三大供能系统详解

( 题图来源：http://digitaltrends.com ）
注：这周写肌肉类型的解析，写到一半，发现还是需要把这篇《三大供能系统详解》放上来先，生理学的东西太多涉及到供能系统。这篇文章的内容两个月前在微信号（soychen01）上发过了，这次新增了几百字重新发布，是整合进这个系列中成为一个系统。这样后续的文章就不需要再对供能系统进行多次科普了。
本文为健身自习室运动生理学系列第二篇文章。
生理学第一课：全面解析肌肉酸痛
版权声明：本文作者为陈柏龄。允许在正文前注明作者和微信号soychen01的情况下，进行非商业性转载。转载时本文正文时可以减少内容，但不可修改内容或者增加内容（包括图片）。
正文：
零、无氧与有氧的疑惑
很多人都有这么一个疑问：是不是运动时间长的就是有氧运动，时间短的就是无氧运动？是否氧气参与的运动就是有氧运动？如果我做深蹲和俯卧撑的持续时间超过3分钟，氧气参与供能，那么是否可以认为，我现在做的深蹲和俯卧撑就是有氧运动了？
这当年也是困扰我很久的一个问题。现在我可以明确地告诉你，不是。
其实无氧运动和有氧运动是一个笼统的叫法，它们之间的界限并不明显。很多人以为无氧和有氧的区分是根据时间来判定的：时间长的低强度运动就是有氧，时间短的就叫做无氧——这种想法在现实中可以理解，但如果你要这样去定义有氧和无氧，那不正确。
我想请诸位思考一个问题：我们为什么很少将篮球、棒球、足球这类运动时间也很长的运动称为有氧运动呢？他们也有持续性啊。也要跑啊，走啊，跳啊。
原因就在于有氧运动和无氧运动本身就不是按照时间来区分的。
有氧和无氧运动的本质上是根据人体的供能系统所占的比重来区分的。一个运动是否是无氧和有氧主要取决于它的供能系统，取决于它的运动强度，然后才是取决于时间。而运动强度基本上就已经决定了一个运动的持续时间了。如果某个运动是无氧（磷酸原和糖酵解）系统供能居多，那就无法将这个运动称为有氧运动。俯卧撑正是如此，篮球、棒球、足球也是如此。
有人问：健美训练法则是中高强度，中等次数。那么是否有高强度高次数的训练？我的回答很明确：根本没有高强度高次数这种训练方法，高强度必定对应的是低次数的训练。如果你能够进行高次数的训练，那么你的训练负荷一定是不大的。所以即使你俯卧撑做的再慢，也不会变成长时间的有氧运动。一方面是由于你的供能系统（磷酸原）跟不上，另一方面是由于你肌肉乳酸堆积过多导致你的肌肉疲劳。
无氧有氧运动最暴力的、最直接的区分方法就是，运动强度。如果这项运动对你而言，运动强度很大，那么可以认为是无氧运动了。原因就在于人体三大供能系统中的两个：磷酸原和糖酵解系统（快速糖酵解+慢速糖酵解），主要为高强度的运动供能。我们平常说的无氧供能系统，就是磷酸原系统和快速糖酵解系统。
关于人体有三大供能系统的详细知识，见下。
人体有三大供能系统：「磷酸原系统」、「糖酵解系统」、「有氧氧化系统」。
一、磷酸原系统
「磷酸原系统」主要在运动开始后0·30s内由磷酸肌酸为身体进行供能，在短时间和大强度运动中，磷酸原系统是主要供能系统。 磷酸原系统的输出功率是最强的。
二、糖酵解系统
「糖酵解系统」主要在运动开始后6s-3min，为身体进行供能。在中高强度的运动中主要由糖酵解系统参与。
「糖酵解系统」分为快速糖酵解和慢速糖酵解。
快速糖酵解是无氧反应，慢速糖酵解是有氧反应。
快速糖酵解和慢速糖酵解区别在于两者的产物「丙酮酸」的去处。前者的丙酮酸转化为乳酸，后者的丙酮酸进入线粒体通过氧化系统供能，所以快速糖酵解也叫做无氧糖酵解，慢速糖酵解也叫做有氧糖酵解。
当肌细胞内氧气不足时，就会发生快速糖酵解（此时生成乳酸），氧气充足时，就是慢速糖酵解。所以你在做那些中高强度的运动时，肌肉细胞氧气不足的时候，你的肌肉就会堆积乳酸，就容易酸痛。同时，乳酸过多还会使氢离子浓度增加，从而抑制糖酵解从而引起肌肉收缩。
而在进行低强度长跑、游泳时，乳酸就不会堆积，因为丙酮酸进入线粒体功能了，你的身体就没有乳酸堆积就不会酸痛。
三、有氧氧化系统
「有氧氧化系统」主要在运动开始后2min内由糖、碳水化合物、脂肪和蛋白质氧化为身体进行供能，它需要大量的氧气参与。再说一次，在运动2min后，有氧大量供能便开始了，脂肪的氧化也开始了。
有氧氧化系统的输出功率是最弱的。
四、运动时人体的供能顺序
事实上，在任何情况下——无论你是静止还是运动，三大供能系统都在运转，有氧系统也都在参与运转。人们将某种运动划分为有氧和无氧，更多的是参考它主要的供能系统（供能系统所占供能比例）。
为了便于理解，我参考《美国体能协会私人教练基础》做了一个简单的表格：


为了便于理解，我再举一个简单的例子：
在进行跑步时，最开始的那6秒钟，大部分是属于磷酸原供能。6秒后糖酵解系统开始为运动供能，磷酸原功能减少。到30秒时糖酵解成为主要供能系统。2分钟后氧化系统开始为运动供能，糖酵解供能逐渐减少。到30分钟时有氧系统供能比例达到最大。
而且，供能系统提供ATP的速率和提供的量是成反比的。所以，磷酸原供能系统，主要为高强度短时间的运动提供能量，糖酵解系统主要为中高强度、中短时间的运动提供能量，氧化系统主要为低强度、中长时间的运动进行功能。这其中只是比例问题的不同。
下图来源于《运动生理学》（王瑞元主编，人民体育出版社2012年版），cp系统即为磷酸原系统。


给三大供能系统做个形象的比喻，磷酸原系统就像法师，输出高，但是血量少，不耐操，几秒就挂，技能CD时间还长。
糖酵解系统就像战士，输出强度一般，但是可攻可防（可有氧可无氧），综合素质高。
有氧氧化系统就像肉盾，没啥攻击力，但是血量厚，面对敌人可以坚持很久。
五、篮球、足球、长时间的俯卧撑是有氧运动吗？
之前已经说过了。一个运动是否是无氧和有氧主要取决于，它的运动强度，然后才是取决于时间。
无氧有氧运动最暴力的、最直接的区分方法就是，运动强度。如果这项运动对你而言，运动强度较大、很大，那么可以认为是无氧运动了。
连续做几百个俯卧撑，让俯卧撑进入有氧供能系统可能吗？——可能，但是从本质上来说，俯卧撑还是属于无氧运动，因为磷酸原和快速糖酵解的供能还是占了俯卧撑过程中较大的比重。如果某个运动是无氧（磷酸原和糖酵解）系统供能居多，那就无法将这个运动称为有氧运动。俯卧撑正是如此，篮球、棒球、足球也是如此。
在运动时，俯卧撑、深蹲是磷酸原系统和糖酵解系统参与主要的供能，所以即使你「慢慢地」做俯卧撑、连续做几百个俯卧撑，也会在一定时间内消耗完磷酸原系统的能量和糖酵解的能量（这是疲劳的原因之一），另一方面，在没有氧气参与的快速糖酵解过程中，运动会在相应的肌肉部位产生乳酸，造成肌肉酸痛，乳酸堆积后会抑制糖酵解的进行，并引起肌肉收缩（这是疲劳的原因二）。
一个运动是否是无氧和有氧主要取决于它的供能系统，取决于它的运动强度，然后才是取决于时间。而运动强度基本上就已经决定了一个运动的持续时间了。
看看下图：



看了上面这张图，我们再回到我一开始问的那个问题：我们为什么很少将篮球、棒球、足球这类运动时间也很长的运动称为有氧运动呢？他们也有持续性啊。也要跑啊，走啊，跳啊。
原因就在于篮球、棒球这种运动，主要供能系统是磷酸原和糖酵解系统。他们需要对抗、发力和快速位移的时间是很短的，但是运动强度却是极高的，在整个比赛过程中，人体就处于高强度无氧运动和低强度位移的过程中。
所以明白了么？慢慢做的无氧运动也不会变成有氧运动。
一方面是由于你的供能系统（磷酸原）跟不上，另一方面是由于你肌肉乳酸堆积过多导致你的肌肉疲劳。
（我好啰嗦……）
六、啥玩意减脂？
看到这里你知道怎么区分无氧和有氧运动了吗？
最后再说一次哦：
——是否无氧和有氧主要取决于它的供能系统所占的比重，取决于它的运动强度，然后才是取决于时间。而运动强度基本上就已经决定了一个运动的持续时间了。
所以你与其区分有氧无氧，不如区分是抗阻训练还是心肺训练来的更加实在。
（我好啰嗦……）
最后还要吐槽一下，能不能减肥和这个动作是否有有氧/无氧没关系啊！！！而是和这个动作消耗的能量有关系，有氧不等于容易减肥，无氧不等于不能减肥。要知道单位时间内减肥效率最高的动作叫做HIIT（高强度的无氧间歇运动）！
所谓HIIT，它就是连续40~120s的高强度无氧运动后，休息5~15s，再继续进行下一组高强度无氧运动。主要依靠磷酸原系统和糖酵解系统进行供能，在一两分钟的短时间内完成高强度运动后，休息短时间，等无氧系统不完全恢复后（恢复一定是不完全的），再立马进行下一组运动。这样就能够靠磷酸原系统和糖酵解系统消耗大量的能量。
（参见：在健身房怎么做 HIIT？ ）
主要参考资料：
[1]王瑞元,苏全生主编.运动生理学[M],人民体育出版社，2012.02
[2]罗杰,W·尔勒.美国国家体能协会私人教练基础[M].文汇出版社，2003.09
以上就是本期关于「三大供能系统」的全部内容。大家可以拿这篇文章里的知识去考考你们健身房的教练。