短中距离自行车运动表现的能量系统贡献与生理学决定因素：最大有氧功率、最大冲刺功率与最大累积氧亏的关联性研究

《European Journal of Applied Physiology》：Physiological determinants and energy system contribution in short- and middle-distance cycling performance

本研究旨在探讨10至180秒短中距离自行车计时赛（TT）中能量系统贡献的分布规律及其生理学决定因素。研究团队对18名不同水平的男性自行车运动员进行了测试，发现180秒TT的能量供应中，有氧供能占比高达71%，而无氧供能仅占29%。研究结果表明，180秒TT的表现与最大有氧功率（MAP）、最大冲刺功率（MSP）及最大累积氧亏（MAOD）均呈强相关，其中MAP与MSP的加权组合（0.7MAP+0.3MSP）对180秒TT表现的预测力最强（r=0.91）。此外，MAOD在10至60秒内迅速增加，但在120至180秒间趋于平稳，提示无氧能力存在个体上限。该研究为短中距离自行车项目的训练策略制定提供了重要的生理学依据。

　　

在竞技体育的赛场上，3分钟左右的比赛往往是最具观赏性的项目之一，无论是田径场上的800米跑，还是自行车场地赛中的个人追逐赛，运动员们都在极短的时间内将体能推向极限。这类比赛强度极高，远超运动员的最大有氧功率（Maximal Aerobic Power, MAP），其能量供应必然是有氧和无氧系统共同作用的结果。然而，一个核心的科学问题长期困扰着教练员和科研人员：在短短几分钟的全力冲刺中，有氧和无氧系统究竟各自贡献了多少能量？更重要的是，决定运动员在这类项目中表现的关键生理学因素是什么？是强大的心肺功能（有氧能力），还是瞬间的爆发力（无氧能力），抑或是维持高强度运动的能力（无氧耐力）？

过往的研究对此众说纷纭。一些研究认为，最大有氧功率（MAP）是决定中距离项目表现的关键；另一些研究则强调，最大冲刺功率（MSP）或最大累积氧亏（Maximal Accumulated Oxygen Deficit, MAOD，一种衡量无氧能力的指标）更为重要。这种争议使得训练计划的制定缺乏明确的理论指导。为了解开这个谜团，来自挪威东南大学等机构的研究团队在《European Journal of Applied Physiology》上发表了一项研究，旨在系统性地揭示10秒至180秒自行车计时赛中能量系统的贡献规律，并探寻决定运动表现的关键生理学决定因素。

为了回答这些问题，研究人员招募了18名不同水平的男性自行车运动员（从业余到精英级），进行了一项横断面研究。研究团队对受试者进行了全面的生理学测试，包括测量骑行摄氧量（C）、峰值摄氧量（VO_2peak）和最大冲刺功率（MSP）。随后，受试者分别完成了5次全力冲刺的计时赛（TT），时长分别为10秒、30秒、60秒、120秒和180秒。在每次计时赛中，研究人员都精确测量了摄氧量、最大累积氧亏（MAOD）和血乳酸浓度（[La]_b），从而精确计算出有氧和无氧能量供应的比例。

能量系统贡献的“黄金分割点”：73秒

研究结果首先清晰地描绘了能量系统贡献随运动时间变化的动态曲线。在10秒的极短冲刺中，无氧供能占据了绝对主导地位，贡献了高达83%的能量；而有氧供能仅占17%。随着运动时间的延长，有氧供能的比例逐渐上升。研究团队发现，当运动时间达到73秒时，有氧和无氧供能的比例恰好达到了50%对50%的“黄金分割点”。当运动时间延长至180秒时，有氧供能的比例进一步上升至71%，而无氧供能则下降至29%。这一发现量化了中距离项目对两种能量系统的依赖程度，为训练负荷的分配提供了精确的参考。

决定180秒表现的关键因素：MAP与MSP的强强联合

为了探寻决定180秒计时赛表现的关键因素，研究人员进行了相关性分析。结果发现，180秒的平均功率输出与多个生理学指标均存在显著的相关性。其中，最大有氧功率（MAP）和最大冲刺功率（MSP）与180秒表现的相关性最强，相关系数（r）分别达到了0.88和0.85。这意味着，拥有更强心肺功能和更强爆发力的运动员，在3分钟的全力骑行中能够输出更高的功率。

更令人惊喜的是，研究人员将MAP和MSP这两个指标进行加权组合，构建了一个新的预测模型：0.7MAP + 0.3MSP。这个模型与180秒计时赛表现的相关性高达0.91，能够解释约83%的表现差异。这表明，在3分钟的全力运动中，有氧能力（MAP）的权重约为70%，而无氧能力（MSP）的权重约为30%。这一发现为评估运动员的潜力提供了一个简单而有效的公式。

无氧能力的“天花板”：MAOD的个体上限

最大累积氧亏（MAOD）是衡量无氧能力的重要指标。研究发现，MAOD与180秒计时赛表现同样存在强相关性（r=0.81）。表现最好的运动员，其MAOD值也显著高于表现较差的运动员。更有趣的是，研究人员发现，MAOD在10秒至60秒的计时赛中迅速增加，但在120秒至180秒的计时赛中，MAOD的增长速度明显放缓，甚至趋于平稳。这一现象表明，无氧能力似乎存在一个个体上限，运动员无法在超过一定时间后继续累积更多的氧亏。这支持了“无氧能力是一个有限的能量储备”的理论，运动员需要根据比赛时长来合理分配这部分宝贵的能量。

研究结论与意义

这项研究通过严谨的实验设计，为我们揭示了短中距离自行车运动表现的生理学蓝图。研究证实，在180秒的全力运动中，有氧供能是主要的能量来源，占比高达71%。因此，提升最大有氧功率（MAP）是提高此类项目表现的基础。同时，强大的最大冲刺功率（MSP）和较高的无氧能力（MAOD）也是不可或缺的，它们共同决定了运动员在比赛中的爆发力和维持高强度运动的能力。

该研究提出的0.7MAP + 0.3MSP预测模型，为教练员和运动员提供了一个直观、量化的工具，用于评估训练效果和预测比赛表现。更重要的是，MAOD在运动后期趋于平稳的发现，深化了我们对无氧代谢极限的理解，提示训练应着重于提高无氧能力的总量，而非无休止地延长其消耗时间。总而言之，这项研究不仅解决了中距离项目能量贡献的争议，更为科学化、个性化的训练方案制定提供了坚实的理论依据。