與運動能力相關表現的都統稱為「運動基因」，一般來說，速度和耐力就是運動基因最直白的解說。對於人體個體的差異的基因言研究多年來，宛如雨後春筍般不斷冒出，如今已知會決定運動能力的相關基因目前有100種以上，其中被認為最具有影響力的叫做「ACTN3」的基因。

在澳洲體育研究院發表一項ACTN3基因型的調查，發現ACTN3能破解決定新陳代謝的蛋白質，在人體的肌肉纖維迅速拉扯之下，會產生高速行動的力量，讓個人基因與人體肌肉的爆發力有著密切的關係，他們調查了737名運動員，發現其中高水平的耐力項目運動員，像是長跑項目的運動員，擁有ACTN3基因的比例為50%左右，而參加奧運會並取得頂級運動成績的爆發力項目，像是短跑、舉重等項目的運動員，ACTN3基因的攜帶比例高達95%，特別是爆發力項目中的女運動員，她們基因攜帶的比例高達100%。

也有數據顯示，除了運動員帶有這種基因，這種基因也存在於85%的非洲人以及50%的歐洲人和亞洲人體內。

研究顯示，ACTN3被認為是與短跑等爆發力運動相關的基因，也是目前科學家研究得最早、也較為透徹的運動基因，而ACTN3分為正常製造蛋白質的R形與完全不製造蛋白質的變異性X型，一般來說，含有這種R型基因，可能可以讓人體生成一種存在於快肌纖維中的蛋白質，為人體提供充足的爆發力，而X型變異則會抑制這種蛋白質的生成，也因為如此，ACTN3基因也因此得名「速度基因」。  

一提到奧運賽場上選手們的運動基因，就不能不聯想到撐竿跳女皇伊辛巴耶娃（Yelena Isinbayeva）、泳壇飛魚菲爾普斯（Michael Phelps）、飛人喬丹（Micheal Jordan）以及足球金童貝克漢（David Beckham）這些非凡的運動天才，如果說僅憑後天的努力能達到他們所能達到的高度，那簡直很少有人相信，因為先天上的運動基因也佔非常大的優勢。

伊辛巴耶娃是歷史上最偉大的女子撐竿跳運動員，她擁有五項重要賽事冠軍頭銜，像是有奧運會、室內世錦賽、室外世錦賽、室內歐錦賽和室外歐錦賽等，伊辛巴耶娃5歲就進入體操學校，她在體操領域顯得很有天賦，身體的柔軟度和協調性特別的好，比同年齡層也在學習的學生還要好，伊娃爆發力、身體力量、柔韌性、舒展性、協調性等多方面的特長決定她在撐竿跳這塊領域所向無敵。

菲爾普斯被稱為泳壇飛魚，除了天身擁有過人的長臂以及過人的身高，他還集結了許多泳壇天才的運動基因。在籃球界和足球界的飛人喬丹和足球金童貝克漢更是不必贅述，他們除了天賦超常，他們更有在各自領域常人不能想像的先天條件，比如說肌肉的活躍程度。

遺傳基因確實在運動能力中起著關鍵性的決定作用，在研究角度看來，能走上奧運會賽場的世界頂級運動員，身上確實帶有上天賦予的特殊基因，我們將這個稱之為「金牌基因」，運動能力70%靠遺傳基因，如果確實缺乏「金牌基因」，不妨只好把運動作為休閒來好好享受。

隨著年齡逐漸的增加體重也在某些程度上被認為增加是無法避免的事，即使我們持續一般常見的飲食與運動方式，但卻無法避免身體會出現的一些問題。先前有一些研究報告，將中年人的體重變化與心血管疾病的風險聯繫在一起，但這些研究報告證明，體重不單單會影響心臟的健康，她還有可能會影響我們的肺部。

在Thorax雜誌上發表的一項新研究，將中年體重的變化與肺活量下降的因素連繫在一起，這項研究往深一點來說，中年體重增加對於我們的跑步效率將會有一些影響，研究人員查看了歐洲共同體呼吸健康調查（ECRHS）收集的數據，這項研究自1990年代以來，一直追踪大多數歐洲國家和澳大利亞的10,000多名成年人的健康狀況。

在這項針對胸腔功能的研究中，研究人員從12個國家與地區的3673名歐洲共同體呼吸健康調查（ECRHS）參加者中分析一連串的數據，他們分別在20年的期間挑選了3個不同階段的身高、體重以及肺部功能，同時，也將生活習慣例如是否運動、吸煙或是有嚴重的健康情況（哮喘，癌症或糖尿病）；在為期20年的研究開始之初，這些人的平均年齡為34歲研究結束時為54歲，其中57％為正常體重、24％為超重、6％為肥胖，其餘的12％是體重不足。

然而，在過去研究20年的期間，大約有30%的人體重維持穩定、50%的人保持在中等體重範圍、9%的人體重上升而有4%的人體重減輕。因此，當研究人員將肺活量變化與體重變化的數據進行比對時，他們就發現隨著體重增加與肺活量下降之間存在著一些關聯性，尤其是一開始體重正常到中年時體重超重或是肥胖的人，在肺活量的數據上下降最快。

兩個潛在原因

西班牙巴塞隆拿全球健康研究所（ISGlobal）的呼吸流行病學家朱迪思·加西亞·艾默里奇（Judith Garcia Aymerich）博士說，關於中年體重增加與肺功能加速下降之間有存在著兩個潛在原因。第一.當你的體重超重時，脂肪會在腹部與胸部限制你呼吸時肺部擴張的空間，第二.體重的增加可能會損害肺部的功能，這是因為脂肪組織是炎性物質的來源，當脂肪過多時就會損害肺部組織，並減小能將氧氣運出與運進的肺部管道，即使你年輕時體重都超重，只要在中年時透過減重降低脂肪就能扭轉肺活量下降的問題。

結論

參與這項研究的加布里埃拉-普拉多博士（Gabriela Prado, Ph.D）表示，根據我們的數據分析與觀察，在20年研究期間將體重減輕的多寡與肺活量的下降強弱有關。因此，肥胖對肺功能的負面影響可以通過以下方式逆轉，無論任何形式的運動，都可以有效的幫助你將體重降低，依據許多的研究報告指出，採用高強度間歇訓練（HIIT）可以燃燒最多的脂肪，另外，在訓練中增加一些重量訓練動作，也可以提高減脂的作用。

然而，除了運動之外還需要改變飲食習慣，必需要在飲食中設定健康的碳水化合物、蛋白質與脂肪這三大營養素的比例。最後，普拉多博士說「減肥與減脂將可以逆轉因為肥胖對呼吸道的影響，並減少炎症的發生率進而恢復肺部正常的機能」。

資料參考／runnersworld

責任編輯／David

根據你自己的運動經驗，你應該知道體能有很多種類型。有些人騎單車遠比游泳厲害，有些人擅長速度而非距離，有些人非常強壯，但是跑不遠。基本上，這些運動需要不同型態的體能，我們稱此為「不同的能量系統」。而比較常見的用語是「有氧」與「無氧」，更容易理解的說法是「時間長、節奏慢的運動」以及「時間短、節奏快的運動」。

人們在不同運動中移動的形式，反映了不同運動有不同的體能需求，因此也有不同的能量需求。舉例來說，足球球員不斷地跑跑停停，或是不停慢跑又衝刺；網球選手先是靜止，接著快速啟動；長距離跑者總是用同樣的速度練跑。因為不同的運動需要不同的移動模式，也就需要不同的訓練方式。要了解你自己的訓練計畫不同的階段，你就得了解體能有哪些型態，以及它們運用的能量系統為何。

如果你是耐力型運動員，你也得了解影響這些能量系統運作的因素，而最重要的兩個因素是「營養」和「強度」。即使本書主要聚焦在心率訓練，但是在此我們會花點時間探討其他因素如何影響你的體能。

能量如何產生

心率對運動的反應受幾個因素主導，心肺系統是其中之一。因此，當我們討論心率時，也該涵蓋完整的心肺系統功能。這個系統將氧氣和能量運送給肌肉，我們可以把「運動時使用能量的能力」直接視為「肌肉的代謝能力」。

最基本的兩個能量代謝系統是「有氧系統」和「無氧系統」，它們分別使用不同的能源提供能量，你是否能順利瘦身或是在賽事中得名，端看其中一種能量系統訓練的成果。一般來說，時間較長、速度較慢的運動，例如越野滑雪以及長跑主要仰賴有氧系統，它會將脂肪轉化成能量。

衝刺型和爆發式運動，例如百米短跑，或是鍊球，主要仰賴無氧系統。團隊型的運動大體居中，兩種系統都會用到，不過各種團隊型運動對於不同系統的依存度差別很大。舉例來說，冰上曲棍球大約有80~90%屬於無氧，剩下的10~20%是有氧，足球則是一半一半。

這些代謝需求其實指明了訓練的方法：刻意偏向訓練某一種能量系統，或是訓練不足，不僅影響你的表現，也會影響你的恢復，甚至有受傷的風險。

三種能量系統

肌肉中最終的能量來源是三磷酸腺（adenosine triphosphate），一般簡寫為ATP。不管你吃或是喝什麼食物，最後都必須轉化成三磷酸腺才能被當作能量來運用。人體透過三種能量系統來釋放出三磷酸腺：磷酸－肌酸（ATP-PC）系統、無氧醣酵解系統（anaerobic glycolysis system ）、有氧系統（前二者都是無氧系統）。通常，一個能量系統會主導某個特定運動強度，但是這三種能量系統其實在各種運動類型中多少都會用到。

在三種能量系統中，利用心率監測來量測有氧運動的強度，相對簡單，也很可靠，當然這不是說無氧運動不能利用心率來量測，它也可以，尤其在強度最低的部分相當準確。然而，當運動強度持續上升，到達無氧運動的高強度區，心率反應就會產生延遲的現象，尤其是強度急遽上升時。這個延遲現象的確降低了它的可靠度，然而當延遲發生時，恢復心率量測的可靠度卻上升。因此，在這類情況下，心率計可能更適合作為恢復的量測工具。

磷酸－肌酸系統（ATP-PC）

磷酸－肌酸系統是一個非常強大的高能量系統，能夠快速地提供大量的能量，但是它只能維持幾秒鐘，主要用來應付衝刺和節奏極快的運動。多數的情況下，它需要最高或是接近最高強度的輸出，它同時也是任何一項運動，不管強度如何一開始幾秒最主要的能量來源。 這個能量系統仰賴儲存在肌肉的ATP，一旦有需要可以立即釋出。由於這個系統高度仰賴磷酸肌酸（creatine phosphate） ，所以力量型和速度型運動員經常補充肌酸，這個能量系統恢復的速度很快，通常只需要3到5分鐘。

當你在磷酸－肌酸系統為主的狀態下運動，心率的功用相對小很多，因為運動負荷增加很快，但是心率反應卻很遲緩、遠遠落後。就像在接著要說明的無氧醣酵解系統中運動一樣，此時心率計較適合用來測量恢復狀況。

無氧醣酵解系統

無氧醣酵解系統也可略稱為「醣酵解系統」，或是「乳酸系統」。現代運動科學又稱其為「快速醣酵解」或「慢速醣酵解」，這個系統主要在最高運動強度持續15到90秒時供應能量。它仰賴分解的碳水化合物，能夠非常快速地提供能量。不過因為它依賴碳水化合物，通常會導致乳酸的產生，這就是它有時也被稱為乳酸系統的原因。當氧氣供應量不足以完全分解碳水化合物（或是能量快速產生時），乳酸就成為最終的產物。當乳酸大量堆積，會產生一個酸性環境，讓你的雙腿變重，也讓肌肉縮放的能力受損。通常，在跑步或是騎單車爬上一個陡坡後，你會產生雙腿變重的感受；爬完坡之後，強度降低，肌肉又有餘裕可以再承受乳酸，你就可以繼續向前。

要在時間這麼短的無氧運動中運用心率協助訓練，的確有點困難。因為心率要反應到足以辨識運動強度的變化所需要的時間，有時就和該次無氧運動的時間差不多長。因此在週期較短的情況下（少於90秒），我們建議你不如將心率用在測量恢復所需的時間，而非實際的運動心率。當運動持續的時間拉長，超過90秒並維持在無氧區，你的心率反應才會值得參考。

有氧系統

最後一個能量系統是「有氧系統」，或者說「氧化系統」，它主要燃燒脂肪，可說擁有無窮盡的能量供應力。一個普通成人擁有約十萬卡路里的脂肪，有些人甚至多很多。有氧系統產生能量的速度很慢，但是餘裕充足，可以歷久不衰。由於運動的強度比較溫和，所以氧氣供應充足，讓分解速度慢的脂肪，也能夠被代謝。這就是為什麼耐力運動員總是比較精瘦，體重較輕的原因。

有氧系統主導的心率訓練區間，是運動強度在最大心率75%以下的部分。我們的挑戰是讓能量系統成為心率訓練區間的一部份。要多辛苦、或是最大心率百分之幾的強度的訓練，才會用到哪個能量系統？運動時你燃燒哪一種燃料，在特定強度下，燃燒的速度又如何？時間的長短又與這些能量系統有何關聯？要回答這些問題，我們必須更深入探討這些能量系統。

運動時的能量系統

將能量系統與時間因素連結起來，有助於你進一步了解兩者關係。如果你以最高強度分別運動15秒、90秒、以及5分鐘，你會得到一個很完整的能量系統分布（請參閱本書表4.2）。全力輸出的運動只要不超過15秒，主要使用磷酸－肌酸系統，如果是15到90秒之間，主要使用無氧醣酵解系統，超過90秒之後，就會使用有氧系統。田徑賽事剛好可以為前述現象作為佐證，本書表4.3即是各種田徑運動與相互搭配的主導能量系統。

能量補充需考量的營養成分因素

運動時使用的能量系統與營養素的類型，如碳水化合物、脂肪或是蛋白質等有密切關聯。簡單來說，有氧系統仰賴脂肪，而無氧醣酵解仰賴碳水化合物和蛋白質。磷酸－肌酸系統仰賴儲存在肌肉的ATP，在它全部釋放後即需立即透過有氧代謝補充。

不管什麼運動，恢復都是有氧型態，有時可能還需要補充碳水化合物，例如在長跑或是單車騎乘之後。無氧醣酵解系統主要仰賴碳水化合物和少量的蛋白質。不過，這個系統也會出現在有氧運動的過程中，當你在有氧運動中用完碳水化合物（又稱為撞牆期），就會處於低碳水化合物狀態。雖然人們多數認為有氧運動只會燃燒脂肪，其實它也會用到大量的碳水化合物，這是長距離耐力賽之後，必須適量補充碳水化合物的原因。

不同類型的運動對於體能的需求

對能量系統的了解，能釐清為何不同運動類型的運動員必須用不同的訓練方式。美式足球的後衛和2000公尺划船選手的訓練方式完全不同，因為訓練內容必須能激發和模擬正式競賽時主要使用的能量系統，這就是為何同一種運動的選手總是有近似的體型。精瘦、體重輕的選手通常受過良好的有氧系統訓練，體型壯碩、肌肉較多的選手通常以無氧訓練為主。所以足球選手和橄欖球選手體格大不相同，一個是衝刺型，一個是耐力型。

還有一個需要了解的是「肌肉形態」與「能量代謝」之間的關係。慢縮肌纖維（Slow-twitch fiber）利於耐力運動，通常燃燒脂肪，它們比較細小。快縮肌纖維（Fast-twitch fiber）利於力量型和速度型運動，通常燃燒碳水化合物，它們相對也比較粗壯。

不同能量系統的心率監測

在你了解三種能量系統與運動強度之間的關聯性之後，你可以選擇適當的心率來刺激特定的能量系統，並藉此設計出一系列的訓練課表。這個做法對於可監測強度的無氧醣酵解系統和有氧系統最為適合，但是一遇到時間短、強度極高的運動形態，例如衝刺，就會失去效用。然而，心率在偵測短時間高強度週期性運動（同時會用到磷酸－肌酸和無氧醣酵解兩個系統）的恢復情況時非常有用，因為你可以藉此來決定何時再開始重複衝刺，或是繼續休息等到心率下降到一定程度。

有些教練認為，當運動員的心率下降到最大心率的65%以下，就可以開始重複衝刺訓練。不幸的是，雖然在整個有氧運動區間裡，恢復心率是非常好的觀察指標，此時卻不足以用來判斷恢復狀況。當體能增強時，你應該會發現在前後兩次高強度訓練項目之間的恢復速度變得越來越快，即使仍在訓練的過程中也一樣。舉例來說，單車騎士在短上坡時心率常常會上升到非常接近最大心率，然後在幾分鐘之內就會落回到65~75%之間，這表示他具有優異的有氧能力。

要藉由這樣的心率與訓練資訊進行訓練，你必須仔細考慮下列幾點：

1. 你進行的運動，有氧和無氧的比例？
2. 根據你的能量代謝分配，你該如何分配有氧和無氧訓練的總時間？
3. 你應該用什麼樣的心率區間進行訓練，才能讓想要的能量系統向上提升？
4. 你是否考慮透過營養素的使用方式來增強能量系統的表現？
5. 在訓練暫停休息，或是剛結束一段短時間的高強度訓練時，你期盼怎樣的恢復心率？

找到上述問題的答案，就能幫助你為自己的訓練課程選擇正確的強度。

書籍資訊
◎本文摘自臉譜出版，羅伊．班森與狄克蘭．康諾利著作《心跳率，你最好的運動教練：解讀最佳體能指標，找到自己專屬的運動方式與進步關鍵》一書。全球頂尖運動教練一致推崇的「心跳率訓練法」完全聖經。掌握心跳率，你的運動計畫就成功了一半！

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