運動生理週訊(第324期)
有氧運動•無氧閾值(April 14, 2015)
林正常
回應網友的一篇文章。網友問題如下：「教授您好:知道您一定是很忙不太有時間處理一些瑣碎的事,但有些有關生理學的問題,我還是非常想明白,很想親自請教您,所以我嘗試用次方式詢問您,如果有得您的回應是我的榮幸,但如果沒有得到回應,我也覺得是在預期之中,沒有關係,但就是有試過才有機會囉...問題是這樣,其實我在運動生理學社群當中已發問過此問題,有得到回應,但事實上我還是不是非常清楚,我的問題是:乳酸濃度在2mmol/1以下時是屬於有氧系統,到4mmol/1是無氧系統,又AT以下的運動是屬於有氧運動,AT以上是開始有無氧性能量參與,...但...人們運動最開始的能量來源是ATP-PC超過20秒進入乳酸系統一直到這個時候都是"無氧"系統不是嗎?那為何又是有氧運動呢?運動時間再久一點就會進入"有氧系統",那又為何前面敘述的,AT以上開始有無氧性能量參與?...非常疑惑,無氧系統---有氧運動??有氧系統---無氧性能量參與???搞糊塗了...但我非常想釐清這個問題,懇請教授為我解惑,謝謝~~」。
安靜與運動時都一樣，支持生命現象的能源，包括醣、脂肪與蛋白質。這些能源食物醣 (葡萄糖)、脂肪 (脂肪酸) 與蛋白質 (胺基酸) 之燃燒，需要氧氣。
運動的執行需要氧氣的參與，卻常衍生出有氧運動與無氧閾值類似的疑問與困惑。不過，在說明無氧閾值之前，有必要說明有氧運動與無氧運動。
有氧運動 (aerobic exercise) 與無氧運動 (anaerobic exercise) 是用來描述所執行的運動，究竟是有氧供能或是無氧供能。如，有氧舞蹈，就是舞蹈時，有一定的適當節奏，舞蹈中所需要的氧氣，運動當下的呼吸可以應付，不會產生嚴重的缺氧現象，有一點喘，又不太喘。又如，100M賽跑，人一起跑，拼命地往前衝，幾乎可以不呼吸，一路跑完，是典型的無氧運動。
運動之稱為有氧運動或是無氧運動，是相對而非絕對的，充其量只能說是比較性的，或是相對性的。因為，被說成有氧運動的，如馬拉松，它雖是典型的有氧運動，但是有氧供能的過程中，還是有一些無氧供能的場合存在。因為有氧供能的路徑前面小段，潛藏著無氧的供能步驟。換句話說，即使躺著，有氧與無氧供能路徑，都一直進行著。
因此，所有的有氧運動，都不是絕對是有氧供能的。有氧運動與無氧運動是運動生理學家，或是運動訓練學家，拿來表達運動的供能屬性，方便表達、陳述而已。如果硬要比較，我們說 "有氧運動完全是有氧供能"，錯誤的可能性，可能要大於 "無氧運動完全是無氧供能"。因為，有氧供能的路徑(步驟)，潛藏著無氧的供能路徑(步驟)。1分子葡萄糖無氧分解，產生2分子的ATP與乳酸，這一過程，氧足夠或不足夠都會進行著。在氧氣足夠的環境下，會進入有氧的供能路徑，繼續產生ATP。這概念在運動生理學教科書中都有詳細的解說。
值得注意的是醣解供能的路徑，才會有無氧 (正確地說，是與氧無關的) 的步驟。脂肪與蛋白質的分解供能，是會跳過無氧的步驟，提供活動的能量的。我建議，不要斬釘截鐵地，說某某運動是有氧運動，或某某運動是無氧運動。儘管如此，你說馬拉松是有氧運動，或說，鉛球、標槍投擲是無氧運動，沒有人會說你說錯了，因為，實際應用上，是可以這樣說的。
至於無氧閾值 (anaerobic threshold)，閾值是描述連續現象的一個水準，是一個界線或是臨界點。譬如，運動強度如果由弱變強，逐漸地提升，過程中，在某一個強度水準，運動者逐漸開始喘氣，表現人體缺氧的徵兆，換氣量逐漸不呈比例地增加，血乳酸隨後也會逐漸增加，我們稱這個讓運動者體內開始出現明顯無氧徵兆的臨界點或界線為無氧閾值。
有一些運動生理學家或運動訓練學家將這一臨界點，拿來做為運動訓練的強度指標。在這一臨界點以下的運動訓練，訓練的結果，會比較偏重在有氧訓練的效果，在這一臨界點以上的運動訓練，會摻雜著一部分無氧能量的供能能力方面。長跑運動員，在冬季(非比賽季)可能會用輕鬆跑的方式做訓練，他們可能使用無氧閾值以下的運動強度做長時間的跑步訓練。但是，當他們接近比賽季時期，可能會使用比無氧閾值這臨界強度更強的跑步訓練，以訓練他們在比賽過程中，可能在主動或被動提升速度時的跑步能力。
表1 不同能量系統的五種訓練強度
(取自林正常等譯，運動訓練法，藝軒2008，p. 397)
表2 五種運動強度的訓練效果
(取自林正常等譯，運動訓練法，藝軒2008，p. 401)
無氧閾值可以使用換氣量、心跳率或乳酸值來判定，因不同判定指標，可以稱為換氣閾值、心跳閾值或乳酸閾值，它們都是由不同生理反應判定出的無氧閾值。
圖1 乳酸閾值、換氣閾值與運動強度的關係
(取自林正常著，運動生理學實驗指引，師大書苑，1996，p. 214)
圖2 心跳閾值與運動強度的關係
(取自林正常著，運動生理學實驗指引，師大書苑，1996，p. 215)
一些運動生理學家或運動訓練學家，用4mM/L血乳酸濃度時的強度 (稱為乳酸堆積起點，onset of blood lactate accumulation；OBLA)，作為無氧閾值出現的時間點。這種作法有一些問題，因為什麼供能情況下，血乳酸會上升到4mM/L水準，存在著個人差異，不能一概而論。後來有學者使用更好的方法 (如個體無氧閾值；individual anaerobic threshold) 來判定無氧閾值的出現時間點 (Stegmann等, 1981)。
順便提一下，安靜時，血乳酸值約為1mM/L。運動強度逐漸增加，血乳酸會跟著逐漸增加。血乳酸2mM/L水準，也有人稱為有氧閾值 (aerobic threshold)，意思大致上是說這種強度是血乳酸開始堆積、明顯看得出來的運動強度。這時候的運動，雖然可以說它是有氧運動，卻也有語病，因為，供能系統中，即使有氧路徑當中也有不需要氧參與的步驟。
總結：無氧閾值可以用來作為有氧運動訓練的強度指標。但是，無氧閾值與有氧運動兩個專有名詞硬要聯想在一些，要非常小心，以免徒增困擾。最好不要說無氧閾值強度以上的運動是無氧運動，無氧閾值強度以下的運動，是有氧運動，畢竟無氧閾值只是一個臨界線 (或點)。較好的說法應該是：無氧閾值以下的運動是比較有氧供能的運動，無氧閾值以上的運動是比較偏離有氧供能運動。離無氧閾值臨界點越遠的運動，無氧供能的程度越高。
引用文獻
林正常 (1996)。運動生理學實驗指引。師大書苑，台北市。
林正常等譯 (2008)。運動訓練法。藝軒，台北市。
Stegmann, H., Kindermann, W., & Schnabel, A. (1981). Lactate kinetics and individual anaerobic threshold. International Journal of Sports Medicine,2,160-165.
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