心脏往往比一般人强大，也不易疲劳。正是有了强有力的心脏的支持，他们才有了惊人的耐力。科学家认为，运动员之所以能够拥有强有力的心脏，与长期锻炼不无关系。在日常训练中，由于心脏担负的任务繁重，流经心脏的血流量，要比平时多得多，所以心脏就可以从血液中获得更多的养料和氧气，从而使心脏的结构和功能大大增强，这也就是长跑运动员为什么会拥有一颗强有力心脏的奥秘。
大力士的肌肉
肌肉是人体力量的源泉，力举千钧的举重健儿的惊人力量，自然来源于他们那身健壮结实的肌肉。人体的肌肉是由一根根肌纤维组成的，在全身600多块肌肉中，总共包含约3 亿多根肌纤维，而肌肉的力量就来自这些肌纤维的收缩。如果这3亿根肌纤维同时按一个方向收缩，那将产生高达25吨的力量。当然，这些肌纤维都固定在人体的各个部位，实际收缩方向绝不可能一致。
那么，为什么我们和举重健儿拥有同样的肌纤维，但他们就能拔山扛鼎呢？
人体肌纤维的成分，除75% ～80%是水分外，其余均为固体物质。在这些固体物质中，和收缩力量有关的，主要是收缩性蛋白质。而在举重健儿的肌纤维中，这类蛋白质的含量就明显多于常人。生理学家在动物实验中早就发现，在经常进行力量性训练的动物中，肌肉内收缩性蛋白质的含量要比未经训练的动物多50%以上，他们的收缩力量自然就会比较强大。此外，举重运动员的发力往往是瞬时的，这就要求有足够的能量保证。科学研究发现，力量训练能使动物肌肉中的糖元含量、携带氧气的肌红蛋白以及毛细血管网均得到增加，这样，肌肉就可以在短时间内得到充分的养料和氧气供应，从而发挥出巨大的力量。
“飞毛腿”的动能
作为奥运会赛场上最引人关注的项目，径赛运动员往往是大家关注的焦点。这些“飞毛腿”或是能在10 秒内跑完百米，或是能连续奔跑2 小时之久，究竟他们体内的强大动能来自何处呢？人体肌肉运动就如机械运动一样，都需要足够的能量供应。在人体内，运动的能源是由一种高能磷酸化合物——三磷酸腺苷(atp)分解后释放的。据计算，身体每分解1 摩尔atp，就能释放出8～10千卡能量。然而，人体内atp 的存储含量其实并不多，若要保证能量源源不断地供应，就得在运动时依靠自身合成atp。在人体内部，有三个供给atp 再合成能源的系统：磷酸原系统、乳酸能系统和有氧氧化系统。短跑运动员身休内磷酸原系统和乳酸能系统的能力较强，在缺氧情况下能保证能源供应，因此在激烈的短跑比赛中，他们的肌肉能发挥强大功率，使他们能够健步如飞。长跑运动员体内的有氧氧化系统供给能源能力较强，而他们又有强有力的心肺功能，以及足够的糖及脂肪储量作保障，因此确保了氧气的充分供应。即便在看似漫长的跑道上飞奔，他们也不会出现“能源危机”。
我们不难发现，经过刻苦的锻炼，运动员确实能够拥有常人所不及的力量、速度、灵巧和其他优良素质。然而，也有某些高水平运动员的能力，是我们通过后天训练也无法企及的。比如，加勒比地区的运动员几乎天生就是短跑健将，他们拥有无与伦比的“种族速度优势”，而东非地区则盛产中长跑运动员，世界上最优秀的中长跑运动员几乎都出生于此。与他们相比，东亚人种的力量、速度和爆发力显然是略逊一筹。也许从科学的角度理解，我们才能更珍视刘翔、姚明等人所取得的成绩。