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蓝鲸和人类一样,有两种生活状态:一种是比较安静的,称之为静息状态,此时其心脏跳动也比较慢,每分钟只有十几次;另一种是运动状态,比如从深海快速返回海面、吸收大量空气的时候,其心率可以达到25~35次/分钟。换句话说,蓝鲸的心脏很少满功率运转,而是预留一部分跳动能力以备不时之需。
人类呢?
正常人的静息心率为60~100次/分钟,运动的时候,可以达到160~180次/分钟。最优秀的运动员,静息状态的每分钟心跳可能低于40次,而在竞赛中,可以增加到220次,相当于原来的6~7倍。
除了频率,我们的心脏还会储备收缩能力。想一想踢球的时候,我们有时候跑得快一点,有时候跑得慢一点,肌肉还是那些肌肉,变化的是对肌肉的调动。心脏也一样。静息状态下,不管是心室收缩喷射血液还是心房扩张回收血液,都会留着一点力气;而在运动的时候,心脏会进行充分动员,心室极力收缩、心房极力扩张,为全身输送更多的血液。
因为这两种机制,所以心脏的储备能力大得惊人。当你读书的时候,心脏每分钟往外喷射5升左右的血液;在你跑步的时候,心脏喷射的血液可以达到25~30升/每分钟,差不多可以装满10个水壶。这些血液都是新鲜的,带着氧气和养料游走全身,滋润每一处的肌肉。
那么,肌肉的能量可以找血液要,血液不足可以调动心脏,心脏高速运转需要的能量从哪里来呢?
答案很简单,靠自己。心脏表面有两根大血管,称为冠状动脉,它们又分出无数的毛细血管,像植物的细根一样,深入心脏的肌肉里。当心脏喷射血液的时候,有一部分血液进入冠状动脉,然后通过毛细血管营养自身。
说到这里,很容易形成一种猜测:心脏的储备能力很大程度上取决于冠脉循环的健康度。实情也是如此。新闻报道中偶尔提到运动猝死的案例,而运动猝死,多数与冠脉循环不健康有关。所以,同学们要学会辨认一些心源性猝死的征兆,以免在运动中受伤。
肌肉与韧带:我们输出,我们承受
从物理学的角度说,所谓跑步,就是人体克服重力、阻力做功的过程。那么,你有没有想过,身体离开地面的一刹那,我们对地面施加了多大的力量?结果可能出乎你的预料:研究显示,最优秀的运动员,蹬地产生的正压力相当于自身体重的4~5倍。这就引出了两个问题。 第一个问题,这么大的力量从哪里来的?
从肌肉中来的,更具体一点说,来源于无数肌肉纤维的收缩。
人体内的肌肉,包括骨骼肌、平滑肌、心肌。运动时主动使用的,主要是骨骼肌。骨骼肌看起来有点像笤帚,两头是坚韧的肌腱,中间隆起,由细小的肌肉纤维组成。
动物吃东西,都很随意,能吃饱肚子就好,最多是想办法吃点好吃的,而科学家发现,良好的饮食习惯对于运动能力的影响很大。训练期,要注意饮食均衡,尤其是注意补充蛋白质、礦物质和微量元素;在竞赛期间,则需要调整,适度增加碳水化合物,可以提高成绩。
动物的运动方式,都是娘胎里带来的,或者说,是长期进化的结果,而科学家早就开始利用数学等学科知识分析运动了。如前所说,跑步就是克服重力与阻力做功,也就是说,我们腿部产生的力量,其实被分为了两部分:一部分向上,用于对抗地心引力;一部分向前,使我们保持前进。在力量比较稳定的情况下,用于前者的越少,我们往前的速度就越快。所以,科学家建议,中长跑中将蹬地角度保持在56°~60°。这一原理也适用于实心球等运动,只是具体角度略有不同,感兴趣的话,大家可以通过受力分析和抛物线原理算一算。
最重要的是,科学发现可以改变我们的认知,进而督促我们改变行为。国内的大规模研究显示,中学生的体质一直在下降。1985年,中学男生跑1 000米平均成绩为265秒,女生跑800米平均成绩为235秒;到了2010年,两个数值分别变为300秒和270秒。有人可能辩解道,中学生的主要任务是学习,然而研究显示,运动不仅能改善体质、缓解压力,而且可以提升大脑的认知能力。从这个角度说,即使没有体育测试,大家也应该试着多参与一些运动。身体是革命的本钱嘛。
(责任编辑:白玉磊)