الأنظمة الطاقوية في الجهد البدني

نبذة عن الطاقة : About Energy

وهناك عدة تعارفي لنظام إنتاج الطاقة وسوف نختار اثنين منهما:

الأول: هي قدرة جسم اللاعب على خزن واستخدام الوقود بفعالية لإحداث الانقباضات العضلية المطلوبة.

الثاني: هو التكيف الهام والضروري للجهاز الدوري والتنفسي والهرموني والذي يسهم في إمداد عضلات الجسم بالوقود وإزالة ثاني أكسيد الكربون والفضلات منها.(15)

يذكر عويس الحبالى (2001م) أن الأنشطة الرياضية تختلف في طبيعة أدائها وكذلك متطلباتها وكذلك متطلباتها البدنية والفسيولوجية ويرتبط ذلك الاختلاف بمدى اعتمادها على النظم المختلفة لإنتاج الطاقة ويمكن تحديد هذه المتطلبات تبعاً للوقت المستغرق في الأداء والذي يبدأ بثواني معدودة وتنتهي بالأداء بعدة ساعات متواصلة وهذا التفاوت في زمن الأداء هو الذي يحدد نوعية الطاقة المستهلكة خلال الأداء . ( 6 : 44 ، 45 )

والوحدات المعرفة لقياس الطاقة هي السعر Calorie والسعر الحراري هو مقدار الطاقة اللازمة لرفع درجة الحرارة لجرام واحد من الماء بمقدار واحد درجة مئوية.( 4 : 42 )

استخدامات الطاقة :

استخدامها في برامج التدريب الرياضيThe Construction of Physical Training Programs

استخدامها في منع أو تأخير ظهور التعبThe Prevention and or delay of Fatigue

استخدامها في الغذاء والعمل ( الأداء ) Nutrition and Performance

استخدامها في المحافظة على الوزن The Control of Body Weight

استخدامها في المحافظة على درجة حرارة الجسم The Maintenance of Body temperature (3: 71،72)

أنظمة إنتاج الطاقة : Energy produce system

ما هي أنظمة إنتاج الطاقة؟

في جسم الإنسان,تستخدم طاقة الغذاء لتصنيع ثالث فوسفات الأدنوسين (ATP)وهو المركب الكيميائي الذي يمد الطاقة للانقباض العضلي.ونظراً لأن ال ATP يكون على شكل تركيزات منخفضة للغاية في العضلة,ونظراً لأنه ينخفض إلى معدل ضئيل فقط ,حتى في أشد حالات التقلص الإرادي , فإن هناك ممرات للطاقة محكمة السيطرة لإعادة إنتاج ال ATP مع استمرار الانقباض العضلي.وللتدريب المتواصل,يجب أن تتم إعادة اصطناع ال ATP بنفس المعدل الذي يتم فيه الاستفادة منه. (14).

تعتبر الطاقة في جسم الإنسان هي مصدر المحرك وهى مصدر الانقباض العضلي وهى مصدر الأداء الرياضي بشتى أنواعه ، ولا يمكن أن يحدث الانقباض العضلي المسئول عن الحركة أو عن تثبيت أوضاع الجسم بدون إنتاج طاقة ، وليست الطاقة المطلوبة لكل انقباض عضلي أو لكل أداء رياضي متشابهة أو بشكل موحد .

فالطاقة اللازمة للانقباض العضلي السريع تختلف عن الطاقة اللازمة للانقباض العضلي المستمر لفترة طويلة حيث يشتمل الجسم على نظم مختلفة لإنتاج الطاقة السريعة أو الطاقة البطيئة تبعاً لاحتياجات العضلة وطبيعة الأداء الرياضي ولذلك فإن تدريب نظم إنتاج الطاقة ورفع كفاءتها يعنى رفع كفاءة الجسم في إنتاج الطاقة أي رفع كفاءة الجسم في الأداء الرياضي لذلك أصبحت برامج التدريب كلها تقوم على أسس تنمية نظم إنتاج الطاقة وأصبحت نظم إنتاج الطاقة هي لغة التدريب الرياضي الحديث .

والمدخل المباشر لرفع مستوى الأداء الرياضي دون إهدار للوقت والجهد الذي يبذل فى اتجاهات تدريبية أخرى بعيدة كل البعد عن نوعية الأداء الرياضي التخصصي . (1 : 29، 30)

يشير كل من بهاء الدين سلامة ، محمد سمير سعد الدين ( ) أن أنظمة إنتاج الطاقة ثلاثة أنظمة وهى :

النظام الفوسفاتي ATP – PC System .

نظام حامض اللاكتيك The Glycolytics .

نظام الأكسجين The Oxygen . ( 8: 352 )

ويتفق كل من سليمان حجر ( 1985 ) ، بهاء الدين سلامة ( 1990 ) ،

أبو العلا عبد الفتاح ، أحمد نصر الدين ( 1993 ) ، روى شيفرد ( 1994 ) ، نادر شلبى

( 1995 ) ، مفتى إبراهيم ( 1998 ) على أن أنظمة إنتاج الطاقة تنقسم الى نظامين أساسيين وهم :

النظام اللاهوائى . 2- النظام الهوائى .

وينتج تحت كل قسم بعض الأنظمة الفرعية .

أولاً : النظام الفوسفاتي ( اللاهوائى ) A.T.P – PC system

يعتبر الأدينوسين ثلاثى الفوسفات A.T.P مصدر لحظياً للطاقة التي تعمل على انقباض العضلات والمقصود بالمصدر اللحظي هو المصدر الذي تنطلق منه الطاقة بشكل غير مباشر على هيئة نشاط عضلي وهو يمثل المصدر الرئيسي لما يطلق عليه مركبات وفيرة الطاقة .

والتركيب الكيميائي لهذا المركب غاية في التعقيد ولكن يمكن إيضاحه بصورة مبسطة كما هو موضح بشكل رقم (1) .

الأدينوسين ثلاثى الفوسفات يتكون من مجموعة كبيرة من الأنوية والتي يطلق عليها الأدينوسين ( وهو مركب من الأدينين Adenine والريبوز Ribose )هذا بالإضافة إلى ثلاثة مركبات فوسفاتية تسمى مجموعة الفوسفات وهى روابط عالية الطاقة بمعنى أنها تختزن طاقة كيميائية أوليه عالية وعندما يتم قطع الروابط الفوسفاتية الطرفية كما هو فى شكل رقم (2) تنطلق الطاقة فتبدأ الخلية فى بذل شغل ويعتمد نوع الشغل الذي تنتجه الخلية على نوع الخلية نفسها .

وأي عمل بيولوجي يحدث فى الخلية يتطلب وجود مصدر للطاقة يسمى المصدر اللحظي وينتج من تحلل الأدينوسين ثلاثى الفوسفات ومقدار ما ينطلق من طاقة في الجسم بالنسبة لكل "مول" من تحلل الأدينوسين ثلاثى الفوسفات أمكن حسابها حيث انها تعادل (7-12) كيلو سعر حيث أن المول ( Mole ) هو قيمة معينة من المركب الكيميائي بالنسبة للوزن ويعتمد الوزن على عدد ونوع الذرات المكونة لهذا المركب .

لذلك يتميز هذا النظام بسرعة إنتاج الطاقة وهو يعتبر أسرع نظام لإنتاج الطاقة عامة ويؤكد أبو العلا عبد الفتاح (1997م) أن هذا النظام أساسيا لإنتاج الطاقة عند أداء العمل العضلي الأقصى في حدود 15 – 30 ثانية ، وهو النظام الأساسي الذي تعتمد علية الأنشطة الرياضية التي تتطلب عنصر السرعة أو القوة المميزة بالسرعة .

ويذكر صلاح حسنى (1994م) أن النظام الفوسفاتي يمكن أن يتحسن بواسطة التدريبات ذات الشدة العالية والتي تستمر لفترة زمنية قصيرة لمدة 10 ثواني تقريباً تتبعها فترات راحة أطول. ( 10 : 10 ،11)

حيث كمية (ATP ) المخزونة في العضلة قليلة جداً لا تكفى حيث أنها 0.3 مول للسيدات ، 0.6 مول للرجال لإنتاج الطاقة فبدون ATP في الخلية العضلية لن تكون هناك طاقة وبالتالي لا يكون هناك انقباض عضلي لذلك يتم بصفة مستمرة إعادة بناء (ATP) وهناك 3 أنظمة لإعادة بناء ATP أحد هذه الأنظمة هو فوسفات الكراتين PC وهو من المركبات الغنية بالطاقة يوجد في الخلية العضلية وعند انشطاره تتحرر كمية من الطاقة تعمل على إعادة بناء ATP وذلك يتضح لنا من خلال المعادلتين التاليتين :

ATP � ADP +Pi +E

PC + ADP � C

أما النظامان الآخرين لإنتاج الطاقة تعتمد على عدة عمليان كيميائية للتمثيل الغذائي للمصادر الغذائية فى إنتاج الطاقة لإعادة (ATP) واحد من النظامين يعتمد على التمثيل الغذائي اللاهوائى وهو نظام حامض اللاكتيك أو الجلكزة اللاهوائية والنظام الثالث يعتمد على التمثيل الغذائي الهوائي وهو نظام الأكسجين . ( 9 : 62 )

وانه يستخدم التدريب المفترى لتدريب النظام الفوسفاتي ويتم من خلال أداء انفجارات قوية ولفترة زمنية قصيرة تكون بالتبادل مع فترات راحة كافية لاستعادة مخزون ( PC , ATP) حيث يتم استعادة 70% من هذا المخزون خلال 30 ثانية واستعادة 100% خلال 3 – 5 دقائق ويوضح شكل رقم (3) مخزون ( PC – ATP ) أثناء وبعد النشاط ، وتدريب النظام الفوسفاتي يزيد من مخزون الـ( PC – ATP ) بنسبة 25 – 50% بعد 7 شهور من تدريبات التحمل بواقع 3 مرات فى الأسبوع كما يزيد تدريب النظام الفوسفاتي من الإنزيمات التي تحل وتعيد بناء الـ ATP بعد 8 أسابيع من تدريبات السرعة القصوى وهكذا فإن الـ ATP ينشطر أكثر وبسرعة أكبر وتزداد سرعة الطاقة الناتجة لذا فإن تدريب النظام الفوسفاتي لا يزيد

فقط من مخزون ( PC , ATP ) ولكنه يزيد أيضاً من سرعة عملية الإحلال وإعادة

بناء الـ ( ATP )

ويشير بسطويسى أحمد (1999م) أن التدريب المفترى Internal Training هو طريقة من طرق التدريب الأساسية لتحسين مستوى القدرات البدنية معتمداً على تحقيق التكيف بين فترات العمل والراحة البينية المستحسنة.

ويذكر تشارلز ستوالى (2006م) أن التدريب المفترى ( تدريب الفواصل ) هو فترة زمنية محددة أو مسافة محددة وهو بالنسبة للرياضيين يعنى جولات متكررة من التمرين عالي الشدة تتخلله فترات متقطعة من الراحة ومنذ الستينات أصبح تدريب الفواصل هو مفتاح النجاح فى أداء التحمل. ( 10 : 20 ،21 )

مميزات هذا النظام :

لا يعتمد على سلسلة طويلة من التفاعلات الكيميائية .

لا يعتمد على انتظار تحويل أكسجين هواء التنفس إلى العضلات العاملة.

تختزن العضلات كل من PC, ATP بطريقة مباشرة .

( 8: 354 )

في ضوء ما سبق ترى الباحثة إلى أن قيمة هذا النظام في إنتاج الطاقة تظهر بوضوح في الأنشطة التي تحتاج إلى شدة عالية وفترة زمنية قصيرة تتراوح ما بين 15- 30 ثانية مثل العدو والوثب والرمي وركل الكرة واستخدام المضرب في ضرب الكرة والتصويب وأثناء الهجوم الخاطف كل هذه الأنشطة تعتمد على النظام الفوسفاتي كمصدر للطاقة .

التدريب اللاهوائى : هو الأنشطة التي تكون فيها حاجة العضلات للأكسجين أعلى بكثير من قدرة الجهاز الدوري على إمداد الأكسجين اللازم للعضلات بكميات كافية وبسرعة ويمكن للعضلات أن تستمر في العمل لفترة قصيرة .

بمعنى أن PC, ATP مركبات غنية بالطاقة وينطلق منها طاقة فورية لازمة للانقباض العضلي والمخزون من هذه المركبات قليل جداً لا تتوفر غلا لفترة محدودة لذلك العضلات تعتمد على الجليكوجينى فعند انشطاره ينتج المزيد من الـATP وعند احتراق الجليكوجينى في غياب الأكسجين فإنه ينتج حمض اللاكتيك الذي يساعد على الشعور بالتعب العضلي .

لذلك فإن النظام اللاهوائى يقتصر على الأنشطة التحى تستمر لفترة تتراوح بين 1 – 2 دقيقة مثل العدو ، المصارعة ، دفع الجلة ، رفع الأثقال لأنها تحتاج لطاقة انفجارية .

زيادة التحمل اللاهوائى :

لزيادة التحمل اللاهوائى فإنه من اللازم أن تتدرب على الأنشطة الانفجارية الشاملة مثل ( العدو والسباحة والدرجات ) لمدة تتراوح بين 10 ثواني إلى 2 دقيق وبشدة عالية تصل إلى 85% - 100% من أقصى مجهود ويتم ذلك أما على شكل عمل سريع حيث يقوم بنشاط زمني قصير ( مثل عدو 100م – 400م) بشدة قصوى ثم الراحة أو باستخدام التدريب المفترى حيث تقوم بعمل فترات قصيرة من التدريب عالي الشدة ( 30 ث – 2 ق ) وبالتبادل مع فترات قصيرة من التدريب البطء . ( 7 : 17 ، 18 )

مميزات النظام اللاهوائى :

من خلال مما سبق نلاحظ أن مميزات النظام اللاهوائى هى :

مصدر الطاقة الكيميائي في النظام الفوسفاتي وغذائي في نظام التحلل الجليكوجينى .

سريعة في إنتاجها للطاقة .

تعمل في غياب الأكسجين .

فورية في الإمداد بالطاقة إذ لا تحتاج إلى عمليات كيميائية معقدة .

لا ينتج عنه تعب بالعضلات في نظام إنتاج الطاقة الفوسفاتي .

عيوب النظام اللاهوائى :

الطاقة الناتجة محدودة لانخفاض مخزون العضلة من إلATP ، PC .

لا تستمر لأكثر من فترة زمنية قدرها ( 30 ) ثانية في النظام الفوسفاتي ولا لفترة تمتد لأكثر من ( 4 ) دقائق في ناظم التحلل الجليكوجينى ( الجلكزة اللاهوائية ) .

ينتج عنها تعب في نظام التحلل الجليكوجينى بسبب تراكم حامض اللاكتيك .

لا يمكن تعويض المستهلك من مخزون العضلة من ثلاثي فوسفات الأدينوزين بسهولة لضآلة مخزون العضلة من فوسفات الكراتين PC . ( 9 : 60 ، 61 )

نظام الطاقة اللاهوائى (ATP-CP)

تستمر محزونات ثالث فوسفات الأدنوسين (ATP) فى العضلات لحوالى ثانيتين وتستمر إعادة اصطناع ال ATP من الكراتين/الفوسفات(CP) حتى تمام استنزاف مخزونان ال CP,فى خلال 4 إلى 5 ثواني.وهذا يعطينا ما يصل إلى 5 إلى 7 ثواني لإنتاج إل ATP.

- ولإنشاء هذا النظام للطاقة ,مطلوب القيام بستة جلسات تستغرق من 4 إلى 7 ثوانى من العمل العالي الشدة عند معدل سرعة قريب من الذروة,مثل.

- 3×10×30متر مع العودة للوضع العادي لمدة 30 ثانية/التكرار و 5دقائق/ للمجموعة.

- 15×60 متر مع العودة للوضع العادي لمدة 60 ثانية.

- 20×20 متر من الجري المستمر مع العودة للوضع العادي لمدة 45 ثانية.(14).

ويؤكد جارى ووسفيلد (2006م) أنه لا يمكن أن تتجاهل أهمية تنمية فعالية اللياقة الإجمالية للاعب من خلال وضع أساس هوائي قوى من خلال التدريب الهوائي ثم الانتقال بعد ذلك إلى التدريب اللاهوائى .(12)

ويؤكد رافايل براندون (2006م) أن النظام الهوائي اللاهوائى لا يحدثان بمعزل عن الآخر وكل ما هنالك أن التدريب يستهدف إحداهما فى المقام الأول ويأتي النظام الثاني كهدف ثانوي غير مقصود.

وإنه لا توجد حدود فاصلة واضحة بين الأنشطة الهوائية اللاهوائية حيث أن نظامي الطاقة يشتركان معاً فى الإمداد بالطاقة اللازمة لذلك عندما تستخدم كلمة هوائي أو لاهوائى فنقصد النظام الأساسي المساهم فى الطاقة الخاصة بالنشاط والأساس الهوائي هو الذي يطور الآليات اللازمة التى تعمل على حلق قدرة عمل لاهوائية أفضل في المراحل التالية من دورة التدريب . (13)

من هنا يمكن تقسيم الأنشطة الرياضية الى ما يلى :

أولاً: الأنشطة اللاهوائية Anaerobic Activities .

وتتضمن الرياضيات ذات فترة دوام قصيرة وشدة عالية مثل عدو 100م - سباحة قصيرة – الوثب – الرمي وهذه الرياضيات التى لا تزيد عن 30ث .

ويتضمن الرياضيات ذات فترة دوام طويلة وشدة منخفضة مثل الماراثون – سباحة المسافات الطويلة – ألعاب القوى وهذه الرياضيات تزيد عن 3ق .

تشمل أداء تلك الأنشطة فى الجهد البدني ذو فترة دوام متوسطة وتضمن هذه النوعية معظم الأنشطة الرياضية مثل كرة اليد – السلة – عدو 200م – 400م - 800م والملاكمة والجمباز ، وهذه الرياضيات تنحصر يبن 30ث ، 1.5ق . ( 2 : 132 ، 133 )

وتكون ممرات الطاقة تلك محدودة الفترة الزمنية .وبمعنى آخر ,أنه بمجرد انقضاء فترة زمنية معينة يصبح هذا الممر بدون استخدام ، ويوجد بعض الجدل الدائر على تلك القيود ولكن هناك إجماع على التالي:

(فى العضلات)ATP لاهوائى من 1 إلى 4 ثواني

ATP + PC لاهوائى من 4 إلى 20 ثانية

ATP+PC+ جليكوجين العضلات لاهوائى من20 إلى 45 ثانية

جليكوجين العضلات لاهوائى+لاكتيك من 45 إلى 120 ثانية

جليكوجين العضلات+حمض اللاكتيك هوائي+لاهوائى من 120 إلى 240 ثانية

جليكوجين العضلات+الأحماض الدهنية هوائي من 240 إلى 600 ثانية

(12)مقارنة خصائص نظم إنتاج الطاقة

استخدام الأكسجين لاهوائى

لا يستخدم الأكسجين لا هوائى

لا يستخدم الأكسجين هوائى

يستخدم الأكسجين

سرعة إنتاج الطاقة الأسرع سريع بطئ

مصادر الطاقة كرياتين الفوسفات الجليكوجين الجيكوجين والدهون

إنتاج ATP محدود جداً ( ضئيل ) محدود غيرم حدود ( كبير )

عدد مولات ATP فى الدقيقة 3.6 فى الدقيقة 1.6 فى الدقيقة 1.0 فى الدقيقة

التعب نتيجة المخلفات لا يوجد يوجد بسبب اللاكتيك لا يوجد

الفترة الزمنية أقل من 30 ثانية من 1 – 3 دقائق أكثر من 3 دقائق

نماذج الأنشطة والألعاب الرياضية ألعاب القوى والسرعة ألعاب تحمل السرعة وتحمل القوة أنشطة وألعاب التحمل

( 1 : 132 )

نظم الطاقة السائدة في ألعاب رياضية مختلفة

The Predominant Energy Systems Of Different Sports

* نقلاً عن شيفر * الياردة ( YD) = 0.91متر = 91.4سنتيمتر .

Sport Or Sport Activity النسبة المئوية وفقاً لأنظمة الطاقة

السرعة لاهوائى

(حمض اللاكتيك)

Lactic Acid هوائى

(أكسجين)

Oxygen

1 بيسبول Baseball 80 20 -

2 كرة السلة Basketball 85 15 -

3 المبارزةFencing 90 10 -

4 هوكي الميدان Field Hockey 60 20 20

5 كرة القدم Foot ball 90 10 -

6 حولف Golf 95 5 -

7 جمباز Gymnastics 90 10 -

8 هوكي الجليد Hockey Ice

- المهاجمون , المدافعون , Forwards Defense