■テニスの運動生理学Ⅰの知識
1.テニスのエネルギー供給過程
テニスの運動でどのエネルギー供給過程が利用されるかを知ることで、プレーヤーが必要とする身体トレーニングや栄養摂取についても、より論理的に計画することができます。
運動（筋収縮）はATP（アデノシン三リン酸）が分解されるときのエネルギーを使っておこなわれます。しかし、筋肉内のATPの反応によるエネルギーだけでは足りず、分解したATPを絶えず再合成する必要があり、この再合成のためのエネルギーは、3つの過程によって供給されています。
①クレアチンリン酸の分解（ATP-CP系）
ATP-CP系は、筋肉内に蓄えられているCP（クレアチンリン酸）がC（クレアチン）とP（リン酸）に分解するときに発生するエネルギーを利用する過程です。
この反応は、無酸素的反応であり、乳酸を生成しない非乳酸性機構でエネルギー供給時間は約8秒です。最大の特徴は、すぐにエネルギーが利用できることであり、主に数秒の激しい運動に利用されています。
テニスでは、主に各ストローク動作やドロップショットをひろったり、サーブ後のネットポジションについたりするためのダッシュなどに用いられます。
②グリコーゲンの無酸素的分解（解糖系）
解糖系は、酸素の供給が間に合わない状態でグリコーゲンがピルビン酸を経て乳酸に分解され、この時に生じるエネルギーによってATPを再合成する過程です。
この反応は、無酸素的反応であり、乳酸を蓄積する乳酸性機構でエネルギー供給時間は約33秒です。ATP-CP系と合わせると無酸素的過程でのエネルギー供給は約41秒しか続きません。
テニスでは、ある程度ラリーが続いた場合などによく用いられますが、解糖系を利用し続けると血中の乳酸濃度が増加することで疲労の蓄積がおこります。
③グリコーゲンや脂肪の有酸素的分解（酸化系）
酸素が十分に供給される状態あると、グリコーゲンおよび脂肪はクレブス回路を経て、水と二酸化炭素に完全に分解されます。この時に多量のエネルギーが供給されています。
この反応は有酸素的反応で、乳酸も蓄積されません。エネルギー源はブドウ糖と脂肪が中心であり、これらの物質がある限り運動が続けられるということになります。
しかし、血中のブドウ糖が十分で血糖値が低下していない状態でも、筋中のグリコーゲンの枯渇は筋疲労を引き起こすために、食事摂取による事前の筋グリコーゲンの蓄積が必要なのです。
テニスでは、主にゆっくりとしたペースでのストロークでのラリーで酸化系が用いられるが、ポイント間の休息時におけるエネルギー供給などにも利用されます。
④3つのエネルギー系の相互性
この3つの過程は単独で使われているのではなく、複合的に働いてATPが供給されています。運動の強度、時間によってエネルギー過程の使われる割合が異なります。
スポーツ生理学者のフォックスによると、テニスの試合でのエネルギー供給過程の割合は、ATP-CP系と解糖系70%、解糖系と酸化系20%、酸化系10%です。これから判断するとテニスは無酸素過程を70～90%使用していることになります。
⑤テニスの運動時における運動量と運動強度
テニスの試合全体を通した平均的な運動強度については、最大酸素摂取量の約60~70%、あるいは最大心拍数の60~80%であり、比較的中強度の運動であることが報告されています。
テニスは平均ポイント時間が6秒前後で、ATP-CP系を主とする無酸素的過程を多く利用しているが、ポイント時間や試合時間が長くなるにつれて、解糖系のエネルギーも必要になると考えられます。
したがって、できるだけ疲れないようにするためには、耐乳酸性能力を向上させたり、無酸素性作業閾値を引き上げたり、あるいは全身持久力を向上させることが重要となります。
試合のレベル、年齢、性別、戦術なでによってもポイント時間は変わってくるので、十分に考慮する必要があります。
また、サイドや前後へのすばやい動きや、小刻みな動きや反応などのテニス特有の動きも考慮し、テニスの特徴を把握し、練習やトレーニングを考えなければならないのです。
2.エネルギーの現れ方
ATPが分解されたときにでるエネルギー（化学的エネルギー）の一部は機械的エネルギーとして、筋力やパワーとして外部に現れます。それがテニスの動きやストロークに現れているのです。
実際に筋肉の仕組みが、どのようにストロークに使われているのかを理解しておくことが大切です。
①鍛えるべき筋肉とは
実際に動作をおこなっているのは、骨格筋と呼ばれる随意筋（自分の意志で収縮させる筋肉）です。
テニスの動きは、1つの関節を介しての単関節動作だけでおこなわれているのではなく、複数の関節を介しての多関節動作によっておこなわれています。
また、多くの場合、1つの関節には拮抗的に動く筋肉があり、一方の筋肉が緊張すると他方の筋肉は弛緩するといったことが同時におこなわれているのです。筋肉の緊張と弛緩の繰り返しが、さまざまな動きとなって現れています。
したがって、各ストロークにおいてどの関節と筋肉が使われているのかを理解しておくことは、指導するうえでも、重要なのです。
１、フォアハンドストロークでの筋肉活動
最近はオープンスタンスで打つ方法が多く見られ、この場合、軸足のパワーと腰の回転の戻りでボールをとらえ、そして左足への体重移動でボールにパワーを伝えています。
軸足の動きについては大腿四頭筋がおもに働き、身体のひねり動作については、腹直筋、外腹斜筋、そして脊柱起立筋や広背筋が、またインパクト動作にかけては、大胸筋、三角筋、上腕二頭筋、上腕三頭筋、前腕屈筋群と前腕伸筋群が働いています
それぞれの動きがスムーズに伝わることでボールにパワーが伝えられ、有効なボールが飛んでいくことになるので、筋肉はもちろん、身体全体のバランスも大切になります。
２、サーブでの筋肉活動
サーブの動作はボールを投げる動作とよく似ています。フォアハンドストロークと同じように、下肢、体幹、肩、上肢（肘、手首）そしてラケットへとパワーが伝えられ、最終的に投げ上げたボールへとパワーが伝わります。これらの動きが連動しスムーズであるほど、完成されたサーブとなります。
サーブの場合、特に肩や上肢の動きが重要となり、大胸筋、広背筋、三角筋、上腕二頭筋、上腕三頭筋、そして前腕の伸筋・屈筋群がおもに使われます。これらの筋肉の連携をはかりながら収縮のスピードを上昇させていくことが、サーブのパフォーマンス向上に貢献すると考えられます。
②筋収縮の様式
筋収縮の様式には、等尺性収縮、短縮性収縮、伸張性収縮の3つがあります。
等尺性収縮（アイソメトリック）は、筋の長さを変えないで収縮し力を発揮するものであり、握力などを測定するときがこの収縮になります。
短縮性収縮（コンセントリック）は、筋の長さが短くなりながら力を発揮するものであり、ダンベルなどのおもりを持って腕を曲げる時の上腕二頭筋の収縮がこれにあたます。
また伸張性収縮（エキセントリック）は、筋が引き伸ばされ力を発揮するものであり、いったん持ち上げたダンベルを腕を伸ばしながら降ろすときの上腕二頭筋の収縮がこれにあたります。
これらの収縮を理解しておくことは、テニスの技術指導や身体トレーニングの立案にも役立ちます。
③筋繊維の組成とスポーツ
筋繊維は大きく分けて、速筋繊維と遅筋繊維があります。さらに速筋繊維には、比較的遅筋繊維に近い性質をもった中間型の繊維もあります。
速筋繊維は白筋とも呼ばれ、収縮速度が速く、大きな力を発揮しますが、収縮時間が短くすぐに疲労してしまうという特性をもっています。短距離走やサッカーのなどのパワフルな動きに重要な働きをする繊維です。
遅筋繊維は赤筋とも呼ばれています。これは酸素を運搬するミオグロビンというタンパク質の含有量が多いためです。
収縮速度は遅く発揮する力も小さいが持久力があるという特性があり、おもにマラソンなどの長時間での持久的な運動に働きます。
中間型の繊維はその2つの中間の特性を持っています。テニスのような種目では持久力と瞬発力の両方が必要であり、それらの特性を十分に理解したうえで指導に望むことが重要です。
④運動をコントロールする神経系
筋肉は神経を介して刺激を受けることによって収縮します。つまり動きは神経系の働きによってコントロールされています。
神経系の働きは情報の伝達および情報の統合であり、前者の役割を末梢神経、後者を中枢神経が担っています。特に大脳は情報を分析して判断し、命令を下す重要な働きをしています。
筋肉を収縮させるためには2つの方法があります。1つは自分の意志によるもので（随意運動）、神経衝撃が大脳の運動領野から脊髄の運動神経細胞を経由して伝わり、目的の筋が収縮します。
もう1つは自分の意志によらないもので（不随意運動）、外界の変化によって知覚神経が刺激され、その神経衝撃が脊髄のα運動ニューロンに伝えられ、反射的に筋が収縮します。
テニスの場合、ほとんどの動きは随意的におこなわれますが、練習を繰り返しおこなうことによって、その運動を無意識的にしかも正確におこなえるようになってきます。
したがって、最初は正しいフォームでゆっくり正確に段階的に練習させることが大切なのです。
3. テニスを通じた健康増進
日常的なスポーツへの参加が健康増進に寄与し、慢性疾患の発症リスクを低下させることは広く知られています。
テニスは、健康増進への効果が認められるスポーツの1つであり、幅広い年齢層と体力レベルの参加者が存在しますが、それぞれのレベルに対して特定の身体効果を得ることが可能なのです。
①健康増進に向けた運動実施のガイドライン
アメリカスポーツ医学会が健康増進に向けて推奨するガイドラインには、有酸素性運動、レジスタンス運動、柔軟運動が推奨されています。
テニスは有酸素性運動に分類され、その運動強度と運動時間が健康増進への作用に強く影響します。
運動時間 運動頻度 総運動量
中強度運動 30～60分/日 週5日 150分/週
高強度運動 20～60分/日 週3日 75分/週
②テニスの運動強度と心肺機能への影響
テニスにおいて、シングルスをプレーする際の運動強度は高強度であることが過去の研究で示されており、習慣的にプレーすることで健康増進への効果が期待できます。
またダブルスの場合でも運動時間とプレー頻度を増やすことで同様の効果が得られます。
③テニスの生活習慣病予防への効果
生活習慣病の危険因子である肥満の予防に有酸素運動が有効です。多くの研究が、テニスが体脂肪量を減少させ、生活習慣予防に貢献するだけでなく、要介護予防にも効果的な生涯スポーツとして利用可能であることを示唆しています。
長期のテニス参加は脂肪の代謝を亢進、血中の脂質濃度を低下させることで生活習慣病のリスクを減少する効果が期待されています。
④テニスの骨の健康への効果
ランニングなどの骨格に対する運動負荷は、幼少期から青年期における骨代謝を促進し、骨密度を増加するのに重要です。
多くの研究はテニスによる骨代謝の改善が長年プレーしてきたプレーヤーだけでなく、中高年になってからテニスを始めたプレーヤーにも効果的であることを示しており、テニスが生涯スポーツとして適している科学的根拠であるといえます。
参考資料：テニス指導教本Ⅰ
■テニスの運動生理学の知恵
運動生理学はテニスコーチに身体の｢なぜ」の答えを与えてくれます。生理学といえば、最初にアデノシン三リン酸など聞きなれない言葉で拒絶反応をおこしたりしました。しかし、何度も読んだりレポートに書く回数が増えるたびにテニスに必要なエネルギーの供給システムだと分かりました。
エネルギーの供給システムとは、すぐに激しい力を出したいとき、強い力をある程度継続して出したいとき、ゆっくり長く力を出したいときなど、条件により変わってきます。
テニスコーチに必要な力はこれをテニスにどのように活かしていくかということです。例えばエネルギー供給システムを理解すると、テニスに必要なトレーニングが分かってきます。素早くハイパワーを出すには、どの供給システムを使えるように鍛えるのか？
ハイパワーの無酸素系の供給だけでは回復力に時間がかかるので、有酸素系のトレーニングで回復力を上げることが必要なことが分かります。テニスのトレーニングが無酸素系も有酸素系も含まれている理由がここにあるのです。
筋肉に関しても、速筋と遅筋をテニスに必要な割合に近づけるような中庸筋を増やすトレーニングを組んだり、テニスに合った筋収縮でのトレーニングなどにも生理学は大切なのです。
テニスにおける運動の中身はすべて生理学にあるということです。現在、行われているトレーニングの考え方はここからの情報によるものといえます。生理学に進展が見られれば、そこで内容が変わるかもしれません。
テニスコーチはいつもアンテナを張って新しい情報をキャッチしていくことと、その情報から必要なものを選択することが重要な役割の一つです。
テニスの運動生理学の知識と知恵
■テニスの運動生理学の知識
テニスのエネルギー供給過程
運動は筋の収縮によって引き起こされ、その直接なエネルギー源として重要なのは、ATP（アデノシン三リン酸）です。
しかし、筋肉内に存在するATPのみの反応によるエネルギーだけでは数秒でなくなってしまうので分解したATPを絶えず再合成する必要があります。
つまりADP（アデノシン二リン酸）からATPへ再合成するためのエネルギーが必要となるのです。この再合成のためのエネルギーは3つの過程から供給されます。
１．クレアチンリン酸の分解（ATP―CP系）
ATPおよびCP系によるエネルギー供給時間は約8秒
テニスではダッシュ、各ストローク動作に使われます。
２．グリコーゲンの無機的分解（解糖系）
この反応によるエネルギー供給の持続時間は約33秒
テニスではある程度ラリーが続いた場合などに使われます。
３．グリコーゲンや脂肪の有機的分解（酸素系）
このエネルギー源はグリコーゲンと脂肪が中心であり、これらの物質がある限り運動が続けられます。テニスではゆっくりとしたペースでのラリーに使われます。
この１と２は酸素の介在しない状態で行われるため、無酸素的過程といい、３は酸素が介在する状態で行われるため、有酸素的過程と呼ばれています。
４．３つのエネルギーの相互性
これらは単独で使われているのではなく、複合的に行われています。
テニスの試合における活動強度の時間分析から、＜ATP―CR系と解糖系７０％解糖系と酸化系２０％ 酸化系１０％＞これらのことから無酸素過程を７０～９０％使っていることがわかります。
テニスの平均活動時間は約６秒であり、長いものは２０秒を超えるものもあります。このことから６秒前後でATP－CP系を主にする、無酸素的過程を多く使い、長くなると解糖系のエネルギーも必要になってきます。
したがってできるだけ疲れないようにするには、耐乳酸性能力（無酸素系の持久力）や無酸素性作業閾値（乳酸が出現するレベル）、全身持久力などをあげたりするのが重要となってきます。
また試合の内容などによってポイント時間も変わってくるので十分にその特性を考慮する必要がある。そしてテニスは特有の動きをともないます。
すなわち、サイドや前後への素早い動き→ストップ→スイング→もどりのステップ、またネット際での小刻みな動きや反応などには敏捷性やスピードが必要性とされます。
５．現代テニスのラリーテンポの加速化
現代のテニスのラリーテンポは男女ともに速まっており、高強度間欠的運動のパフォーマンス維持には有酸素性作業閾値（AT）レベルをあげ、直接的な耐乳酸性のトレーニングと合わせ有酸素系能力の向上を狙いとしたトレーニングが必要。
エネルギーの現れ方
ATPが分解された時に出るエネルギーは、その一部は機械的エネルギーにかわり、筋力やパワーとして外部に現れます。
１．鍛えたい筋肉は
実際に動作を行っているのは、骨格筋と呼ばれる随意筋です。しかしテニスの動きは一つの関節を介しての単関節動作だけでなく、複数の関節を介しての多関節動作によっても行われています。
２．筋収縮の型
筋収縮の型には下記の３つがあります。
・等尺性筋収縮（アイソメトリック収縮）
筋の長さを変えないで収縮
・短縮性筋収縮（コンセントリック収縮）
筋の長さが短くなりながら力を発揮する収縮
・伸張性収縮（エクセントリック収縮）
筋が引き伸ばされながら力を発揮する収縮
３．筋繊維の組成とスポーツ
筋繊維には大きく分けて速筋繊維と遅筋繊維があります。
速筋繊維は白筋と呼ばれ収縮速度が速く力が大きいが、疲労しやすい。
遅筋繊維は赤筋と呼ばれ(酸素を運搬するミオグロビンというたんぱく質 ‘赤色’の含有量が多いため)収縮速度は遅く力が小さいが、持久力があります。
テニスにおいては中庸速筋型(やや速筋型)の選手がよいとされています。
４．運動をコントロールする神経系
神経系の働きは情報伝達および情報の統合であり、前者の役割を末梢神経、後者の役割を中枢神経が担っています。
中枢神経のなかでも大脳は、情報を分析して判断し命令を下すという運動のコントロールに重要な役割を果たしているのです。
筋肉を収縮させるためには、自分の意思によるものである随意運動、自分の意思によらない不随意運動があります。
テニスは相手のボールや動きに対して行動を起こします。すなわち、ほとんどの動きが随意的に行われているのです。
しかし運動を繰り返し行うことによって、その運動を無意識的にかつ正確に行えるようになってきます。これは大脳よりも下位のレベルの脳幹、小脳、脊髄などで運動プログラムが形成され、運動が自動化することによるものなのです。
したがって最初は正しいフォームでゆっくりと正確に、そして段階的に練習させる事が大切です。 そのあとさらに自動化が促されるような練習メニューを工夫する事が上達の近道だといえます。
健康増進とテニス
健康を維持するためには積極的に運動を行う必要があり、その目的のために多くの人がスポーツを行っています。テニスは男女、年齢、技術レベルに応じて適度な負荷が加わる為生涯スポーツとして適しています。
ではテニスはどのくらいの運動強度なのか、テニスはRMR（エネルギー代謝率）６～１１の強度でありサッカーバレーボールと同じくらいの強度です。
また運動強度を表すものに、心拍数と酸素摂取量があり、相対的運動強度として％VO2maxという表し方があります。
VO2maxは最大酸素摂取量のことであり、1分間に取り入れることのできる酸素摂取量の最大値を表している。よって％VO2maxは、最大酸素摂取量の何％の運動かということになります。
これが５０％を超えると呼吸、循環機能があがると言われており、このことからテニスは健康維持、増進に大変有効であるといえるのです。テニスを運動プログラムとして利用したトレーニングでは中高年者の全身持久性に有効であることも示唆されています。
また、骨の健康改善にもテニスが有効というデータがあります。中高年で比較すると、テニスをプレーしている人の方が骨密度の低下が抑えられています。
参考資料：テニス指導教本