緒言
在生活中，我們常常會聽到「多運動」，也常常會看到許多人利用清晨或晚上時間到公園、廣場、開放的校園或其他適宜運動的戶外場地進行各種運動，例如：慢跑、健走、打球、健身操、排舞……，或者到國民運動中心、各種室內運動場地參與自己喜歡的運動。藉由運動紓解壓力、促進健康，對許多人來說，已經成為生活的一部分，參與運動也逐漸成為一種時尚，而運動對身體到底有哪些好處，運動消耗的能量該如何補充，這些都是值得我們了解的課題。當我們能夠清楚運動在生理上帶給人們的益處，如何搭配運動選擇飲食，將更能夠透過運動享受歡樂與健康的生活。
運動的生理效益
大家體驗過運動時身體溫度上升、流汗、心跳加快、呼吸加速，甚至喘不過氣來的感覺嗎？對於比較久沒運動的人而言，激烈運動後除了會感覺到疲勞，隔天也常會有肌肉酸痛的現象，這些運動對生理上造成的衝擊，到底對身體會有哪些好處？由於高中職階段的學生正處於生理生長發展的重要階段，我們將從不同的生理系統來探討。
一、促進骨骼、骨骼肌肉系統發展
骨骼是構築成人身體的支架，在運動過程中，總會產生跑、跳、位移等動作，這些動作會充分的應用到肢體擺動，並跟地面產生反作用力。當一個動作轉換成另一個動作時，會產生比身體重量更重的負擔，使得肢體所承受的重量加重，這個現象對骨骼而言是一種衝擊與訓練。
在有關於骨質密度的研究中，發現經常運動、使骨骼承受負重，對於骨密度有正面的效益；有許多研究也指出，若是常喝可樂、抽菸、作息不正常，會因為骨質流失較快而更容易骨折。然而，也不能因為要讓身體處於負重較高的狀態，而讓自己的體重失控，更不能仗著自己經常性的參與運動或訓練，而放縱自己無節制的喝可樂、抽菸、過著不良的生活作息等。
以骨質來說，人體就像是一間骨質銀行，趁著年輕多運動並補充鈣質、維生素C、D以強化骨質，存入更多的骨本並養成良好的飲食習慣，對骨質的維護會有很大的幫助。
骨骼肌肉能連結、包覆、協助支撐與保護骨骼，藉由結締組織與骨骼緊密連結，經由肌肉的收縮、伸展，牽動骨骼進行位置變化——包括肢體移動的速度、方向、距離等，經由複雜的組合而形成各種動作；這些肌肉基本上都可以透過神經系統自由控制，所以也稱之為「隨意肌」。
骨骼肌肉是由許多的肌束集合而成，肌束再由肌束衣包覆成獨立的單位，裡面再細分為肌纖維、肌原纖維、蛋白絲、肌節等微細的單位，最後同一個部位的肌束再以肌外衣包覆後形成肌肉。
肌肉收縮大致上區分成等張、等長與等速收縮。等張收縮又分為向心收縮與離心收縮。向心收縮指的是負重時肌肉縮短，例如：手臂在略高於水平面後進行前臂向肩部收縮的動作，手握啞鈴向肩部屈肘時，肱二頭肌縮短長度；而當手臂回復到原來位置時，肱二頭肌仍然用力但是被拉長，則稱為離心收縮。等長收縮則是在肌肉收縮產生張力後，維持著姿勢不變。等速收縮是指用一定的速度在動作範圍內作最大的收縮。
在運動時，當負荷的重量或重複的組數大於原來肌肉所承受的質量時，就會產生訓練效果，而肌肉在運動時會以全部肌肉參與運作的模式進行收縮或伸展。因此，當我們的肌力越大或肌耐力越長時，面對生活上必須用力的狀況，例如：整理房間時將衣櫃或床換個位置，或提著20公升的水桶到樓下購買飲用水回家使用，都能夠輕易獨力完成。擁有好的肌力能讓我們在面對家事或工作時，可以輕鬆愉快的完成動作，就如同馬力較大的汽車比馬力較小的車子更容易爬上山坡，過程也更為安全。有關肌力訓練的方法，將在第二章肌力訓練中作詳細的介紹。
二、提升呼吸、循環系統效能
在運動的過程中，常常會看見有些人出現上氣不接下氣的情況，這種情形一旦產生，會使得運動進行不順暢，難以持續維持同樣的運動強度，也使運動時無法感受到快樂甚至覺得痛苦。這種情況發生的原因，在於氧氣的運輸系統中，氣體交換和運送質量無法滿足身體的需求，而造成運動能力下滑，這也是心肺耐力無法滿足運動需求的表現，同時也影響了體力恢復的速度。
在呼吸系統中，第一個影響的是吸入肺部的空氣量，當吸入的新鮮空氣越多，提供在肺泡中以擴散作用進行氧氣和二氧化碳交換的空氣也就越多，雖然換氣的擴散作用與肺泡、血管面積及身體大小有關，但是許多研究都證明運動員（尤其是耐力型運動員）的擴散量明顯大於非運動員，由此可見，經常運動對於提升肺換氣是有幫助的。
在循環系統中，氧氣與二氧化碳藉由血液運輸，達成提供做功需求與帶離廢物，而循環動力主要來源是心臟跳動時，將血液從心室輸送出去。一般當人在安靜時每分鐘心輸出量大約是5至6公升，當運動進行時，心輸出量會隨著運動量增大而有更多的輸出量，但是這個數會隨著每個人的運動量、訓練習慣而有不同，例如訓練有素的耐力型運動員每分鐘可輸出35公升之多，可見心臟每分鐘的輸出量是可以經由運動而獲得提升。
就心輸出量而言，影響的因子包含每次心跳所能輸出的量（稱為每跳輸出量），以及每分鐘心跳的次數（稱為心跳率）。每跳輸出量與心跳率的關係，透過下列計算式來試算就能清楚了解：
SV：每跳輸出量（毫升） HR：心跳率（每分鐘心跳數） Q：心輸出量
例如：SV=75 HR=72 則75×72=5400 毫升或5.4 公升
SV=82 HR=66 則82×66=5412 毫升或5.412 公升
SV=65 HR=83 則65×83=5395 毫升或5.395 公升
在從上面三個計算式中，可以清楚的了解每跳輸出量跟心跳的關係，當心臟強而有力時，在每分鐘需求的循環血量相近時，心跳數會隨著心輸出量的增加而降低。而相關的研究也指出，當安靜時心跳率維持在一定的範圍內，心跳數越少的人壽命也越長。所以，養成規律的運動習慣，對於提升心輸出量而減少安靜時的心跳率，對於健康與延壽是有幫助的，當了解到這個知識後，也請不要吝於跟親友分享。
運動與疲勞
人和機器不同，機器只要有足夠的動力來源、溫度控制和充足潤滑，就可以進行長時間不停的運作，但是人在達到一定的負荷量後，就會開始出現疲勞的狀態而使動作緩和下來，甚至必須停下來休息。所以，運動是會疲勞的，這也是人體的一種保護機制。
當我們從事某一項運動時，如果在時間和強度都達到最大負荷量時，便會開始產生疲勞現象，而疲勞的發生可說是提供動力來源消耗殆盡所形成，因此我們再將疲勞區分成「局部疲勞」與「全身疲勞」。局部疲勞主要是因為儲存於作用肌中的肝醣消耗完畢所導致；而全身疲勞也包含局部疲勞，產生全身性疲勞的主要因素是血糖降低或缺乏、肝臟肝醣耗竭、身體水分流失、身體電解質（例如鹽和鈉）流失、身體溫度過高、活動厭煩等因素 。
運動習慣良好的人，在運動中仍然會產生疲勞，但是比起不運動的人更能夠延緩或預防疲勞，主要的原因是經常性運動的人比較能夠調整運動時的負荷。以經過訓練的運動員為例，能夠減少乳酸的堆積，同時在肝醣的應用上較為節約，使用多一些的脂肪取代肝醣作為動力來源的燃料，讓肌肉和肝臟中儲存的肝醣不會那麼快就消耗殆盡。同時，經常性運動的人在環境適應上也較高，例如在較熱環境中，可以幫助身體降低溫度，減緩身體水分和電解質的流失，也因此能夠讓疲勞不會在很短的時間內發生。
運動與營養
由於運動會比日常生活有更多的營養素消耗，因此，營養的補充當然也就顯得重要。在探討營養時通常會探討到基本營養素、食物需要量與飲食習慣。在討論食物營養時會再區隔成熱量營養素、維他命和礦物質以及水等六大類，從表1-1可以看出營養素的食物來源，表1-2則可看出營養素的重要功能。
在熱量營養素中，醣類是短時間高強度運動和長時間低強度運動的主要燃料，特別是肌肝醣和葡萄糖。雖然在安靜時葡萄糖使用甚少，但長時間運動時葡萄糖用量便會大為增加。而肌肝醣不論是短時間或長時間運動，都是被優先使用的燃料，尤其超過1小時以上的耐力運動，因此肌肝醣儲存量多，的確可增進運動能力。
綜合以上所述可知，運動時可以多攝取醣，但為避免攝取醣後胰臟的反應，不宜在運動前30～90分內攝取，應於運動前15分或賽前2小時補充，這時血糖升高，補醣效果最佳。當然，也不能夠仗著運動或想要多補充醣類，就開懷的暢飲過量的含糖飲料，造成吸收過多醣而轉化成脂肪的型態儲存在身體上，這樣一來就得不償失了。
脂肪亦為長時間運動時主要的能量提供來源。在輕度及中度運動時約供應50%的能量需求，而當運動持續長時間時，脂肪可能提供更多比率的能量。然而，因為攝取過多的脂肪與心血管疾病的產生有關，故應攝取適量即可，一般約占總熱量的25～30%，其中非飽和脂肪酸應占70～80%為宜。
蛋白質雖是有氧系列的燃料，但在安靜時和大部分運動中並非重要燃料。蛋白質需要量因年齡、身材大小及其他因素而不同，正常成人每日所需約每公斤體重1克或每日攝取總熱量的10～15%即已足夠。因此，運動員如攝取均衡飲食，則無需額外補充蛋白質。
在維生素及礦物質方面，每日攝取超過需要量以上的維生素和礦物質，並不能增進運動能力，而且所謂每日最低需要量，在均衡的飲食情況下，一般都能夠從不同飲食中獲得。
總之，我們平日就要多注意均衡的營養，不挑食並了解各種食物中所含的營養素、營養素對身體的功用；在一般日常運動中，也不要特別去食用各種被精鍊提淬的營養補充品，也能藉此避免誤食運動禁用藥品而造成身體額外的負擔。
運動時身體能量的機轉與來源
人體運動時能量的來源，是身體內的細胞將特定營養分子所蘊含的能量分解轉換成運動所需的機械能。其中碳水化合物和脂肪藉由氧化過程釋放能量以供ATP的合成，當ATP被合成後，無論人體執行任何工作，就可以直接將ATP拿出來使用。蛋白質則是建構肌肉、組織和器官的主要原料，但在身體能源供應不足的狀態下，蛋白質也可以替代碳水化合物和脂肪作為能量的來源。另一種重要的營養成分即是維生素與礦物質，他們就像蛋白質的配件，在能量代謝的過程扮演協助的角色。
為何規律運動可以增進能量運用的能力？因為在肌肉細胞中含有大量粒線體，它是將電子傳遞給氧氣的主要媒介，人體經過耐力訓練後，肌肉中的粒線體數量最多可增加到二倍，所以長期從事運動訓練的身體，其氧化營養分子以獲取能量的能力比一般人強。由此可見，養成規律運動，尤其是長期從事有氧運動的人，分解碳水化合物和脂肪以獲取能量的能力會比一般人強。
運動與營養攝取
一、碳水化合物
碳水化合物又稱為醣類，包括單醣（如：葡萄糖、果糖等）、雙醣（如：蔗糖、麥芽糖等）和多醣（如：澱粉、肝醣等）三大類，在人體運動時扮演提供能量的重要角色。現在世界上多數國家的衛生組織均建議民眾應適量增加多醣類碳水化合物（如：澱粉、膳食纖維等）的攝取，並減少脂肪的攝取比例，但對於有甜味的單醣類碳水化合物（如：果糖、葡萄糖等）的攝取比例則不宜過高。
常見的甜味碳水化合物有碳酸飲料、太甜的水果、蛋糕、甜點等，以上食物容易造成身體健康的負面效果，進而導致各種慢性疾病的發展，因此必須減少日常的攝食量，尤其在運動前後應該避免補充過量的含糖飲料。
二、脂肪
當人體運動時，可藉由脂肪組織中三酸甘油脂氧化過程，長時期提供肌肉收縮的能量消耗，另一方面，脂肪也分布在各器官周圍，用以保護和隔離臟器。
脂肪在人體維生的運作上有許多重要功能，如促進脂溶性維生素的吸收、合成激素、構成細胞重要成分、參與代謝等等。根據行政院衛生署對飲食中脂肪的建議量，我們每日油脂的攝取量宜占食物總攝取量的25％，若完全杜絕脂肪的攝食，反而會有害身體健康的維護。
人體在安靜狀態和從事低強度運動時，脂肪供應大部分的能量來源，然而當運動強度達到中強時，碳水化合物作為能量供應的比例會增加到與脂肪大約一樣，如果運動的時間持續1個小時或更久，脂肪被運用作為能量供應的比例會越來越高。具體的說，當身體進行高強度運動時，碳水化合物是肌肉收縮主要的能量供應來源，尤其是肝醣的無氧分解；如果身體所進行的是低強度的耐力性運動，脂肪作為能量供應的比例就會增加到50％左右。從事低強度長時間的運動有助於消耗來自脂肪的熱量，達到體重控制的效果。
三、蛋白質
蛋白質是構成肌肉的主要成分，對於成長期中的青少年而言是非常重要的營養素，藉由規律運動加上高蛋白、低脂肪的攝食方式，可促進身體的發展，並提升免疫力。
四、維生素
維生素與能量、身體組成的構成成分無關，卻與酵素和激素相互進行調節作用，是促進蛋白質、醣類、脂肪等能量元素成長和調節所不可或缺的微量元素，如果攝取不足就會影響身體健康及運動能力，所以維生素的攝取和補充對一般民眾很重要。
維生素依其溶解性質可分為二大類：
(1)脂溶性維生素，包括維生素A、D、E、K等可溶於天然食物之油脂。
(2)水溶性維生素，包括維生素C、B1、B2、B6、B12、生物素等可溶於水的維生素。
五、礦物質
礦物質是一種無機物質，是維持人類生命必要的物質之一， 也是維持身體健康活力的重要營養素。
礦物質可分為二大類： (1) 主要礦物質； (2) 微量礦物質。
礦物質的攝取可以幫助肌肉和神經的運作、骨骼的形成、免疫力的增強等。
六、水
水是人體組織中含量比例最大的成分，具有調節體溫的重要機轉，平常或運動時發生水分失衡，容易造成生理功能失調的情況。尤其運動時人體會大量排汗，同時將體內的礦物質排出，若沒有及時補充將影響其運動表現，所以建議在運動前、中、後期應補充配方運動飲料或飲用水。
學習評量
❶請扼要說明運動對生理可以產生哪些效益，並試著以過去的經驗，將自己感受到、親眼見過或從媒體上得知的真實案例提出來分享。
❷在熱量營養素中，醣類是短時間高強度運動和長時間低強度運動的主要燃料，特別是肌肝醣和葡萄糖，請說明這些營養素可以從哪些食物中獲得，並以自己的觀點分享這些食物用哪種方式烹調最好吃。
