与发动机燃烧汽油一样，人类在燃烧（即氧化）「燃料」时也需要氧气助燃。人们在运动时大口地呼吸，空气中的氧气通过肺泡进入到血液循环系统之中，然后随着动脉血流向全身的组织细胞中，这个过程需要一定的时间。
运动强度比较低时，耗能也小，氧气有时间被输送到组织细胞中，身体内的「燃料」得到了充分的氧化「燃烧」，满足运动的能量需要，这样的运动就是有氧运动。低强度、能长时间进行的运动，基本上都是有氧运动，比如：快走、慢跑、长距离慢速游泳、慢骑自行车等。有氧运动需要大量呼吸空气，对心、肺是很好的锻炼，可以增强肺活量和心脏功能。
而当人们在做剧烈的运动时，比如 100 米跑，10 多秒钟就已经跑过了终点，而起跑时吸的那口氧气，却根本还来不及到达细胞当中去参加「燃烧」的活动。也就是说，氧气还没有起作用，而运动就已经结束了。人在利用氧气的过程中，有一个相当大的时间差，这个时间差决定了剧烈的、短时间的运动，成为了无氧运动。比如 100 米短跑，200 米短跑，100 米游泳，举重等都是无氧运动。
「有氧运动」和「无氧运动」的根本区别, 在于他们之间的能量代谢系统不一样。因此，有必要谈一谈「有氧代谢」与「无氧代谢」。
有氧代谢是缓慢但持久的供能系统，主要燃料是碳水化合物和脂肪。静息时，身体有持续的氧气供应用来产生能量，维持基础代谢率。当我们开始运动，比如从坐着到起来走动，我们的能量需求增加，导致我们呼吸与心跳略加快。只要运动强度增加不是太多、太快，我们的身体会调整呼吸与心跳，有氧代谢仍然能保持身体能量需要，我们就不会感到太疲惫。基本上我们能持续进行三分钟以上的运动依靠的都是有氧代谢供能系统。
当运动强度增大到一定程度，能量需求超过有氧代谢系统的供给能力时，无氧代谢系统就开始启动。无氧代谢只能使用糖分为燃料，特点是供能迅速但是产能量比较少。这也就是为什么大重量举重时我们举十多下就会力竭的原因之一。无氧代谢的最大缺点是糖分不充分「燃烧」，产生乳酸。乳酸的堆积导致肌肉细胞环境酸碱度降低，这是高强度运动时容易疲劳的另一个主要原因。无氧代谢运动一般不能超过两分钟。很多时候需要休息一下，让体力恢复，等血液把无氧代谢废物带走，才能继续运动。
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