张建华



运动训练适应理论研究综述——兼论运动训练的本质

张建华

西北师范大学体育学院，甘肃 兰州，730070。

采用文献资料法和逻辑分析法，借助生物适应理论探讨运动训练的本质，为提高运动员竞技能力提供理论依据。运动训练是有目的的改造人类自身的实践活动，其本质就是基于内稳态的生物适应，是对内稳态理论的应用与发展。运动训练中人体对训练负荷产生的应激反应，能引起有机体机能水平的适应性提高，适应过程和适应机理均可通过应激学说来解释。训练刺激会给机体内部带来正负两种效应：适应效应和疲劳效应。在有效的时间内，任何一次训练刺激最终表现为正负两种效应的综合。

运动训练；生物适应；内稳态；应激理论

世界是由万事万物所构成的，任何事物都有区别于其它事物的本质属性。本质是“事物内部的联系，它由事物内部的矛盾所规定，是事物比较深刻的一贯的和稳定的方面”[1]。相对于以自然方式存在的“物”而言，“事”乃有意所为，一直处于创新和发展变化之中，因此，给人们探寻一贯的和稳定的特征方面带来了许多不确定的因素。尽管有困难，人们还是能够解析“事”的本质。运动训练是一种客观存在的事物，也是一个发展变化着的事物。准确的说，运动训练是以“事”的形式存在的实践活动。因此，从“事”角度来探讨运动训练的本质问题，理应是最好的分析视角。本文欲以生物适应理论为基础，阐述运动训练的本质，解析运动训练适应的过程、机制及其特点，为提高运动员竞技能力提供理论依据。

1 生物适应

适应是生物活动的基本规律之一，也是人类生存和发展的基础。在宽泛意义上，适应意味着机体对环境的调整；如果环境变化了，机体要适应新环境，变得更加有利于生存[2]。人体是由各种细胞、组织和器官组成，在运动中表现为一个统一的整体。人体的大部分细胞、组织与外界环境不发生直接接触，而是生存于细胞外液之中。细胞新陈代谢所需的养料由细胞外液提供，细胞的代谢产物也排到细胞外液中，通过细胞外液与外环境发生物质交换[3]。细胞外液是细胞直接生活的环境，为了区别人体生存的外界环境，一般把细胞外液称为机体的内环境。

内环境的概念是法国生理学家Claude Bernard提出的。1857年，在《有机体体液的生理特性和病理改变》讲座中，Bernard指出：“在生物体内，组织实际上并不直接受外界环境的作用，而是被一种真正的内环境所防护着，这内环境主要由体内循环的体液所组成”[4]。1865年，他在《实验医学研究导论》中详细论述了内环境恒定对有机体的重要性；随后在1879年出版的《普通生理学教程：动植物共同的生命现象》中，Bernard对内环境稳定做了极为精辟的论述，他认为：“内环境的稳定是自由和独立生活的首要条件”，“所有的生命机制，尽管多种多样，只有一个目标，就是保持内环境中生活条件的稳定”[5]。这两句论断，后来为众多生理学家所称道。从现有观点来看，恒温动物生存的必要条件就是内环境恒定，可以说，内环境恒定说的提出，为医学的发展开辟了一条快速通道。遗憾的是，这一思想在当时并未受到重视，直到20世纪初才有了新的进展。

1926年，美国生理学家Walter Braford Cannon建议用“稳态”一词表达内环境及其稳定的维持。为了消除别人对稳态概念的误解，1929年Cannon在《生理学评论》上发表了“生理稳态的组织”一文，他这样写道：“高度发达的生物乃是一种开放系统，和外界有种种关系……外界环境的变化使生物体内部产生扰乱。正常情况下，这种扰乱保持在很狭窄的范围，因为系统内的自动调整装置表现出作用，从而防止了大的波动，内部条件得以保持住相当的恒定。‘平衡’这个词本来可用于指这种恒定的状况，然而这个词已用在封闭系统内相对说来是单纯的理化状况……保持身体内大部分稳定状态的协调的生理反应是很复杂的，很特殊的，我建议用一个特殊的词来指这种状态，这个词就是稳态（homeostasis）。”[6]

1932年，Cannon在《身体的智慧》中对“稳态”做了进一步的阐释，他说：“稳态概念指的是一种状态，一种可变的但又是相对恒定的状态”[7]。至此，“稳态”概念基本确立。在Cannon看来，原有的“平衡”只适用于封闭系统中的相等或均匀，无法表示开放性生命系统中协调一致的运动形态；而且，平衡概念不涉及协调机制问题，稳态却与机体的自我调节、自我保护的装置与机制紧密相关。人体内自我协调装置很多，分别发挥着各自的功能，比如人体需要水时，口渴机制就会发出报警，促使人们补充水分来保持内环境的相对稳定。稳态是机体自我控制的一种结果，与负反馈密切相关。控制论的创始人Wiener认为，稳态机制就是一种负反馈作用。在控制论中，反馈是指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。反馈可以分为正反馈和负反馈，正反馈使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用；负反馈使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定状态[8]。因此，负反馈是趋向目的的行为，一切有目的的行为都可以看作是需要负反馈的行为。当生命系统的稳定状态被外界环境干扰，出现与预期目标距离很大时，负反馈就会建立起新的稳态。

从内环境“恒定”或“稳定”发展到“稳态”，人们对内环境的认识有了质的发展。理所当然，人们对认识成果的应用也有了很大的突破。在Cannon正式提出“内环境稳定”或“自稳态”概念时，人们将“稳态”主要集中应用于神经生理学中，如今已经发展到各个领域。在现代生物学和现代医学中，“稳态”概念已经并不仅仅指血液、组织液等“内环境”的稳定状态，而无论在所指的实体上、空间上还是时间上都有很大的差异[9]。

在正常情况下，生物体内部环境处于一种相对平衡的稳定状态，即内稳态。内稳态是由生物系统的各种调节机制调控而维持的一种动态平衡，是生物系统从进化适应中获得的、维持整个生物系统生存的基本条件[10]。处于内稳态的生物系统是健康的，可以正常稳定地发挥应有的功能；远离内稳态的生物系统则处于病理状态，生物系统的功能异常，而且不能获得稳定的发挥[11]。当外部环境发生变化时，生物体内部环境的相对平衡受到破坏，原有的稳定状态会发生变化，体内各种功能被迫进行重新调整，促使系统恢复原有内稳态（former homeostasis，FH）或建立新的内稳态（new homeostasis， NH），以维持内外环境的稳定，这就是生物的适应过程。

2 运动训练适应理论

2.1 运动训练的本质是生物适应

运动训练是有目的的改造人类自身的实践活动，其本质就是基于内稳态的生物适应，是对内稳态理论的应用与发展。人体是非常复杂的有机系统，内部各器官系统的活动相互制约、相互协调，形成了一种相对稳定的动态平衡系统。一旦外界施加训练负荷，人体内环境会出现“失稳态”，此时机体进行主动调整，使体内环境达到新的“稳态”。从“失稳态”向“稳态”转化的过程，实质上是人体对外界环境变化的应答和自我调整。通过多次施加训练负荷，人体内环境不断处于“失稳态”和“稳态”的反复交替，机体对外界刺激的应答能力逐渐改善。相应地，人体的运动能力不断获得提高。这种由于运动训练而引起的机体与施加负荷的外环境之间不断取得稳态的过程，叫做训练适应。在这里，外界施加的训练负荷是一种刺激，是产生运动训练适应的外部条件，而人体的适应机制则是机能改善和运动能力提高的关键。

2.2 训练适应的过程及机制

1936年，加拿大病理生理学家Hans selye创立了应激学说。他根据一系列的动物实验，发现在一系列非常不同的因子（如传染、中毒、创伤、神经紧张、高温、低温、肌肉疲劳及放射线）作用下，机体常以一种固定的形式来反应。这些因子的特异作用是不同的，它们仅有的共同点是使机体处于全身应激状态。据此，他认为这种基于所有特异反应之上的定型的反应，即代表机体非特异性“应激”的表现；引起机体产生应激反应的因子，就是激源（stressor）。机体对激源的反应有两种表现：第1种是按激源的不同，机体产生不同的特异性反应，可以作为鉴别诊断和对症治疗的依据；第2 种是对任何激源做出共同、千篇一律的、不具有特异性的反应，这种非特异性反应总称为应激（stress）[12]。Hans selye还发现，日常生理功能活动，比如肌肉运动、神经紧张、血压升高也可作为激源，引起应激反应。故而，应激不一定是外来损害的结果，有时是功能增强所致。可以说，应激就是由于功能活动及损伤引起来的所有非特异变化的总和，包括重建正常状态必需的生物现象[13]。

一般地，机体对激源产生的特异性反应表现出病理症状，而机体对对激源的应激表现为生物适应现象。在本质上，应激是一个生理反应，真正的目的是维持生命和损伤后功能活动恢复正常。在应激反应中，机体表现出一般适应综合症，共分为3期：（1）动员期（the Alarm Reaction Stage），此时适应尚未获得；（2）抵抗期（the Stage of Resistance），此时适应达到最大程度；（3）衰竭期（the Stage of Exhaustion），此时所获得的适应又丧失。

能引起应激的刺激很多，体育运动也是一种激源，与其它激源的区别是，运动训练具有主动性和目标性特征。运动训练是人们利用训练负荷使机体产生适应，以改造人体形态和机能的过程，这为后人解释运动训练提供了依据。1976年，前苏联著名运动生物学家ЯковлевН.Н.在美国医学年会上强调：“运动训练是一个适应过程”。从生物学的角度看，运动训练主要通过施加刺激，有意识地打破机体内环境的稳态，使之向较高机能水平方向转化，在与施加负荷相适应的水平上获得新的稳态。显然，运动训练适应的提法是完全正确的。ЯковлевН.Н.的观点在欧美也被广泛公认，并开展了相关的研究。1980年，Atko Viru首次将应激学说运用于运动训练。2005年，Jacob Wilson和Gabriel Wilson在研究周期理论的基础时，应用selye的一般适应综合症理论，对运动训练适应过程进行了详细的解释：

图1 Hans selye的一般适应理论在运动应激中的应用示意图

如上图所示，施加的训练负荷使人体产生了应激反应，表现出了一般适应综合症。

“第1阶段为警戒反应期。训练负荷是一种激源，它的介入会致人体机能水平暂时下降。伴随着肾上腺素和皮质醇等各种应激激素的释放，机体防御机制产生对抗反应。在训练中，通过人为操控训练变量，引起环境变化和应激反应。应激是机体对训练负荷产生的急性反应。

第2阶段为抵抗期。有机体的防御机制通过反抗而获得抵抗力，即通常所说的适应，表现出稳态水平提升的特征。这一阶段，机体对激源表现出代偿性反应，比如运动员肌肉肥大、中枢神经驱动力增强，或者代谢系统适应等。

第3阶段为衰竭期。如果刺激持续下去，就会出现千篇一律的适应调节现象。适应调节是一种生物规律，即随着特定刺激时间的延长，生物体对特定刺激的反应能力就会下降，甚至出现“平台期”。这意味着采用同一种训练方式的时间过长，运动员就会出现高原现象或经历适应不良。由于机体长时间处于应激状态，损耗了有机体的防御机制，从而导致适应不良的产生，表明已经训练过度（Overreaching）；如果不及时停止刺激，将会出现过度训练（Overtraining），引起受伤。”[14]

2007年，郑晓鸿在评述运动训练的应激学说时指出：“在运动训练过程中，要经常变化训练刺激，否则就会使运动员机体由于适应了长时间单调的训练刺激进而产生适应调节，致使运动员的竞技能力水平发展出现停滞；要在训练课之间、小周期之间等都要安排充分的休息，使有机体能够达到充分适应；通过适当的休息和不同性质训练内容安排的交替，使运动员的机能状态始终处于警戒和抵抗阶段，控制其不要发展到衰竭阶段，从而避免引起有机体出现适应调节和适应不良现象。”[15]

在运动训练中，负荷就是施加于人体的刺激。人体对训练负荷产生的应激反应，能引起有机体机能水平的适应性提高，适应过程和适应机理均可通过应激学说来解释。简言之，应激学说侧重于从过程的角度解释运动训练。对于训练刺激所产生的适应结果，应激学说虽然给出了机能适应提高的必然性和过渡训练破坏的可能性，但是并未对慢性适应结果以及停训后机能水平的变化进行阐述。事实上，应激学说主要是从神经内分泌系统的角度，研究人体在训练负荷刺激下有机体机能的变化规律。相对于复杂多变的人体系统而言，这显然是不够的，需要进一步探讨。

2.3 训练适应的结果及特征

2.3.1 训练适应的结果 鉴于不同的训练刺激会导致不同的生理反应，Bannister（1975，1982）建议用适应-疲劳模型来解释训练的效应。Bannister[16]等人认为，没有训练时机体所处的状态是一个基准水平，表示个体的竞技能力水平，训练刺激会给机体内部带来正负两种效应：适应效应和疲劳效应。在有效的时间内，任何一次训练刺激最终表现为正负两种效应的综合（图2）。即：竞技表现=训练获得的适应－K×训练后的疲劳，K为适应效应和疲劳效应之间的调整系数。

训练后的适应是正向的生理反应，而疲劳则是负向的生理反应。模型的输出结果，取决于两者交互所产生的综合效应。当训练获得的适应大于疲劳效应时，综合表现为竞技能力提高；当训练产生的疲劳大于适应效应时，综合效应表现为运动成绩下降。这就要求人们在训练中，施加恰当的负荷，以便产生良性适应。不恰当的、过量的或者超过机体最大承受能力的负荷，对机体产生的疲劳效应远远大于适应效应，往往引起机体的劣变，并不能提高竞技能力。

虽然适应-疲劳模型侧重于一次或者若干次负荷刺激后机体产生的综合效应，但是Bannister （1975）的解释中仍然可以看到训练过程的部分变化特征。图2还显示，随着负荷的施加，机体同时产生适应和疲劳反应。在负荷施加的初期，机体快速疲劳，此时机体的适应反应相对较慢，竞技表现低于基准水平；一旦停止刺激，疲劳效应逐渐消失，而机体的适应还能持续一段时间，表现出了明显的滞后性。随着停训时间的推移，训练适应会消失，竞技表现会逐渐消退至负荷前水平。

图2 训练刺激后机体的疲劳适应效应

（根据Bannister 、Jacob Wilson和James Marshall研究绘制）

2.3.2 训练适应的特征 训练适应具有特异性特征，不同性质的负荷引起反应是不完全相同的。负荷是引起训练适应的客观条件，不同性质的负荷，能使机体产生不同的适应性变化。快速力量训练，一般能引起包括肌肉横截面、肌肉收缩蛋白合成、肌肉代谢酶集结等因素在内的适应性变化；耐力训练可引起心血管、呼吸系统和肌肉因素的适应性变化，机体的有氧工作能力产生适应现象；功能训练能引起机体的本体感觉、平衡能力、协调能力和控制能力产生适应性变化。可见，机体对不同性质负荷的适应性反应，表现出了明显的特异性。即便是同一负荷，对机体不同器官和系统的刺激是不一样的，所引起的适应也不尽相同。Loren Z.F. Chiu[17]（2003）指出，施加的刺激能引起机体的多种适应，其中主要的适应过程与负荷的性质和强度有关。例如，速度性负荷引起的适应性反应，主要表现在白肌纤维、能源物质的无氧代谢、神经过程的灵活性以及冲动强度等方面，相反对机体其它器官系统的适应过程较小而已。

训练适应具有普遍性特征，不受负荷内容与性质的影响。只要施加负荷，机体就必然会产生适应现象。训练适应的普遍性是指机体在形态、机能、运动素质、运动技术、和心理等方面都能发生训练适应现象[18]。在身体形态方面，适应使肌肉的形态得到改善，骨骼关节及韧带的柔韧性得到发展；在身体机能方面，训练适应使得机体基础心率下降，呼吸系统功能加强，机体能源物质含量增加，酶的活性大大提高，供能能力显著提高，神经过程的灵活性以及中枢神经系统对运动器官的协调和调节作用明显提高；在运动素质和技战术方面，训练适应使得受训者的速度、力量、耐力大幅度提升，技战术不断完善和熟练，完成和执行技战术的能力提高。通过训练适应，还可以有效地改善受训者的心理过程，形成良好的竞技心理品质。

如果把适应现象只看作是机体良性变化的过程，那么训练后急性和慢性适应的结果，都将表现为竞技能力提高。事实上，适应不仅有良性的，还有不良的适应。德国Strong（2002）发现，对负荷量度的把握是产生良性适应的关键。训练负荷过低，虽能引起生理适应，但运动能力没有变化；在适宜的负荷范围内，生理和运动能力适应的大小与负荷成正比；一旦超出最大负荷的临界值，不良适应遂即产生。Strong的研究表明，生物适应主要取决于训练负荷的强度和方式。当负荷方式不科学，或者负荷的量与强度超出机体的最大承受范围，都将产生不良的训练适应，导致机体的运动能力降低。

3 结束语

在训练适应过程中，引起机体适应性反应的直接刺激是负荷。但是，负荷本身不是刺激，而是一种激源，能引起有机体发生应激反应。在负荷的作用下，机体对刺激产生了部分或者全部的适应，这一方面提高或降低了神经系统及其它组织器官对刺激的感应阈值；另一方面机体对刺激表现出了代偿性反应，从而增强了机体的代偿机能。通过合理施加负荷，使有机体产生应激反应，产生必要的生物适应。从这个意义上讲，运动训练是提高人体竞技能力的重要途径，其本质就是生物适应。

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Summary on Adaptation Theory of Sports Training

ZHANG Jian-hua

Institute of P.E., Northwest Normal University, Gansu Lanzhou, 730070, China.

By using the methods of literature material and logical analysis, the paper explores the essence of sports training with the help of the biological adaptation theory in order to provide the theoretical basis for improving the athletic ability. The purpose of the sports training is the transformation of human beings practice; its essence not only is based on the homeostatic biological adaptation but also is the application and development of homeostasis theory. In training, the stress response of a biological can elevate the level of the organism’s ability by training load. The process and mechanism of adaptation can be explained by the stress theory. For a stressor, training stimulus can cause two internal effects on the organism. There are classified as fatigue （negative effect） and fitness （positive effect）. Within the effective time, the final performance of any training stimulus is the summation of these two effects.

Sports training; Biological adaptation; Homeostasis; Stress theory

1007―6891（2014）04―0063―05

10.13932/j.cnki.sctykx.04.16

G808.14

A

2014-03-28

2013年甘肃省高等学校基本科研业务费资助项目，西北师范大学青年教师科研能力提升计划项目。