1. 운동을 하는 사람과 그렇지 않은 사람의 차이
운동으로 지구력이 단련된 사람과 그렇지 않은 사람의 큰 차이는 1회 심박출량의 크기, 즉 심장이 박동할 때마다 뿜어내는 혈액량의 차이입니다. 운동을 하면 할수록 심장은 더욱 커지고 강해집니다. 그래서 규칙적인 운동을 하는 사람의 경우에 안정을 취하고 있을 때는 심장이 천천히 뛰게 되고, 운동 중에도 적은 심박수를 가지고도 충분한 양의 혈액을 뿜어낼 수 있게 됩니다. 운동으로 단련된 사람들이 달리기, 자전거 타기, 수영 등에서 더 빠른 속도와 큰 힘을 낼 수 있는 것은 단련된 심장이 더 많은 혈액을 뿜어내어 작동하는 근육에 더 많은 산소를 공급할 수 있기 때문입니다.
2. 심박출량과 운동의 상관관계
사람의 주먹만 한 심장은 휴식 상태일 때 1분에 약 5리터의 혈액을 96,000킬로미터 길이의 혈관으로 뿜어 보냅니다. 보통의 성인은 약 5리터의 혈액을 가지고 있기 때문에 거의 모든 혈액은 1분마다 심장을 거쳐간다고 할 수 있습니다. 운동을 하지 않는 사람의 안정 시 심박수는 분당 60~80회이고, 심장이 박동할 때마다 55~75㎖의 혈액이 심장으로부터 뿜어집니다. (이를 1회 심박출량이라 한다)
심박출량(cardiac output : 분당 심장에서 뿜어지는 혈액의 양)이란 심장이 박동할 때 뿜어지는 혈액의 양에다 분당 심박수를 곱한 값입니다. 그래서 안정 시의 심박수가 분당 70회이고 1회 심박출량이 70㎖인 사람의 경우 총 심박출량은 4,900㎖가 됩니다.
유산소 운동을 규칙적으로 하면 심장에서 신체로 혈액을 뿜어내는 역할을 하는 좌심실의 크기가 가장 증가하는데, 단련되고 커진 심장이 안정 시에 박동할 때마다 더 많은 혈액을 뿜어낸다는 것을 의미합니다. 예컨대, 비활동적 성향의 사람이 안정 시 60㎖의 1회 심박출량을 가지는 반면, 운동 선수들은 종종 100㎖ 이상의 수치를 갖습니다.
1회 심박출량이 클수록 심장은 더욱 천천히 박동하게 됩니다. 안정 시의 심박수는 유산소 운동을 1~2주 동안 할 때마다 분당 약 1회씩 감소하게 되는데, 이것은 약 10~20주 동안에 걸쳐 일어납니다.
세계적인 지구력 운동 선수들의 휴식 상태의 심박수는 분당 40회 이하입니다. 예를 들면, 역사상 최고의 자전거 경주선수 중 한 명인 '미구엘 인두리안'은 분당 28회인 매우 낮은 안정 시 심박수를 가지고 있었습니다.
3. 최대 심박수의 개념
운동 중의 심박수는 운동의 강도에 따라 증가합니다. 최대 심박수는 전력을 다해 운동하는 동안 탈진 시점에서 가장 높게 측정되는 심박수를 말합니다. 최대 심박수 계산법은 220에서 자신의 나이를 빼는 것으로 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 40세인 사람은 220에서 40을 빼 분당 약 180회의 최대 심박수를 갖는 것으로 계산할 수 있습니다. (220-40=180)
미국 스포츠 의학회는 심폐계에 유익한 효과를 보려면 최대 심박수의 60~90%에 도달할 정도의 운동을 하라고 권고합니다. 40세인 경우 이 수치는 108에서 162 사이가 되며 더 높은 수치에서 더욱 많은 운동의 효과를 보게 됩니다. 운동을 계속하는 중에 심박수를 측정해 보면 흥미로운 것을 발견하게 되는데, 몇 주가 지남에 따라 속도를 더욱 내어야만 동일한 정도의 심박수를 얻을 수 있다는 것입니다. 바꾸어 말하면 심장이 커지고 더욱 강해지기 때문에 심장은 더 많은 혈액과 산소를 뿜어 내게 되며, 이는 심장이 낮은 심박수를 가지고도 동일한 기능을 수행할 수 있다는 것입니다. 심박수를 적정한 수준으로 유지하기 위해서는 달리기, 자전거 타기 혹은 수영을 해서 운동의 효과를 지속시켜야 합니다.
4. 운동이 혈액에 미치는 영향
운동으로 단련된 사람은 또한 신체의 총 혈액량이 증가하는 것을 경험하게 됩니다. 비활동적인 사람은 약 5ℓ의 혈액을 가지고 있으며, 전문 운동선수는 6ℓ에 가까우며, 운동으로 단련된 사람의 경우는 그 중간 정도의 혈액을 가지게 됩니다.
운동하는 동안 혈액은 산소 공급을 덜 요구하는 내장기관에서, 산소 공급과 영양분을 더 많이 요구하는 활동으로 혈액 재분배를 하게 됩니다. 강도 높은 유산소 운동을 하는 중에는 심장에서 나온 혈액의 ¾이 근육으로 가는 반면 휴식을 취하는 동안에는 혈액의 ¼만이 근육으로 가게 됩니다. 규칙적으로 운동을 함으로써 신체는 비활동적인 근육 부분의 혈관을 차단하고 활동적인 근육 부분의 혈관을 개방하는 기능을 더 잘 수행하게 됩니다. 이는 근육의 주요 부분을 차지하는 혈관이 운동함에 따라 균형이 잡히고 수축과 팽창 작용을 더욱 잘하게 되어 혈액이 필요한 부분으로 적절히 공급되도록 합니다.
5. 최대 유산소 능력의 증가
운동을 하는 동안 신체는 열을 받게 되고, 혈액의 증가된 양이 피부로 재분배되어 혈장은 땀을 만들게 됩니다. 동시에 근육들이 수축과 팽창 작용을 더 잘 수행하게 하기 위해 혈액을 근육으로 보내게 됩니다. 이 결과 혈액은 더 진해집니다. 더 많은 혈액을 가지고 있다는 것은 운동선수가 운동능력을 높이면서 혈액 분비액을 근육과 피부가 공유하는 데 있어 더 월등한 기능을 수행한다는 것을 의미합니다.
혈액은 운동에 필요한 에너지를 공급하면서 산소를 운동 중인 근육으로 보내 그곳에서 탄수화물과 지방을 연소하는 데 사용합니다. 규칙적인 운동으로 심장이 커지고 강해짐에 따라(즉, 최대 유산소 능력이 증가함), 더 많은 산소가 근육으로 가고 강도 높은 운동 중에는 더 많은 혈액이 뿜어져 나오게 됩니다. 유산소 운동으로 단련된 근육은 단련되지 않은 근육보다 더 높은 효율로 산소를 추출하고 사용할 수 있습니다. 최대 유산소 능력이 운동으로 단련된 사람들에게서 높게 나타나는 것은 두 가지 이유인데, 심장이 뿜어 내는 혈액이 증가하는 것과 근육 세포들이 산소를 끌어들이는 능력이 증가하는 것입니다.
6. 최대 유산소 능력이 뛰어난 사람들
앞에서 살펴본 바와 같이, 최대 유산소 능력은 규칙적인 신체 활동에 의해 10~20% 증가하는데, 과체중인 사람이 장기간 운동을 하고 체중을 줄이게 되면 더 큰 효과를 경험할 수 있게 됩니다. 최고의 최대 유산소 능력을 가진 사람들은 크로스컨트리 스키 선수들이나 장거리 달리기 선수들과 같이 엄청난 지구력을 요하는 운동선수들에게서 찾아볼 수 있습니다. 이런 사람들은 종종 최대 유산소 능력의 수치가 80㎖을 넘어서며(비활동적인 사람의 2배 이상), 분당 최대 심박출량이 35ℓ를 넘어섭니다(비활동적인 사람은 분당 25ℓ 이하).
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