الطاقة والبروتينيات

الطاقة
Energy Metabolism
تعتبر الشمس هي المصدر الأساسي للطاقة حيثُ تُشع الطاقة إلى الكرة الأرضية، فعندما
تصل أشعة الشمس إلى النباتات يقوم النبات بتحويلها وتخزينها في شكل طاقة كيميائية عن
طريق عملية البناء الضوئي. ونحن بدورنا (الإنسان) عندما نتغذى على هذه النباتات أو على
الحيوانات التي تتغذي على هذه النباتات فنحن نختزن هذه الطاقة داخل أجسادنا لاستخدامها
فيما بعد.
وتُخزن الطاقة في النباتات في صورة كربوهيدرات ، دهون ، وبروتينات ، ونحن أيضاً
نخزن الطاقة في أجسادنا بتحويل هذه الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية عن طريق الشحنات
العصبية ثم إلى طاقة حركية تساعد على عملية الانقباض العضلي.
الانقباض العضلي يتحقق عن طريق انطلاق الطاقة المختزنة من المركبات الكيميائية داخل
جسم الإنسان ، وبالتالي فإن الطاقة تمد الجسم بالقوة اللازمة لأداء المجهود البدني ، وبدون
الطاقة لا يمكن للعضلات أن تنقبض .
وسوف نستعرض العمليات الفسيولوجية التي تُطلق الطاقة اللازمة لانقباض العضلات ،
وتسمي هذه العمليات المنتجة للطاقة في مجملها بعمليات الأيض أو التمثيل الغذائي .
ونجد أن المعلومات المتوفرة عن عملية تمثيل الطاقة خلال العقدين الماضيين قد ساهم في
تحسين طرق التدريب حيث انه من المهم بالنسبة للطلاب الدارسين لمناهج التربية البدنية
وعلوم الحركة أن يتفهموا عمليات التمثيل الغذائي وإنتاج الطاقة . ويبدأ هذا الفصل بأشكال
تخزين الطاقة ووصف ومناقشة العمليات الفسيولوجية التي تمكن العضلات من الانقباض .
أشكال تخزين الطاقة في الجسم
تخزن الطاقة في جسم الإنسان على شكل بعض المواد الكيمائية كالتالي :
.ATP أدينوزين ثلاثى الفوسفات n
.PC فوسفات الكرياتين n
الكربوهيدرات. n
الدهون. n
البروتينات .

Adenosine Triphosphate ATP: أدينوزين ثلاثي الفوسفات
هو المصدر الأول والمتجدد دائما للطاقة في الجسم وتستخدم العضلات ATP يعتبر ال
هذا المصدر فى الانقباض ، وتساعد كل المواد الكيمائية الأخرى وهى فوسفات الكرياتين
الكربوهيدرات ، الدهون ، والبروتينات فى أعادة تركيب هذا المركب والذي يتكون من ، PC
جزئ واحد من البروتين وثلاث جزيئات من الفوسفات . وهذا الترتيب يعكس معدلاتهم
. ATP لإطلاق ال
والتركيب الكيميائي لهذا المركب هو : ادينوزين ثلاثي الفوسفات = ادينوزين + فوسفات +
فوسفات + فوسفات + طاقة
عند وصول المثير العصبي لأنسجة العضلة فأنها تنقبض وذلك نتيجة اتحاد اللويفات العضلية
(الميوسين والأكتين) . وباتحاد العنصرين ينشط أنزيم الأكوميوسين وينتج عن ذلك انفصال
مما يؤدى إلى أطلاق طاقة كيميائية تتحول ATP إحدى روابط الفوسفات عن جزئ ال
جزئيا إلى طاقة ميكانيكية (حركية) تستخدمها ألياف العضلات .
وتنقبض العضلة عند القيام بأي عمل ويكون المركب الناتج من الانقباض هو ادينوزين ثنائي
حيث يحتوى على جزيئين من الفوسفات . ADP الفوسفات .
فوسفات الكرياتين
ATP يعتبر هذا المركب الكيميائي من أسرع مصادر الطاقة اللازمة لاستعادة مركب ال
وهو مكون من جزئ واحد من الكرياتين وجزئ أخر من الفوسفات . ويرتبطان معا عن
طريق الطاقة .
التركيب الكيميائي لفوسفات الكرياتين هو : فوسفات الكرياتين = كرياتين + فوسفات + طاقة
صغيرة جدا ويكفى CP ويعتبر مقدار ما يمكن تخزينه في العضلات من مركب ال
١٥ ثانية فقط من زمن بذل الجهد الكلى . – لانقباض العضلات لمدة تتراوح بين ١٠
ويستنفذ هذا المصدر على مرحلتين فيستهلك بسرعة بعد ٥ إلى ٦ ثواني من المجهود ثم
ببطء خلال السباق ، وعند الزيادة القصوى في السرعة أكثر من ٥ إلى ٦ ثواني سوف
المخزونة تماماً فى خلال ١٠ إلى ١٥ ثانية . CP تستنفذ نسبة ال
بحيث لا يقل معدل أو قوة انقباض CP سريعاً من تفكك ال ATP ويتم إحلال ال
العضلات . ويتم الإحلال كالتالي تنحل الرابطة التي تربط الكرياتين والفوسفات فينطلق
فيتكون جزئ ال ADP الفوسفات مصحوباً بالطاقة ، وتتحد الطاقة من جديد مع مركب ال
الموجودة فى العضلة ويبدأ CP ١٥ ثانية تستنفذ نسبة ال – وبعد مرور من ١٠ ، ATP
عن طريق عملية التمثيل اللاهوائى . ATP الاتجاه إلى تعويض ال
بشكل مستمر ولكن تحصل العضلة ATP ولاتستطيع العضلة استخدامه كمصدر لاستعادة ال
على الطاقة من مصادر أخرى مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات
Carbohydrates الكربوهيدرات
يتكون الطعام من مواد سكرية ونشوية بسيطة تمد الجسم بالطاقة اللازمة لتعويض
وتحتوى الأطعمة على مواد سكرية ونشوية بسيطة ومركبة تتحول الى جلوكوز . ATP ال
خلال عملية الهضم وتدخل مجرى الدم حيث تنتقل الى جميع خلايا الجسم .
منذ لحظة وصول المثير العصبى لأنسجة العضلة تبدأ مرحلة أخرى من التمثيل الغذائى
وتنقسم الى إحدى عشر خطوة وذلك بتحليل الجليكوجين المخزون بالعضلات لأنتاج الطاقة .
مما يساعد ATP وتحدث هذه العملية بسرعة هائلة وتنطلق الطاقة اللازمة لأحلال مادة ال
المخزونة فى العضلة . CP على أستعادتها قبل أن تستنفذ نسبة ال
وفى أغلب الحالات تبدأ العملية بأنحلال مادة الجليكوجين المخزونة فى العضلات الى
وبعد هذه (Phosphorylase جلوكوز وتحدث هذه العملية بمساعدة أنزيم ( فوسوربليز
الخطوة الأولى يتم تمثيل الجلوكوز خلال عشر خطوات اضافية تنتهى بتكوين مادة حمض
ويحفز التفاعل بواسطة (Phosphophenol Pyruvate البيروفيك من مادة (فينولبيروفيت
وتحدث هذه التفاعلات داخل بروتوبلازم ( Pyruvate Kinase أنزيم (كيناس بيروفيت
(PFK) (سيتوبلازم) الخلية العضلية ولا يشترط وجود الأكسوجين لحدوثها . ويعد أنزيم

أحد أهم الأنزيمات في هذه العملية حيث يلعب دورا كبيرا في Phosphofructokkinase
التحكم في معدلات التمثيل الغذائي .
باستمرار من الجلوكوز عند تأيضه ، وهى ذرات ( H ) كذلك تنطلق أيونات الهيدروجين
كهربية تحتوى على الطاقة فى الإلكترونات التي تحملها وعند اتحاد أيونات الهيدروجين مع
LDH Enzyme ) حمض البيروفيك يكون الناتج هو حامض أميني . يقوم أنزيم ال
بتحفيز هذا التفاعل ويعتبر حامض اللاكتيك هو ناتج من (Lactate Dehydrogenase
نواتج تمثيل الجلوكوز فى غياب الأوكسجين .
ويعتقد أن تراكم أحماض اللاكتيك في العضلات هو السبب الرئيسي لشعور بعض
الذي يؤدى الى زيادة PH الرياضيين بالتعب وأِن كان السبب هو الهبوط الحاد للهيدروجين
الحموضة . فعند الزيادة فى حمض اللاكتيك يدخل اللاكتيك الى الدم ليصل الى أجزاء أخرى
متوازنة ، ( التوازن بين الحمضية و القلوية ) PH فى الجسم والتى يكون فيها نسبة ال
وبذلك يقل تركيز الحموضة فى الدم . هذا من شأنه تقليل معدل الشعور بالتعب بالنسبه
للعضلات العاملة.
وفى أثناء الراحة تتحول هذه الأحماض الى حمض بيروفيك وأيونات هيدروجين والتي
تتحلل بدورها الى جليكوجين يتم تخزينه في العضلات أو يتم تمثيله في وجود الأكسوجين
ويتحول الى ثاني أكسيد كربون وماء . وهناك طريقة أخرى لتأخير ظهور التعب وهو إنتاج
كميات أقل من حامض اللاكتيك وذلك عن طريق تنشيط النظام الهوائي وبالتالي لا يتحد
الهيدروجين وحامض البيروفيك لإنتاج اللاكتيك .
Muscle Glycogen نشا العضلات
يختزن الجلوكوز في العضلات على هيئة جليكوجين والذي يتكون من سلسلة من جزيئات
الجلوكوز . وعندما يبدأ التدريب فأن الجليكوجين المخزون فى العضلات يتفكك مرة أخرى
إلى جلوكوز والذي يستخدم فى خلال سلسلة من التفاعلات البسيطة والمركبة تسمى (تحلل
ولاستعادة الجليكوجين ATP لإطلاق الطاقة اللازمة لاستعادة ال (Glycolysis الجلوكوز
أكثر من مرة أثناء هذه التفاعلات . يتم الحصول على الطاقة بشكل سريع من جليكوجين
العضلات عنه من صور المواد الكربوهيدراتية الأخرى . وبالتالى فإن جليكوجين العضلات
CP بعد مركب ال ATP هو المصدر الأول لإطلاق الطاقة اللازمة لتعويض مركب ال
كرياتين الفوسفات .
Liver Glycogen and Blood Glucose نشا الكبد وجلوكوز الدم
الكبد والدم يحتويان على نسبة من الجلوكوز الذي يمكن تحويله وحمله الى العضلات عند
وهو الجلوكوز (Blood Sugar) الحاجة للطاقة ويعرف جلوكوز الدم غالبا بأسم سكر الدم
الذى يخرج عن طريق الامتصاص من الجهاز الهضمي الى الدم بعد عملية هضم الطعام .
وفى أوقات الراحة يتجه الجلوكوز الى الكبد أو العضلات حيث يخزن على هيئه جليكوجين
، وعندما يبدأ الرياضيين تدريباتهم فأن الجلوكوز الموجود فى تيار الدم يتجه مباشرة الى
خلايا العضلات ويدخل العملية الأيضية (عملية التمثيل) لإمداد العضلات بالطاقة الازمة
وأثناء الراحة فأن الجلوكوز الموجود بالدم يدخل الى الكبد ، ATP لتعويض مركب ال
ويخزن فى صورة جليكوجين . وفى أثناء المجهود مرة أخرى يتحلل جليكوجين الكبد الى
جلوكوز بسيط يدخل الدم قبل أن ينتقل للعضلات لأنتاج الطاقة .
وهناك وظيفة أخرى لجليكوجين الكبد وهو الحفاظ على نسبة جلوكوز الدم اللازمة للمخ
والأنسجة العصبية الأخرى . حيث تستخدم خلايا المخ كغيرها من الخلايا الموجودة فى
الجسم الى الطاقة ولكنها على عكس تلك الخلايا الأخرى فأنها لا تستطيع تخزين الجلوكوز
فى صورة جليكوجين وبالتالي فهي تحتاج إلى مصدر دائم تستمد منه الطاقة عن طريق
الدورة الدموية . وعلى الرغم من ذلك فأن كلاً من جلوكوز الدم وجليكوجين الكبد لا يلعبان
أي دور في إمداد الجسم بالطاقة في أثناء المسابقات القصيرة . عند استخدام السرعة العالية
المطلوبة في المسابقات القصيرة والتي تتطلب معدلات سريعة جدا لإنتاج الطاقة فأن
ATP العضلات تعتمد مباشرة وكليا على الجليكوجين المختزن فى العضلات لتعويض ال
المفقود أثناء المجهود .
ويستخدم جليكوجين الكبد أثناء الراحة في البرنامج التدريبي وبين الوحدات التدريبية التى
تركز على عنصر التحمل الخاص ، وسبب ذلك هو أن عملية تحويل جليكوجين الكبد الى
جلوكوز الدم ونقله الى العضلات تتم ببطء شديد .
ولايمكن إغفال أهمية جليكوجين الكبد وجلوكوز الدم فى تعويض نسبة الجليكوجين المستنفذة
فى العضلات وذلك أثناء فترات استعادة الشفاء بين التدريبات المختلفة الشدة وبين الوحدات
التدريبية المتكررة .
الدهون
تقوم الأنسجة الدهنية بإمداد الرياضيين بحوالي نصف الأحماض الدهنية المستخدمة أثناء
التمرين والنصف الأخر مصدره الدهون المختزنة فى الخلايا العضلية .
يجدر الأشارة الى أن استخدام هذه المصادر يكون أثناء تكرار الوحدات التدريبية فى خلال
الأسابيع والشهور أثناء البرنامج التدريبي . نظراً لأن انطلاق الطاقة من مصادر الدهون تتم
بصورة بطيئة ، فنجد أن الألياف العضلية البطيئة (الحمراء) تكون مناسبة أكثر بالنسبة لتمثيل
الدهون حيث يتوافر بها عدد أكبر من الميتوكوندريا وكميات كبيرة من الدم مما يساعد على
تمثيل الدهون وإنتاج الطاقة . أما الألياف العضلية السريعة (البيضاء) فتقدر بعشر قدرة
١٩٩٤ ) وبالتالي فإن رياضيين Brook, Fahey) الألياف الحمراء على تمثيل الدهون
المسافات الطويلة غالبا ما ينعمون بنسبة عالية من الألياف بطيئة الانقباض ، ويحرقون
كميات أكبر من الدهون وكميات أقل من جليكوجين العضلات من أجل الحصول على الطاقة
أثناء التمرينات ، مما يجعلهم لا يستنفذون جليكوجين العضلات بصورة سريعة ، وهذا ما
يجعلهم يتحملون التدريبات أكثر من أقرانهم الرياضيين . يتم تمثيل الجليكوجين هوائيا بتحويل
حمض البيروفيك وأيونات الهيدروجين إلى ثاني أكسيد كربون وماء ولا يتكون حامض
اللاكتيك ، وبالتالي تقل نسبة الحموضة في الدم ويتم التمثيل الهوائي فى مرحلتين هما دورة
كربس & وسلسلة نقل الإلكترون .
** التمثيل الغذائي للطاقة بمراحلها الثلاثة:
يعرف مصطلح التمثيل الغذائى " بأنة هو عملية تخزين الطاقة على هيئة مصادر كيميائية
ثم اخراجها من مصادرها لأداء العمل المطلوب وتتم عملية التمثيل فى وجود الأكسجين وفى
عدم وجود الأكسجين ". وينقسم التمثيل الغذائى الى ثلاث مراحل:
( Nonaerobic ) ( ١- التمثيل الغذائى فى عدم وجود الأكسجين ( بدون أكسجين
من انحلال فوسفات الكرياتين ATP تشير هذه العملية إلى المعالجات السريعة لمركب ال
وتعرف هذه العملية (في عدم وجود الأوكسوجين أو بدون أوكسوجين) نظراً لأنها لاتتطلب
وجود الأوكسوجين ويستخدم هذا المصطلح للتفرقة بينه وبين مرحلة الأيض التي يتم فيها
تفكك الجلوكوز وتكوين الأحماض اللبنية (اللاكتيك) ، فأن الفرق بين هاتين المرحلتين من
التمثيل سوف يسهل علينا فهم أدوارهم في أثناء التدريبات.
فعند وصول المثير العصبي لأنسجة العضلة فأنها تنقبض ونتيجة لذلك فأن المركبات
الموجودة في ألياف العضلة وهي ألياف العضلة (الميوسين والأكتين) يتحدان معاً وبأتحاد
العنصرين ينشط أنزيم الأكوميوسين وينتج عن ذلك أنفصال إحدى روابط الفوسفات عن
مما يؤدى الى إطلاق طاقة كيميائية تتحول جزئيآ الى طاقة ميكانيكية ATP جزئ ال
(حركية) تستخدمها ألياف العضلات . وبهذا تنقبض العضلة عند القيام بعمل ما وتعتبر هذه
عملية سريعة جداً ولاتقلل من القوة التي يبذلها الرياضي ، وتعتمد هذه القوة المبذولة على
عدد الألياف التي تنقبض في وقت واحد في عضلة ما . وعندما تنقبض العضلة ويطلق
ATP مركب ال
حيث أنه يحتوي على ٢ جزيئين ADP فأن المركب الناتج يكون ادينوزين ثنائي الفوسفات
ينتج ٧.٣ كالوري من الطاقة ATP من الفوسفات . علماً بأن تفكك جزئ واحد من ال
الكيميائية بعضها يتحول إلى طاقة حركية تستخدمها العضلات أثناء الأنقباض العضلي
والباقي يتحول إلى طاقة حرارية . وتتحدد الكفاءة عن طريق نسبة الطاقة الكلية المستخدمة
عند القيام بمجهود ما . فعل سبيل المثال إذا كانت كفاءة السباح ١٤ % فإن ذلك يعني أن
% ١٤ % فقط من الطاقة الكيميائية استخدمت أثناء انقباض العضلات بينما تحولت ٨٦
المتبقية إلى طاقة حرارية . ولكي يستمر السباح في التدريب أو التمرينات التي يقوم بها فإن
مرة أخري علماً بأن هناك ATP يجب أن يتم معالجتها حتي تتحول إلى ال ADP مادة ال
داخل الخلايا العضلية تكفي للأنقباض لعدة ثواني . وأستعادة ATP كمية ضئيلة من مادة ال
تحتاج إلى أحلال الفوسفات والطاقة الحرة التي فقدت ومن اسرع الطرق ولأنجاز ATP ال
فالفوسفات والطاقة اللازمة يمكن الحصول عليها عن طريق ، CP ذلك هو انقسام مركب ال
بحيث CP سريعآ من تفكك ال ATP خطوة واحدة باستخدام هذه المادة . ويتم إحلال ال
لايقل معدل أو قوة أنقباض العضلات . ويتم الأحلال كالتالي تنحل الرابطة التى تربط
الكرياتين والفوسفات فينطلق الفوسفات مصحوبآ بالطاقة ، وتتحد الطاقة من جديد مع مركب
CP ١٥ ثانية تستنفذ نسبة ال – وبعد مرور من ١٠ ، ATP فيتكون جزئ ADP ال
عن طريق عملية التمثيل اللاهوائى ATP الموجودة فى العضلة ويبدأ الاتجاه الى تعويض ال
.
Anaerobic Metabolism ٢- التمثيل الغذائى اللاهوائى
منذ لحظة وصول المثير العصبى لأنسجة العضلة تبدأ مرحلة أخرى من التمثيل الغذائى
وتنقسم الى إحدى عشر خطوة وذلك بتحليل الجليكوجين المخزون بالعضلات لإنتاج الطاقة .
مما يساعد ATP وتحدث هذه العملية بسرعة هائلة وتنطلق الطاقة اللازمة لاحلال مادة ال
المخزونة فى العضلة . CP على أستعادتها قبل أن تستنفذ نسبة ال
وفى أغلب الحالات تبدأ العملية بانحلال مادة الجليكوجين المخزونة فى العضلات الى
وبعد هذه الخطوة (Phosphorylase جلوكوز وتحدث هذه العملية بمساعدة أنزيم (فوسوربليز
الأولى يتم تمثيل الجلوكوز خلال عشر خطوات اضافية تنتهى بتكوين مادة حمض البيروفيك
ويحفز التفاعل بواسطة أنزيم (Phosphophenol Pyruvate من مادة (فينولبيروفيت
وتحدث هذه التفاعلات داخل بروتوبلازم (سيتوبلازم) (Pyruvate Kinase (كيناس بيروفيت
الخلية العضلية ولا يشترط وجود الأكسوجين لحدوثها .
أحد أهم الأنزيمات فى هذه العملية حيث Phosphofructokkinase (PFK) ويعد أنزيم
يلعب دورآ كبيرآ فى التحكم فى معدلات التمثيل الغذائى . كذلك تنطلق أيونات الهيدروجين
باستمرار من الجلوكوز عند تأيضه ، وهذه ذرات كهربية تحتوى على الطاقة فى (H)
الإلكترونات التى تحملها وعند اتحاد أيونات الهيدروجين مع حمض البيروفيك يكون الناتج
هو حامض أميني . يقوم أنزيم ال
هذا التفاعل ، وحامض اللاكتيك هو ناتج من نواتج تمثيل الجلوكوز وينتج عندما يتم التمثيل
في غياب الأوكسوجين .
وبالتالي فهذا هو الناتج النهائي لمرحلة التمثيل . ويعتقد أن تراكم أحماض اللاكتيك فى
العضلات هو السبب الرئيسي لشعور بعض السباحين بالتعب وذلك لتأثير هذه الأحماض
هو الذي يحقق التوازن بين حمضية وقلوية السوائل في (PH) ال . PH الضارة على ال
٧.٠ وبالتالي فإن السوائل تصبح PH الجسم . ويتحقق هذا التوازن عندما تكون نسبة ال
عن ٧.٠ PH عن ٧.٠ وتصبح حمضية إذا ما قلت نسبة ال PH قلوية اذا مازادت نسبة ال
في السوائل الموجودة داخل الخلايا العضلية ( PH وأهتمامنا هنا ينصب على نسبة ال
السائل الخلوي) . في وقت الراحة نجد أن هناك توازن بين نسبة الحموضة والقلوية في الدم
ويحدث أضطراب في هذا التوازن ويميل إلى الجانب الحمضي أثناء التمرينات الرياضية
عندما ينتج الجسم أحماض اللاكتيك .
ولذلك فإن الرياضي يتأثر إذا ماأصبحت السوائل داخل خلايا عضلاته حمضية لأن معدل
عن ٧.٠ ويزداد الشعور بالتعب PH سيصبح بطئ عندما يقل معدل ال ATP معالجة ال
تدريجياً ، ونتيجة لذلك فإن سرعة الرياضي سوف تقل لعدم القدرة على أنقباض العضلات
PH بقوة وسرعة . ففي السرعات العالية تتراكم الأحماض بشكل كبير وبذلك ينخفض ال
في الدم إلى أقل من ٧.٠ في أقل من ٦٠ ث . أما في السرعات البطيئة فيستغرق ذلك وقت
أطول لحدوث حالة من الحمضية في الدم والذي يسبب الشعور بالتعب وعدم القدرة على
مواصلة الأداء . وسبحان الله فإن الجسم يستطيع أن يزيل بعض هذه الأحماض ليؤخر
الشعور بالتعب و الحموضة ، وذلك كالتالي عندما تنقبض العضلة ويحدث زيادة في حمض
اللاكتيك يدخل اللاكتيك الى الدم ليصل الى أجزاء أخرى فى الجسم والتى يكون فيها نسبة
متوازنة (التوازن بين الحمضية و القلوية) وبذلك يقل تركيز الحموضة فى الدم . PH ال
هذا من شأنه تقليل معدل الشعور بالتعب بالنسبة للعضلات العاملة .
وفى أثناء الراحة تتحول هذه الأحماض إلى حمض بيرو فيك وأيونات هيدروجين والتي
تتحول بدورها إلى جليكوجين يتم تخزينه في العضلات أو يتم تمثيله في وجود الأكسجين
ويتحول إلى ثاني أكسيد كربون وماء . وهناك طريقة أخرى لتأخير ظهور التعب وهو إنتاج
كميات أقل من حامض اللاكتيك وذلك عن طريق تنشيط النظام الهوائي وبالتالي لا يتحد
الهيدروجين وحامض البيروفيك لإنتاج اللاكتيك وذلك عن طريق أيضا دورة الألانين .
٣
Aerobic Metabolism - التمثيل الغذائي الهوائي
عندما يتم تمثيل الجليكوجين هوائياً فينتج ثاني أكسيد كربون وماء وتتدخل مئات
الخطوات في إنتاج هذه العملية ولايتكون أحماض اللاكتيك ويتحول حمض البيروفيك
وأيونات الهيدروجين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء . وبالتالي فتقل نسبة الحموضة في الدم
، ويتم التمثيل الهوائي في مرحلتين دورة كربس & دورة نقل الإلكترون .
سلسلة نقل الإلكترون
إذا ما أردنا تأخير الشعور بالتعب فيجب التخلص من أيونات الهيدروجين التى تتكون أثناء
عملية التمثيل اللاهوائى حيث أن أيونات الهيدروجين الموجودة فى أحماض اللاكتيك نفسها
فى العضلات . ولهذا فمن PH وليس حامض اللاكتيك هو المسئول عن هبوط نسبة ال
الضروري التخلص من أكبر عدد ممكن من أيونات الهيدروجين أثناء التمرينات حتى
لايتكون حامض اللاكتيك نتيجة أتحاد هذه الأيونات مع حمض البيروفيك
دورة كربس
(A) تدخل جزيئات من حمض البيروفيك الى دورة كربس باتحادها مع الأنزيم المساعد
(يشير هذا الرمز الى حمض الخليك) لتكوين أنزيم الأستيل كولين .
وعندئذ يدخل أنزيم الأستيل كولين فى دورة كربس وينتج ثاني أكسيد الكربون والماء ،
وتزداد نشاط هذه الأنزيمات بزيادة تمرينات التحمل مما يؤدى الى تكوين المزيد من حمض
البيروفيك الذى يدخل دورة كربس فى أثناء التدريب أو المسابقة مما يساعد على التقليل من
إنتاج أحماض اللاكتيك فى الجسم




البروتينات
تعتبر البروتينات هى العنصر الأساسى لبناء العضلات وتمثل أيضا إحدى أهم المنظمات
الحيوية في الجسم ، وذلك لما لها من دوراً فى تحقيق التوازن بين قلوية وحمضية سوائل
الجسم أثناء التدريب وهو ما يطلق عليه " توازن القاعدة الحمضية " . بالإضافة الى وظائف
أثناء التدريب وبالرغم من ATP البروتينات يمكن أيضاً أن تساهم بكمية قليلة لأعادة بناء ال
ذلك فإن انطلاق الطاقة من البروتينات تتم بصورة بطيئة مثلها مثل الدهون . وتمثيل
وأقلها أقتصادية . ATP البروتينات هو أبطأ وسيلة لتعويض ال
إن توافر الطاقة هو العامل الأساسي الذي يتحكم في سرعة إنطلاق اللاعبين ، وإن الغرض
من التمرين يجب أن يتمثل في أطلاق مزيد من الطاقة اللازمة للعضلات وبمعدلات سريعة .
ولأتمام هذه المهمه يستخدم التكيف للتدريب وهو أن يقوم الرياضي بأستهلاك كميات كبيرة
من الطاقة بأستمرار وبمعدلات سريعة خلال التدريب ، ولذلك فإن أجسادهم سوف تتكيف
وتخزن كميات أكبر من المواد التي تحتوي على الطاقة وتطلقها بصورة أسرع عند الحاجة
إليها أثناء المسابقات والبطولات . وبمعني أخر فأن عمليات التكيف تكون بالنسبة للمتطلبات
الخاصة التي يحتاج إليها الرياضي وذلك حتي تطلق الطاقة اللازمة لانجاز العمل المطلوالسعر الحراري هو مقياس الطاقة والمحتوي الحراري للأطعمة تشير إلى كمية الطاقة التي
يحصل عليها الجسم من هذه الأطعمة ، ونجد أن ١٠٠٠ سعر حراري يساوي واحد
كيلوكالوري وهو يساوي ٤٢٦.٨٥ كم/م من الجهد .


مقارنة بين كفاءة التمثيل الهوائي واللاهوائي :
. ATP - أن التمثيل الهوائي ينتج عنه المزيد من ال
- أن مستوي الحموضة يكون أقل عند التمثيل هوائياً .
أما في التمثيل . ATP - تمثيل جزئ واحد من الجليكوجين لاهوائياً ينتج ٤ جزيئات
. ATP الهوائي فإن جزئ واحد من الجليكوجين يخرج طاقة كافية لأنتاج ٣٦ جزئ من ال
- ينتج عن التمثيل اللاهوائي أحماض اللاكتيك وبالتالي تسبب حامضية الجسم والشعور
بالتعب .
- أما في التمثيل الهوائي فينتج ثاني أكسيد كربون وماء ويتم التخلص منها من الجسم
ولايحدث التعب . فأن التمثيل الهوائي بطئ لايستطيع أن يمد الطاقة للرياضات السريعة
والقصيرة ويجب المرور بخطوات عديدة حتي تنطلق الطاقة . ومن أهم وظائف وفوائد
خلال جميع أنواع ATP التدريب هو زيادة معدل التمثيل الهوائي والذي يدعم وينتج ال
السباقات .

التدريب في الأوساط المختلفةوالعوامل التي تزيد من فقد وأنتاج الحرارة

مقدمـــة

من المعروف أن ممارسة النشاط تتم في ظروف مختلفة وقد يكون لبعض هذه الظروف تأثير كبيرا وغير عادي على الجسم ، وفيما يلي بعض هذه العوامل وعند ارتفاع درجة الحرارة الخارجية عن درجة حرارة الجلد 32 درجة يبدأ الجسم في تقليل درجة حرارته بزيادة نشاط الغدة الدرقية والحرارة للجسم المكتبية من عمليات التمثيل الغذائي الحيوي تعتمد على درجة المجهود المبذول .
وتشير دراسة المراجع العلمية الحديثة في المجال الرياضي وبالتحديد في رياضة المستوى العالمي خلال الدورات الاولمبية الأخيرة الى حدوث تطور كبير في المستوى الرقمي والمستوى الأداء فاق كل التوقعات ، وعكس طفرة هائلة في المستوى البدني الرياضي للاعبين هذه الفئة خصوصا في الرياضات الأساسية ( العاب القوى ـ السباحة ـ الجمباز ) ، حيث ظهر أثارها واضحة لا جدال فيها خلال الدورة الاولمبية في سيئول عام 1988م ، وبرشلونة عام 1992م ، واتلنتا 1996م ، وسدني 2000م ، و أثينا 2004م.
ومن المعروف أن ظاهرة التطوير السريع البدني والرياضي قد أدت الى ملاحظة الخبراء والمتخصصين للأسباب التي تمكن وراءها بالبحث والتجريب بهدف الوقوف على عوامل تحديد المستوى ثم التوصل الى حقيقة ونوعية الوسائل والطرق الهادفة الى استمرار التطور والتقدم على وجه الخصوص .
وتعتبر عملية إخضاع جسم الإنسان وأجهزته الحيوية الداخلية للحمل البدني إحدى الوسائل الهادفة التي تؤدي الى حدوث ظاهرة التكيف ، وتعتبر ظاهرة التدريب في ظروف تتباين والظروف الطبيعية " التدريب في الجو الحار ، التدريب في المرتفعات ، والتدريب تحت الماء ، والتدريب في الجو البارد " أيضا من أهم الوسائل التي تستهدف أحداث تغيير في المستوى البدني والوظيفي من خلال التوصل الى عمليات التكيف المعروفة .
ويشير "محمد عثمان" نقلا عن "لتسلتر" 1985م أن الأسباب الحقيقية وراء تلك الطفرة الهائلة في المستوى البدني والرياضي خلال السنوات الأخيرة ، والتي حددها في التالي :
- الإيمان بفعلية استخدام الأسلوب العلمي على مختلف محاور العملية التدريبية وبالتحديد على المحاور الرئيسية التالية :
أ‌- المحور الخاص بانتقاء واكتشاف المواهب ومتابعتهم.
ب‌- المحور الخاص بالحقائق الطبية والفسيولوجية المؤكدة على قدرة الكائن الحي على التكيف مع البيئة التي يوضع فيها.
ج- المحور الخاص بطبيعة التغيرات الفسيولوجية و البيوكميائية الناتجة عن استخدام الأحمال البدنية.
د- المحور الخاص بالإعداد النفسي وتأثيره على المستوى البدني والرياضي (9 : 493 ، 494 ).
وتعتبر عملية التدريب في المرتفعات ( في الجو الحار – في الجو البارد – تحت الماء ) إحدى مظاهر التدريب تحت ظروف تتباين والظروف الطبيعية وتستهدف في المقام الأول التوصل الى تلك التغيرات الفسيولوجية الناتجة أساسا عن التغيرات الفيزيائية الموجودة في الجو غير الطبيعي الذي يتعرض له الفرد المتدرب.
ويشير "محمد عثمان" 1994م نقلا عن "هولمان وهيتنجر Hollmann Hettinger" 1989م الى أن التغيرات الفسيولوجية البيوكميائية الناتجة عن ردود الأفعال المرتبطة بإخضاع أجهزة الجسم المختلفة للظروف الجديدة والتي تنعكس نتيجة التغيرات المناخية أو الأحمال البدنية ، أو الاثنين معا تشكل الشرط الأساسي لحدوث التكيف وبالتالي ارتفاع المستوى ، حيث يؤدي عملية الضغط الحادث على الأجهزة الى تغلب عمليات الهدم المطلوبة بهدف إعادة حالة التوازن بين عمليات البناء والهدم داخل الجسم والتعويض عن الطاقة المستنزفة أثنا فترة التحميل بطاقة أكبر.

أولاً : اثر التدريب في الوسط المائية :

أن تمارين اكتساب اللياقة البدنية تصبح أكثر تشويقاً وحافزاً على الاستشفاء عندما يضاف إليها راحة الماء وديناميكيتها المنعشة وبمجرد أن يصبح الفرد معتاداً على الإحساس الجديد أو الغير معتاد للتحرك في الوسط المائي فان التمارين تمنح شعوراً بالارتياح والأمان لا يمكن الإحساس به في الأرض إذ أن التمارين المائية تريح من عبء الوزن الكامل وتقي من الإصابات التي تحدث بسبب الارتطام وتبعد الضغط عن مفاصل الجسم كما إنها تنشك الدورة الدموية وقد كان للتمارين المائية تأثيراً على العديد من الرياضيين المحترفين نتيجة لاستخدامهم التمارين المائية بغرض سرعة الاستشفاء من الإصابات وتحسين تكيفهم البدني وقد تبينت الأخصائيين إصابات الملاعب انه بامكان معظم الأفراد تحمل التمرين ذو الشدة العالية بصورة أفضل في الماء.
التمرينات في الوسط المائي قديمة في تاريخ العلاجات التقليدية ,و تعتبر الخطوة الثانية في برنامجنا العلاجي و يتم تصميم برنامج العلاج المائي حسب قدرات الشخص المعالج و تحت إشراف طبي أما الفائدة فهي أكيدة بإذن الله لما في الوسط المائي من حرية الحركة حتى و إن كان الشخص لا يجيد السباحة فالمطلوب منه فقط بعض التمرينات المتخصصة , فأنت في الماء تكون بثلث وزنك تقريباً مما يسمح لك فرصة اكبر لتقوية عضلاتك و تحريك مفاصلك بدون إجهاد , وتؤكد ذلك أبحاث الطب الرياضي بالنسبة لتأهيل الرياضيين و كذلك غير الرياضيين مثل المصابون في حوادث متعددة أن التمرينات المائية تساعد العضلات الضعيفة على الحركة عندما يطفو البدن فوق الماء كما تعمل مقاومة الماء للحركة نوعاً معتدلاً من تمرينات المقاومة تؤدي لاستعادة البدن لحيويته عقب حالات الضعف العام وفي فترات النقاهة من المرض أو بعد العمليات الجراحية.وإن قوة دفع الماء إلى الأعلى تساعد على عملية الطفو التي تسمح لأجزاء الجسم المصابة بأنواع معتدلة من الشلل والضمور العضلي من الأداء الحركي، ومما يحسن المدى الحركي للمفاصل التي قد أصابها التصلب نتيجة فترات طويلة من الراحة أو استعمال الجبائر، هذا علاوة على التأثير النفسي الحسن للسباحة وقدرتها على جعل المصاب متكيفاً مع العجز البدني.
والتمرينات المائية تدرب وتقوي الجملة العصبية، وتعمل على تنظيم حرارة البدن أكثر من أي رياضة أخرى، وتعود الإنسان على تحمل البرد. وبما أنها تمارس في الماء فإن الحرارة الناجمة عن العمل العضلي تتعدل بالماء فلا ينتج عن الإفراط عند مزاولة هذه الرياضة ما ينشأ عن الإفراط في مزاولة غيرها من الرياضات.


السباحة والتمارين في المياه الباردة تزيد الشهية :

يسعى العديد من الذين يعانون من زيادة الوزن والسمنة إلى الرياضة والحركة وذلك بغرض حرق الدهون وزيادة النشاط والحيوية وتعتبر السباحة من الرياضات الجيدة والتي تستخدم بشكل كبير في برامج إنقاص الوزن وخصوصاً لبعض الناس الذين يعانون من مشاكل في المفاصل ولديهم صعوبة في مسألة التوازن ولكن يجب إن نعلم لدرجات حرارة المياه التي تستخدم في السباحة تأثيرا على نجاح البرنامج المستخدم في علاج السمنة وزيادة الوزن. أشارت بعض الدراسات العلمية إن استخدام الماء البارد أثناء التمارين والسباحة بدلا من الماء العادي له تأثير في عدم تحقيق النتائج الايجابية في عملية حرق الدهون، بل العكس إن الأشخاص الذين يسبحون أو يتمرنون في مياه باردة أدى ذلك إلى زيادة أوزانهم. حيث لوحظ إن السباحة في الماء البارد ساهم في زيادة الشهية للأكل حيث لوحظ في الدراسة إن الذين يسبحون في مياه باردة تناولوا كمية كبيرة من السعرات الحرارية بعد التمارين في المياه الباردة.

ولقد تم أجراء هذه التجربة العلمية على 11 طالبا جامعيا أعمارهم بين 21 - 31 سنة تم أدراجهم في تمارين خاصة (قيادة عجلة ثابتة) في داخل المسبح وتم حساب السعرات الحرارية وكذلك الوزن بعد نهاية التجربة، ولقد قسم الطلاب إلى مجموعتين الأولى تمارين الرياضة في مياه ذات درجة حرارة دافئة 91ف ومجموعة أخرى تم تدريبهم في مياه باردة تعادل 68ف داخل المسبح وكان الزمن المستخدم حدود 45 دقيقة لوحظ إن كمية السعرات الحرارية التي حرقها الطلاب في المجموعتين (الباردة والدافئة) متساوية حيث أن التمارين حرقت نفس الكمية من السعرات الحرارية.
ولكن لوحظ بعد فترة الراحة احضر الطلاب إلى مكان وفر فيه أنواع الطعام وترك الطلاب لمدة ساعة لاحظ الباحثون.
1- كان هناك تناول للسعرات الحرارية للطلاب الذين أدوا التمارين في مياه باردة مقارنة مع الطلاب الذين تمرنوا في مياه دافئة
2- كانت الزيادة في السعرات الحرارية بمعدل 44٪ أكثر من الذين تمرنوا في مياه دافئة وكانت الزيادة في السعرات تمثل 41٪ بعد فترة من الزمن من هذه التجربة العملية أتضح إن السباحة وتأدية التمارين في المسبح في مياه باردة يمكن إن تعطل وتؤخر برنامج إنقاص الوزن وذلك ناتج عن زيادة السعرات الحرارية المتناولة بعد التمارين، لذلك فانه ينصح باستخدام السباحة كتمارين خاصة لإنقاص الوزن وخصوصاً لكبار السن أو لمن لا يستطيع التوازن في المشي أو السير أو العجلة العادية، أما خلل في المفاصل أو قلة في اللياقة فانه يمكن استخدام التمارين داخل الماء ولكن يجب إن لا تكون المياه باردة لتحقيق الهدف وإنقاص الوزن.

لماذا تكون التمارين المائية ذات درجة عالية من الفاعلية:

أن التمرين المائي يتيح نوعاً أو شكلاً مثالياً ومأموناً من التدريب الأرضي لمعظم الأفراد. أن التمرين في الماء الدافئ (درجة حرارة80 – 88فهرنهايت او27 – 31مئويه) يزيد من إمداد العضلات بالدم ويزيد كل من إنتاج الطاقة واستهلاك الجسم للأكسجين ويقلل من ضغط الدم.وفيما يلي بعض الأسباب التي تساهم في الاستفادة من التمرينات المائية:
• تقليل إجهاد المفاصل والعظام والعضلات.
• تحقيق انسجام سريع وفعال من خلال مقاومة الماء.
• يزيد من حمل مجهود التمرين ويحرق المزيد من الوحدات الحرارية في وقت اقل.
• تحقيق المزج المثالي ما بين المتعة والتدريب الفعال والراحة.

زيادة حمل مجهود التمرين وحرق المزيد من السعرات الحرارية :

لكي تولد العضلات طاقتها الميكانيكية وتقوم بالحركة في الماء لابد لها من أن تحرق كمية من الوقود اكبر من تلك التي تحرقها في الأحوال العادية فالتمرينات المائية من التمرينات المكلفة من السعرات الحرارية تبعاً لشدة المجهود المبذول فيها حيث أن القوة الدافعة القليلة التي تنتج في الماء والاستفادة الكبيرة من الطاقة المطلوبة يجعلها قاصرة مكلفة في الطاقة.

زيادة نتائج للحد الأقصى :

تصمم تدريبات الماء لتحسين اللياقة البدنية والارتقاء بالقدرة البدنية وتحسين الصحة وطبيعة الحياة بوجة عام ولكي ندرك الفوائد المكتسبة من التدريب والتي تشتمل الأوعية الدموية القلبية والأعضاء المكونة للجسم , المرونة,التحمل العضلي,والقوة العضلية فيجب
أن تصمم البرنامج وفقاً لشكل فسيولوجي محدد :
1- تمارين الإحماء.
2- تمارين لإطالة العضلات.
3- تمارين هوائية.
4- تقوية المجموعة العضلية.
5- تمارين للتهدئة.

تدريبات القوة المائية في الماء العميق :

سوف نستعرض نماذج لبعض التدريبات القوة المائية في الماء العميق والتي يمكن استخدامها في جميع المستويات وذلك بإتباع الأسس العلمية للأنشطة الهوائية وهي:
1- الاستمرارية.
2- الشدة.
3- التكرار.
وينقسم الدرس إلى الأجزاء التالية :
أ‌- الإحماء.
ب‌- المجموعة العضلية.
ت‌- الجزء الهوائي.
ث‌- التهدئة.
الإحماء warm up
لابد من الإحماء قبل البدء في التمرين ولمدة من ( 5 – 10ق )وعلينا باستخدام عضلات الجسم الكبيرة وذلك بغرض زيادة دفع الدم وبالتالي تقوم الإحماء وراحة العضلات وتحريك المفاصل بسهولة.
- الإحماء يعمل على زيادة ضربات القلب حوالي 60% من أقصى معدل لضربات القلب.
- يجب عدم استخدام أدوات ( أثقال ) أثناء الإحماء إلا في حالة الإحماء في الماء العميق.
- يجب إعداد العضلات الصغير المراد التأكيد عليها في الدقائق القليلة الأخيرة الخاصة بالإحماء.
التمرينات الخاصة بالإحماء:
- المشي في الماء للإمام والخلف والجانبين.
- الوثب مع فتح وضم الرجلين.
- دوران المقعد يميناً عدة مرات ثم يساراً.
- دوران الأذرع كاملاً مفصل الكتف تحت الماء للأمام عدة مرات ثم الخلف.
- الطعن جانباً عدة مرات يميناً ثم يكرر يساراً.
- بالتبادل اللمس إماماً عدة مرات بكعب الرجل اليمنى ثم اليسرى يكرر للجانبين.
- اللمس خلفاً بأصابع الرجل مع تبادل الرجلين.
 تمرينات للذراعين :
- الضغط المتبادل للأسفل مع التكرار

ثانياً: التدريب في المرتفعات:

تعتبر قضية الإقامة والتدريب في الأماكن والمدن عن مستوى سطح البحر من القضايا المرتبطة ارتباطا وثيقا بقضايا التكيف والتأقلم ، حيث يخضع الكائن الحي وأجهزته الحيوية الداخلية هنا الى مؤثرات خارجية من شانها الإخلال بحالة التوازن النسبي الداخلي بين العمليات الحيوية الهادفة للاحتفاظ بهذا التوازن ، مما يؤدي بالتالي الى دفع العمليات البيوفسيولوجية واستثارتها بهدف إعادة التوازن المشار إليه مرة أخرى لحالته الطبيعية ، وحماية أجهزة الجسم عن طريق أجهزة المناعة من تكرار التعرض لهذا الخلل.
التغيرات الفيزيائية الموجودة في الأماكن والمدن المرتفعة عن سطح البحر :
يشير كل من فيندايزن ولينكه وبيكن هاين 1980م ، هولمان وهتنجر 1990م ، فاين إك 1983م/ Findeisen Linke, Pickenhain 1989 & Hollmann, Hettinger 1990/ Weineck 1983/1990 الى أن التغيرات الفيزيائية الموجودة في الأماكن المرتفعة تبدأ في الظهور بصورة واضحة عند 1500 متر عن مستوى سطح البحر وأعلى وتنحصر في الأتي :
أ‌- تغيرات في مستوى الجاذبية الأرضية ( بالنقص ).
ب‌- تغيرات في ضغط الهواء والضغط الجزئي للأكسجين ( بالنقص ).
ج‌- تغيرت في مستوى كثافة ومقاومة الهواء ( بالنقص ).
د‌- تغيرات في ضغط بخار الماء ( بالنقص ).
و‌- تغيرات في مستوى الأشعة فوق البنفسجية ( بالزيادة ).
وفيما يلي نوضح تلك التغيرات المشار إليها وعلاقتها بالتكيف:

تغيرات في مستوى الجاذبية الأرضية Erdanziehung

من المعروف أن عملية التسارع تتأثر ايجابيا كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر ، وقد ثبت بالتجربة أن معدلات هذا التأثير تصل الى مقدار (0.3 CM/S2) لكل 1000 متر ارتفاع ، ومن المعروف أيضا أن الجاذبية تزداد من خط الاستواء وحتى القطبين بنسبة تصل الى 53%، لهذه الأسباب تعتبر عملية إقامة البطولات والمسابقات في الأماكن المرتفعة في بعض الرياضات مثل رياضات الوثب باختلاف أنوعاها ، كذلك القفز بالزانة ومسابقات الحواجز والرمي ايجابية ومناسبة ، حيث تتحسن الأرقام في هذه المسابقات ، نتيجة التعامل مع المتغيرات الفيزيائية الموجودة.

تغيرات في ضغط الهواء والضغط النسبي للأكسجين :

أن هناك اتفاقا واضحا بين مجموعة من المتخصصين في مقدمتهم كل من دي مارييه 1976م ، فاين إك وهولمان وهتنجر 1989م ، مول فريدل 1987م/ de Marees & Muhlfriedel 1987 & Weineck 1989 Hollmann Hettinger 1990 على انه في حالة الارتفاع عن مستوى سطح البحر تقل نسبة ضغط الهواء في الجو وبالتالي تقل معها مكوناته وهي :
 النتروجين ((N2 – مكونات الهواء تقريباً.
 الأكسجين (O2) – مكونات الهواء تقريباً.
 نسب ضئيلة من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون.
ولقد ثبت بالتجربة أن الضغط النسبي للأكسجين يتأثر بالنقصان كلما ارتفعنا عن سطح البحر.
تغيرات في مستوى كثافة ومقاومة الهواء
ثبت بالتجربة أن الارتفاع عن مستوى سطح البحر يؤدي الى انخفاض مرتبط أيضا في كثافة ومقامة الهواء ومن المعروف أن الانخفاض في معدل كثافة الهواء يؤدي الى انخفاض تابع في مقاومته ، مما يؤثر بالتالي في المقاومة الحادثة أثناء عملية التنفس فينخفض معدلها في الدقيقة على سبيل المثال التنفس والمقاومة الحادثة عنه أثناء مرحلة الشهيق تقل ، مما يؤثر بالتالي في معدل الجهد اللازم لكمية التنفس في الدقيقة فيصبح أقل.

تغيرات في ضغط بخار الماء:

أن ضغط بخار الماء يقل أيضا كلما ارتفعنا عن سطح البحر ، وعلى سبيل المثال يصل ضغط بخار الماء في مدينة المكسيك الى معدل 60% فقط من مثيله على مستوى سطح البحر ، وقد ثبت بالتجربة أن هذا الانخفاض يؤدي الى زيادة في معدل كميات الماء الخارجية من الجسم ( العرق .....الخ ) ، مما يؤدي الى زيادة الضغط على الأغشية المخاطية في الشعيبات الهوائية ؛ لأن هواء الشهيق لم يصبح فقط نظيفا في المرتفعات ، إنما ارتفعت درجة حرارته أيضاً الى 37درجة ويتم خلطه ببخار الماء بنسبة تصل الى 100% ، وتؤدي عملية زيادة نسبة الرطوبة في الهواء الجوي الى حماية الأغشية المخاطية من الجفاف ، وبالتالي الى عدم ظهور استثارة في الممرات التنفسية وعدم حدوث تأثير سلبي على عمليات تبادل الغازات في منطقة الرئتين.
لذلك فان الاختلاف الحادثة في معدل ضغط بخار الماء تتفاوت حسب معدل الارتفاع عن سطح البحر ، وكذلك التوقيت السنوي (صيف / شتاء) ، حيث ثبت أن المعدل ينخفض في فصل الصيف عنه في فصل الشتاء.
والجدير بالذكر أن يونج مان 1965م / Jungmann 1965 يؤكد على أن هذه الأعراض تختفي بعد فترة التأقلم التي يحددها بـ 3 أسابيع من خلال تعويض كمية الماء المفقودة من خلال تنشيط الدورة الدموية.
تغيرات في مستوى الأشعة فوق البنفسجية
يرى فاين أك 1989 Weineck 1989 ان الأشعة فوق البنفسجية تتأثر أيضا بالارتفاع عن مستوى سطح البحر(بالزيادة) , ويضيف بان السبب في ذلك هو قصر المسافة خلال طبقات الجو ، بالإضافة الى غياب عمليات الامتصاص لطبقات البخار ، كذلك قوة انعكاس هذه الأشعة فوق الجلد.
ومن المعروف أن زيادة درجة الأشعة فوق البنفسجية تؤدى الى التعرض للاصابة بحروق الجلد ، كما أنها يمكن أن تؤدي الى ما يسمى بالعمى الثلجي ، خصوصا في حالات عدم
التجهيز الكافي .

درجة الحرارة

ثبت بالتجربة أن درجة الحرارة تتأثر سلبا كلما زاد الارتفاع ، اى أن درجة الحرارة تنخفض كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر . ويشير تيتل 1989/ Tittel, 1989 الى أن معدل الانخفاض يصل الى درجتين كلما ارتفعنا بمقدار 300 متر.
بالإضافة الى الانخفاض الحادث في ضغوط الهواء فان هناك انخفاضا أخر في درجة الحرارة كلما ارتفعنا عن سطح البحر ، وتشير نتائج التجارب في هذا المجال الى أن معدل هذا الانخفاض يصل في المتوسط الى 6-5 C لكل 1000 متر في الارتفاع.
التغيرات الفسيولوجية المرتبطة بالإقامة والتدريب بالمرتفعات
تشير دراسة المراجع المتاحة الى وجود اتفاق تام على أن عملية التعرض للتغيرات الفيزيائية الموجودة في المرتفعات تؤدي بالتالي الى حدوث تغيرات بيوفسيولوجية مرتبطة.

وتتلخص هذه التغيرات الفسيولوجية في النقاط التالية:
أ‌- تغيرات معدل التنفس في الدقيقة . (زيادة).
ب‌- تغيرات في كمية دفع الدم في الدقيقة.(زيادة).
ج‌- تغيرات في عدد كرات الدم الحمراء .(زيادة).
د- تغيرات في بلازما الدم (زيادة ) مما يؤدي بالتالي الى زيادة كميات الأكسجين المنقولة عبر الدم.
هـ- تغيرات في كمية هيموجلوبين الدم (زيادة).
و- تغيرات في الشعيرات الدموية (زيادة في السمك وكثرة في التعرجات )
ز- تغيرات في درجة اللزوجة في الدم (زيادة)
ح- تغيرات في مستوى أقصى سعة لاستهلاك الأكسجين.
ط- تغيرات في إعداد الميتوكندريا (بيت الطاقة)(زيادة)
ى- تغيرات في الجهاز العضلي (تكيف).
ك- تغيرات في نشاط الإنزيمات (إنزيم الأنسجة ) ، مما يؤدي الى تحسين واضح في مستوى القدرة الهوائية
ل- زيادة كفاءة الإمداد بالدم ، وبالتالي الأكسجين من خلال إطالة زمن الاتصال وتقليل مساحة الانتشار عن طريق الانخفاض الحادث في وزن الجسم ، وبالتالي في حجم الجهاز العضلي.
م- تغيرات في حجم مخزون الأكسجين داخل الخلية نتيجة عمليات التأقلم والتكيف
ن- تغيرات في مختلف العمليات الخاصة بالطاقة (زيادة في نشاطها).
س- نقص في البيكربونات نتيجة لزيادة معدل التنفس .

التدريب في المرتفعات وتأثيره على المستوى البدني والرياضي:

أظهرت نتائج العديد من التجارب ايجابية التدريب في الأماكن المرتفعة لفترات زمنية معينة في الرياضات التي تعتمد بالدرجة الأولى على مستوى كفاءة عمل القلب والرئتين والدورة الدموية ، وفي مقدمتها مسابقات المسافات المتوسطة والطويلة.
وتشير نتائج التجارب العلمية التي أجرها كل من ليزن وهولمان 1972 Liesen, Hollmann 1972 على 6من اللاعبين (5000 متر ) بهدف التعرف على تأثير عملية التدريب لمدة أسبوعين في ارتفاع ما بين 1950 مترا و2800 متر على مستوى كفاءة الجهاز الدوري بعد العودة لمستوى سطح البحر . أشارت النتائج التي أمكن الحصول عليها الى الأتي :
1- بعد 6 أيام من العودة الى مستوى سطح البحر ثبت زيادة استهلاك الأكسجين ب12.5% عن مثيله قبل بداية التدريب في المرتفعات ( تم القياس عند نبض 170/ دقيقة أي بعد الحمل مباشر).
2- ثبت زيادة في كل من كمية الدم وكمية الهيموجلوبين لكل جرام في وزن الجسم.
3- ثبت أيضا من خلال استخدام جهاز الSpiroergometer"" انخفاض في معدل إشباع الدم بالأكسجين ، ويعزى ليزن وهولمان 1972 Hollmann 1972 Liesen, هذه التغيرات من وجهة النظر الفسيولوجية الى انخفاض مستوى مجموعة الهرمونات التي تسمى باسم Kate cholamin وتشمل الأدرنالين والنواردرنالين والدوبامين والامين /Adrenalin / Noradrenalin Dopamin Amine وكذلك زيادة الهيموجلوبين وارتفاع في نشاط الإنزيمات الهوائية.

التأثير المرضية الناتجة عن التعرض غير المدروس للتغيرات الفيزيائية الموجودة في المرتفعات :

أ‌- نوعية وسرعة الارتفاع
ب‌- درجة الارتفاع التي يتم التوصل إليها
ج- الجهد المبذول
د – درجة البرودة
ويمكن حصر الأعراض المرضية الأولية في الأتي :
أ‌- الصداع كرد فعل لنقص الأكسجين
ب‌- انقباض في الأوعية
ج- اتساع في الأوعية الخاصة بشرايين الدماغ
د – ضعف عام
هـ- ضيق واضح في التنفس
و – الشعور بالتقيؤ
وفي حالة الشعور بهذه الأعراض يجب الهبوط فورا من الارتفاع الموجود الى ارتفاع اقل ، وكلما كانت هذه العملية أسرع كان أفضل.
وفي بعض الحالات الخطرة تبدأ أعراض مرض الرئة الخاوية وفي هذه الحالات الخطرة يمكن أن يموت الفرد خلال ساعات قليلة إذا لم يتم اسعافه في الحال ، ويمكن التعرف على جدية وخطورة الأعراض من خلال التعرف على :
* حالات ضيق التنفس * والاختناق أثناء الراحة
* وبدون بذل مجهود * السعال الجاف
* الصداع الشديد * عدم التبول
ومما يساعد على التأثير السلبي على عمليات التنفس تجمع السوائل في الرئتين ، مما يؤثر بالتالي على كمية الأكسجين المحمولة في الدم ، فتظهر الشفاه مشوبة باللون الأزرق ، كذلك لون الأظافر مشوبة بالون الأزرق ، بالإضافة الى ذلك تسمع أصوات واضحة تصدر عن الرئتين .

الاستجابات الفسيولوجية في المرتفعات :

وتمثل الاستجابات في المرتفعات في العناصر الثلاثة التالية :
- استجابات الجهاز التنفسي
- استجابات الجهاز الدوري
- استجابات التمثيل الغذائي
ويمكن ملاحظة تأثير تلك الاستجابات فيما يلي :
1. يزداد معدل التنفس في حالة الراحة وأثناء التدريب لتعويض النقص في ضغط الأكسجين
2. يزداد ثاني أكسيد الكربون مما يساعد على زيادة معدل PH الدم ويميل الى القلوية
3. يزداد نشاط الكلي للتخلص من حمض الكربونك
4. يقل ضغط الأكسجين داخل الشريان
5. تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين يقل بشكل ملحوظ
6. يقل وصول الأكسجين الى الأنسجة العضلية
7. يقل الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين
8. يقل حجم بلازما الدم
9. يزداد عدد خلايا الدم الحمراء
10. يزداد معدل ضربات القلب
11. يزداد الدفع القلبي للدم
12. تزداد ضغط الدم
13. تزداد عمليات التمثيل الغذائي
14. تزداد إفراز هورمونات الضغط أو الإثارة
15. يزداد تراكم حامض اللكتيك

أنشطة التحمل :

ممارسة أنشطة التحمل على المرتفعات يتطلب توفر نسبة عالية من الأكسجين والتي تتأثر بالطبع بانخفاض ضغط الأكسجين على المرتفعات ، والأفراد الذين يتمتعون بقدرات هوائية كبيرة يمكنهم ممارسة تلك الأنشطة بأقل جهد ممكن.

المرتفعات و الأديما الرئوية :

تعرف الاديما بأنها تراكم بعض السوائل في الرئتين ، وهي احد الأمراض التي تهدد التنفس داخل الجهاز التنفسي للإنسان ، والسبب الكامل لهذا المرض غير معروف سواء على مستوى سطح البحر أو المرتفعات وقد حدث للأفراد عند مستوى 2700 متر وقد حدث للأفراد الأصحاء وكذلك الأطفال والبالغون.
ويتم إسعاف هذه الأعراض بإمداد الفرد بلاكسجين الإضافي عن طريق الأنف ثم يتم العلاج الجذري لهذه الحالات بعرضها على أطباء الجهاز التنفسي.

المرتفعات و الأديما المخية :

تحدث الاديما المخية في المرتفعات بنسبة قليلة لدى الأفراد الرياضيين ، وهي عبارة عن تراكم السوائل في التجويف المخي والنخاعي وتظهر أعراض هذه الإصابة في ارتباكات وتشنجات وقصور في النواحي العقلية والإدراكية وتؤدي الى الصرع ، ومعظم الحالات التي أصيبت بالاديما المخية كان ارتفاع 4300 متر وأكثر ، ويتم إسعاف هذه الحالات أيضا بإمداد الفرد بالأكسجين.
ويمكننا تلخيص ما سبق في التالي
1. الأمراض والأعراض المصاحبة للمرتفعات هي الصداع ودوار البحر والاختناق وتظهر بعد مضي من 6 – 96 ساعة عقب الوصول
2. الأسباب الدقيقة لهذه الأمراض تتعلق بتراكم ثاني أكسيد الكربون ، وهناك أسباب أخرى غير معروفة
3. للتغلب على هذه الأمراض والأعراض يجب الارتفاع التدريجي كلما توفر ذلك وعدم الارتفاع المفاجئ
4. تنحصر أخطار الارتفاع المفاجئ لأكثر من 3000 متر فجأة في الأديما الرئوية و الأديما المخية
5. تتلخص عملية الإسعاف الأولى لهذه الأعراض في سرعة إمداد الفرد بالأكسجين مع العلاج الطبي اللازم .

ثالثاً: التدريب في درجة الجرارة :يعتبر ظاهرة التدريب في ظروف تتباين والظروف الطبيعية "تدريب في درجة الحرارة / في الجو الحار / والجو البارد" من الوسائل التي تستهدف إحداث تغير في المستوى البدني والوظيفي من خلال التوصل الى عمليات التكيف المعروفة.

ولعل الافتقار الشديد الى المراجع العربية التي تتناول هذه الموضوعات بالدراسة والتحليل هي السبب الرئيسي لهذه المحاولة المتواضعة الاستعراض جوانب مشكلة التدريب في الجو والمناطق الحارة وتأثير ذلك على المستوى البدني والرياضي ، وعلى مستوى وظائف الأجهزة الحيوية داخل الجسم ، حتى يمكن للرياضي والمدرب التعرف على هذه المعلومات الهامة في العملية التدريبية ، ومعرفة مدى الخطورة التي يتعرض لها الرياضي (بالإصابات الحرارية) التي تشكل خطورة ، وخاصة للاعبي التحمل ، والتي قد تصل الى حد الوفاة .

درجة الحرارة والوظائف الحيوية:

أن هناك تباين في ما يسمى بالكائنات ذوات الدم الحار وبين الكائنات ذوات الدم المتغير أو البارد ، فبينما يتصف النوع الأول "ومن بينهما الإنسان" بقدراته على التحكم في درجة الحرارة أي لدية شبة ثابتة ، ولا تتأثر بدرجة كبيرة بالمغيرات الخارجية أما النوع الثاني يتأثر بدرجة كبيرة بمواصفات حرارة الجو المحيط وانه يستطيع تحمل درجات الحرارة المنخفضة ، ولكنه لا يستطيع الحركة الا في حدود ضئيلة جدا (لاتتصف بدرجة الحرارة الثابتة).
ويشير كل من "فنيدايزن وبيكن هاين Findisen – Linke Pickenheim " 1980م ، الى ما يسمى بدرجة حرارة الجسم الداخلية والخارجية .
الدرجة الحرارة الداخلية : "درجة حرارة المركز أو منتصف الجسم" تتميز بالثبات ويقصد بها درجة حرارة الأعضاء والأجهزة الحيوية الداخلية والرأس.
الدرجة الحرارة الخارجية : "تشتمل على الأجهزة الخارجية مثل الجهاز العضلي ، فتتميز بالتغيير حيث تتأثر بصورة واضحة بدرجة حرارة البيئة الخارجية
لذلك تعتبر عمليات إنتاج وفقدان الحرارة بصفة مستمرة أساسية وهامة لثبات درجة حرارة الجسم والتي تصل في الحالات الطبيعية الى 37 درجة.
أهمية الاحتفاظ بدرجة حرارة الجسم الداخلية: تعتبر درجة حرارة الجسم الطبيعية 37 درجة وتؤثر هذه الدرجة في وظائف أجهزة الجسم ، وفي حالة ارتفاع وانخفاض درجة حرارة الجسم عن الحدود أو المعدل الطبيعي يؤثر ذلك سلبيا على وظائف هذه الأجهزة .

علاقة الإيقاع الحيوي بدرجة الحرارة:

لقد ثبت أن هناك علاقة ارتباط بين ما يسمى بالتوقيت الحيوي وبين درجة حرارة الجسم وأيضا بالنواحي النفسية المرتبطة بالأداء والجهد البدني.
الشكل التالي يوضح نسبة درجات صعود وهبوط الاستعداد الفسيولوجي لدى البالغين خلال 24 ساعة والعلاقة المرتبطة بدرجة الحرارة .

التنظيم والتوازن الحراري والتدريب الرياضي

يعرف ثاين اك Weineck 1990م "بانه عملية فسيولوجية تستهدف المحافظة على درجة حرارة الجسم ثابتة".
وفي حالة خضوع الجسم للحمل البدني العنيف ، فان عمليات إنتاج الحرارة تزداد فوق المعدل الأدنى بنسب تتراوح ما بين 15 وحتى 20 مرة ، مما يؤدي الى رفع درجة حرارة الجسم درجة واحدة كل 5 دقائق من بداية ممارسة النشاط مما يعرض حياة الفرد للخطر.

يعتبر موضوع تأثير النشاط الرياضي على التوازن الحراري من الموضوعات الهامة جدا في مجال فسيولوجيا الرياضة ، نظرا لخطورة اختلال التوازن الحراري وزيادة درجة حرارة الجسم بدرجة يصعب التخلص منها فيؤدي ذلك الى الوفاة ، ويرجع السبب في حدوث ذلك الى نقص المعلومات عن تأثير النشاط الرياضي على التوازن الحراري ؛ لذا فان العاملين في المجال الرياضي يجب أن يحاول الوصول بفرقهم الرياضية الى أعلى المستويات وفي نفس الوقت حمايتهم من التعرض لأخطار أمراض الحرارة .
ولذلك كان لابد من وجود جهاز داخل جسم الإنسان يعمل على تنظيم الحرارة ووضعها في معدلاتها الطبيعية بصورة مستمرة.
وتتأثر درجة حرارة الجسم بعدة عوامل متباينة لخصها "ونيلو Winlow في المعادلة التالية

الحرارة المخزونة = الحرارة الناتجة عن التمثيل الغذائي ± الحرارة المكتسبة (بالزيادة أو النقص أو من الإشعاع الحراري ± الانتقال الحراري (بالزيادة أو النقص) الناتج عن الحركة - كمية الحرارة المفقودة نتيجة عمليات التبخر ± الحرارة الانتقالية للأجزاء المختلفة.

* أما في الجو البارد فيعتمد الجسم في الحصول على الحرارة على كل من
- الإشعاع الحراري - الحرارة الانتقالية للأجزاء المختلفة
- الانتقال الحراري الناتج عن الحركة
* أما في الجو الدافىء فاعتماد الجسم ينحصر كلية في (الاشعة الحرارية).

أ- التدريب في الجو الحار:
التوازن الحراري والتدريب الرياضي
يتعرض الجسم الانساني بصفة دائمة لتغيرات البيئية الخارجية ، بالإضافة الى زيادة عمليات التبادل الحراري وكمية الحرارة التي تتولد داخل الجسم نفسه ، وبرغم ذلك فان حرارة الجسم لا تتغير تبعا لذلك وتظل بصفة دائمة ثابتة نظرا لما لذلك من أهمية للعمليات الحيوية في الجسم .

ويتميز الجسم الإنساني بثبات درجة الحرارة 37 درجة وتؤدي زيادة الحرارة عن ذلك الى :
1-الإجهاد والتقلصات العضلية
2-وضربة الحرارة
3-وتقل اللياقة
4-وتقل نسبة الأملاح والسوائل
5-وتزداد كفاءة التمثيل الغذائي لأهوائي
6-تقل كفاءة التمثيل الغذائي الهوائي
7-يتراكم حامض اللبنيك في الدم والأنسجة
8-وتقل كمية الدم الحامل للأكسوجين والمغذي للعضلات والمشاركة في المجهود الرياضي.
ويجب العمل على تكيف الأجهزة على العمل في الأجواء الغير معتادة ولكن يفضل العمل على رفع درجة اللياقة البدنية الصحية للاعب أولا ، كما يستطيع جسم اللاعب من تحويل الحرارة الزائدة بطرق هي : ( التوصيل - التهوية - الإشعاع )
واثبت انه في حالة ارتفاع درجة الحرارة تزداد كمية الأكسجين المأخودة مما يرفع من قدرة العضلية على استخدام الجليكوجين الموجود بالعضلة بشكل اكبر وإنتاج كمية اكبر من حمض اللكتيك بالمقارنة بالجو البارد .

فسيولوجية التحكم في الانتقال الحراري

يتم تحكم الجسم في الانتقال الحراري بناء على عاملين :

أولا : يمكن للجسم تغيير درجة حرارة مسطحة بتغيير سريان الدم الى الجلد ، فإذا تفتحت الأوعية الدموية بالجلد فان الدم الدافئ يأتي إليها من داخل الجسم ، وبذا يسهل انتقال الحرارة من الجسم الى البيئة الخارجية بإحدى الطرق الأربع ، وفي حالة العكس وانغلاق هذه الأوعية الدموية يتم الاحتفاظ بدرجة حرارة الجسم.
ثانيا : ينظم الجسم حرارته عن طريق التحكم في إخراج العرق ، فعند زيادة إفراز العرق يفقد الجسم حرارة أكثر عن طريق البخر ويتحكم الهيبوثلامس في إفراز العرق وسريان الدم الى الجلد وهو حساس جدا لأي تغيرات حرارية في الجلد أو الجسم ، وتعتبر المستقبلات الحسية الموجودة في البشرة من أكثر المناطق حساسية للتغيرات الحرارية في الجسم ؛ ولذا فان تبريد الوجه في الأيام الحارة يساعد على الشعور بالارتياح ، كما أن لاعبي الجري ومسافات طويلة يميلون الى وضع الماء فوق رؤوسهم أكثر من شربه .

درجة حرارة البيئة الخارجية :

هناك حدود معينة لدرجة حرارة البيئة الخارجية يشعر الجسم فيها بعدم البرودة أو السخونة أثناء حالة الراحة ، وفي هذه الحالة يصبح التمثيل الغذائي لإنتاج الطاقة في اقل مستوي له وفي حالة تغير درجة حرارة البيئة زيادة أو النقص عن هذه الدرجة يزيد التمثيل الغذائي لإنتاج الطاقة ، ففي حالة زيادة البرودة يفقد الجسم طاقة حرارية لتعويض المفقود نتيجة البرودة ، وفي حالة ارتفاع درجة حرارة البيئة أيضا يفقد الجسم طاقة تستهلك لتنشيط عمليات التوصل الحراري مثل زيادة عمل عضلات التنفس "نتيجة الملابس الثقيلة" زيادة نشاط القلب ليزيد من دفع كمية اكبر من الدم الى الأوعية الدموية في الأجزاء الخارجية للجسم وتنشيط الغدد العرقية مع زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية بالجسم.
وتعتبر درجة الحرارة 19 – 22 درجة هي الدرجة الملائمة للهواء عندما يكون الإنسان في ملابسه المنزلية العادية ، وتصبح هذه الدرجة 28 – 31 درجة في حالة ما يكون الجسم بدون ملابس .
التكيف اللاداء في الجو الحار يمكن للجسم أن يتكيف على الأداء الرياضي في الجو الحار بعد التدريب من 4 الى 14 يوما ؛ ولذا يقل شعور اللاعب بالألم بالمقارنة بقبول عملية التدريب والتكيف ، ويرجع سبب ذلك الى زيادة سرعة إفراز العرق وغزارة وزيادة اتساع الغدد العرقية وزيادة سرعة التبخر ، ويحدث التكيف للعرق بواسطة كل من تأثير التدريب وتأثير الحرارة ، حيث يجعل التدريب الرياضي للغدد العرقية أكثر حساسية للإشارات العصبية القادمة من المخ الذي يزيد من سرعة إرسال الإشارات العصبية ، وتزيد سرعة تبخر العرق لدى المدربين أكثر من غيرهم .

إلا انه يمكن ملاحظة انخفاض سرعة القلب مع انخفاض درجة حرارة الجلد لدى المدربين أكثر من غير المدربين ، ويدل ثبات حجم الدفع القلبي مع انخفاض سرعة القلب على زيادة حجم الضربة ، والسبب الأساسي في حدوث ذلك ما زال غير معروف ، وهناك بعض الدلائل أيضا على زيادة حجم البلازما 5% نتيجة لزيادة التكيف مع التدريب في الجو الحار.
لايتاثر لاعبو الأنشطة السريعة للأنشطة اقل من 15 دقيقة ، بينما يتأثر لاعبو الأنشطة الطويلة لقلة وصول الدم الى العضلات ، ويعتبر الأطفال والإناث اقل تحملا للحرارة .

- يفضل التدريب في الجو الحار في الصباح الباكر أو في المساء بعد الغروب الشمس في البلدان الحارة للاستفادة الكاملة والارتقاء بمستويات اللياقة البدنية وتجنب للاعبين لتعرض للإصابات مثل الجفاف وفقد الوزن.
وفي الحالات الشديدة قد يحتاج الأمر سرعة خفض درجة حرارة اللاعب المصاب بنقلة الى الظل وخلع ملابسة وإحاطة اكبر قدر من جسمه بكمدات باردة نخفض درجة الحرارة قبل نقله للمستشفى .

يؤدي الجو الحار والرطوبة حتى في حالة الراحة الى اختلاف قدرة الجسم على المحافظة على درجة حرارة البيئة الداخلية للجسم للأنسجة والخلايا.
وتؤدي تدريبات التحمل الى زيادة سرعة ظهور هذه التأثيرات المؤلمة لزيادة الحرارة وليس ذلك نتيجة لما تنتجه العضلات من حرارة أثناء عملها بالإضافة الى حرارة الجسم ولكن أيضا للتغيرات التي تحدث في الدورة الدموية التي تصاحب التدريبات العنيفة مما يؤدي الى نقص قدرة الجسم على التخلص من الحرارة الزائدة.
وهناك بعض اللاعبين لا تعتبر زيادة الحرارة معوقاً لهم مثل العدو 100م لمرة واحدة ، ودفع الجلة أو رفع الإثقال لمرة واحدة إلا إن تكرار هذه الأنشطة الرياضية عدة مرات أثناء جرعة التدريب في الجو الحار وزيادة الرطوبة يمكن بسهولة أن تؤدى الى فشل في تنظيم درجة الحرارة
وتلعب الدافعية من الوجهة النفسية دورا كبيرا في تحمل الحرارة حيث ينخفض مستوى الأداء لدى بعض الأشخاص نتيجة عدم تحملهم بنفس لارتفاع درجة الحرارة
وان تأثير درجة الحرارة العالية على الأداء نتيجة لنقص سريان الدم الى العضلات العاملة واتجاهه الى الجلد ونقل كفاءة عمل القلب في ضخ الدم الى العضلات نتيجة سريان في الأوعية الدموية بالجلد وبالتالي يقل حجم الدم الوارد الى العضلات مما يؤدي الى سرعة التعب بالإضافة الى ما يسببه ارتفاع درجة الحرارة والشعور بعدم الارتياح ، ويقل الحرارة المرتفعة والرطوبة على الأنشطة الرياضية إذا قل زمن الأداء عن 15 دقيقة
ويتعرض الجسم خلال التدريب البدني في الجو الحار لبعض التغيرات الفسيولوجية :
- منها ما هو يرتبط باستهلاك الأكسوجين وكفاءة الجهاز الدوري وسوائل الجسم وفقد الوزن.
- يقل الحد الأقصى الاستهلاك الأكسوجين حوالي 3 – 8% بعد أداء النشاط الرياضي لفترة طويلة أكثر من ساعة في الجو الحار
- نقص الدم الذي بدفعة القلب في كل ضربة من ضرباته ، نتيجة نقص الحد الأقصى لاستهلاك الأكسوجين

التدريب الرياضي في الجو البارد :

يستطيع الجسم المحافظة على درجة حرارته في حالة البرودة تحت الصفر نظرا لزيادة حرارته 20 مرة ضعفها أثناء أداء النشاط الرياضي العنيف ، وهذا يفسر عدم برودة لاعبي الانزلاق على الجليد في الأيام الباردة رغم ارتدائهم لملابس خفيفة .

التدريب في درجة الحرارة منخفضة ( الجو البارد ) :
تنشأ القدرة على التكيف نتيجة للتأثير المتبادل بين الأعضاء الداخلية للإنسان والبيئة الخارجية سواء كانت بيئة حارة أم باردة أم بيئية تصطحبها درجة عالية من الرطوبة.
والتكيف هو مجموع التغيرات الفسيولوجية والنفسية التي تحدث نتيجة تأقلم ضغوط وظروف التدريب .

والجو البارد دائما يؤثر على الانخفاض الا ان الجسم دائما يحاول رفع درجة حرارته بالسرعة وزيادتها مع زيادة عمليات التمثيل الغذائي لإنتاج اكبر قدر من الحرارة الداخلية
- زيادة الملابس بزيادة تحفظه درجة الحرارة
- زيادة التمثيل الغذائي في الجو البرد حتى يكون الأداء على درجة عالية
- زيادة درجات الإحماء قبل التدريب
- الاهتمام بالملابس المناسبة حتى تصل لقمة الأداء واللياقة
وفي الجو البارد تصبح العضلات ضعيفة واستشارة الجهاز العصبي كذلك ضعيفة وبالتالي تقل من القوة والسرعة.
كما أن زيادة الملابس تحافظ وتقلل من الحرارة المفقودة للجسم حتى لايتسبب ذلك في زيادة الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين
كما يلعب الجلوكوز الدور الهام الخامس بالتحمل أثناء التدريب ولكن مع استمرار التدريب لفترات طويلة فان الاعتماد على زيادة التمثيل الغذائي للدهون سواء كان ذلك في جميع الأجواء وارد فعلاً.
- وفي الجو الحار تخفيف لملابس أثناء التدريب ، وكثرة شرب الماء والسوائل
- يقل زمن الإحماء وزمن التدريب .

فسيولوجيا التحكم في الانتقال الحراري:

ان تقوية الانتقال الحراري في ظروف ارتفاع درجة الحرارة ورطوبة الهواء تتحقق من خلال آليتين رئيسيتين هما :
1. تقوية جريان الدم الجلدي الامر الذي يقود الى نقل الحرارة من مركز الجسم الىسطحه ليؤمن بذلك تغذية الغدد العرقية بالماء.
2. تقوية تكوين العرق.
وترجع قدرة الكائنات ثابتة الحرارة ومنها الانسان على تنظيم درجة حرارة الجسم الى عاملين هما:
مقدرة الانسجة على توليد كمية كبيرة من الحرارة في الجو البارد والتقليل من توليد الحرارة في الجو الحار . بعكس الاحياء المتغيرة الحرارة التي تتناسب فيها كمية الحرارة المنبعثة طرديا مع درجة حرارة المحيط .وتدعى هذه الوسيلة في تنظيم درجة حرارة الجسم بالتنظيم الحراري الكيمياوي (Thermor chemical guiation ) .
2- امتلاك هذه الاحياء وسائل عديدة للتحكم في كمية الحرارة المفقودة الى المحيط الخارجي ويتم ذلك بوساطة ما يدعى بالتنظيم الحراري الفيزيائي ( physical thermoregulation ) اذ يفقد الكائن الحي كاي جسم ساخن الحرارة الى المحيط الخارجي بالطرائق الفيزياوية كلاشعاع ،الحمل ،التبخر والتوصيل. اما الحرارة الناتجة من التمثيل الغذائي فهي تساوي بالضبط الحرارة المفودة الى المحيط.
أي ان (M=+R+C+E)، اذ ان M تمثل الحرارة الناتجة من التمثيل الغذائي وR الحرارة المفقودة أو المكتسبة بطريقة الاشعاع وC الحرارة المفقودة أو المكتسبة بطريقة الحمل والتوصيل وE الحرارة المفقودة أو المكتسبة بطريقة التبخر (بالطبع لا يمكن للجسم ان يكتسب الحرارة بطريقة التبخر).
وفي حالة اختلال التوازن في المعادلة السابقة عند اذ قد تنخفض درجة حرارة الجسم تحت المستوى الطبيعي وتدعى هذه الحالة بـ (هايبوثرميا، Hypothermia ) أو ترتفع درجة حرارة الجسم وتدعى هذه الحالة بـ (هايبرثرميا، Hyperthermia ) ، وما الحمى الا نوع من هذه الحالة الاخيرة.
والحقيقة ان قيمة كل من (R ) و(C ) في المعادلة اعلاه تعتمد على:

1- درجة حرارة الجلد التي تعتمد بدورها على كمية الدم المار خلال الجلد والطبقة السطحية من العضلات بناء على توسع أو انقباض الاوعية الدموية السطحية.
2- الفرق الحراري (temperature gradient) بين الجلد والمحيط الخارجي وبما ان الخلايا الحية تنتج باستمرار كمية من الحرارة فان هناك في العادة فرقا حراريا من الجسم الى المحيط الخارجي الا اذا كانت درجة حرارة المحيط اعلى من درجة حرارة الجسم.

درجة حرارة الجسم الخارجية والداخلية والاتزان الحراري:

عادة يمكننا ملاحظة منطقتين مختلفتين في درجة حرارتهما وهما درجة حرارة الجسم الخارجية و درجة حرارة الجسم الداخلية و عادة تكون درجة حرارة الجسم الداخلية ثابتة وتشمل درجة حرارة كل من المخ والاعضاء داخل القفص الصدري و التجويف البطني والحوض، اما بالنسبة لاعضاء الجسم وانسجته الخارجية (الجلد و اكبر جزء من العضلات الهيكلية و الجهاز العظمي ) فان درجة حرارة هذه المناطق تعد درجة حرارة خارجية والحقيقة ان بتاثير درجة حرارة البيئة الخارجية يكون مؤثرا على هذه المناطق بصورة اكبر من الاعضاء الداخلية و هذا الاختلاف يساعد على ثبات درجة حرارة البيئة الداخلية للجسم ،اذ تقوم هذه الاعضاء بتوصيل حرارة الجسم الزائدة للخارج عندما تتغير الحرارة و عندما تزداد البرودة فان هذه الاعضاء تمنع فقدان الحرارة و خاصة الجلد والطبقة الدهنية تحته التي تعمل على المحافظة على درجة الحرارة.
ان القابلية على تنظيم حرارة الجسم الداخلية بمعدل ثابت تنظيما مستقلا عن حرارة المحيط هي من مميزات الاحياء ثابتة الحرارة ، اذ ان الطاقة الكامنة الموجودة في المواد الغذائية التي يتناولها الكائن الحي تتحول في النهاية الى طاقة حرارية اما مباشرة أو بعد تاديتها شغلا قصيرا في جسم الكائن الحي .
لذلك وجب ان يكون هنالك الية خاصة لتنظيم درجة حرارة الكائن الحي من والى المحيط وتعتمد هذه الالية على طرائق مختلفة للانتقال الحراري منها :
1. التعرق: يتحول العرق الى بخار باكتساب الحرارة من سطح الجسم مما يؤدي الى خفض درجة الحرارة وفي حالة الراحة يكون التعرق غير منظور أي بدون المرور بالحالة السائلة. وقد تصل نسبة التعرق الى (2-0.5) لتر في الساعة الواحدة وخلال الجهد الشديد أو في الاجواء الحارة الرطبة ، يفقد الجسم (0.58 ) سعرة كبيرة من الحرارة لكل غرام من العرق المتبخر.
2. التوصيل : تنتقل الحرارة من المراكز الى سطح الجسم بوساطة التوصيل ويعمل الشحم كطبقة عازلة تفقد الحرارة ببطئ.
3. الاشعاع : وهي موجات كهرومغناطيسية حرارية تشع من الجسم وتزداد بزيادة حرارة الجسم.
4. الحمل : اذ يتحرك الهواء الحار الملامس لسطح الجسم الى الاعلى ليحل محله هواء اقل حرارة، وهكذا.
يسيطر على عملية تنظيم الحرارة بصورة عامة مركز حراري موجود في الدماغ في منطقة تحت المهاد من خلال المستقبلات الحسية في الجلد والاوعية الدموية وحرارة الدم والغدد الصماء وان عطل هذا الجهاز يجعل الجسم يفقد حرارته أو يكتسب حرارة كما لو كان قطعة من حديد .

تاثير درجة الحرارة على كفاءة الاداء الرياضي:

ان ارتفاع درجة حرارة ورطوبة الهواء المحيط يسبب بصورة كبيرة عملية الانتقال الحراري ،مسببا بذلك خطورة من جراء تسخين الجسم وكلما كانت درجة الحرارة المحيطة عالية كلما كان ارتفاع درجة حرارة الجسم اعلى ،ففي الجو الحار الرطب يمكن ان تبلغ درجة حرارة جسم عداء المرثون (41) درجة مئوية .
والحقيقة ان جسم الرياضي يستجيب في الاجواء الحارة باستجابات تختلف عما هي عليه في الاجواء المعتدلة أو الباردة وذلك نتيجة لتفاعله مع البيئة التي يتم فيها التدريب اذ ان الجسم ياخذ من البيئة ويعطيها باستمرار تعامله معها لذلك تتباين حالة ومستوى اللاعب بتباين الظروف البيئية المحيطة به و تختلف الاستجابات طبعا في مثل هذا التباين من رياضي الى اخر فقد وجد ان الفروق الفردية في مستوى اللياقة البدنية والاستجابات الوظيفية للتمرين تلعب دورا مهما في مستوى التنظيم الحراري خلال الاداء وبعده.
يحاول الجسم السيطرة على درجة حرارته الاعتيادية (37) درجة مؤية خلال الجو المعتدل والحار لكن احيانا وعندما تزيد درجة حرارة المحيط عن المستوى الذي يحافظ فيه الجسم على استقراره الحراري فان درجة حرارة الجسم ترتفع عن معدلها الطبيعي وهذه الحالة تزداد بمعدل واضح اذا صاحبها العمل البدني الذي يتميز بالتحمل اذ ان اعباء كبيرة تقع على كاهل الاجهزة الداخلية خلال تدريبات المطاولة والتي تؤدي الى زيادة حرارة الجسم بشكل ملحوظ بسبب استمرار عمليات الايض لفترة طويلة فضلا عن طول فترة التعرض للبيئة الحارة فتصبح كمية الحرارة المكتسبة اعلى من كمية الحرارة المفقودة ويعزى السبب ايضا الى تغيرات تحدث في الدورة الدموية والتي تصاحب التدريبات العنيفة مما يؤدي الى نقص قدرة الجسم على التخلص من الحرارة الزائدة .
وفي هذا الشان ذكر فوكس وماثيوس 1981(Fox and Mathewes ) انه خلال السنوات الثلاث الاخيرة تعرض للوفاة نتيجة ضربة الحرارة ( heat stroke ) اثنا عشر لاعبا من لاعبي كرة القدم الامريكية ويرجع السبب في حدوث ذلك الى نقص المعلومات عن تاثير النشاط الرياضي على التوازن الحراري ، لذا فان العاملين في المجال الرياضي يجب ان يحاولوا الوصول بفرقهم الرياضية الى أعلى المستويات وفي الوقت نفسه حمايتهم من التعرض لأخطار أمراض الحرارة .
ان زيادة درجة حرارة البيئة والتدريب خلال هذه الدرجة فان الجسم سوف لا يستطيع ان يتخلص من الحرارة الناتجة عن التدريب لذا فان درجة حرارته سوف ترتفع ويؤدي هذا الارتفاع خلال الجهد البدني الى حدوث حالة تنافس شديد بين العضلات العاملة وبين الجلد على اخذ اكبر كمية من الدم يضخها القلب فحاجة الجلد تكمن في ضرورة القيام بعملية التبريد اللازمة لخفض الحرارة بينما العضلات العاملة تحتاج الى كمية كبيرة من الدم حتى تستطيع مواصلة العمل من خلال الاستفادة من الاوكسجين الذي يحمله الدم لاتمام عمليات الاكسدة لانتاج الطاقة الازمة خلال الجهد البدني. وبهذا الشان اثبتت دراسة فنك ( Fink ) ان التدريب خلال الحرارة يزيد من اخذ الاوكسجين مما يسبب استخدام كمية اكبر من الكلاكوجين من قبل العضلات العاملة مقارنة بالتدريب خلال الجو البارد وحقيقة الامر ان مجرد البقاء في الجو الحار لفترة طويلة بدون أي جهد يؤدي الى تخلخل التنظيم الحراري للجسم لذلك فان ممارسة الانشطة الرياضية ذات الزمن الطويل في الحرارة سوف يزيد من العبء الملقى على الية التحكم الحراري وبالتالي التاثير السلبي على الانجاز البدني مقارنة مع اداء نفس الجهد في الاجواء الباردة وبالتاكيد فان هذا التاثير يخضع الى نوع الفعالية فقافز الزانة أو راكض الـ (100) م مثلا قد لا يلاحظ عليهم أي تغيير في الاداء خلال الجو الحار بينما نلاحظ لاعب كرة القدم والسلة قد ينخفض مستواه الى حد ملحوظ في الظروف نفسها بسبب ارتفاع درجة حرارته الداخلية من خلال زيادة الحرارة الناتجة من التفاعلات الكيمياوية الاوكسجينية و اللااوكسجينية .
وبهذا الصدد يشير هيمز ( Haymes ) الى ان كمية الحرارة الناتجة من هذه التفاعلات في وقت الراحة تعادل (75 سعرة حرارية) لكل ساعة وتزيد هذه الكمية الى حوالي (1500 سعرة حرارية) خلال المجهود البدني الطويل. ويؤكد ذلك محمد حسن علاوي وابو العلا احمد" بان انتاج الحرارة خلال الراحة يبلغ حوالي 75 سعرة حرارية في الساعة ويساعد النشاط الرياضي على مضاعفة انتاج الحرارة حوالي 20 مرة وقد تبلغ حوالي 1500 سعرة حرارية في الساعة عند اداء النشاط الرياضي لفترة طويلة ، ومن الطبيعي ان كل هذه الحرارة الزائدة يقوم الجسم بالتخلص منها والا ترتفع درجة حرارة الجسم اكثر من 43 درجة مؤية ، والبعض من هذه الحرارة لا يفقده الجسم خلال اداء النشاط الرياضي ولذا يمكن ان يخزنه الجسم ، وعادة كان الجسم يقوم بوضائفه بفعالية اكثر عند درجة حرارة 39 درجة مؤية اكثر من 37 درجة مؤية ،وقد يرجع ذلك الى ان نشاط الانزيمات يتم في درجات الحرارة العالية ".
ويضيفان " بان تاثير درجة الحرارة العالية على الاداء ياتي نتيجة لنقص سريان الدم الى العضلات العاملة واتجاهه الى الجلد وتقل كفاءة عمل القلب في ضخ الدم الوارد الى العضلات مما يؤدي الى سرعة التعب فضلا عن ما يسببه ارتفاع درجة الحرارة من الشعور بعدم الارتياح ،ويقل تاثير الحرارة المرتفعة والرطوبة على الانشطة الرياضية اذا قل زمن الاداء عن 15 دقيقة ".
ويؤكد هزاع محمد ذلك إذ يبين بان تاثيرات البيئة الحارة تؤثر على الجهاز القلبي الدوري نتيجة للجهد البدني الطويل الامد في الجو الحار خاصة عندما لا يتم تعويض السوائل .اذ ان من الممكن ان يحدث انخفاض في العائد الوريدي ( الرجع الوريدي Venous return ) وهو الدم العائد الى القلب عبر الاوردة نتيجة للتوسع الشديد للاوعية المحيطة من جراء ضخ الدم الى الجلد كاجراء لخفض حرارة الجسم مضافا الى ما ينتج من انخفاض حجم بلازما الدم بسبب التعرق الغزير الذي غالبا ما يحدث خلال الجهد البدني الطويل الامد.
ويمكن تلخيص ذلك بان جسم الانسان ينتج حوالي 75 سعرة حرارية في الساعة الوحدة في الاحوال العادية فان هذا الرقم يتضاعف الى اضعاف الاضعاف عند ممارسة النشاط البدني اذ يبلغ حوالي 1500 سعرة حرارية في بعض الاحيان وخلال المسابقات أو التدريب يصل الى حوالي 450-500 سعرة حرارية ،وبالطبع فان هذه الطاقة الحرارية الكبيرة ستؤثر على اجهزة الجسم ما لم يتخلص منها الجسم اولا باول .لان درجة حرارة الجسم في الاحوال الاعتيادية تكون ثابتة في حدود 36-37 درجة مؤية ويحتاج المتسابق خلال التسخين أو الاحماء الى زيادة درجة حرارة الجسم الى درجتين لتصل الى حوالي 39 درجة مؤية ولا تزيد درجة حرارة الجسم عن ذلك اذ يقوم الجسم بالتخلص من الحرارة الزائدة اذ ان عدم التخلص من هذه الحرارة يمكن ان يؤدي الى اصابات الحرارة وقد يؤدي ذلك ايضا الى الوفاة ويعد التبخر اهم طرائق التخلص من الحرارة خلال المجهود البدني اذ يمكن ان يفقد الجسم حوالي 580 سعرة حرارية مقابل تبخر لتر واحد من العرق ولذلك فان أي اعاقة لعملية تبخر العرق تعد اضرارا بالجسم والاعتقاد الخاطئ بعدم تناول الماء خلال التدريب ايضا يؤدي الى ضرر زيادة درجة حرارة الجسم ، وتختلف انواع اصابات الحرارة ما بين التقلصات العضلية الى الاجهاد الحراري الى ضربة الحرارة وهي من اخطر الاصابات ونادرا ما ينجو المصاب بها بحياته وحتى اذا نجى منها يظل عرضة للاصابة بها مرة اخرى.وهنا يجب ملاحظة ان الرطوبة ايضا لها تاثير على الاصابة بضربة الحرارة نظرا لمنع عملية تبخر العرق .
وبصورة عامة فان التدريب في الجو الحار يشكل جهدا إضافيا فوق الجهد المبذول في التدريب اذ يمكن القول ان الحرارة العالية مع وجود نسبة رطوبة عالية تقلل وبشكل واضح من القابلية البدنية خصوصا في الالعاب التي تتطلب انواع المطاولة المختلفة .اذ ان " زيادة الحرارة المركزية وفعالية دوران الدم مصاحبة مع الجهد للتنظيم الحراري من اسباب قلة القابلية البدنية وهذه الفعالية الدورانية تزداد بسبب قلة البلازما (بسبب التعرق) عند زيادة وقت التمرينات ".

كيف يتم التحكم بحرارة الجسم؟

إن الجسم البشري يستمد حرارته من التمثيل الغذائي بالخلايا .. ولو ظلت الخلايا تنتج حرارة دون أن يفقد الجسم الجزء الزائد .. لارتفعت الحرارة إلى درجات عالية وتسبب بأضرارا جمه ، ولكن الله تبارك وتعالى ، وهب الإنسان جهازا ذاتيا بالمخ هو hypothalamus الذي ينظم حرارة الجسم الانساني عند معدل ثابت حوالي 37ْم . وهذا المركز يتحكم في الجهاز العصبي اللاإرادي المسؤول عن تنظيم الحرارة بحفظ التوازن الحراري للجسم thermal equilibrium بالطريقة التالية:
1)التمثيل الغذائي -> ينتج حرارة -> ترفع درجة حرارة الدم -> الذي يمر على مركز تنظيم الحرارة بالمخ
2)ارتفاع درجة حرارة الجو المحيط بالجسم -> ينبه الخلايا العصبية بالجلد -> فترسل إشارات عصبية -> لمركز تنظيم الحرارة بالمخ
وبسبب هذين العاملين ، يقوم هذا المركز الحيوي بالمخ عن طريق الجهاز العصبي اللاإرادي السيمباثاوي بالتالي:
تتسع شرايين الجلد ويزداد دوران الدم الذي يؤدي إلى تسخين الجلد. ومع وجود تيار هواء يفقد الجلد الحرارة وهكذا إلى أن يعود الدم إلى حرارته العادية ، وتنخفض درجة حرارة الجسم .
تستجيب الغدد العرقية بزيادة افراز العرق ، والمعروف ان تبخر العرق يؤدي إلى تبريد الجلد
والواضح هنا ببساطة ان عملية التبريد الفزيولوجية اعتمدت على دوران الدم الساخن بالجلد والتبخير في وجود تيار هواء .

كيفية قياس درجة حرارة الجسم
يتم قياس درجة حرارة الجسم بعدة طرق، على أن بعضاً من الطرق التقليدية المستخدمة
في قياس درجة الحرارة في الراحة، كمقياس الحرارة الفموي، لا يصلح دائماً كمؤشر لحرارة
الجسم الداخلية أثناء بحوث وتجارب الإجهاد الحراري والجهد البدني. في الفقرات التالية
سنستعرض أهم الطرق الشائعة في قياس درجة حرارة الجسم لدى الإنسان:

1- قياس درجة الحرارة الداخلية عن طريق المستقيم (Rectal Temp):

تعد هذه الطريقة أكثر طرق القياس دقة وتعبيراً عن درجة الحرارة الداخلية في الجسم.
وغالباً ما تعطي قراءة درجة الحرارة عن طريق المستقيم أعلى قراءة من بين طرق قياس
درجة الحرارة كلها. وفي هذه الطريقة، يتم استخدام مسبار يوضع في المستقيم من خلال فتحة
١٥ سم إلى الداخل، ويكثر استخدام هذه الطريقة في بحوث التنظيم - الشرج، بمسافة ١٠
الحراري والجهد البدني في المختبرات.
٢- قياس درجة الحرارة الداخلية عن طريق المريء (Esophageal Temp):

هي طريقة من الطرق الشائعة الاستخدام في بحوث فسيولوجيا الجهد البدني في الجو
الحار، ويتم وضع مسبار الحرارة في منطقة المريء بعد إدخاله من الأنف، وهي طريقة دقيقة
لمعرفة درجة حرارة الجسم الداخلية، إلا أنها تعطي قراءة أقل قليلاً من قراءة درجة الحرارة
عن طريق المستقيم.
٣- قياس درجة الحرارة الداخلية عن طريق الفم (Oral Temp) :

هي طريقة شائعة الاستخدام في العيادات الطبية والمستشفيات والمنازل كمؤشر لارتفاع
درجة الحرارة الجسم من جراء الإصابة بالأمراض والالتهابات التي تحدث للجسم. غير أن
هذه الطريقة لا تصلح للاستدلال على درجة الحرارة الداخلية للجسم أثناء الجهد البدني، نظراً
لأن التهوية الرئوية تكون مرتفعة أثناء الجهد البدني أو بعده مباشرة، مما يجعل الفم ومنطقة
ما تحت اللسان يتعرض للتبريد بسبب تيارات هواء التنفس، كما أن هذه الطريق لا تصلح
إطلاقاً أثناء السباحة.
٤- قياس درجة الحرارة الداخلية عن طريق الأذن (Tympanic Temp) :

وهي طريقة تعطي مؤشراً جيداً عن درجة الحرارة الداخلية للجسم في الأحوال
الاعتيادية، حيث يتم وضع مقياس درجة الحرارة بالقرب من غشاء طبلة الأذن، على أنه
كيفية قياس درجة حرارة الجسم ينبغي التأكد من أن الأذن معزولة تماماً عن البيئة الخارجية المحيطة، حتى لا يتأثر قياس
درجة الحرارة، علماً بأن تلك الطريقة قد تصلح لقياس درجة الحرارة للشخص أثناء الراحة،
إلا أنها أقل دقة من الطرق الأخرى كمؤشر لدرجة الحرارة الداخلية أثناء الجهد البدني، نظراً
للتبريد الحاصل بفعل تبخر العرق لمنطقة ما حول الأذن أثناء الجهد البدني.
٥- قياس درجة حرارة الجلد (Skin Temp):

من المعتاد جداً أثناء بحوث التنظيم الحراري والجهد البدني التعرف على درجة حرارة
الجلد بالإضافة إلى درجة الحرارة الداخلية في الجسم. ويتم ذلك بوضع عدة مجسات تلتقط
الحرارة في عدة مواقع متفرقة في الجسم، تمثل غالباً مناطق الصدر، والظهر، والفخذ،
والساق، والذراع، ويتم أخذ متوسطها كدرجة ممثلة لدرجة حرارة الجلد بواسطة معادلات
حسابية تعطي للظهر والصدر وزناً أكبر، يلي ذلك درجة حرارة الفخذ والساق، ثم درجة
حرارة الذراع. وتعد قراءة درجة حرارة الجلد عموماً أدنى من قراءة درجة حرارة الجسم
الداخلية بحوالي درجة إلى ثلاث درجات تبعاً لموقع المجس وعوامل أخرى.
ولحساب متوسط درجة حرارة الجلد، نستخدم المعادلة التالية:
درجة حرارة × درجة حرارة الجذع) + ( ٠,٢ × درجة حرارة الذراع) + ( ٠,٦ × ٠,١)
درجة حرارة الرأس). × الفخذ) + ٠,١
كما يمكن حساب متوسط درجة حرارة الجسم، بناءعلى درجات الحرارة في كل من
المستقيم والجلد على النحو التالي:
درجة حرارة الجلد) × درجة حرارة المستقيم) + ( ٠,٤ × ٠,٦)
٦- قياس درجة الحرارة بواسطة الحبة الحرارية (Core Temp) :

ظهرت في السنوات الأخيرة تقنية جديدة لقياس درجة الحرارة الداخلية للجسم بواسطة
حبة حرارية صغيرة يتم تناولها عن طريق البلع، وتستخدم لمرة واحدة، حيث إنها تخرج فيما
Core ) بعد مع البراز. وهذه الطريقة تتكون من حبة قطرها ١,٢ سم وطولها ٢ سم، تسمى
تحتوي على مجس لقياس الحرارة يتكون من جهاز إرسال بلوري حساس يصدر ،(Temp
ذبذبات بشكل مستمر، ومغطى بمطاط سلكوني وله بطارية. تقوم الحبة بإرسال موجات
راديوية ذات تردد منخفض تبعاً لحرارة الجسم إلى جهاز استقبال متصل بكمبيوتر، حيث يتم
رصد وتسجيل درجات الحرارة بصورة مستمرة.

يلزم تناول هذه الحبة قبل فترة القياس بوقت كاف لا يقل عن ثلاث ساعات ويمكن أن
يصل إلى ١٢ ساعة قبل فترة القياس، حتى يتم ضمان استقرارها في الأمعاء، وبالتالي التعبير
بشكل جيد عن درجة حرارة الجسم الداخلية. وتحمل هذه الحبة رقماً يتم التعرف عليه من قبل
جهاز الاستقبال، ولا يعتقد أن لتلك الحبة أي أضرار على الإنسان. وتشير البحوث العلمية
التي استخدمت هذه الحبة بغرض قياس درجة الحرارة الداخلية للجسم إلى أنها ذات مصداقية
ودقة عالية، سواء كان ذلك أثناء حالات ارتفاع درجات الحرارة أو انخفاضها.
(Measurement of Heat Stress) قياس الإجهاد الحراري على الجسم
تمثل درجات الحرارة، التي تصدر ضمن النشرات الجوية في المحطات التلفزيونية
والتي يتم قياسها ،(Dry bulb temperature) والإذاعية، درجة الحرارة الخارجية الجافة
بواسطة مقياس درجة الحرارة الزئبقي في مكان ظليل وفي منطقة مفتوحة يتم فيها السماح
بمرور الهواء بحرية. وعلى الرغم من المعلومات المفيدة التي تزودنا بها درجة الحرارة
الخارجية الجافة، إلا أنها لا تعد كافية للدلالة على مقدار الإجهاد الحراري على الجسم أثناء
الجهد البدني في الجو الحار. ولمعرفة الإجهاد الحراري على الجسم ينبغي أن نعرف -
بالإضافة إلى درجة الحرارة الخارجية الجافة - درجة الرطوبة النسبية، والحرارة القادمة عن
طريق الإشعاع، ذلك أن ارتفاع نسبة الرطوبة (بخار الماء) في الجو الخارجي يلقي عبئاً
إضافياً على آلية التحكم الحراري في الجسم ويجعل عملية تبريد الجسم عن طريق تبخر
العرق صعبة، وقد تكون غير ممكنة عند نسبة عالية جداً من الرطوبة، ولهذا الغرض لا يكفي
قياس درجة الحرارة الخارجية بواسطة الترمومتر الاعتيادي (الجاف)، بل لا بد من مراعاة
عامل الرطوبة وكذلك عامل الإشعاع الحراري القادم مباشرة من أشعة الشمس، وهذا بالتحديد
أو الترمومتر (Wet–Globe Thermometer) ما يقوم به مقياس درجة الحرارة الكروي الرطب
الكروي الرطب – الذي يتكون من ترمومتر زئبقي جاف يعكس الحرارة الخارجية الجافة،
وترمومتر آخر موضوع داخل جسم نحاسي كروي مغطى بقطعة قماش سوداء (أو مصبوغ
بلون أسود ليمتص أشعة الشمس) يعبر عن الإشعاع الحراري، ومقياس حرارة زئبقي ثالث
مغطى رأسه بقطعة قماش قطنية بيضاء مبللة بالماء يتدلى منها خيط (كالفتيلة)، ويعلق هذا
المقياس في الهواء لتعكس قراءة الترمومتر تأثير الحرارة القادمة من أشعة الشمس (الإشعاع)
وتأثير ملامسة الهواء المحيط بالترمومتر (الحمل) بالإضافة إلى تأثير عملية التبريد الناجمة
عن تبخر الماء من قطعة القماش المبللة. باستخدام معادلة حسابية (WBGT) يتم حساب درجة الحرارة بالمقياس الكروي الرطب
تأخذ في الاعتبار الوزن النسبي لكل من درجة الحرارة الجافة ودرجة الحرارة الرطبة ودرجة
الحرارة من قراءة المقياس الكروي، وذلك على النحو التالي:
درجة الحرارة بالمقياس الجاف) + × درجة الحرارة بالمقياس الرطب) + ( ٠,١ × ٠,٧)
درجة الحرارة بالمقياس الكروي). × ٠,٢)
أما في الحالات التي لا يكون فيها إشعاع حراري ملحوظ على الجسم، كما في حالات
الغيوم الكثيفة، أو عند إقامة المنافسات الرياضية داخل الصالات الرياضية المغطاة، فيمكن
استخدام المعادلة التالية بديلاً للمعادلة السابقة عند حساب درجة الحرارة بالمقياس الكروي
الرطب:
درجة الحرارة بالمقياس الجاف). × درجة الحرارة بالمقياس الرطب) + ( ٠,٣ × ٠,٧)
وبناءعلى درجات الحرارة المشتقة من مقياس الحرارة الكروي الرطب، يمكن
الاسترشاد بالمعايير الموضحة في الجدول رقم ( ١، للاستدلال على مقدار الإجهاد الحراري
المتوقع على الرياضيين والمخاطر الحرارية المحتملة من جراء المشاركة في المسابقات
الرياضية التي تجرى في الجو الحار أو الرطب، وبالتالي تقييم إمكانية إقامة المسابقات
الرياضية أو تأجيلها بناءعلى مخاطر الإصابات الحرارية، كما يمكن الاسترشاد بالمقياس في
توفير السوائل للمشاركين في المسابقات الرياضية وحثهم على شربها عندما يكون الإجهاد
الحراري مرتفعاً نسبياً.

من المعادلة التالية يتضح لنا: مخاطر الإصابة الحرارية بناءعلى درجة الحرارة المشتقة من مقياس الحرارة
.(WBGT) الكروي الرطب
درجة الخطورة درجة الحرارة
درجة الخطورة درجة الحرارة
بمقياس الحرارة الكروي الرطب
منخفضة أقل من ١٨,٣
٢٢,٨ - متوسطة > ١٨,٣
٢٧,٨ - مرتفعة > ٢٢,٨
مرتفعة جداً أعلى من ٢٧,٨
Corris, et al, Sports Med, المصدر: 2004
على أنه ينبغي التذكير بأن مقياس الحرارة الكروي الرطب لا يأخذ في الحسبان شدة
الجهد البدني المبذول من قبل الشخص، أو اللياقة البدنية، أو العمر، أو الحالة الصحية
للشخص، أو مقدار التأقلم للجهد البدني في الجو الحار، وبالتالي لا بد من مراعاة كل هذه
العوامل عند اتخاذ أي قرار يتعلق باحتمالات مقدار الإجهاد الحراري المتوقع على الشخص
من جراء المشاركة في نشاط بدني في الجو الحار.
وفي حالة عدم توفر مقياس الحرارة الكروي الرطب، فبالإمكان استخدام مقياس الحرارة
الجاف مع الأخذ في الاعتبار نسبة الرطوبة الخارجية، ومن ثم استخدام المعادلة الموضحة
أدناه في معرفة الإجهاد الحراري الملقى على الجسم، خاصة عندما يكون الإشعاع الحراري
(القادم من أشعة الشمس مباشرة) محدوداً :
= (WBGT) مؤشر الإجهاد الحراري
ضغط بخار الماء) + ٣,٩٤ × درجة الحرارة الخارجية) + ٠,٣٩٣ × ٠,٥٦٧)
علماً أنه يمكن معرفة ضغط بخار الماء من محطات الأرصاد الجوية مباشرة.

المصدر: الهزاع، هزاع محمد. التنظيم الحراري وتعويض السوائل والمنحلالات أثناء الجهد البدني
. لدى الإلإنسان. الرياض: الالاتحاد السعودي للطب الرياضي، ٢٠٠٧

مقدمة

يعرف القلب والدوران أيضآ بالمنظومة القلبية الوعائية cardiovascular system
وقد صممت هذه المنظومة حتى تلبي حاجات جسمك المستمرة من الأكسجين والمواد الغذائية الأخرى
الذائبة في الدم.
والقلب هو القوة المحركة الأساسية في مركز المنظومة، وهو عبارة عن مضخة قوية لكنها بسيطة
وتضخ كل دقة قلب دمآ غنيآ بالأكسجين والمغذيات إلى كل جزء من أجزاء جسمك عبر شبكة
معقدة من "الأنابيب" تعرف بالأوعية الدموية التي تقوم بنقل الدم وتشكل بمجموعها جهاز الدوران في الجسم.

يخفق القلب 100000 خفقة في اليوم وله أداة ناظمة تسمى العقدة الجيبية الأذينية sinoatrial node
توجد في الأذين الأيمن.
تتولد إشارات كهربائية من هذه العقدة وتنتشر في البداية في الأذينين، مسببة إنقباضهما ودفع الدم إلى البطينين.
وبعد فترة تأخر قصيرة تسمح بإمتلاء البطينين، تمر الإشارات في البطينين اللذين ينقبضان ويضخان الدم إلى الجسم
والرئتين.
تعاني هذه الناظمة pacemaker أحيانآ من خلل وظيفي يجعل القلب يخفق بشكل أبطأ أو أسرع مما ينبغي، وفي
مثل هذه الحالات يمكن تركيب ناظمة إصطناعية من أجل تنظيم سرعة القلب ونظمة.

تحرك الدم بإتجاه الأمام

لإبقاء جريان الدم في الإتجاه الصحيح، توجد سلسلة من الصمامات الإحادية الإتجاه.
يقع الصمام المترالي mitral valve بين الأذين الأيسر والبطين الأيسر.
ويقع الصمام الثلاثي الشرف tricuspid valve حيث يلتقي الأذين الأيمن بالبطين الأيمن.
يمنع هذاتن الصمامان رجوع الدم إلى الأذينين عندما ينقبض البطينان.
وهناك زوجان آخران من الصمامات يفصلان البطينين عن الشرايين التي يصبان فيها، وهمما يمنعان رجوع الدم
إلى القلب عند إسترخاء الأذينين.
يقع الصمام الأبهري aortic valve بين البطين الأيسر والأبهر(أكبر شرايين الجسم)
كما يقع الصمام الرئوي بين البطين الأيمن والشريان الرئوي.

عندما ينصت الطبيب إلى القلب، فإنه يسمع الصوت المألوف (لوب-دوب-لوب دوب....) وهذا الصوت هو صوت
صرير إنغلاق زوجي الصمامات، فإذا كانت الصمامات لا تفتح أو تقفل بشكل جيد، يصبح جريان الدم مضطربآ، مثل
جريان المياه في المنحدرات ويتسبب بظهور المزيد من الأصوات التي تعرف بالنفخات murmurs

القلب القلب

مقدمة

ينقسم القلب إلى جانب أيمن وآخر أيسر، كما ينقسم كل من هذين الجانبين إلى حجرة عليا تدعى بالأذين
وحجرة سفلى تدعى بالبطين.
يعمل الأذينان كحجرتي ملء مؤقت للبطينين اللذين يمثلان حجرتي الضخ الرئيسيتين.
يضخ الجانب الأيسر الدم إلى مختلف أنحاء الجسم، ولذلك نجده أكبر من لجانب الأيمن وأقوى.
بينما يضخ الجانب الأيمن الدم إلى الرئتين عبر دائرة أقصر.

- إن عضلة القلب مثل أي نسيج آخر تحتاج إلى إمداد مستمر بالدن لكي تبقى وتعيش، والشرايين التاجية
توفر الدم لعضلة القلب.
ويحدث مرض الشريان التاجي عندما تتف تلك الشرايين بسبب ما يترسب فيها من دهون كما يحدث في حالة
التصلب العصيدي للشرايين. وتلك الدهون تعوق سريان الدم إلى عضلة القلب.

أنظر إلى الصورة أدناه
مع ملاحظة أن اللون الأزرق = الدم المنزوع الأكسجين (مستنفد الأكسجين منه بواسطة خلايا الجسم)
واللون الأحمر = الدم المؤكسج (الغني بالأكسجين)


القلب والدم
يحمل الدم العناصر الغذائية إلى كل خلية بالجسم، وفي نفس الوقت فإنه يتخلص من النفايات التي تنتجها الخلايا
ولتحقيق هذه الغاية فلا بد من أن يستمر الدم في الدوران والجريان دائمآ.
وكل من القلب والأوعية الدموية مسؤول عن دفع الدم في جميع أنحا ءالجسم.

ضخ الدم
يعمل القلب كمضخة، ورغم أنه لا يزيد حجمه عن قبضة اليد ف،ه يتمتع بقوة ودرجة تحمل ملحوظتين
والقلب عضو عضلي يتألف من أربع حجرات أو غرف.
إذ يدخل الدم الذي إستنزف من الأكسجين (الدم الغير مؤكسج) وهو العائد من أوردة الجسم إلى الغرفة العليا
على الجانب الأيمن من القلب(وتسمى بالأذين الأيمن)
ويصب في الغرفة السفلى منه (وتسمى البطين الأيمن) حيث يتم ذخها خلال الشريان الرئوي إلى الرئتين.

وأثناء مرورالدم خلال الرئتين فإنه يأخذ أكسجين جديدآ ويتخلص من النفاية(التي تسمى ثاني أكسيد الكربون)
ثم يعود هذا الدم المؤكسج من الرئتين خلال الأوردة الرئوية، ويدخل الغرفة العليا من الجهة اليسرى من القلب
(وتسمى البطين الأيسر)ويتم ضخه إلى جميع أجزاء الجسم من خلال الشريان الأورطي
أو ما يسمى الوتين أو الأبهر aorta وهو أضخم شريان بالجسم.

وفي كل دقيقة يقوم البطينان معآ بضخ ما يساوي 5 كوارتات (أي حوالي 5 لترات) من الدم خلال الجسم.
ويتحرك الدم في حوالي 60 ألف ميل من الأوعية الدموية ليصل إلى جميع أنسجة الجسم.
وقلبك يضخ طوال الوقت، سواء كنت نائمآ أو مستيقظآ.

أنظر الصورة أدناه

النبض الإيقاعي للقلب
يبدأ النشاط الإيقاعي للقلب أو الإيقاع القلبي من مجموعة صغيرة من الخلايا تعمل كمنظم(أو محدد ضابط إيقاع)
لمعدل دقات(أو سرعة أو نشاط) القلب، وهذه المجموعة تسمى العقدة الجيبية الأذينية
وهي تسمى بإختصار العقدة ج أ.
وتوجد العقدة ج أ في الأذين الأيمن وهي تنقبض تلقائيآ ولكنها تتلقى الأوامر أيضآ من المخ، ويقوم المخ بشكل مستمر
بمراقبة النشاط الجسماني ، وكمية الأكسجين في الدم ، وضغط الدم في الشرايين.
فإذا أحس المخ بحاجة الجسم إلى زيادة أو إنقاص معدل دقات القلب أو ما يسمى معدل سرعة القلب، يمكنه أن يرسل
إشارة عبر الأعصاب التي تصل إلى العقدة ج أ.
ولكي تجعل العقدة ج أ القلب ينبض، فإنها ترسل أولآ إشارة كهربائية تجعل الأذينين ينقبضان، فيضخان الدم إلى أسفل البطينين.
ثم تصل الإشارة حينئذ إلى مجموعة أخرى من الخلايا المتخصصة التي تسمى العقدة الأذينية البطينية أو العقدة أ ب.
ومن هذه العقدة تخرج حزم خاصة من الألياف (تسمى فروع الحزمة) وهي تحمل الإشارة العصبية إلى كل من البطينين الأيمن
والأيسر لإعطائهما الأوامر بالإنقباض وضخ الدم إلى خارج القلب.

أنظر الصورة أدناه

صمامات القلب

يحتوي القلب على أربعة صمامات مهمة تقوم بتوجيه الدم للتدفق بصورة طبيعية سليمة خلال القلب.
فبين الأذين الأيسر والبطين الأيسر يوجد الصمام الميترالي أو القلنسوي
وبين الأذين الأيمن والبطين الأيمن يوجد الصمام ثلاثي الشرفات
وهذان الصمامان يعملان كبوابات بين الأذينين والبطينين، فهما يفتحان لكي يسمحا للدم بالضخ من الأذينين
إلى البطينين، وينغلقان لمنع الدم من الإندفاع إلى الخلف بإتجاه الأذينين عندما ينقبض البطينان.

وبين البطين الأيسر والشريان الأورطي يوجد الصمام الأورطي.
وبين البطين الأيمن والشريان الرئوي يقع الصمام الرئوي.
وهذان الصمامان يسمحان للدم بالضخ إلأى خارج القلب ويمنعان الدم من الإندفاع إلى الخلف بإتجاه القلب.
فإّذا إصيبت الصمامات السابق ذكرها بالتلف فأن القلب يمكن أن تضطرب وظائفه

أنظر إلى الصورة ادناه

غلاف القلب
القلب مغلف من الخارج بغلاف رقيق يسمى ما حول القلب أو غشاء التامور pericardium
وهذا الغشاءالذي يأخذ شكل كيس يحمي القلب ويحتويه
فإذا إصيب بإلإلتهاب فإن ذلك يمكن أن يعوق حركة الضخ التي يقوم بها القلب وأن يسبب ألمآ بالصدر

الضغط الإنقباضي والإنبساطي

عندما تتقلص عضلة القلب فإن ذلك يسمى إنقباضآ (الضغط الإنقباضي)
وعندما تسترخي بين إنقباضتين يسمى ذلك إنبساطآ (الضغط الإنبساطي)

شكل القلب المميز

إن الفرق بين حجمي الصمامين يعطي القلب شكله المميز.

أين يقع القلب

بعكس الإعتقاد الشائع، لا يقع القلب في الجانب الأيسر من الصدر بل في الوسط ، لكن جانبه الايسر والأكبر يكون
ممتدآ إلى اليسار.

جهاز دوران الدم

- تبدأ رحلة الدم في جهاز الدوران من البطين الأيسر للقلب.
- ينقبض هذا البطين مسببآ إندفاع كمية من الدم إلى الأبهر الذي يقوم بتمريره إلى شبككة من الشرايين
والأوعية الشعرية التي تصغر شيئآ فشيئآ.
- ينتقل الدم بعد ذلك إلى أوعية متزايدة الكبر تتجمع مع بعضها مشكلة الأوردة الجوفاء التي تفرغ الدم في الأذين الايمن
- ومن هناك يُمرّر الدم إلى البطين الايمن ويُضَخ في الجذع الرئوي ومنه إلى الأوعية الشعرية للرئتين.
- هنا ينحلّ الأكسجين في الدم ويُنزَع منه ثاني أكسيد الكربون.
- ينتقل الدم الغني بالأكسجين عبر الوريدين الرئويين إلى الأذين الأيسر ثم إلى البطين الأيسر لكي يبدأ رحلته من جديد

وبالنظر إلى الصورة أدناه
سنجد أن الدوران مؤلف من جهازين منفصلين
1- جهاز لإمداد الجسم بالدم (الدوران الجهازي)
حيث يخرج الجهاز الدوراني من القلب من جانبه الأيسر وينقل الدم إلى كافة أنحاء الجسم ثم يعود إلى الجانب الأيمن للقلب.

2- جهاز لإمداد الرئتين (الدوران الرئوي)
حيث تنقل الدم من الجانب الأيمن للقلب إلى الرئتين ثم تعيده إلى الجانب الأيسر منه ليعاد ضخه إلى الجسم.

عائلة الأوعية الدموية

هناك خمسة أنواع من الأوعية الدموية:
1- الشرايين
الشرايين arteries هي أوعية دموية تحمل الدم من القلب إلى الرئتين وإلى جميع أنحاء الجسم.
وجدر الشرايين تتكون من ثلاث طبقات:
أ- بطانة داخلية
ب- طبقة متوسطة غشائية عضلية.
ت- طبقة خارجية من نسيج ضام
أنظر الصورة أدناه
حينما تمر الشرايين خلال الكبد والكليتين فإن الدمك يتخلص عندئذ من بعض النفايات
وحينما يمر خلال الأمعاء فإنه يلتقط العناصر الغذائية.
وينما يسري الدم خلال الجسم فإنه يلتقط أو يعطي مواد مختلفة كثيرة (مثل الهرمونات والعناصر الغذائية)

الشرايين التاجية(الإكليلية)
سميت بالتاجية لأنها تلتف حول القلب مثل التاج أو الإكليل حول الرأس
يتفرع الشريانان التاجيان الأيمن والأيسر من الشريان الأورطي.
يرسل الأورطي (وهي أكبر شريان بالجسم) الدم إلى الشريان التاجي الرئيسي الأيسر،
ويتفرع هذا الوعاء(أي الشريان التاجي الأيسر) إلى فرعين هما الشريان الأمامي الهابط
والشريان الدائري.
وهذا الفرعان يحملان الدم إلى الأجزاء الأمامية والجانبية والخلفية من القلب.
أما الشريان التاجي الأيمن فهو وعاء آخر يتفرع من الشريان الأورطي ويغذي الجانب الأيمن والجزء السفلي من القلب.

أنظر إلى الصورة أدناه

2- الشُّرينات(الشريينات)
إن الشرايين التي يمر من خلال الدم المؤكسج تتفرع وتتفرع وتزداد ضيقآ وتلك الأنابيب الأصغر حجمآ تسمى الشريينات

3- الشُعيرات
إن هذه الأنابيب الأصغر حجمآ التي تسمى بالشرينات تتفرع بدورها وتزداد ضيقآ حتى تصل إلى الأوعية الأصغر حجمآ
التي تسمى بالشعيرات، حيث تصبح في النهاية أوعية دموية ميكروسكوبية دقيقة والتي تغذي كل نسيج في الجسم تقريبآ.

4- الوُريدات
بعد أن يمر الدم من خلال الشعيرات فإنه يدخل إلى الوريدات وهي أصغر الأودرة وأضيقها.

5- الأوردة
ثم يتدفق الدم خلال الأوردة التي يزداد إتساعها وحجمها حتى تصل إلى أضخم وريد بالجسم وهو الوريد الأجوف
الذي يدخل الأذين الأيمن للقلب.
والدم في رحلة عودته من أنسجة الجسم خلال الأوردة متجهآ إلى القلب يتحرك بسرعة كثيرآ من سرعته عند ضخه
خلال الشرايين إلى أنسجة الجسم، إذ يتم دفعه -بدرجة أقل- بقوة إنقباض القلب ، ولكن بدرجة أكبر بقوة إنقباض
العضلات(التي تضغط على جدر الأوردة لدفع الدم فيها)
وتوجد صمامات لها إتجاه واحد دخل الأولادة لتمنع الدم من الإندفاع إلى الخلف بعيدآ عن القلب بتأثير الجاذبية.

معلومات متفرقة عن عائلة الأوعية الدموية

- تنقل الشرايين والشرينات الدم بعيدآ عن القلب إلى الاوعية الشعرية التي تغذي الأنسجة
- في حين تعيد الوريدات والأوردة الدم إلى القلب.
- يكون ضغط الدم في الشرايين مرتفعآ، وبما أن جدرانه عضلية ومرنة فهي تنبض مع كل موجة ضغط تصدر عن
كل خفقة قلب
- بوصول الدم إلى الأودرة ينخفض ضغط الدم لدرجة كبيرة.
- تملك الأوردة صمامات تغلق بسرعة لكي تمنع رجوع الدم إلى الوراء وتبقي جريانه في الإتجاه الصحيح عند عودته إلى القلب.
- إذا حدث تشوه في صمامات الساقين وأصحبت مسدودة، فهي ستبدو كأوتار أرجوانية تسمى أوردة الدوالي.
- تحرص الأوعية الدموية التي تمد القلب على نقل الدم منزوع الأكسجين إلى الرئتين وإعادته منها بعد إلتقاط الأكسجين
ثم ضخ الدم المؤكسج إلى الجسم.

آثر التدريب الرياضي علي القلب :

يؤدي التدريب الرياضي إلي أحداث بعض التغيرات في عضلة القلب وتشتمل علي تغيرات تكوينية في حجم ووزن القلب وكذلك تغيرات وظيفية في نبضات القلب والدفع القلبي وضغط الدم .أولا : التغيرات التكوينية في القلب :_1_ آثر التدريب الرياضي علي حجم ووزن القلب :قد ارتبطت زيادة حجم القلب بزيادة النشاط الحركي وقد لوحظت هذه الظاهرة منذ القرن الثامن عشر حيث أتضح زيادة حجم ووزن قلب الحيوانات البرية عن الحيوانات المشابهة لها التي تعيش في المنازل , وقد لاحظ كورفيسارت في بداية القرن التاسع عشر أن حجم القلب لدي الأشخاص الذين يعملون أعمال بدنية أكبر من غيرهم ممن لا يعمل هذه الأعمال وقد ظلت عملية التقييم المرضي _ الفسيولوجي لزيادة حجم القلب تأخذ اتجاهات متعارضة ولهذا فقد أطلق هنشن مصطلح القلب الرياضي . وقد ساعدت طريقة الأشعة في التعرف علي تأثيرات التدريب الرياضي علي حجم القلب منذ بداية القرن العشرين وبالرغم من ذلك فقد أمكن في الآونة الأخيرة فقط التعرف علي ميكانيكية زيادة حجم القلب لدي الرياضيين حيث وجد أن:1_ حجم القلب أثناء الانقباض مع المجهود أصغر من انقباضه أثناء الراحة ويرجع ذلك نتيجة تنبيه العصب السمبثاوي للدورة الدموية أثناء المجهود وكذلك مدي ما يسحب من كمية الدم الاحتياطي .2_ زيادة حجم القلب ووزنه عن القلب العادي وذك لزيادة حجم الألياف القلبية وليس عددها .3_ يعمل التدريب علي تكيف القلب فسيولوجيا لعبء المجهود الذي يلقي عليه ويجعل القلب علي مستوي عالي من القدرة والكفاءة .4_ زيادة سعة القلب وسمك عضلته وحجراته .5_ زيادة عدد الشعيرات الدموية المغذية للعضلات حتى تواجه الزيادة في حجم القلب .6_ قلة عدد ضربات القلب / ق سواء أثناء الراحة أو المجهود في القلب الرياضي عن القلب العادي حوالي 30 /ق ضربة نتيجة لطول فترة الانبساط .7_ سرعة عودة القلب الرياضي إلي حالته الطبيعية بعد المجهود .ثانيا : التغيرات الوظيفية :_1_ معدل القلب أثناء التدريب :عند البدء في التدريب يزداد معدل القلب مباشرة وترتبط نسبة الزيادة بشدة التدريب ويستدل علي شدة التدريب بنسبة استهلاك الأكسجين كلما زاد معدل القلب أزداد استهلاك الأكسجين ويستخدم معدل القلب أثناء العمل علي الأرجو متر للمقارنة بين الأفراد في مدي قدرتهم علي العمل مع زيادة الشدة للتعرف علي معدل القلب الأقصى وفي تلك المرحلة يتزايد معدل عمل القلب مع زيادة شدة التدريب وعندها يكون معدل القلب قد بلغ نهايته وهذا يفسر أن الفرد أقترب من الحد الأقصى لمعدل القلب والرياضيون عموما يظلون متنقلين من أقصى إلي أقصى مع استمرار التدريب السليم وعلي ذلك فالتقديرات لأقصى معدل للقلب لدى الرياضيين تتغير علي الدوام ما دام هؤلاء الرياضيون مستمرين في برامجهم التدريبية ويساعد علي زيادة معدل القلب الأقصى إلي أربعة عوامل وهما :(1) حجم الدم الوريدي العائد للقلب . (2) السعة البطينية .(3) الانقباض البطيني .(4) الضغط الشرياني الأورطي والرئوي .2 _ زيادة الدفع القلبي :أثناء التدريب الرياضي نجد أن العصب السمبثاوي المغذي للقلب يزيد من عدد نبضات القلب/قوبالتالي فأن تيار الدم العائد إلي الأذين الأيمن يزداد ونتيجة لذلك يزداد الدفع القلبي /ق ولتوضيح ذلك إذا كانت سرعة النبض أثناء الراحة حوالي 70 نبضة / ق وحجم الدم الذي يدفعه القلب للنبضة الواحدة حوالي 70 مل لتر دم , فأن حجم الدم يعني 70 × 70 = 4900 مل لتر دم أي حوالي 5 لترات / ق . أي أن الدم كله يدور في الجسم دورة واحدة تقريبا/ ق .أما أثناء التدريب الرياضي العنيف فأن القلب ينبض حوالي 195 نبضة / ق ,ويزداد حجم الدم المدفوع في كل مرة حوالي 150مل لتر دم فيصل حجم الدم في الدقيقة 29.500 مل لتر أي حوالي 30لتر في الدقيقة وعلي ذلك نجد أن الدم يدور بالجسم حوالي ست مرات في الدقيقة وبناء عليه فأن زيادة الدفع القلبي في الدقيقة يحدث نتيجة زيادة كلا من سرعة النبض وحجم الدم في كل نبضة .3_ زيادة حجم الضربة في التدريب :أن العوامل الأربعة السابق ذكرها في معدل القلب أثناء التدريب تساعد علي زيادة حجم الضربة من الدم ومعظم العلماء والباحثين اتفقوا أن حجم الضربة تتزايد مع معدلات الزيادة في الجهد وعلي الرغم من أن تفسير هذه الزيادة ليست كاملة وأحد هذه التفسيرات حسب قانون فرانك _ ستارلنج .وتزداد حجم الضربة حوالي من 40 _ 60% أثناء التدريب بمعني أن الفرد غير المدرب يكون حجم الضربة لديه من 50_60 مل لتر وقت الراحة وعندما يبذل جهد يصل حجم الضربة إلي100 _ 120 مل لتر دم .مراحل تكيف القلب للمجهود البدني :1_ المرحلة الانتقالية : وتتراوح من 1 _ 3 /ق يحاول القلب فيها إمداد الجسم باحتياجاته من الدم في هذه الأثناء تزداد معدلات عمل القلب .2_ المرحلة الثابتة : وهي استمرار عمل القلب بمعدلاته الجديدة بشكل ثابت لإمداد الجسم باحتياجاته من زيادة أو نقصان في تلك المعدلات .3_ مرحلة الشفاء : وهي عودة معدلات عمل القلب إلي حالتها الطبيعية بعد الانتهاء من المجهودويلاحظ أنه إذا أزداد المجهود تدريجيا في المرحلة الانتقالية تتأخر مرحلة الثبات نظرا لاستمرار زيادة معدلات عمل القلب بما يتناسب مع زيادة المجهود إلا أنه إذا ثبت المجهود وصل الفرد إلي مرحلة الثبات بعد 1 _ 3 دقائق .التغيرات و التكيفات الفسيولوجية لعضلة القلب المصاحبة للجهد البدني :أولا : التغيرات الفسيولوجية :_1_ زيادة مساحة المقطع العرضي للقلب .2_ التناسب العكسي فيما بين حجم القلب ومعدل النبض .3_ اتساع الشريانان التاجيان المغذية لعضلة القلب بالغذاء والأكسجين .4_ زيادة قوة انقباض العضلة القلبية .5_ ارتفاع معدل النتاج القلبي وضخ كمية اكبر من الدمبأقل عدد من الضربات .6_ زيادة سمك البطين الأيسر بتقدم العمر التدريبي والحالة التدريبيةثانيا : التكيفات الفسيولوجية :1_ القدرة علي التكيف وبسرعة مع العبء الملقي عليه .2_ سرعة الاستجابة للتأثيرات العصبية المنبهة لحجم الضربة ومعدل القلب .3_ التناسب فيما بين معدل القلب وبين نوع النشاط الرياضي التخصص الممارس في حالة الراحة وأثناء النشاط .4_ التناسب فيما بين ضغط الدم الانقباضي وضغط الدم الانبساطي ويبن نوع النشاط الممارس.5_ زيادة الفترة الفاصلة بين كل انقباضة قلبية وأخري .6_ سرعة عودة اللاعب إلي الحالة الطبيعية بانتهاء الجهد البدني .تأثير سوء التخطيط التدريبي علي عضلة القلب :الإصابة بحالة الإجهاد المزمن لعضلة القلب غالبا ما يكون نتيجة سوء تخطيط التدريب الرياضي وتزداد فرصة الإصابة في الحالات الآتية :_1_ وجود بؤر عدوي مزمنة .2_ استمرار التدريب بالرغم من المرض أو قبل الشفاء الكامل .3_ استخدام أحمال تدريبية عالية خلال فترة زيادة الأعباء الدراسية .4_ استخدام دورات التدريب الأسبوعية ذات الحد الأقصى دون التأكد من مدي التكيف لتقبل الأحمال .بؤر العدوى المزمنة كأحد أسباب إصابة القلب لدي الرياضيين :بؤر العدوى المزمنة تشمل التهاب اللوزتين , التهاب الأذن , تسوس الأسنان , التهاب المرارةويعتبر التهاب اللوزتين أكثر بؤر العدوى تأثيرا علي عضلة القلب وتؤدي إلي 47 _ 79 % من تغيرات رسم القلب الكهربائي للناشئين .توصيات الوقاية :1_ الاهتمام بصفة خاصة بالرياضيين الذين لديهم تضخم القلب الفسيولوجي والوقاية من تحولها إلي حالة مرضية .2_ إعطاء الرياضي فرصة كافية من الوقت للشفاء الكامل بعد الإصابة المرضية قبل السماح له بالتدريب له بالتدريب أو المنافسة .3_ الفحص الدوري للقلب عن طريق الأشعة المقطعية .4_ علاج بؤر العدوى المزمنة أول بأول .5_ التخطيط السليم لحمل التدريب .6_ تجنب وصول الرياضي غلي حالة الإجهاد أو التدريب الزائد .7_ تطوير برامج أعداد المدربين وكليات التربية الرياضية بزيادة السعات الرياضية للمناهج العلمية للعلوم البيولوجية المرتبطة بصحة الرياضي .

23 نوفمبر, 2010

الجهاز التنفسي Respirartion
المقدمة :
في كل يوم يتنفس الإنسان البالغ في الشهيق والزفير حوالي 25 ألف مرة ، وهو حين يفعل ذلك يسحب داخل الرئتين حوالي 180 متر مكعب من الهواء الجوي ، ومن هذا الحجم الكبير من الهواء تتسرب حوالي 6.5 متر مكعب من الأكسجين عبر الجدران الرقيقة للحويصلات الهوائية الصغيرة بالرئتين ، وهكذا يصل الأكسجين إلى الدم في الشعيرات الدموية للرئتين Callaries وهنا يتحد لأكسجين مه الهيموجلوبين Hemoglobin الموجود بكرات الدم الحمراء ليكونا أكسيهيموجلوبين Oxyhemoglobin ليتم حمله إلى الخلايا بجميع أجزاء الجسم . ويستعمل الأكسجين في الخلايا لإتمام التفاعلات الكيميائية للأكسدة Oxidation والتي تحصل بها الخلايا على الطاقة Energy من مواد الطاقة بالدم . ومعني ذلك أن التنفس عبارة عن عملية تبادل الغازات بين أعضاء الجسم المختلفة والهواء ، وهي عملية مهمة تستمر باستمرار حياة الإنسان نفسه ن أي أنها عملية إمداد الجسم بالأكسجين والتخلص من ثاني أكسيد الكربون وتتم هذه العملية من خلال المراحل التالية : • المرحلة الأولي : النفس الخارجي الذي يتم في الرئة بين الدم وهواء الرئة . • المرحلة الثانية : التنفس الذي يتم داخل خلايا الجسم لإطلاق الطاقة . لذلك كان ضرورياً أن نتعرف على الجهاز المسئول عن إمداد الجسم بالأكسجين وتخليصه من ثاني أكسيد الكربون ، ويتم ذلك عن طريق الجهاز التنفسي وذلك كما يلي :تركيب الجهاز التنفسي :
يتركب الجهاز التنفسي من :
1) الأنف Nose . ) الحويصلات Alveoli .2 ) البلعوم الأنفي Pharynx .
) الكيس البلوري Pleurae . 3 ) الحنجرة Larynx . 4 ) القصبة الهوائية Trachea . 5 ) الشعبتين الرئويتين Bronchial . 6 ) الرئتين Lungs .
الأنف The Nose :
يدخل الهواء الجوي من الأنف فيعترضه بعض الشعر الموجود بالتجويف الأنفي ، والذي يحجز ما قد يكون عالقاً بالهواء من غبار ن ويستمر دخول الهواء في تجويفي الأنفي ، هذان التجويفان اللذان يفصل بينهما حاجز ويبطن ملاً منهما غشاء مخاطي تنتشر فيه أوعية دموية كثيرة ، فإذا ما مر الهواء في هذين التجويفين حجز المخاط بعض ما تبقي في الهواء من غبار ، كما أن مرور الهواء على هذه لأوعية الدموية يكسبه درجة حرارة الجسم ، فيمنع بذلك الرئتين للنزلات الشعبية والالتهاب الرئوي .
البلعوم الأنفي Pharynx :
ينتقل الهواء من الأنف إلى البلعوم عن طريق فتحتي الأنف الداخليتين ومنه يمر الهواء إلى الحنجرة .
الحنجرة Larynx :
تتكون جدرانها من عضلات وغضاريف ، وتمتد في فتحتها الحبال الصوتية التي تهتز بتأثير الهواء لتصدر عنها الأصوات المختلفة ، وتجدر الإشارة إلى أن فتحة الحنجرة تسد " تقفل " عند بلع الطعام بواسطة غطاء غضروفي يسمي ( لسان المزمار ) ليمنع تسرب الطعام إلى المسالك الهوائية .
القصبة الهوائية Trachea :
بعد ذلك يمر الهواء من الحنجرة إلى القصبة الهوائية ، وهي عبارة عن أنبوبة ولها حوالي عشرة سنتيمترات ، وهي تظل مفتوحة على الدوام ؛ وذلك لمرور الهواء خلالها ، والسبب في كونها تظل مفتوحة هو أن جدارها مقوي بغضاريف حلقية غير كاملة الاستدارة من الخلف ، و يبطن الجدار بغشاء مخاطي يحتوي على خلايا خاصة تفرز مخاطا ، كما يحتوي الغشاء أيضاً على خلايا لها أهداب ، وتلك الأهداب عبارة عن زوائد دقيقة جداً تتحرك باستمرار في اتجاه واحد فقط ، ويعمل المخاط الذي تفرزه الخلايا على حفظ سطح القصبة الهوائية ، كما يعمل أيضاً على حجز ذرات الغبار التي تدخل المسالك التنفسية ، وعند ذلك تدفعها الأهداب إلى أعلي في اتجاه الفم ، ونظراً لأن القصبة الهوائية مكونة من حلقات تسمح للرقبة بالتحرك بسهولة في جميع الاتجاهات .
الشعبتين الرئويتين Bronchial :
تنتهي القصبة الهوائية من أسفل مؤدية إلى فرعين يعرفان بالشعب الهوائية يمني ويسري ، وتدخل كل شعبة في الرئة المقابلة لها ثم تتفرع داخلها إلى فروع تتدرج في الصغر لتسمي الشعيبات .يبطن جدار الشعبتين غشاء مخاطي به خلايا هدبية ، ويحيط بجدار الشعيبات طبقة عضلية غير إرادية يتحكم في عملها العصب الحائر والعصب السمبثاوى ، حيث يسبب العصب الحائر انقباضها مما يؤدي إلى ضيق الشعيبات ويصبح التنفس صعباً وهذا يحدث غالباً عند إصابة الإنسان بمرض الربو الشعبي . ويسبب العصب السمبثاوى ارتخاء عضلات الشعب الهوائية فتتسع ويصبح التنفس سهلاً ميسوراً .
الرئتين Lungs :
تملأ الرئتان تجويف الصدر ، حيث يغلف كل رئة كيس ذو جدارين يسمي البلورا ، ويوجد بين جداري البلورا سائل يقلل من احتكاك الرئة حتى تصل في النهاية إلى أكياس يتصل لها تجاويف دقيقة ، هذه التجاويف الدقيقة تعرف بالحويصلات الهوائية ، وينتشر على جدار تلك الحويصلات شبكة كبيرة من الشعيرات الدموية تحمل إلى الرئتين الدم غير المؤكسد . ونظراً لرقة جدران الشعيرات الدموية هذه تسهل عملية تبادل الغازات بين الدم الموجود في الشعيرات الدموية وبين الهواء الموجود في فراغ الحويصلات . الكيس البلوري Pleurae :
الكيس البلوري له طبقتان ، طبقة غشائية تلاصق الرئة وتسمي البلورا الحشوية ، والطبقة الغشائية التي تبطن السطح الداخلي لجدار الصدر وتسمي البلورا الجدارية ، وبين الطبقتين مفرغ من الهواء ، ولذلك نجد أن الضغط داخل الكيس البلوري أقل من الضغط الجوي ، وعندما تزداد سعة الفراغ الصدري نتيجة لانقباض عضلات التنفس ينخفض الضغط داخل الكيس البلوري فيجعل الرئة محاطة بفراغ مخلخل ، ويسبب ذلك تمدد نسيج الرئة المطاط فيتخلل الهواء داخل الحويصلات الرئوية فيندفع الهواء الجوي إلى داخلها عن طريق المسالك التنفسية .
ميكانيكية التنفس
Mechanism of Respirationكيف يحدث الشهيق Inspiration :
يبدأ الشهيق بانطلاق إشارات عصبية من مركز الشهيق في النخاع المستطيل ثم تهبط هذه الإشارات في النخاع الشوكي حتى تصل إلى الأعصاب المغذية لعضلات التنفس . فينقبض الحجاب الحاجز ويهبط إلى أسفل ويؤدي إلى زيادة الفراغ الصدري من أعلى ومن أسفل ، وتنقبض العضلات المتصلة بالضلوع فيزداد الفراغ الصدري من الجانبين والأمام . وكل ذلك يؤدي إلى زيادة الفراغ الصدري من جميع الجهات فينخفض الضغط داخل الكيس البلوري ويسبب ذلك تمدد النسيج المطاط للرئتين وينتج عن ذلك التمدد انخفاض الضغط داخل الحويصلات الهائية فيندفع الهواء إلى الرئتين وتتم عملية الشهيق ، علماً لأن عضلات التنفس هي عضلة الحجاب الحاجز Diaphragm وعندما تنقبض تهبط إلى أسفل حوالي 1.5 سم وأيضاً تشترك عضلات ما بين الضلوع في التنفس Intercostal Muscles وهي عبارة عن إحدى عشرة داخلية وإحدى عشرة عضلة خارجية ، بالإضافة إلى اشتراك بعض عضلات الصدر في الشهيق كيف يحدث الزفير Expiration :عندما تمدد الحويصلات الهوائية تنطلق إشارات عصبية من جدران الحويصلات متجهة إلى العصب الحائر ثم إلى مراكز التنفس في النخاع المستطيل ، حيث توقف عمل مركز الشهيق وتنبه مركز الزفير وعندئذ يتوقف نشاط عضلات التنفس فترتخي ويعود القفص الصدري إلى وضعه الطبيعي فيضغط على الرئتين ويزداد الضغط داخلهما عن الضغط الجوي فيخرج الهواء إلى خارج الرئتين وتتم عملية الزفير . المراكز العصبية للتنفس يوجد ثلاثة مراكز عصبية هي :
1) مركز الشهيق Inpiration Center :يوجد في النخاع المستطيل وله نشاط واضح ، حيث يقوم بإرسال سلسلة من الإشارات العصبية إلى عضلات التنفس عن طريق النخاع الشوكي ، وهذه الإشارات هي التي تؤدي إلى انقباض عضلات التنفس ، بذلك يحدث الشهيق .
2) مركز الزفير Expiration Center :يوجد في النخاع المستطيل أيضاً بالقرب من مركز الشهيق وهما مرتبطان في نشاطهما فإذا نشط مركز الزفير يهبط نشاط مركز الشهيق ، وعادة لا يرسل مركز الزفير إشارات إلى عضلات التنفس ، لذلك فإن عملية الزفير تعتبر عملية سلبية تحدث نتيجة ارتخاء عضلات التنفس .
3) مركز تنظيم التنفس : يوجد في القنطرة . وفي إمكان هذا المركز بالتعاون مع العصب الحائر إيقاف نشاط مركز الشهيق فبذلك يبدأ الزفير ، وقد ثبت بالتجربة أن مركز تنظيم التنفس لا يلعب دوراً مهما في تنظيم التنفس الطبيعي حيث إن العامل المهم في ذلك المهم في ذلك هو نشاط العصب الحائر . عضلات التنفس‌أ. الحجاب الحاجز : الحجاب الحاجز عضلة كبيرة يرتبط إطارها الخارجي بالجزء الأسفل من الصدر وهي تفصل بين التجويف الصدري عن تجويف البطن وهي تشبه قبة غير منتظمة تبرز إلى أعلي في الصدر ، وعندما تنقبض تهبط إلى أسفل وتزيد بذلك من اتساع تجويف الصدر وفي نفس الوقت يدفع البطن إلى أسفل مما يعمل على زيادة اتساع القفص الصدري إلى أسفل . ‌ب. العضلات بين الضلوع : تمتلئ المسافات بين الضلوع بالعضلات بين الضلوع ذات الألياف القصيرة ويبلغ عددها 22 عضلة داخلية ، 11 عضلة خارجية وهي مرتبطة بطريقة مائلة بحيث ينتج عن انقباضها تحرك الأجزاء الأمامية من الضلوع وعظمة القصر إلى أعلي و الجانبين ، ونتيجة لذلك تحدث زيادة في قطر التجويف الصدري كما تحدث زيادة في حجمه ، بالإضافة إلى بعض العضلات الإرادية الأخرى مثل العضلة الصدرية العظمي والصغرى . • سرعة التنفس Rat of respiration : تختلف سرعة التنفس باختلاف عمر الإنسان والجهد ودرجة الحرارة والضغط الجوي وحالات المرض ودرجة امتلاء الجهاز الهضمي وهي تبلغ في الإنسان 12 – 20 مرة في الدقيقة .
• تنظيم عمليات التنفس :
تختلف هي الأخرى باختلاف عمر الإنسان والجهد ودرجة الحرارة والضغط الجوي وحالات المرض . ويتحكم في هذا التنظيم مركز عصبي في النخاع المستطيل في المخ يعمل أتوماتيكياً ، ومع أن هذا المركز ينظم العمليات الأتوماتيكية إلا أن عدد حركات التنفس وقوتها يتوقف على طبيعة ما يرد من المركز من إشارات عصبية .
العوامل المختلفة التي تؤثر على عمليات التنفس :1
) تأثير المجهود العضلي : هذا المجهود العضلي يؤدي إلى زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون في الدم فيسعى الجسم للتخلص من هذه الكمية الزائدة بريادة معدل وعق التنفس .
2) اختلاف التركيب الهوائي المستنشق : لوحظ ن زيادة النسبة المئوية لغاز ثني أكسيد الكربون في هواء التنفس يسبب زيادة كبيرة في كمية الغاز في هواء الرئة وهذا بالتالي يؤثر على كيميائية الدم ، ففي حالات وجود الإنسان في أماكن رديئة التهوية يزداد عمق التنفس وسرعته حتى يمكن التخلص من كمية ثاني أكسيد الكربون الزائدة .
3) اختلاف الضغط الجوي : يموت الإنسان إذا تعرض لضغط جوي عال . أما في حالة تعرضه لأقل من الضغط الجوي العادي فإنه يحدث قلة في نسبة الأكسجين ويصاب الإنسان بالدوخة والقيء . ويمكن للجسم القدرة على تعويض هذا النقص في الأكسجين بزيادة عدد كرات الدم الحمراء أو بزيادة سرعة التنفس .
4) اختلاف درجة حرارة الجسم : في إصابة الإنسان بالحمى وارتفاع درجة حرارته يتبع ذلك زيادة في حركات التنفس ويتبع هذه الزيادة ازدياد كمية الأكسجين التي يحتاجها الجسم .
• السعة التنفسية العادية :
تحت الظروف العادية يكون حجم الهواء الذي يدخل الرئتين 500سم 2 في كل مرة وتحت الظروف غير العادية يزداد هذا الحجم حتى يغطي الفائض من الحجم الخاص بكل من الشهيق والزفير ، وعلى هذا نجد أن السعة التنفسية العادية تكون من 6000 سم3 إلى 8000 سم3 في الدقيقة ، أما الطاقة الحيوية = السعة التنفسية العادية + حجم الشهيق المدخر + حجم الزفير المدخر . وعامة نجد أن الطاقة الحيوية بالليترات تساوي ضعف مساحة الجسم بالمتر المربع ، وفي الرياضيين وخاصة التي تتطلب مجهوداً كبيراً لفترات طويلة نجد أن العلاقة بين الطاقة الحيوية ومساحة الجسم أكثر من المعدل السابق . ومن الممكن قياس السعة التنفسية في الفرد بواسطة أجهزة عديدة ويمكن على أساس هذه القياسات الحكم مبدئياً على الرياضي باستعداده لبعض الألعاب وخاصة التي تحتاج إلى مجهود عنيف ووقت قصير كالسباحات القصيرة أو الجري لمسافات قصيرة .
• التنفس وظيفة حيوية :
يتأثر معدل التنفس بعوامل وظروف مختلفة متعددة ، ونحن نلاحظ أن الفرد عندما يكون في حالة راحة فإن سرعة التنفس تقل حتى تصبح كافية لمجرد توفير الأكسجين اللازم للجسم ، وتختلف سرعة التنفس حسب سن الفرد ، فعلي سبيل المثال نجد أنها لدي الأطفال أكبر منها لدي البالغين ، فإذا كانت في سن البلوغ حوالي 16 مرة في الدقيقة لدي الذكور وحوالي 18 مرة لدي الإناث ، نجدها لدي الأطفال حديثي الولادة ما بين 30 – 40 مرة ، وكذلك تزداد في بعض أمراض الحمي .
• النفس الطبيعي :
يسمي الهواء الذي نستنشقه والزفير بالهواء الدوري ، ويبلغ حجمه في الشخص البالغ الذي يتنفس بهدوء وهو مستريح حوالي من 350 – 500 ملليتر هواء ، وعلى الرغم من ذلك فإن حوالي 150 ملليتر تشغل المسالك التنفسية فقط ولا تصل إلى الرئتين . • تنقية الهواء الذي نتنفسه : إن حجم الهواء الذي يتنفسه الفرد طوال حياته كبير جداً ، ولما كان الهواء يحتوي على جزئيات صغيرة عديدة فإن المواد الصلبة التي قد تدخل إلى الرئة كبيرة جداً ولحسن الحظ فإن الجسم يستطيع التخلص من هذه المواد بكفاءة . وتحتجز الجزئيات الكبيرة على الشعر الموجود في فتحات الأنف أو تلتصق في المخاط Mucus الموجود في التجاويف الأنفية ، ويتم التخلص منها حينما تفرغ الأنف ، أما الجزيئات الأصغر التي تستطيع أن تنفذ إلى القصبة الهوائية فسرعان ما تلتصق بغشائها المخاطئ ، ولما كانت الخلايا في هذه المنطقة مزودة بأهداب Cilla تأرجح دائما واتجاهها إلى أعلي فإن الجزيئات يتم تحريكها ببطء ناحية البلعوم حتى يتم اصطيادها في المخاط ثم تبتلع ، بذلك فإنها لا تشكل خطر مرة ثانية على كفاءة التنفس . ( 2 – 197 : 206 )
وظيفة الجهاز التنفسي :
1. وظيفة غير تنفسية :
وتشمل هذه الوظيفة امتصاص بعض الغازات المختلفة من الدم مثل التخلص من الكحوليات و المخدرات مع الزفير وعن طريق الجهاز التنفسي يمكن تخدير الأفراد في العمليات الجراحية وغيرها وكذلك يشارك الجهاز التنفسي في تنظيم درجة حرارة الجسم .
2. وظيفة تنفسية :
وهي الأساسية كهذا الجهاز الحيوي وتتم خلال الشهيق والزفير وبموجبها يدخل الهواء محملاً بالأكسجين إلى الرئتين ومنهما إلى الدم لتنقيته بعد خروج أكسيد الكربون وتتم هذه العملية في ثلاث مراحل هي :
‌أ. مرحلة التهوية : وتشمل توصيل وتوزيع الهواء على الرئتين محملاً بالأكسجين مع الشهيق مارا بالجهاز التنفسي العلوي والسفلي حتى الحويصلات الرئوية حيث يتم توزيعه عليها .
‌ب. مرحلة النفاذ : وفيها ينفذ الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الشعيرات الدموية وينفذ ثاني أكسيد الكربون من الشعيرات الدموية إلى الحويصلات الهوائية استعداداً لخروجه من الرئتين . ‌ج. مرحلة الانتشار الدموي : وفيها ينتشر الدم على جميع أجزاء الجسم بواسطة القلب لإمداد الأنسجة العضلية بالأكسجين اللازم لعملية الأكسدة ( 4 – 309 ) .
• معدل التنفس :
تختلف سرعة التنفس باختلاف عمر الإنسان والجهد الذي يبذله ودرجة الحرارة التي يعيش فيها والحالة الصحية العامة و كذلك درجة امتلاء الجهاز الهضمي بالطعام ، وتتكون الدورة التنفسية الواحدة من شهيق وزفير ويتنفس الشخص البالغ حوالي من 12 – 18 مرة في الدقيقة ( 4 – 310 ).
التهوية الرئوية Pulmonary Ventilation
يقصد بالهوية الرئوية عملية دخول وخروج الهواء بين الهواء الجوي والحويصلات الرئوية وتسمي أحياناً " التنفس الخارجي " نظراً لأن هناك عملية تبادل غازات أخري تتم بين الدم وأنسجة الجسم ويطلق عليها " التنفس الداخلي " . وتتم حركة دخول وخروج الهواء إلى الرئتين نتيجة تغيير حجم القفص الصدري وما ينتج عن ذلك من اختلاف ضغط الهواء بين الهواء الجوي والرئتين . فعند التنفس العادي يقوم الحجاب الحاجز وحده بهذه العملية ، ففي حالة الشهيق يقوم الحجاب الحاجز بجذب الأجزاء السفلي من الرئتين إلى أسفل ، وبذلك يتسع القفص الصدري فيقل الضغط بداخله مما يسمح بدخول الهواء الجوي إلى الرئتين ، وعند الزفير ترتخي عضلة الحجاب الحاجز فيقل حجم القفص الصدري وبذلك يزيد ضغط الهواء بداخله فيندفع هواء الزفير إلى الخارج ولكي يتم الزفير بالمعدل المطلوب فإن عضلات البطن تنقبض لتدفع بمحتويات البطن أسفل الحجاب الحاجز ، وتشترك عضلات ما بين الأضلاع الخارجية في زيادة حجم التجويف الصدري أثناء الشهيق وأثناء الزفير تعود الأضلاع إلى وضعها السابق في حالة زيادة عمق التنفس بفضل انقباض عضلات ما بين الأضلاع الداخلية ويطلق على هذه العملية " ميكانيكية التنفس " .
1) الأحجام الرئوية The Pulmonary Volumes :
يعتبر تقدير أحجام حركة الهواء الداخل والخارج في الرئتين من أسهل طرق دراسة التهوية الرئوية وهذه العملية تسمي سبيرومترية Spiromtery وتقاس جهاز يسمي " سبيروميتر " . وهناك أربعة أحجام تكون في مجموعها الحجم الأقصى لسمة الرئتين وهي كالآتي :
‌أ. حجم هواء التنفس العادي The tidal Volum :وهو حجم هواء الشهيق أو الزفير في المرة الواحدة ، ويتراوح ما بين 350 – 800 ملليلتر بمتوسط قدره 500 ملليلتر ويزيد هذا الحجم أثناء النشاط البدني ليبلغ حوالي أكثر من 1 – 2 لتر .
‌ب. احتياطي هواء الشهيق Inspiratory Reserve V. : وهو حجم الهواء الذي يمكن استثنائه بالإضافة إلى حجم هواء الشهيق العادي ويبلغ حجمه عادة حوالي 3000 ملليلتر .
‌ج. احتياطي هواء الزفير Expirotory Reserve V. : وهو حجم الهواء الذي يمكن إخراجه بالإضافة إلى حجم هواء الزفير العادي ، ويبلغ حجمه عادة حوالي 1100 ملليلتر .
‌د. حجم الهواء المتبقي Residual V. :وهو حجم الهواء الذي يبقي في الرئتين وعادة يبلغ حجمه حوالي 1200 ملليلتر .
2) السعات الرئوية The Pulmonary Capacities :
عند وصف وظائف التنفس فإن الأحجام المذكورة سابقاً يمكن أن تصنف تبعاً لذلك في مجموعات تسمي " السعات الرئوية " وتشمل ما يلي :
‌أ. سعة الشهيق Inspiratory Capacity :وهي تساوي حجم هواء التنفس العادي بالإضافة إلى احتياطي هواء الشهيق " حوالي 3500 ملليلتر " وهى السعة التي يمكن للإنسان أن يستخدمها في الأحوال العادية وكذلك في أقصي حد لها .
‌ب. السعة الوظيفية المتبقية The Functional Residual C. :وهي تتكون من احتياطي هواء الزفير بالإضافة إلى حجم الهواء المتبقي وهذه تمثل حجم الهواء الذي يبقي في الرئتين حتى نهاية الزفير العادي " حوالي 2300 ملليلتر "
‌ج. السعة الحيوية The Vital Capacity : وهي تساوي مجموع حجم احتياطي الشهيق بالإضافة إلى هواء الشهيق العادي بالإضافة إلى احتياطي الزفير . وهذه السعة تعتبر أكبر حجم للهواء يستطيع الإنسان أن يخرجه بعد أخذ أقصي شهيق وهي عادة حوالي 4600 ملليلتر .
‌د. السعة الرئوية الكلية The Total Lung Capacity :وهي أقصي سعة تمثل أكبر حجم للهواء تستطيع الرئتان استيعابه بعد أقصي شهيق " حوالي 5800 ملليلتر " ، وتقل لدي الإناث بنسبة 20-25% في الأحجام والسمات الرئوية عن الذكور ، كما أنها تزيد لدي الأشخاص الرياضيين . ويقوم الهواء المتبقي في الرئتين بضمان تشبع الدم من هواء الحويصلات حتى بين مرات التنفس ، وتشمل السعة الرئوية الكلية السعة الحيوية بالإضافة إلى حجم الهواء المتبقي ويمكن القول أنها تشمل جميع السعات والأحجام الرئوية . وهناك عوامل كثيرة لها تأثيرها على السعة الحيوية خلافاً لمقاييس الجسم مثل وضع الجسم وقوة عضلات التنفس وخاصية امتداد الرئتين والتجويف الصدري . ويبلغ متوسط السعة الحيوية لدي الشباب 4.6 لتر ولدي الإناث حوالي 3 لتر ، وتزيد نسبة السعة الحيوية لدي الأشخاص طوال القامة وذوي البنية الجيدة بحوالي 30 – 40 % عن الحجم العادي وبذا يمكن أن تصل إلى 6 – 7 لتر . وتقاس السعة الحيوية بجهاز سبيروميتر Spirometer كما يمكن استخدام جهاز رسم الرئتين ( الاسبيروجراف ) لتسجيل حجم هواء مكونات السعة الحيوية ، ويجب عند مقارنة الأشخاص مراعاة عوامل الجنس والعمر والطول والوزن ، ولذلك يستحسن مقارنة السعة الفرضية، أما يجب أن تكون عليه السعة الحيوية لشخص ما بالسعة الحيوية ويكون عادة الفرق ما بين السعتين في حدود 20 % زيادة أو نقصاً .
3) حجم هواء التنفس في الدقيقة :
ويعني ذلك الحجم الكلي للهواء الذي يمر في المرات التنفسية كل دقيقة وهذا يساوي حاصل ضرب حجم هواء الشهيق في معدل التنفس ، ويبلغ حجم هواء الشهيق العادي حوالي 500 ملليلتر ، كما يبلغ معدل التنفس العادي 12 مرة في الدقيقة ولذلك فإن حجم هواء التنفس في الدقيقة حوالي 6 لتر / دقيقة ، ويستطيع الإنسان أن يعيش لفترة قصيرة باستخدام حجم تنفس في الدقيقة حوالي 1.5 لتر ومعدل تنفسي 2 مرة / دقيقة ، كما يمكن أن يتضاعف حجم هواء التنفس في الدقيقة أثناء النشاط الرياضي وقد يصل إلى 100 – 150 لتر / دقيقة / كما أن هناك عوامل أخرى تنقص من حجم هواء التنفس مثل العوامل البيوميكانيكية حينما يرفع اللاعب الأثقال أو يتخذ لاعب المصارعة وضع " الجسر " احتياطي التنفس : هو الفرق بين أقصى كمية من الهواء يمكن أن يتنفسها الشخص في دقيقة وسعة الرئتين التنفسية ، ويسمي هذا الفرق باحتياطي التنفس . فإذا فرضنا أن أقصي كمية من الهواء يتنفسها الشخص حوالي 80 لتر في الدقيقة ، وسعة الرئتين التنفسية 8 لتر في الدقيقة فإن احتياطي التنفس يكون 80-8 = 72 لترا في الدقيقة وقد وجد أن قياس احتياطي التنفس هو أحسن دليل لمقدار اللياقة البدنية وتحمل المجهود العضلي هذا ويعتبر الشخص لائقاً بدنياً إذا كانت نسبة احتياطي للتنفس إلى أقصى تنفس تمثل 90 % أو أكثر .السعة الحيوية Vital Capacity• تعتبر السعة الحيوية من القياسات الهامة للتعرف على مدي ما يتمتع به الفرد من استعداد بدني ويتم قياسها بواسطة الأسبيروميتر Spirometere ومنه الجاف والمائي والإلكتروني .
وتعرف السعة الحيوية بأنها كمية الهواء التي يمكن طردها بأقصى زفير بعد أقصى شهيق ، وهي تعادل 3500سم3 في الرجل العادي بينما تزيد لدي الفرد الرياضي ، وتتأثر الأحجام المختلفة للسعة الحيوية بحجم الشخص حيث ثبت أن الأفراد طوال القامة سعتهم الرئوية كبيرة وهي تختلف باختلاف عمر الأفراد فهي تقل لدي الأطفال وتتأثر السعة الحيوية بوضع الجسم فهي أقل في وضع الرقود عنها في وضع الوقوف ، وترتبط السعة الحيوية كذلك بنوع الرياضة التي يمارسها اللاعب حيث تبلغ لدي لاعبي المسافات الطويلة حتى 7000سم3 ( 4 – 314 ) .
وهناك عدة عوامل تؤثر على السعة الحيوية للفرد هي :
 السن : حيث تزداد السعة الحيوية حتى سن 20 سنه وتقل بعد سن 30 سنة .
 النوع : السعة الحيوية في الذكور أكبر منها لدي الإناث .
 القوام : السعة الحيوية أكبر في وضع الوقوف عنها في وضع الرقود .
 توع النشاط الرياضي .
 المهنة .
 نمط الحياة النشط .
و أجريت العديد من الدراسات بغرض التعرف على تأثير ممارسة النشاط الرياضي على السعة الحيوية – وتقدير السعة الحيوية للرياضيين ومقارنتها لغير الرياضيين حيث تبين أن التدريب المنظم بشكل منتظم يؤدي إلى زيادة السعة الحيوية ( 6000 – 7000 سم3 ) . • ومن المعروف أن كمية الهواء والتي يمكن أن تستوعبها الرئتين في شهقة ( شهيق واحد ) واحدة تصل إلى 500 سم3 وتسمي هذه الكمية بهواء الشهيق أو Tidal Vodume T.V .ولتقدير السعة الحيوية للإنسان وضعت عدة معادلات : السعة الحيوية النسبية = السعة الحيوية عند الرجال = ( 40 × طول الجسم بالسم ) + ( 30 × وزن الجسم بالكجم ) . السعة الحيوية للسيدات = ( 40 × طول الجسم بالسم ) + ( 10 × وزن الجسم بالكجم ) .( 6-61 : 63 ) خصائص تمدد الرئتين والتجويف الصدري : متوسط السعة الحيوية للشباب حوالي 4.7 والإناث حوالي 3 لتر ، وقد تبلغ السعة الحيوية بالنسبة للأصحاء والرياضيين ذوي البنية الجيدة من 6 – 7 لتر . ( 8 – 133 ) تشبع الهيموجلوبين : يتم انتقال الأكسجين عبر الدم مع الهيموجلوبين الموجود داخل كرات الدم الحمراء ، وكل جزء من الهيموجلوبين عندما يحمل الأكسجين يسمي أكسيهيموجلوبين . كل جرام من الهيموجلوبين يستطيع حمل 1.34ملل من الأكسجين حيث يعتمد ارتباط الأكسجين بالهيموجلوبين على ضغط الأكسجين PO2 في الدم بحيث كلما راد تركيز الأكسجين في الدم زاد تشبع الهيموجلوبين وتؤثر على عملية تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين عدة عوامل منها : ‌أ. درجة حمضية الدم . ‌ب. درجة حرارة الدم . فكلما زادت أو قلت حمضية الدم قل تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين ، وكلما زادت أو قلت درجة حرارة الدم قل أيضاً تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين . سعة النقل الأكسجين للدم :أقصى كمية أكسجين يمكن أن يحملها الدم تعتمد على حجم الهيموجلوبين وقد ثبت أن كل 100 ملل دم في الرجال بها 14 إلى 18 جرام هيموجلوبين ونفس الكمية بها من 12 إلى 16 جرام هيموجلوبين لدي السيدات وكل جرام هيموجلوبين يستطيع أن يحمل 1.34 ملل أكسجين . وعلى ذلك فقدرة الرجال على حمل الأكسجين تكون حوالي من 16 إلى 24 ملل أكسجين لكل 100 ملل دم ، وعملية النقل تتم خلال مرور الدم على هواء الحويصلات في مدة تتراوح من 0.30 إلى 0.75 ثانية وهذا الوقت كافي لاتحاد الأكسجين بالهيموجلوبين حيث تكون درجة التشبع حوالي 98 % بشرط أن تكون درجة حرارة الجسم عادية وكذلك درجة PH الدم عادية أيضاً
عوامل مهمة لدراسة الجهاز التنفسي
1) العمر والجنس : لا يمكن تحقيق تقويم سليم لحالة وظائف الجهاز التنفسي دون التحديد الدقيق للعمر والجنس ، وكمثال على ذلك عند قياس السعة الحيوية ومقارنتها بالسعة الحيوية الفرضية التي يجب أن يكون الفرد عليها فإن ذلك يتم في ضوء عاملي العمر والجنس .
2) التخصص والمستوي الرياضي : تختلف طبيعة التنفس تبعاً لاختلاف وتباين التخصصات الرياضية ، مثلاً يكون التنفس عميقاً وإيقاعياً في التجديف ، بينما يكون عكس ذلك أي سطحياً وغير إيقاعي لدي لاعبي الملاكمة . وقد يكون التنفس متميزاً بكتم النفس كما هو الحال لدي لاعبي رفع الأثقال .
3) فترة الراحة بعد التدريب : التعب يؤثر على نتائج اختبارات الجهاز التنفسي ، لذا يلزم التأكد من أن الرياضي غير متعب قبل تطبيق اختبارات الجهاز التنفسي . وحيث إن ظاهرة التعب تعتبر إحدى الظواهر الطبيعية المصاحبة للتدريب الرياضي فإن الأمر يتطلب قبل إجراء أي قياس بغرض تقويم حالة التنفسي لدي الرياضي أن يكون ذلك في موعد مناسب بعد زوال نتائج التعب الحادثة بناء على التدريب الرياضي ، هذا إجراء ضروري إلا إذا كان هناك أغراض تتعلق بدراسة تأثير ظاهرة التعب نفسها على الجهاز التنفسي كدالة أو كإحدى الدلالات لتحديد مدي التكيف مع الحمل التدريبي .
4) الإحساس الشخصي : يجب التعرف على إحساس الفرد بحالته من حيث طبيعة عملية التنفس ، وعدم وجود أي معوقات في عملية التنفس ، لذلك يجب سؤال الرياضي عن إحساسه من حيث :  هل يشعر بشد في عضلات الصدر ؟  هل يشعر بعدم كفاية هواء الشهيق ؟  هلا يستمر في النهجان لفترة طويلة بعد أداء المجهود البدني ؟
5) حالة التنفس من خلال الأنف : يجب التأكد من كون الرياضي يستطيع التنفس من خلال أنفه دون أي معوقات ، هذا أمر مهم لأن عملية التنفس عن طريق الأنف يسمح لها بأن تقوم بوظائفها التي تتضمن ترطيب وتدفئة هواء الشهيق ، لكن عند أداء المجهود البدني لدرجة ما فإن ذلك يجعل عملية التنفس من خلال الأنف أمراً صعباً .
6) الخلو من أمراض الجهاز التنفسي : تؤثر أمراض الجهاز التنفسي سلباً على وظائف هذا الجهاز ، لذلك فإن معرفة التاريخ المرضي للرياضي من الأمور المهمة التي تساعد على تفسير النتائج التي يتم التوصل إليها عن الجهاز الدوري . 7
) قوانين الغاز : وهي مجموعة من القوانين التي تؤثر على حجم الغازات تبعاً لاختلاف ظروف القياس من حيث " درجة الحرارة " و " الضغط " ، حيث إن كلاً العاملين يؤثران على حجم الغازات المقاس .  ولكي تكون القياسات الخاصة بالجهاز التنفسي صحيحة يجب الأخذ في الاعتبار عاملي " درجة الحرارة " و " الضغط " .
أولاً : الأحجام الرئوية The Pulmonary Volumes :يعتبر تقدير أحجام حركة الهواء الداخل والخارج إلى ومن الرئتين من أسهل طرق دراسة التهوية الرئوية ، وهذه العملية تسمي العملية الأسبيرومترية Spiromtry وتقاس بجهاز الأسبيروميتر Spirometer . وهناك أربعة أحجام تكون في مجملها الحجم الأقصى لسعة الرئتين وهي كما يلي :
1. حجم هواء التنفس العادي The Tidal Volum ( TV ) :وهو حجم هواء الشهيق أو الزفير في المرة الواحدة ، ويتراوح ما بين 350 إلى 800 مليلتر ، بمتوسط قدره 500 مليلتر ، ويزيد أثناء النشاط ليبلغ حوالي من لتر إلى لترين ( 1 – 2 لتر ) على حساب حجم احتياطي الشهيق أكثر منه من احتياطي الزفير . 2. احتياطي هواء الزفير Expirotory Reserve Volum ( ERV ) :وهو حجم الهواء الذي يمكن إخراجه بالإضافة إلى حجم هواء الزفير العادي ، ويبلغ حجمه عادة حوالي 1100 مليلتر .
3. احتياطي هواء الشهيق Inspiratory Reserve Volum ( IRV ) :وهو حجم الهواء الذي يمكن استنشاقه بالإضافة إلى حجم هواء الشهيق العادي ويبلغ حجمه عادة حوالي 3000 مليلتر .
4. حجم الهواء المتبقي Residual Volum ( RV ) : وهو حجم الهواء الذي يبقي في الرئتين وعادة ما يبلغ حجمه حوالي 1200 مليلتر .
ثانياً : السعات الرئوية The Pulmonary Capacities :
تتكون السعات الرئوية أساساً من تصنيفات الأحجام الرئوية في مجموعات تسمي السعات الرئوية وتشمل ما يلي :
1. سعة الشهيق Inspiratory Capacity :وهي تساوي حجم الهواء التنفسي العادي ، بالإضافة إلى احتياطي هواء الشهيق ( حوالي 3500 مليلتر ) وهي السعة التي يمكن للإنسان أن يستخدمها في الأحوال العادية وكذلك في أقصي حد لها .
2. السعة الوظيفية المتبقية The Functional Residual Capacity :وهي تتكون من احتياطي هواء الزفير ، بالإضافة إلى حجم الهواء المتبقي وهذه السعة تمثل حجم الهواء الذي يبقي في الرئتين حتى نهاية الزفير العادي ( حوالي 2300 مليلتر ) .
3. السعة الحيوية The Vital Capacity ( VC ) :وهي تساوي مجموع حجم احتياطي الشهيق ، بالإضافة إلى هواء الشهيق العادي بالإضافة إلى احتياطي الزفير ، وهذه السعة تعتبر أكبر حجم للهواء يستطيع الإنسان أن يخرجه بعد أخذ أقصى شهيق وعادة ما تبلغ 4600 مليلتر ويمكن أن تصل إلى 6-7 لترات لدي طوال القامة .
4 السعة الرئوية الكلية The Total Lung Capacity :وهي أقصى سعة تمثل أكبر حجم للهواء تستطيع الرئتان استيعابه بعد أقصي شهيق ( حوالي 5800 مليلتر ) .
طرق قياس وتقويم الجهاز التنفسي1
. قياس السعة الحيوية : تعتبر السعة الحيوية Vital Capacity ذلك الجزء من السعة الرئوية العامة الذي يمكن تحديده بأقصى حجم لهواء الزفير بعد أقصى زفر ،
وتنقسم السعة الحيوية إلى ثلاثة أجزاء هي :  حجم هواء الزفير .  حجم هواء التنفس .  حجم احتياطي هواء الشهيق . ويمثل حجم احتياطي هواء الشهيق تقريباً نصف حجم السعة الحيوية كلها ، وخاصة أن هذا الجزء من الهواء هو الذي يستخدم لزيادة عمق التنفس خلال العمل البدني ، بينما يمثل احتياطي هواء الزفير حوالي ثلث ( ) السعة الحيوية ، وهو يساهم في زيادة عمق التنفس أثناء الحمل البدني ولكن بدرجة اقل من احتياطي هواء الشهيق . حجم هواء التنفس هو حجم الهواء الذي يدخل إلى الرئتين أثناء الشهيق ، تستخدم عدة أنواع مختلفة من الأجهزة لقياس السعة الحيوية منها جهاز الأسبيروميتر المائي ، الأسبيروميتر الجاف ، وعند قياس السعة الحيوية يجب أن يكون المختبر في الوضع الرأسي . وتعتبر السعة الحيوية أحد المقاييس المهمة للحالة الوظيفية للجهاز التنفسي حيث يرتبط مقدارها بالأحجام الرئوية وكذلك بقوة عضلات التنفس . ويتطلب تقويم السعة الحيوية للفرد أن تتم المقارنة بين السعة الحيوية المسجلة والتي قام فعلاً بتحقيقها على الجهاز ومقدار السعة الحيوية المفترض أن يكون عليها هذا الفرد . ويمكن حساب السعة الحيوية الفرضية في هذه الحالة عون طريق عدة معادلات رياضية توصل لها العلماء عن طريق بعض المقاييس الأنثروبومترية للفرد ، بالإضافة إلى عامل السن والجنس . في مجال الطب الرياضي تستخدم معادلات Kornam Boldoin , Ritchard • السعة الحيوية الفرضية ( رجال ) = ( 27.63 – 0.122 × العمر بالسنة ) × الطول بالسنتيمتر . • السعة الحيوية الفرضية ( سيدات ) = ( 21.78 – 0.101 × العمر بالسنة ) × الطول بالسنتيمتر . كما يقترح روسيل ( Russell, 1978 ) المعادلة التالية لاستخراج السعة الحيوية الفرضية : • السعة الحيوية الفرضية ( رجال ) ( 0.12102 × الطول بالبوصة ) – ( 0.01357 × السن بالسنة ) – 03.18373 • السعة الحيوية الفرضية ( سيدات ) ( 0.07833 × الطول بالبوصة ) – ( 0.01539 × السن بالسنة ) 01.04912 2. قياس السعة الحيوية السريعة Forced Vital Capacity ( FVC ) :يعتبر Votcha B.E أول من لفت الانتباه إلى أهمية دور سرعة خروج هواء الزفير عند قياس السعة الحيوية ، حيث إنه إذا ما تم إخراج الزفير بأقصى سرعة فإن مقدار ما يسجل من السعة الحيوية يكون عادة أقل من السعة الحيوية البطيئة بمقدار 2000- 3000 مليلتر ، وتلا ذلك Tefno الذي استخدم جهاز رسم الأحجام الرئوية Spirograph ونجح من خلاله في تسجيل السعة الحيوية السريعة خلال الثانية الأولي ( FVC1 ) وتتضح أهمية قياس السعة الحيوية السريعة عند مقارنتها بمثيلاتها البطيئة لنفس الشخص ، وهذا مفيد في تشخيص كثير من الأمراض المعوقة للجهاز التنفسي ، وعلى سبيل المثال في حالة مرض الانتفاخ Emphysema تصبح جدران الحويصلات صلبة وتفقد خاصية المطاطية ، ويؤدي ذلك إلى إمكانية أن يكون الشهيق طبيعياً أو بدرجة أقل ، غير أن انقباض الحويصلات لطرد هواء الزفير يتأخر ، حيث يمكن ملاحظة ذلك بسهولة عن طريق المقارنة بين السعة الحيوية البطيئة والسعة الحيوية السريعة ، وهذا الفرق يجب ألا يزيد عن 20 % ، حيث إن السعة الحيوية يجب أن تكون في حدود 80 – 85 % من السعة الحيوية البطيئة وترتفع هذه النسبة قليلاً لدي الرياضيين . وفي حالة وجود بعض المعوقات في المسالك الهوائية يمكن أن تصل نسبة السعة الحيوية البطيئة في الثانية الأولي إلى 20 – 40 % من السعة الحيوية السريعة . ويمكن استخدام القياس للسعة الحيوية السريعة خلال نهاية الثانية الثانيــة( FVC 2 ) و الثالثة FVC3 ) ( دون الاقتصار فقط على الثانية الأولي ، وعادة ما يطرد الشخص السليم صحياً 83 % من حجم الهواء في السعة الحيوية البطيئة خلال الثانية الأولي ، وتزيد هذه النسبة لتصل إلى 94 % خلال الثانية الثانية ، بينما تبلغ 97 % عند الثانية الثالثة . 3. قياس قوة عضلات التنفس ومعدل سرعة سريان الدم : يستخدم لذلك عدة أجهزة منها أجهزة مقياس التنفس Peneumatometer وجهاز قياس سرعة سريان هواء الرئة Peneumotachometer وغيرها . ويقيس جهاز مقياس التنفس مستوي ضغط الرئتين أثناء كتم التنفس أو إخراج الزفير بقوة ، حيث تبلغ قوة هواء الزفير 80 – 200 مم زئبق ( MM.PT.CT ) وهي بذلك تزيد عن قوة هواء الشهيق التي تتراوح ما بين 50 – 70 مم زئبق ( MM.PT.CT ) . ويقيس " جهاز سرعة سريان هواء الرئة " حجم ومعدل حجم سرعة هواء الزفير والشهيق خلال مروره في الممرات الهوائية بقوة . ومن خلال ذلك يمكن الحكم على مستوي قوة ( السرعة × القوة ) هواء الشهيق والزفير وسرعته ، حيث يعبر عن ذلك باللتر في الثانية.وتبلغ نسبة قدرة هواء الشهيق إلى قدرة هواء الزفير حوالي الواحد الصحيح لدي الأشخاص الأصحاء غير الرياضيين ، بينما تقل عن ذلك لدي المرضي ، وتزيد عن الواحد الصحيح لدي الرياضيين ( قد تصل إلى 1.2 – 1.4 ) ، ولهذا أهمية كبيرة بالنسبة للرياضيين ، حيث إن زيادة عمق التنفس تكون على حساب استخدام هواء احتياطي الشهيق . 4. قياس الحجم الأقصى لسرعة سريان هواء التنفس : تعبر قياسات الحجم لأقصى لسرعة سريان هواء الزفير عن مقدار مقاومة سريان الهواء داخل المسالك الهوائية . حيث تتوقف هذه المقاومة على مدي اتساع المسالك الهوائية ، فكلما زاد كلما زاد الاتساع قلت مقاومة سريان الهواء والعكس صحيح أيضاً ، حيث إنه كلما ضاقت المسالك الهوائية زادت مقاومة سريان الهواء ، وبمعني آخر كلما قلت مقاومة سريان الهواء في المسالك الهوائية يزداد حجم هواء الزفير أو الشهيق خلال وحدة زمنية معينة عند أداء الإنسان حركات التنفس بأقصى سرعة .ويعبر عن قياسات الحجم الأقصى لسرعة سريان هواء الزفير الشهيق باللتر في الثانية ( ل / ث ) ، ويمكن الحكم عن طريقة الاختبارات التي تقيس الحجم لسرعة سريان هواء التنفس على كفاءة التوصل للقصبة الهوائية ، حيث تعتبر القصبة الهوائية أحد عوامل الحالة الوظيفية للجهاز التنفسي الخارجي المهمة ، ولها تأثير مباشر على الطاقة المبذولة لعمل التهوية الرئوية ، فكلما كان توصيل القصبة الهوائية أفضل قل استهلاك الطاقة اللازمة للتهوية الرئوية.ويتم قياس الحجم الأقصى لسرعة سريان الهواء بواسطة جهاز " قياس سرعة سريان هواء الرئة " ،
ويتكون هذا الجهاز من أسطوانة متصلة بجهاز مانوميتر Manometer لتوضيح القراءة ، وبداخل الأسطوانة المفتوحة من كلا الجانبين ، و عند مرور الهواء بالأسطوانة يتأثر جدار الأسطوانة بقوة وسرعة مرور الهواء والذي يقوم بنقل هذه القوة الدافعة إلى المانوميتر الذي يظهر في شكل قياسات اللتر / ثانية وفيما يلي الأساليب المستخدمة لقياس الحجم الأقصى لسرعة سريان هواء الزفير والشهيق ، وكذلك أسلوب استخراج الحجم الأقصى الفرضي لسريان الهواء . ‌أ. قياس الحجم الأقصى لسرعة سريان هواء الزفير ( PEF ) .يتم قياس الحجم الأقصى لسرعة سريان هواء الزفير باستخدام الجهاز السابق الإشارة إليه " جهاز سرعة سريان هواء الرئة " ، حيث تتم إدارة مفتاح الجهاز لوضع " الزفير " ، وتمسك الأسطوانة باليد ، ويقوم المختبر بأخذ أقصى شهيق ووضع طرف الأسطوانة في فمه مع إحاطة هذا الطرف بالشفتين بإحكام ، ويقوم بإخراج أقصى زفير قصير . ثم يتم تسجيل القراءة التي تظهر على المانوميتر ( لتر / ثانية ) يكرر القياس للحصول على أعلى المقادير . ‌ب. قياس الحجم الأقصى لسرعة سريان هواء الشهيق ( PIE ) . يستخدم نفس الجهاز ، يدار مفتاح الجهاز على وضع " الشهيق " ، ويتم أداء أقصى زفير كتمهيد لأداء أقصى وأسرع شهيق ، وتسجيل القراءة التي تظهر على المانوميتر ( لتر / ثانية ) ، يكرر القياس للحصول على أعلي المقادير . ‌ج. حساب الحجم الأقصى لسرعة سريان هواء الزفير والشهيق : يتم تحديد الحجم الأقصى الفرضي لسرعة سريان هواء الزفير بحاصل ضرب السعة الحيوية الحقيقة في 01.255. قياس قوة عضلات الزفير : يتم قياس قوة عضلات الزفير بواسطة جهاز البنيوماتوميتر Peneumatometer الغشائي ، ولقياس قوة عضلات الزفير يتم أخذ شهيق عمق وإخراج الزفير في مبسم الجهاز بقوة ، وتقدر عضلات الزفير بنسبة للتمثيل الغذائي القاعدي الفرضي . مثال :  قوة عضلات الزفير التي تم قياسها باستخدام جهاز " البنيوماتوميتر " 160 مم / زئبق .  التمثيل القاعدي بناء على جداول هاريس وبندكت Harres – Binindkt 1700 سعر حراري .6. قياس حالة الجهاز التنفسي باستخدام البونى سبيروميتر :تطورت أجهزة قياس وظائف الجهاز التنفسي ، وأصبح في مقدار جهاز صغير الحجم قياس العديد من المتغيرات في وقت واحد . من هذه الأجهزة جهاز البونى سبيروميتر Pony Spirometerd ، الذي يمكنه قياس العديد من التغيرات في وقت واحد وطباعتها على شريط تسجيل موضح عليه قيم هذه المتغيرات المقاسة ورسم بياني لهذه المتغيرات ، ويستطيع هذا الجهاز إعطاء البيانات في ثلاثة أشكال هي : 1) البيانات الحقيقة التي تم قياسها فعلاً .2) البيانات المقابلة للبيانات الحقيقة والتي يطلق عليها الفرضية . 3) النسبة المئوية للبيانات الحقيقة إلى البيانات الفرضية . وقبل بدء العمل بالجهاز يتم إدخال البيانات العامة ، وهي ضرورية ومهمة في استخراج البيانات الفرضية للمختبر وتشمل : ( التاريخ – الجنس – والعمر بالسنة و الطول بالسنتيمتر ، والوزن بالكيلو جرام ) ( 1 : 116 – 135 ) .المراجع1 أبو العلا عبد الفتاح فسيولوجيا ومورفولوجيا الرياضي وطرق القياس 2 بهاء سلامة صحة الغذاء ووظائف الأعضاء ، دار الفكر العربي ، الطبعة الأولي ، 2000م .3 ـــــــ فسيولوجيا الرياضة والأداء البدني ( لاكتات الدم ) ، دار الفكر العربي ، الطبعة الأولي ، 2000م 4 ـــــــ فسيولوجيا الرياضية ، دار الفكر العربي ، الطبعة الثانية ، 1994م .5 سيد عبد الجواد ، نادر شلبي مبادئ فسيولوجيا الرياضة والتدريب ، الطبعة الأولي ، 1998م .6 سلمي نصار ،ذكى درويش ، عصام حلمي بيولوجيا الرياضة والتدريب ، دار المعارف الطبعة الأولي ، 1982م .7 محمد حسن علاوى ،أبو العلا عبد الفتاح فسيولوجيا التدريب الرياضي ، دار الفكر العربي ، الطبعة الأولي ، 1984م . 8 يوسف دهب على الفسيولوجيا العامة و فسيولوجيا ، مذكرة منشورة بكلية لتربية الرياضية بالإسكندريه