فیزیولوژی ورزشی

فیزیولوژی ورزشی بخش اول

تعریف علم فیزیولوژی

مسئولیت مطالعه چگونگی طرز کار بدن با علم فیزیولوژی است . قلمرو فیزیولوژی به مفهوم وسیع کلمه مجموعه رده های حیوانی و گیاهی را در بر می گیرد . فیزیولوژی ذاتاً یک دانش تجربی است و اطلاعات تجربی تا آنجایی که امکانپذیر باشد با انجام اندازه گیری های عینی به دست می آید . برای مثال با قرار دادن دست بر روی پیشانی بیمار ممکن است بتوان وجود تب را احساس کرد اما تشخیص واقعی به وسیله ترمومتر پزشکی انجام می گیرد که با قاطعیت درجه حرارت بدن بیمار را مشخص میکند .  بدن انسان از گروههای متعدد سلولی که اندامها را تشکیل می دهند ساخته شده است در موجود زنده ، همکاری اندامها تعدادی سیستم را در بدن تشکیل می دهد . چنانکه قلب ، رگهای خونی و خون رویهم سیستم قلبی عروقی ( cardiovascular ) را تشکیل میدهند . ریه ها و مجاری تنفسی با عضلات تنفسی ، سیستم تنفسی ( respiratory ) را می سازند . سیستم گوارش ( Dijestive ) غذاهای مصرف شده از راه دهان را به شکل قابل استفاده برای نمو ، ترمیم بافتها ، تولید انرژی و گرما در می آورد . مواد زائد توسط سیستم ادراری ( urinary ) به خارج از بدن دفع می گردند . این سیستم از کلیه ها که سازنده ادرار هستند تشکیل شده است . اعمال بدن از دو سیستم فرماندهی یا کنترل دستور می گیرند ، یکی غدد داخلی که تولید کننده هورمونها یا پیکهای شیمیایی هستند و همراه با جریان خون برای تحریک اندامهای دور دست به حرکت در می آیند و دیگری سیستم عصبی که اطلاعات و دستورات را در طول رشته های عصبی به صورت امواج عصبی انتقال می دهد ، سیستم عصبی خود به دو دسته مرکزی و محیطی ( پیرامونی ) تقسیم می شود . سیستم عصبی مرکزی شامل مغز و نخاع میباشد و سیستم عصبی محیطی توسط سیستم عصبی مرکزی کنترل میشود . بدن بوسیله حسهای خاص بینائی ، بویائی ، شنوائی و چشائی از محیط اطراف باخبر میشود.  این فقط برای تسهیل کار است که بدن را به سیستم های مختلف تقسیم کرده اند و باید همیشه به یاد داشت که تمام سیستمهای بدن به هم مربوط هستند . علم فیزیولوژی با عمل آناتومی ارتباط بسیار نزدیک و تنگاتنگی دارد . این دو علم علیرغم ویژگیهای مربوط به خود ، خیلی به هم مربوط هستند . به عبارت دیگر ساختمان بدن موجود زنده و عمل آن غیر قابل تفکیک از هم می باشند . این هماهنگی را می توان در ساختمان و کار اعضای مختلف عملاً مشاهده کرد .

طب ورزشی و فیزیولوژی ورزش

عبارت طب ورزشی عبارت است کلی که نه تنها به جنبه پزشکی ورزش و تمرین بلکه به سایر جنبه ها اطلاق می گردد . برخی از این جنبه ها عبارتند از :

1- پزشکی ورزشی

2- بیومکانیک

3- پزشکی بالینی

4- رشد و کامل 

5- روان شناسی

6- فیزیولوژی

جنبه اخیر مترادف با فیزیولوژی ورزشی یا فیزیولوژی تمرینات ورزشی است . این جنبه از طب ورزشی از قطه نظر عملی عکس العمل و هم آهنگی بدن نسبت به تمرینات ورزشی می پردازد . این جنبه شامل تمرینات خیلی شدید ، یعنی جلسات تمرین انفرادی ، تمرینات سنگین و طولانی می باشد . به بیان ساده فیزیولوژی ورزش ، اصول فیزیولوژیکی تربیت بدن و برنامه های ورزش قهرمانی را ارائه میکند .

 فصل اول : انرژی ، منابع انرژی ، متابولیسم ( سوخت و ساز )

الف ) انرژی

دانشمندان ظرفیت انجام کار را انرژی می گویند . کار مورد نظر آنها به عنوان کاربرد نیروی معینی در مسافت معینی تعریف شده است .

بطور طبیعی شش نوع انرژی وجود دارد که عبارتند از :

1- مکانیکی ، 2- حرارتی  ،  3- نورانی ،  4- شیمیایی ،  5- الکتریکی ،  6- هسته ای

هر یک از انواع انرژی می توانند به یکدیگر تبدیل شوند . براساس نظریه بقای انرژی ، اگر چه انواع انرژی قابل تبدیل به یکدیگرند ولی انرژی را نه می توان ایجاد کرد و نه می توان از بین برد . به عنوان مثال بدن ما میتواند انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند که این حالت در صورت ایجاد تحریک برای انقباض عضلات بوجود می آید . یا کسی که مشغول بازی بسکتبال است در واقع در حال تبدیل انرژی شیمیایی ( مواد غذایی ) به انرژی حرارتی و مکانیکی است . بنابراین در تمام حرکات انسان انرژی لازم برای اندام و یا ارگانیزمهای داخلی بدن از غذا ( در نتیجه سوخت و تبدیل مواد غذایی ) فراهم می شود .

 ب ) کار

فیزیکدانان کار را به عنوان حاصل ضرب نیرو در مسافتی که این نیرو در آن عمل میکند تعریف می کنند . جمله بالا را می توان به صورت زیر بیان کرد :

 مسافت * نیرو = کار

 ج ) توان

اصطلاح توان برای نشان دادن کار در واحد زمان مورد استفاده قرار میگیرد توان از نیرو و سرعت تشکیل شده است و می توان آن را به ترتیب زیر نشان داد :

مسافت * نیرو    = توان  

و یا

 کار    = توان

زمان       زمان

به عنوان مثال : اگر وزنه 5 کیلوگرمی در مدت 1 ثانیه به مسافت 5 متری حمل شود توان را می توان بصورت زیر نمایش داد

 کیلوگرم در ثانیه    25 = 5 متر * 5 کیلوگرم   = توان

د ) واحد اندازه گیری انرژی

انرژی مصرف شده و نیز کاری که با استفاده از آن صورت می گیرد را می توان برحسب کالری تعیین نمود . کیلو کالری ( که با حرف C بزرگ نمایش داده میشود ) عبارت از حرارتی است که بتواند یک کیلوگرم آب 14 درجه را یک درجه سانتیگراد نماید . انرژی لازم برای اینکه هر فرد بتواند وزن بدن خود را حفظ نماید بسته به سن ، اندازه بدن و جنسیت بطور متوسط روزانه بین 1500 تا 300 کیلو کالری میباشد . در هنگام ورزش ، ورزشکاران روزانه به حدود 500 تا 2000 کیلو کالری و در شرایط سخت تمرین بیش از این مقدار انرژی اضافه نیازمندند .

هـ ) تعادل انرژی

به رغم اینکه فرد تلاش میکند که با رژیم غذایی یا ورزش کنترل وزن داشته باشد ، تعادل انرژی بین غذای دریافتی و انرژی مصرفی است که تعیین میکند آیا برنامه کنترل وزن موفق بوده است یا خیر .

 1- تعادل انرژی خنثی

این حالت موقعی پیش می آید که مقدار کالری غذای دریافتی با مقدار کالری مصرفی یکسان باشد و تحت شرایط وزن بدن در حد ثابتی قرار میگیرد .

 2- تعادل انرژی مثبت

تعادل انرژی مثبت هنگامی صورت می گیرد که کالری دریافتی بدن بیشتر از کالری مصرفی است . در این حالت غذای اضافی به صورت چربی در بدن ذخیره می گردد و وزن بدن افزایش می یابد .

3- تعادل انرژی منفی

در تعادل انرژی منفی ، مقدار کالری مصرفی بیشتر از مقدار کالری دریافتی است و چربی ذخیره شده به عنوان انرژی به کار می رود . در نتیجه چربی و وزن بدن کاهش می یابد .

بدیهی است که تمرین ورزشی می تواند سهم موثری در کاهش وزن داشته باشد ، به شرطی که به طور منظم انجام گیرد و مقدار کالری سوخته شده نیز به اندازه کافی باشد .

و ) مواد غذایی انرژی زا

مواد غذایی که در نتیجه سوخت و ساز در بدن تولید انرژی می کنند عبارتند از :

1-   قندها یا هیدراتهای کربن

2-   چربی ها یا لیپیدها

3-   پروتئین ها یا اسیدهای آمینه

به گروههای فوق از آنجا که تولید کننده انرژی هستند مواد غذایی اصلی نیز می گویند علاوه بر این مواد غذایی ، گروهی دیگر از مواد غذایی همچون آب ، ویتامینها و مواد معدنی فاقد کالری هستند لذا به مواد غذایی غیر انرژی زا معروفند . ولی باید دانست که انرژی زا نبودن این گروه از مواد غذایی به هیچ عنوان از ارزش و اهمیت تغذیه ای آنها نمی کاهد . کالری حاصل از هر یک از مواد غذایی ذکر شده در بالا در بمب کالری سنج ] دستگاه مخصوصی است برای اندازه گیری انرژی حاصل از سوختن مواد غذایی در خارج از  بدن [ به ترتیب زیر می باشد :

1- یک گرم ماده قندی              1/4 کالری

2- یک گرم ماده پروتئینی          6/5 کالری

3- یک گرم ماده چربی              3/9 کالری

با توجه به اینکه هضم و چذب مواد غذایی مخصوصاً پروتئین ها در بدن کامل نیست و نیز هنگام تغییرات شیمیایی مواد غذایی ، مقداری ر مصرف میشود لذا میزان کالری حاصل از مواد غذایی در بدن عبارت خواهد بود از :

یک گرم ماده قندی              4 کالری

یک گرم ماده پروتئنی           4 کالری

یک گرم ماده چربی              9 کالری

با توجه به اینکه چربی ها از لحاظ مقدار انرژی ذخیره در واحد وزن بر کربوهیدراتها و پروتئین ها برتری دارند و هر گرم چربی انرژی معادل دو برابر یک گرم کربوهیدارت یا پروتئین تولید می نماید شاید این تصور پیش آید که بهتر است رژیم غذایی روزانه انسان کلاً از چربی ها باشد که در این صورت توجه به این نکته حائز اهمیت است که برای ادامه حیات سلولها و اندامهای مختلف بدن ، نیاز به مواد غذایی متنوع و کافی میباشد و مصرف زیاد چربی سبب کاهش اشتها می شود و هضم آن به مراتب  مشکل تر از مواد انرژی زای دیگر است . علاوه بر این ، مازاد مواد چربی در بدن در زیر پوست و کنار اندامها ذخیره میشود و فعالیت آنها را محدود می سازد و ضمناً موجب چاقی و امراض قلبی و عروقی می گردد لذا به منظور تامین نیازهای غذایی اندامها و دستگاههای بدن دانشمندان علوم تغذیه معتقدند که رژیم غذایی روزانه انسان باید از الگوی زیر و یا نزدیک به آن تبعیت کند :

مواد قندی و نشاسته                      40%

مواد چربی                                   25%

مواد پروتئینی                               25%

ویتامین ها ، املاح معدنی و مایعات    10%

آشنایی با مواد اصلی غذایی

قبل از شرح مختصر مواد اصلی غذایی ، یادآور می شویم که اعمال اصلی غذا در بدن عبارتند از :

1-   ایجاد انرژی مورد نیاز فعالیت

2-   تامین رشد و ترمیم بافتهای بدن

3-   تنظیم اعمال بدن

قندها

مهمترین منابع غذایی قندی برای انسان گیاهان هستند که برحسب ماهیت شیمیایی از انواع قندهای ساده ( مونوساکارید ) ساخته شده اند . از قندها برای :

1-   ایجاد اجزاء ساختمانی

2-   تولید انرژی

3-   واسطه های سوخت و سازی

4-   شرکت در پدیده های حیاتی در بدن انسان استفاده می شود .

مقدار قند مورد نیاز بدن بستگی به حالات فیزیولوژیک و فعالیتهای بدنی دارد . عموماً در مواد غذایی مصرفی روزانه مواد قندی به اندازه کافی وجود دارد . مازاد بر نیاز بدن قند مصرفی به صورت گلیکوژن ( نشاسته حیوانی ) در کبد و عضلات ذخیره میشود و در صورت ادامه مصرف مواد قندی مازاد بر ظرفیت ذخیره عضلات و کبد این قندها تبدیل به چربی شده و در نتیجه موجب افزایش چربی های بدن می گردد . در ادامه طولانی مصرف قند امکان پیدایش بیماری دیابت وجود دارد . کاهش مصرف قند در حالی که نیازهای بدن انسان را برآورده ننماید موجب اختلالات عصبی و ضعف عضلانی می گردد . بنابراین مصرف صحیح و برآورد نمودن نیاز بدن به مقدار قند مورد نیاز یکی از مهمترین عوامل جلوگیری از ابتلا به بیماریهای متابولیک است  . اهمیت قند ساده ( گلوکز ) در خون از آن روست که سلولهای مغز تنها انرژی لازم خود را از این ماده کسب می نمایند . لذا به محض کاهش گلوکز در خون فرد دچار سرگیجه و در نهایت بیهوشی می گردد .

چربی ها ( لیپیدها )

نقش اصلی چربی ها در بدن انسان ذخیره انرژی است . علاوه بر شرکت چربی در ساختمان غشاء سلولی ، بدن دارای گروه مخصوص چربی ( Adipose cell ) است که عمل اصلی آنها ذخیره چربی میباشد . اگر چه تعداد سلولهای چربی ممکن است در اثر احتیاج به ذخیره بیشتری در بالغین افزایش یابد . ولی شواهد زیادی در دست است که نشان میدهد که تعداد سلولهای چربی در بسیاری از قسمتهای بدن در سالهای اولیه زندگی و مجدداً در دوره نوجوانی تعیین می شوند . وقتی چربی تشکیل شد و در سلولهای بافت چربی قرار گرفت در بدن راهی برای دفع آن وجود ندارد . بنابراین تنها راه کاهش چربی ، اکسیده شدن ( سوختن ) آن به صورت گرما و انرژی است .مقدار معینی از چربی در بدن ضروری بوده و طبیعی تلقی میشود ، این مقدار در زنان 18 تا 20 درصد و در مردان 12-15 درصد وزن بدنشان میباشد . در افراد ورزشکار پائین تر از افراد غیر ورزشکار میباشد . اضافه بر این مقدار اضافه وزن و مقدار بیش از اندازه آن چاقی نامیده میشود .

پروتئین ها

تقریباً حدود 20 درصد وزن بدن افراد بالغ را پروتئین ها تشکیل می دهند . این مقدار پروتئین ، ½ در عضلات ، 5/1 در استخوان و ½ در پوست و بقیه در بافتهای دیگر و مایعات بدن است . تمام آنزیمها ( موادی که تسهیل کننده و تسریع کننده روند سوخت و ساز مواد در بدن می باشند ) پروتئین هستند . بسیاری از هورمونها یا پروتئینی هستند و یا مشتقاتی از پروتئین می باشند . اجزاء سازنده پروتئین را اسیدهای آمینه می نامند . ارزش نهایی یک پروتئین غذایی برای بدن انسان در ترکیب اسیدهای آمینه آن می باشد .

اسیدهای آمینه در فرآیندهای حیاتی ( بیولوژیک ) متعدد شرکت دارند که برخی از آنها عبارتند از :

1-   مورد نیاز برای رشد و نگهداری بافتها هستند .

2-   در تشکیل اجزاء ضروری بدن مثل هورمونها شرکت دارند .

3-   در تنظیم و موازنه آب بدن بخصوص در داخل و خارج سلول شرکت دارند .

4-   به نوان عناصر خنثی متحمل تغییرات جزئی میزان اسید در بدن می باشند .

5-   انتقال مواد غذایی در بدن با کمک آنها انجام می شود .

مصرف انرژی در بدن

انرژی آزاد شده در اثر شکسته شدن مواد غذایی مستقیماً برای سلولهای عضلانی قابل استفاده نمی باشد . بلکه این نوع انرژی دارای ترکیب شیمیایی خاصی به نام  « آدنوزین تری فسفات » است و مخفف آن ATP میباشد در عضلات مورد استفاده قرار می گیرند .

ATP

ATP در تمام سلولهای عضلانی ذخیره می گردد و به هنگام احتیاج سلول عضلانی به انرژی ، تجزیه می شود و انرژی ذخیره شده در آن آزاد شده صرف انقباض عضلانی  می گردد . به بیان دیگر شکسته شدن ATP در واقع منبع فوری انرژی برای فرآیند انقباض تارهای عضلانی به حساب می آید .( فرآیند انقباض عضلانی عبارت است از در هم لغزیدن رشته های پروتئینی آکتین و میوزین در تاریچه های عضلانی )

ATP دارای سه گروه فسفات با انرژی بالا میباشد . در ضمن شکسته شدن ATP ، یکی از پیوندهای فسفات از بقیه ملکول جدا می گردد و تقریباً 8000 کالری ( 8 کیلو کالری ) انرژی آزاد شده و فسفات آزاد و آدنوزین دی فسفات ( ADP ) تشکیل می گردد .

کراتین فسفات ( PC )

علاوه بر ATP ، کراتین فسفات یا مخفف آن PC ماده شیمیایی مهم دیگری است که بخشی از انرژی ذخیره را تامین میکند . PC بطور مستقیم به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار نمی گیرد و در عوض برای ساخته شدن مجدد ATP از ADP مورد استفاده واقع می شود ( موقعی که PC شکسته می شود مقدار زیادی انرژی آزاد شده و کراتین و فسفات آزاد تشکیل می شود ، این انرژی برای تولید مجدد ATP در دسترس قرار خواهد گرفت )

 سیستم های انرژی

فعالیتهای ورزشی با توجه به شدت فعالیت و مدت آن از طریق سه مسیر سوخت و سازی ، نیازهای انرژیکی خود را تامین می کنند . روش تولید و ذخیره سازی ATP در هر سه سیستم یکسان است . این سیستم ها یا دستگاههای انرژی در دو دسته کلی بی هوازی و هوازی قرار می گیرند .

الف ) دستگاه های انرژی بی هوازی

بی هوازی به معنی بدون اکسیژن است در حالی که لفظ سوخت و ساز مستلزم حضور اکسیژن می باشد ، لذا سوخت و ساز بی هوازی یا منابع بی هوازی ATP به دوباره سازی ATP از طریق واکنش های شیمیایی اطلاق می گردد که مستلزم حضور اکسیژن تنفسی نیست . به عبارت دیگر زمان کافی برای رسیدن اکسیژن تنفسی به سلولهای عضلانی در برخی از فعالیتها وجود ندارد و به همین دلیل سلول ناچار است از موجودی اکسیژن در اختیار استفاده کرده و ATP مورد نیاز انقباض عضلانی را دوباره سازی کند . سئوال این است که با توجه به محدود بودن ذخیره اکسیژن موجود در عضلات و سلولها ، چه نوع فعالیتهایی می تواند به اتکاء دستگاه بی هوازی انجام شوند ؟

دو مسیر از سه مسیر ذکر شده در تامین انرژی مورد نیاز فعالیتها جزو دستگاه بی هوازی می باشند . این دو مسیر متابولیکی انرژی در بدن عبارتند از :

1-   سیستم فسفاژن ( به ATP و کراتین فسفات مجموعاً فسفاژ گفته میشود ) .

2-  سیستم اسید لاکتیک ] این سیستم را گلیکولیز به معنی « تجزیه قند » نیز      می گویند و دلیل آن نیز این است که این سیستم منحصراً از گلوکز برای دوباره سازی ATP استفاده میکند [  .

1- سیستم فسفاژن

مقدار ATP موجود در عضله حتی در یک ورزشکار تمرین کرده فقط برای حفظ حداکثر قدرت عضله به مدت 5 تا 6 ثانیه یعنی مثلاً برای یک دوی سریع 50 تا 60 متر کفایت می کند . به بیان ساده تر انرژی قابل دسترس فوری که از طریق تجزیه ATP در این سیستم بوجود می آید فقط میتواند پاسخگوی نیاز انرژی مورد مصرف تمرینهای سریع با حداکثر شدت و زمان بسیار کم باشد . بنابراین تصور کنید در یک فعالیت شدید انرژی ذخیره شده که بصورت ATP در دسترس فوری عضلات میباشد به سرعت تخلیه می شود و ضروری است که ATP بطور مداوم جایگزین ATP مصرفی شود . لذا در این شرایط این کراتین فسفات است که به سرعت و به سهولت به ATP تبدیل می شود . به این ترتیب می توان گفت که غلظت atp در ازای مصرف کراتین فسفات در یک حد ثابت نگهداری می شود . بطور خلاصه نتیجه می گیریم که atp و Pc رویهم   می توانند حداکثر اقباض عضلانی را برای حداکثر 10 ثانیه یعنی فقط برای یک دوی سریع 80 تا 100 متری حفظ کنند . از جمله فعالیتهایی که انرژی مورد نیاز عضلانی خود را از این سیستم ( فسفاژن ) کسب می کنند میتوان به پرتاب نیزه ، پرتاب دیسک پرش طول ، پرش ارتفاع ، شیرجه ، اسپک قدرتمند در والیبال ، شیرجه یک دروازه بان و … اشاره نمود .

توجه به چند نکته ضروری است :

اول ) ذخیره PC در عضلات بیش از ذخیره ATP است .

دوم ) با شکسته شدن 1 مول ( مقدار معینی از وزن یک ترکیب شیمیایی را مول    می گویند که بستگی به تعداد ملکولها و نوع اتم های سازنده آن دارد )ATP ، بین 7 تا 12 کیلو کالری انرژی قابل استفاده آزاد خواهد شد .

سوم ) تنها بین 570 تا 690 میلی مول فسفاژن در مجموع وزن عضلات بدن ذخیره گردیده است . این مقدار بین 7/5 تا 9/6 کیلو کالری انرژی ATP است که بسیار ناچیز میباشد . به همین دلیل این سیستم تنها پاسخگوی انرژی مورد نیاز فعالیتهای شدید و با زمان بسیار کوتاه میباشد .

چهارم ) بدون این سیستم ( دستگاه انرژی ) حرکات سریع و قدرتی انجام نمی گیرد . زیرا این شکل از فعالیتها نیاز به ذخیره سریع انرژی ATP دارند . به بیان دیگر دستگاه فسفاژن نماینده سریع ترین و در دسترس ترین منبع ATP عضلانی است .

2- سیستم اسید لاکتیک ( گلیکولیز بی هوازی )

گلیکولیز بی هوازی به تجزیه گلیکوژن و یا گلوکز در غیاب اکسیژن اطلاق میشود  دستگاه بی هوازی دیگری که در آن ATP در عضلات دوباره سازی میشود به عنوان   « گلیکولیز بی هوازی » خوانده می شود . در تامین انرژی مورد نیاز این سیستم کربوهیدارت ( قند ساده ) بطور ناقص تجزیه شده و تولید انرژی و ترکیب دیگری به نام اسید لاکتیک می شود . به همین دلیل است که این دستگاه به نام اسید لاکتیک نیز معروف میباشد . لازم به یادآوری است که در بدن همه کربوهیدراتها به قند ساده یعنی گلوکز که    می تواند سریعاً به همین شکل مورد استفاده قرار گیرد تبدیل می گردد و یا در کبد و عضلات به صورت گلیکوژن جهت استفاده بعدی ذخیره می شود اسید لاکتیک که یکی از تولیدات جنبی گلیکولیز بی هوازی  تجزیه قند در سیستم بی هوازی میباشد وقتی به مقدار زیادی در عضلات و خون انباشته شود ، سبب خستگی عضلانی می گردد و این موضوع بعنوان یک عامل محدود کننده برای استفاده بیشتر از این سیستم جهت تامین انرژی عمل میکند . در اثنای تجزیه گلیکوژن ، انرژی آزاد می شود و این انرژی جهت دوباره سازی ATP مورد استفاده قرار می گیرد . در مقایسه با دستگاه هوازی و در حضور اکسیژن ، گلیکولیز بی هوازی تنها قادر به تولید چند مول ATP است . برای مثال هنگام گلیکولیز بی هوازی فقط 3 مول ATP میتواند از تجزیه 1 مول گلیکوژن بازسازی شود و دلیل آن هم همانگونه که ذکر شد این است که هنگام تمرینات ورزشی خسته کننده ، عضلات و خون تحمل تجمع مقدار معینی اسید لاکتیک را تا قبل از آغاز خستگی دارند و بروز خستگی از بازسازی انرژی مصرف شده به سرعت جلوگیری می کند . با این شکل گلیکولیز بی هوازی ، مانند دستگاه فسفاژن ، هنگام تمرینات ورزشی برای ما کمال اهمیت را دارد . زیرا آن نیز مقدمتاً تولید و ذخیره ATP نسبتاً سریعی را تهیه می بیند . به عنوان مثال ، تمرینات ورزشی که با حداکثر سرعت بین 1 تا 2 دقیقه ( حداکثر ) به طول می انجامد جهت تامین ATP بستگی شدید به دستگاه فسفاژن و گلیکولیز بی هوازی دارد .

به طور خلاصه ، گلیکولیز بی هوازی :

1-   سبب تولید اسید لاکتیک شده که خستگی عضلانی را به همراه دارد .

2-   حضور اکسیژن را لازم ندارد .

3-   تنها کربوهیدارت ( قندها : شامل گلیکوژن و گلوکز ) را به عنوان سوخت مورد استفاده قرار میدهد .

4-   مقدار انرژی جهت بازسازیفقط چند مول ATP آزاد میکند .

5-   فعل و انفعالات این سیستم در سارکوپلاسم ( سیتوپلاسم سلول عضلانی ) سلول صورت می گیرد .

ب ) دستگاه انرژی هوازی

هنگامی که اکسیژن به مقدار کافی در دسترس باشد متابولیسم هوازی انرژی مورد لزوم سلولهای بدن را تامین می کند . در این سیستم در نتیجه تجزیه گلوکز و گلیکوژن ، اسید لاکتیک تولید نمی شود بلکه این مولکولها به درون قسمت دیگری از سلول به نام میتوکندری رفته و در آنجا فعل و انفعالات کامل شیمیایی صورت می گیرد . در نتیجه آن دی اکسید کربن ، آب و ATP به مقدار زیاد تولید میشود . به بیان دیگر هنگامی که اکسیژن به میزان کافی در دسترس است و عضلات تحت فشار شدید نیستند هر مولکول گلوکز بطور کامل شکسته شده و دی اکسید کربن ، آب و 38 مولکول ATP تولید می شود . چنانچه متوجه شدیم عامل اصلی در این سیستم ، اکسیژن است که مقاومت در مقابل تمرینات را امکانپذیر می سازد . یک مولکول گلوکز در این سیستم چندین برابر سیستم اسید لاکتیک ATP تولید می کند . درک این مطلب ما را کمک میکند تا بدانیم چرا یک دونده ماراتن یا یک کارگرمی توانند در یک زمان طولانی و با سرعتی پایین تر از حداکثر و با حالت ثابت و یکنواخت به کار ادامه بدهند .

اثرات تمرینات هوازی بر بدن

تمرینات و فعالیتهای هوازی ( طولانی مدت و سبک ) موجب تغییرات فیزیولوژیکی در بدن انسان می شود که در ادامه به تعدادی از آنها اشاره می شود :

1-   حجیم شدن عضله قلب

2-   افزایش حجم ضربه ای قلب ( مقدار خونی که در یک ضربان از قلب خارج میشود حجم ضربه ای نام دارد )

3-   افزایش برون ده قلب ( مقدار خونی که در یک دقیقه از قلب بیرون رانده میشود برون ده قلب میباشد 9

4-   کاهش ضربان قلب در هنگام استراحت

5-   افزایش تعداد و اندازه میتوکندری در سلولهای عضلانی ( در جهت افزایش سوخت و ساز سلولی )

6-    افزایش قابلیت انقباض عضله قلب

7-   افزایش شبکه مویرگی در عضله ها

8-   افزایش ظرفیت ذخیره گلیکوژن در کبد و عضلات

9-   توسعه و افزایش توانایی ریه ها در گرفتن اکسیژن بیشتر از هوا

10-  افزایش قابلیت خون از نظر حمل مقدار بیشتر اکسیژن ( به دلیل افزایش تعداد و حجم گلبولهای قرمز خون )

انرژی و اجرای حرکات

قسمت اعظم عملکرد سیستم قلبی – عروقی در تمرین ، رساندن اکسیژن به عضلات فعال است . با توجه به روند تمرین هوازی در تولید قسمت اعظم انرژی در بدن سهیم میباشد ، مقدار اکسیژنی که می تواند به بدن برسد ، مستقیماً روی مقدار کاری که  می توان انجام داد ، تاثیر گذاشته و آن را مشخص میکند . استقامت قلبی – عروقی به کارآیی ششها ، قلب و رگهای خونی که حامل اکسیژن بوده و آن را به عضلات می رسانند بستگی دارد . بدین جهت عملکرد مجموعه ششها ، قلب و رگهای خونی اغلب به سیستم « قلبی – تنفسی » معروف است . سیستم قلبی – تنفسی هنگامی که استقامت قلبی – عروقی در بالاترین سطح خود باشد از کارآیی بیشتری برخوردار است .

اجرای حرکات به عوامل زیر بستگی دارد :

1-   فراهم بودن اکسیژن لازم در هوای تنفسی

2-   انتشار اکسیژن از ششها به خون

3-   ترکیب شیمیایی اکسیژن با هموگلوبین

4-   جریان خون در ششها و دریافت و حمل آن

5-  توانایی سلولها در جذب اکسیژن از مویرگها و تفویض گاز کربنیک و دیگر مواد اضافی ، همان مکانیزم پیچیده ای که در از بین بردن گاز کربنیک به کار میرود . بی تردید ، قلب کلید تمام سیستم بدن است و برای اینکه گردش خون پیوسته حفظ شود باید به طور مداوم به ضربان خود ادامه دهد . ارتباط بین اکسیژن مصرفی و انرژی از دست رفته را می توان چنین خلاصه کرد :

1-   هر فعالیتی به اکسیژن نیاز دارد ، حتی فعالیت ساده مثل نشستن و یا خوابیدن به انرژی نیاز دارد .

2-   برای تولید انرژی ، وجود اکسیژن ضروری است .

3-  انرژی با سوختن مواد غذایی به وجود می آید ، ولی اکسیژن در سوختن مواد غذایی ( اکسیداسیون مواد غذایی ) ضروری است .

4-   بدن می تواند غذا را در خود ذخیره کند ، ولی اکسیژن را نمی تواند نگه دارد .

انسان باید برای زنده ماندن نفس بکشد . اگر فرآورده اکسیژن تمام شود ، مرگ حتمی است . ذخیره فرآورده اکسیژنی در بدن ، تنها در یک مدت محدود میباشد . هنگامی که نیاز بدن به اکسیژن افزایش می یابد ، مثل فعالیتهای شدید ( تمرینات شدید ) ، توانایی جذب و حمل اکسیژن به عضلات فعال در تعیین اینکه چقدر کار می تواند انجام شود ، بسیار مهم است . هر قدر سیستم گردش خون و تنفس اکسیژن بیشتری جذب کند ، به همان مقدار هم فرد می تواند تمرین را ادامه داده و دیرتر خسته شود . دلیل اینکه فردی خسته میشود ، این است که این فرد به مرحله ای    می رسد که در آن نمی تواند اکسیژن مورد نیاز برای تامین انرژی را به بدن خود برساند .

حداکثر اکسیژن مصرفی

میزان اکسیژنی که وارد بدن می شود و مورد استفاده قرار می گیرد به « اکسیژن مصرفی » موسوم است و آن عبارت است از حجم گاز در هر واحد زمان و با علامت اختصاری VO₂ نوشته می شود .

حجم ( معمولاً به صورت لیتر یا میلی لیتر بیان میشود ) =V

گاز اکسیژن = O2

حجم گاز در هر واحد از زمان ( معمولاً زمان به صورت دقیقه بیان میگردد ) = VO2

هر قدر بدن اکسیژن بیشتری جذب کند ، به همان اندازه نیز دیرتر خسته میشود . حداکثر اکسیژنی که توسط بدن مصرف میشود ، بسیار مهم است و طبق نظر متخصصان میتواند بهترین شاخص آمادگی قلبی – عروقی ( هوازی ) باشد که این مورد به « حداکثر اکسیژن مصرفی » معروف بوده و با علامت اختصاری Max  و VO2 نشان داده می شود .

کل اکسیژن مصرفی در هر دقیقه از فعالیت را می توان بر حسب لیتر اندازه گیری کرد به هر حال ، با توجه به اختلافات فردی از نظر اندازه ، این ارزش به طور مطلق به وزن بدن باید بیان شود . جدول « 1-2 » در درک این مفهوم راهنمای خوبی  می تواند باشد .توجه داشته باشید که با تقسیم کل اکسیژن مصرفی ( میلی لیتر ) بر وزن بدن  ( کیلوگرم ) ، مقدار اکسیژن موجود برای هر واحد از وزن بدن را می توان تعیین کرد . این واحد به صورت میلی لیتر اکسیژن در هر کیلوگرم از وزن در هر دقیقه بیان میشود که به صورت خلاصه به صورت « میلی لیتر / کیلوگرم در دقیقه » ( ml/kg/min ) نوشته میشود . مقدار حداکثر اکسیژن مصرفی ، نشان دهنده آن است که برای هر واحد از وزن بدن چه مقدار اکسیژن وجود دارد و بدین صورت می توان کار بیشتری را قبل از خسته شدن انجام داد . نمونه اطلاعات ارائه شده در جدول ( 1-2 ) به وضوح نشان میدهد که آزمایش شونده دوم قادر است اکسیژن بیشتری را نسبت به هر کیلوگرم از وزن بدن ( 56/53 ) ، از آزمایش شونده اول ( 94/49 ) وارد بدن کند ( هر چند کل اکسیژن مصرفی کمتر است ) .

حداکثر اکسیژن مصرفی به این موارد بستگی دارد :

-  تهویه ریوی : حجم هوایی است که در هر دقیقه وارد شش ها میشود .

-  انتشار ریوی : توانایی اکسیژن و گاز کربنیک در تبادل بین غشای ریوی و خون میباشد .

-  انتقال گازها : توانایی خون جهت حمل اکسیژن به عضلات و گرفتن گاز کربنیک از آنها .

-   برون ده قلبی : مقدار خونی که در هر دقیقه می تواند گردش کند .

-   پخش برون ده قلبی : توانایی بدن برای رساندن خون به عضلات فعال .

-   حالت فیزیولوژیکی عضلات : توانایی عضلات برای استفاده از اکسیژن .

با شرکت منظم در تمرینهای خوب هوازی ، فرد می تواند حداکثر اکسیژن مصرفی را تا 30 درصد افزایش دهد ( این بستگی به سطح آمادگی جسمانی اولیه دارد ) . با تمرین تغییرات زیر در بدن صورت می گیرد :

-   مقدار هموگلوبین خون افزایش می یابد .

-   چون قلب قوی شده و کارآیی اش زیاد می شود ، در نتیجه حداکثر برون ده قلبی نیز افزایش می یابد .

-   افزایش در مقدار و اندازه مویرگها ، باعث تغییرات موثری در تبادل گازها می شود که این خود باعث می گردد تا به عضلات اکسیژن بیشتری برسد .

 تفسیر امتیازات حداکثر اکسیژن مصرفی

همچنان که در صفحات قبل بیان شد حداکثر اکسیژن مصرفی بهترین شاخص آمادگی قلبی – عروقی است . این شاخص مقدار کاری را که می توان قبل از رسیدن به مرز خستگی انجام داد ، تعیین می کند . برای مردان بیشترین امتیاز در حداکثر اکسیژن مصرفی 94 میلی لیتر / کیلوگرم در دقیقه ( 94 ml/kg/min ) است و برای زنان این مقدار 74 میلی لیتر / کیلوگرم در دقیقه ( 74 ml/kg/min ) میباشد . هر دو امتیاز بالا مربوط به اسکی بازان استقامتی در سطح جهانی است .

فصل دوم : عضلات و ورزش

عضلات جزو جالبترین بافتهای بدن می باشند . حدود 50 درصد بدن یک فرد بالغ را عضلات تشکیل می دهند . بدن انسان دارای بیش از 600 عضله و مجموعاً بیش از 60 میلیون تار عضلانی است . تفاوت اصلی در اندازه یک عضله کوچک و یک عضله بزرگ به تعداد تارهای موجود در عضله مربوط می باشد . در بدن انسان سه نوع بافت عضلاتی وجود دارد . هنگامی که درباره عضلاتی که در فعالیتهای ورزشی و تحرک اندام مورد استفاده قرار می گیرند بحث می کنیم منظور عضلات اسکلتی یا ارادی است زیرا این عضلات هر یک به برخی از اسکلت استخوانی چسبیده اند و تقریباً به طور کامل تحت کنترل قرار دارند . نوع دیگر عضلات عضله قلبی است که عمل پمپاژ یا به جلو راندن خون در رگها را به عهده دارد و نوع سوم عضله ، عضلات صاف می باشند که عهده دار حرکات اعضاء درونی بدن مانند معده ، روده ها ، احشاء و رگهای خونی می باشند . عضلات صاف و قلبی از نظر طبقه بندی هر دو در نوع عضلات غیر ارادی جای دارند که انسان کنترل آگاهانه ای بر عمل آنها ندارد . با توجه به ویژگیهای بحث فیزیولوژی ورزشی در این فصل که بیشتر به حرکت اندام مربوط میشود تمرکز در این قسمت بر عضلات ارادی یا اسکلتی ( و یا مخطط ) می باشد . عضلات مخطط ، معمولاً بطور ارادی ، توسط تحریکاتی که از دستگاه مرکزی اعصاب فرستاده می شود کنترل می شوند . اگر این انقباضات با توالی صحیح و با نیروی کافی انجام گیرد ، قادر به راه رفتن ، دویدن ، شنا کردن ، پرتاب اجسام ، نفس کشیدن و انجام حرکات متعدد دیگر خواهیم بود . برخی از عضلات ، مانند عضلاتی که در عمل تنفس دخالت دارند هم ارادی و هم غیر ارادی می باشند .

 ساختمان عضلات ارادی

عضلات از نظر اندازه بسیار متفاوتند ، بطوری که در بدن اشخاص بالغ ، از نظر دازا ، دامنه طولی عضلات تقریباً کمتر از 2 تا 61 سانتیمتر می باشد . همچنین عضلات از نقطه نظر شکل نیز بسیار متفاوتند ، بعضی از آنها طویل و باریک ، بعضی کوتاه و پهن و برخی گرد و مسطح و یا پهلو دار میباشند . عضلات وابسته به وظیفه ای که بر عهده دارند ممکن است دارای یک سر ( در هر طرف دارای یک تاندون می باشند ) و یا دو سر و یا سه سر می باشند . هر عضله از تعداد زیادی فیبر یا تار عضلانی ( سلول ) تشکیل شده است . تارهای عضلانی واحدهای اصلی ساختمانی عضلات هستند . هر تار عضلانی توسط غشائی به نام « سارکولما » ( پوست ) پوشیده شده است . بلافاصله در زیر سارکولما غشاء پلاسما قرار دارد . پلاسما می تواند تحریکات عصبی را در سرتاسر تار عضلانی منتشر کند . تارهای عضلانی با تارهای عصبی ارتباط دارند و از این طریق پیامهای عصبی وارد تارهای عضلانی می شود . مویرگهای بسیار ظریف خونی نیز وظیفه انتقال اکسیژن و مواد غذایی را به تار عضلانی عهده دار می باشند . در مشاهده هر تار عضلانی در زیر میکروسکوپ هزاران تارچه باریک به نام میوفیبریل در نقاط تیره و روشنی قابل مشاهده هستند که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند . بطور عمده میوفیبریل ها از دو ماده پروتئینی به نامهای آکتین و میوزین تشکیل شده است ، بطوریکه مقدار کل میوزین در میوفیبریل بیش از آکتین است . این پروتئینها آکتین ها و میوزین ها در واقع همان عناصر انقباض پذیر عضله هستند که بطور مرتب به موازات یکدیگرند در طول تارچه عضلانی کشیده شده اند . براساس تئوری لغزشی در نتیجه روی یکدیگر لغزیدن آکتین ها و میوزین ها عمل انقباض عضلانی اتفاق    می افتد .  

انواع تارهای عضلانی

همه تارهای عضلات ارادی انسان و حیوانات از یک نوع نیستند . هر چند که تمام تارها می توانند در شرایط هوازی و غیر هوازی کار کنند ولی بعضی از آنها برای انجام کار غیر هوازی و بعضی دیگر برای انجام کارهای هوازی مناسب تر هستند . تارهای ماهیچه ای را می توان بر پایه رنگ ظاهری به دو دسته قرمز و سفید تقسیم کرد . به عضلات گروه قرمز عضلات کند انقباض و به عضلات گروه سفید تند انقباض نیز گفته می شود . در عین حال این تقسیم بندی کامل نیست ، زیرا تعدادی دارای خصوصیات ویژه مخلوطی از هر دو نوع تار عضلانی می باشند .

1- ویژگیهای تارهای عضلانی کند انقباض ( ST )

عمده ویژگیهای این تارهای عضلانی عبارتند از :

1-  سرعت کوتاه شدن آنها کم است .

2-  دارای شبکه مویرگی وسیع ، گسترده و پرتراکم می باشند .

3-  میتوانند برای مدت طولانی فعالیت انقباضی داشته باشند .

4-  دیر خسته می شوند .

5-  دارای تارهای عصبی میلین دار ( غلاف عصبی ) هستند ( با سرعت هدایت عصبی پایین )

6-  معمولاً دارای تارهای عضلانی باریکند .

7-  دارای میوگلوبین ( عامل انتقال اکسیژن در عضله ) زیاد هستند .

8-  دارای ذرات چربی ذخیره شده زیاد و ذخیره گلیکوژن اندک هستند .

9-  توانایی استفاده از همه انواع مواد انرژی زا مخصوصاً چربیها را دارند .

2- ویژگیهای تارهای عضلانی تند انقباض ( FT )

عمده ویژگی های این تارهای عضلانی عبارتند از :

1-  سرعت کوتاه شدن آنها زیاد است .

2-  دارای شبکه مویرگی با وسعت تراکم می باشند .

3-  می توانند با سرعتی زیاد مقدار قابل ملاحظه ای نیروی انقباضی تولید کنند ( زمان فعالیت انقباض آنها کوتاه است ) .

4-  زود به دوره خستگی خود میرسند .

5-  دارای تارهای عصبی با سرعت هدایت عصبی بالا می باشند .

6-  معمولاً دارای تارهای عضلانی قطورترند .

7-  دارای ذخیره گلیکوژن زیاد هستند .

8-  بخش اعظم انرژی مورد نیاز خود را از راه تجزیه بی هوازی گلیکوژن یا گلوکز و تبدیل آن به اسید لاکتیک تامین میکنند .

 3- تارهای عضلانی تند انقباض خستگی ناپذیر ( FTG )

با توجه به اینکه در میان عضلات تند انقباض گروهی از عضلات مورد شناسایی قرار گرفته اند که در مقابل خستگی بسیار مقاوم می باشند دانشمندان این علم آنها را تحت عنوان « تارهای عضلانی تند انقباض خستگی ناپذیر » در گروه سوم تارهای عضلانی قرار داده اند . این گروه از تارهای عضلانی نیز قرمز رنگ بوده و شبکه مویرگی وسیعی دارند . توانایی آنها در جذب اکسیژن زیاد و همانند تارهای عضلانی کند انقباض است و میتوانند چربیها و کربوهیدارتها را در حضور اکسیژن به خوبی مصرف کننده سرعت انقباض و نیروهای حاصل از آن در این تارهای عضلانی به نحو قابل ملاحظه ای بالا است . این تارهای عضلانی تنها وقتی خسته میشوند که دریافت اکسیژن آنها کم شده و یا برای مدتی طولانی در حالت اقباض نگهداشته شوند . بنابراین در شرایط نرمال نسبت به خستگی مقاومند .

تحقیقات نشان داده است که رابطه جالبی بین انواع فیبرها و قابلیتهای خاص ورزشی وجود دارد . بعنوان مثال دوندگان سرعت در سطح جهانی دارای درصد بالایی ( تا حدود 75 درصد ) از تارهای تند انقباض در عضلات پای خود می باشند در حالیکه دوندگان استقامت در سطح جهانی صاحب درصد بالاتری از تارهای کند انقباض در عضلات پای خویش نسبت به افراد تمرین نکرده هستند .

انقباض عضلانی

ثابت شده است که توسعه قدرت و استقامت عضلانی نتیجه تغییراتی است که در عضله پدید می آید . در واقع توسعه قدرت عضلانی نتیجه افزایش قطر فیبرهای عضلانی است در حالیکه توسعه استقامت موضعی عضلات ارتباط بسیار نزدیکی با افزایش تعداد مویرگهای عضله در نتیجه تمرین دارد . تحقیقات نشان داده است که یکی از بهترین روشهای توسعه قدرت و استقامت ، تمرینات با وزنه است اما آگاهی از این موضوع که در برنامه تمرینات با وزنه برای کسب قدرت و استقامت کدامیک از فعالیتهای انقباضی باید مورد استفاده قرار گیرند از اهمیت فوق العاده برخوردار است . بطور کلی در هر اقباض عضلانی مقدار نیرویی که یک عضله کامل می تواند تولید کند به دو عامل بستگی دارد :

1- تعداد تارهای عضلانی موجود در یک عضله که در حال تحریک شدن و انقباض هستند .

2- مقدار نیروئی که هر یک از تارهای عضلانی می تواند به تنهایی در موقع انقباض تولید کند .

انواع انقباض

انقباض عضلانی را به چهار گروه تقسیم میکنند :

1- انقباض هم تنش ( ایزوتونیک )

2- انقباض هم طول ( ایزومتریک )

3- انقباض هم جنبش ( آیزوکنتیک )

4- انقباض برون گردان ( اسنتریک )

1- انقباض هم تنش ( ایزوتونیک )

وقتی یک عضله به هنگام انقباض کوتاه شود و باری را جابجا کند انقباض را ایزوتونیک ( هم تنش ) میگویند . در این انقباض نیرویی که با بار عضله وارد می شود ، کمیتی ثابت داشته و در طول عمل انقباض تغییر نمی کند . اکثر فعالیتهای روزمره و بیشتر فعالیتهای ورزشی از نوع انقباض ایزتونیک است . یکی از موثرترین روشهای توسعه قدرت و استقامت برنامه ارائه شده در قالب تمرینات ایزوتونیک توسط دو متخصص تربیت بدنی به نامهای دلورم و اتکینز است . آنها توصیه میکنند برنامه تمرینات با وزنه برای افراد کم تحرکی که تازه تمرینات را شروع کرده اند سه جلسه تمرین در هفته و برای سایرین 4 جلسه تمرین در هفته جهت رسیدن به نتایج مطلوب تعقیب شود . از تحقیقات موجود چنین بر می آید که بیشترین توسعه در قدرت ایزوتونیک احتمالاً با 3 تا 5 جلسه تمرین در هفته که در هر جلسه تمرین سه نوبت انجام حرکت پیش بینی و هر نوبت آن شامل 5 تا 7 تکرار حداکثر وزنه باشد امکانپذیر خواهد بود .

 2- انقباض هم طول ( ایزوتونیک )

وقتی عضله ای در موقع انقباض فقط نیرو تولید کرده اما طول آن تغییر نکند ( کوتاه نشود ) این انقباض را هم طول یا ایزومتریک میگویند . در این انقباض کار عضلانی مساوی با صفر خواهد بود . دلیل تغییر نکردن طول عضله آنست که مقاومت خارجی ( بار یا هر نیروی مقاومت دیگر ) که عضله سعی در جابجایی آن دارد بیشتر از حداکثر نیروی عضله میباشد . همچنین از آنجا که به هنگام انقباض ایزومتریم هیچگونه کاری ( طبق معادله فیزیکی کار W = F.D ) صورت نمی گیرد ، تمام انرژی حاصل از انقباض صرف ایجاد گرما میشود . توسعه قدرت و استقامت موضعی با تکنیک ایزومتریک ابتدا توسط دانشمندانی بنام    « هتینگر » و « ولر » از آلمان در سال 1953 مطرح شده . برنامه آنها شامل انقباضات ساکن با 3/2 حداکثر قدرت عضله و نگهداشتن و یا مکث به مدت 6 ثانیه ، یک بار در روز و 5 روز در هفته بود . براساس تحقیقات بعدی مشخص شد که بهترین نتیجه با 5 روز تمرین در هفته که هر جلسه آن شامل انقباضاتی با حداکثر قدرت 6 ثانیه مکث و 5 تا 10 تکرار در روز است بدست می آید .

 3- انقباض هم جنبش ( آیزوکنتیک )

به انقباض ایزوتونیکی گفته میشود که نیرو و سرعت انقباض در سرتاسر دامنه حرکت عضله ثابت و پایدار نگهداشته میشود . دستگاه مخصوصی برای انجام این انقباض ساخته شده است که علی رغم تغییر یافتن زاویه حرکتی ، سرعت انقباض را ثابت نگه میدارد . این انقباض مفیدترین نوع انقباض در ورزش است .

 4- انقباض برون گردان ( اسنتریک )

در این انقباض عضله در حین انقباض کشیده می شود . به عبارت دیگر عکس انقباض ایزوتونیک که با بروز انقباض طول عضله کوتاه می شود در این شکل از انقباض طول عضله افزایش می یابد . مثال بارز این گونه انقباض پایین آوردن مساعد از زاویه بسته آن همراه با یک وزنه چند کیلوگرمی است . این انقباض آسیب رسانترین نوع انقباض است .

 واحد حرکتی

یک عصب حرکتی منفرد و تارهای عضلانی تحت نفوذش را واحد حرکتی میگویند . بکار افتادن مقدار واحدهای حرکتی بیشتر در یک عضله موجب یک انقباض قوی و بسیج فقط یک و یا چند واحد حرکتی در عضله باعث یک انقباض ضعیف میشود . مکانیزم عمل کلیه واحدهای حرکتی در یک عضله شبیه به یکدیگر می باشند و لازم است بدانیم که تمام تارهای عضلانی موجود در یک واحد حرکتی از یک نوع تار عضلانی هستند .

قدرت

از نظر فیزیولوژیکی ، حداکثر نیرویی که توسط یک عضله و یا دسته ای از عضلات به نمایش گذاشته میشود قدرت عضلانی می گویند . به بیان دیگر حداکثر وزنه ای که با یک حرکت توسط گروهی از عضلات در حوزه حرکتشان از جا بلند میشود قدرت آن عضلات می گویند . قدرت به عنوان عامل اساسی در جهت موفقیت ورزشکار قابل توجه بوده و به عنوان تکیه گاه سایر عوامل یا قابلیتهای جسمانی تلقی می گردد . آنچنانکه بر اثر ضعف قدرت تکنیک ورزشکار نیز دستخوش نوسان می گردد . از اینرو افزایش قدرت در نزد ورزشکاران از اهمیت بسزائی برخوردار است . لذا بایستی بخشی از تمرینات آنها صرف تمرینات با وزنه شود تا شرایط لازم جهت بهبود عامل قدرت نزد آنان فراهم آید . چنین استنباط میشد که تمرینات با وزنه منجر به سفت و سخت شدن عضله می گردد و از سرعت انقباض عضله میکاهد . نتایج تحقیقات اخیر همگی موید آنست که تمرینات قدرتی بدون شک روی افزایش هر دو عامل سرعت و قدرت عضلانی انقباض موثر است و از طریق افزایش قدرت می توان سرعت حرکت را نیز ترقی داد .

تغییرات فیزیولوژیک در عضله همگام با افزایش قدرت

باید دانست که با تمرین می توان عضلات را شاید 30 تا 60 درصد بزرگ کرد . قسمت اعظم این افزایش حجم عضله ناشی از افزایش قطر تارهای عضلانی است اما این موضوع کاملاً صحیح نیست زیرا تارهای عضلانی بسیار بزرگ شده می توانند به دو قسمت تقسیم شده و دو تار کاملاً جدید ایجاد کنند و به این ترتیب تعداد تارها را نیز میتوانند زیاد کنند .

بطور کلی در عضلات تمرین نکرده قطر تارهای عضلانی با یکدیگر تفاوت زیادی دارند که بر اثر تمرینات قدرتی امکان بزرگ شدن قطر فیبرهای کوچکتر عضله فراهم میگردد تغییراتی که در داخل خود تارهای عضله بزرگ شده بوجود می آیند عبارتند از :

1-   افزایش تعداد و اندازه میتوکندریها

2-   افزایش تراکم مویرگی

3-   افزایش مقدار و قدرت بافتهای پیوندی ( مانند تاندون )

4-   افزایش قطر تارچه ها در هر تار عضلانی

5-   افزایشی به میزان 25 تا 40 درصد در مواد تشکیل دهنده سیستم فسفاژن (ATP  ، PC ) .

6-    افزایشی به میزان تا 100 درصد گلیکوژن ذخیره شده

7-   افزایشی به میزان 25 درصد در حداکثر سرعت اکسیداسیون

استقامت

استقامت در دو شکل هوازی و غیر هوازی مورد بحث متخصصین فیزیولوژی ورزشی میباشد . ویژگی استقامت هوازی انقباضات متوسط گروههای عضلات بزرگ بدن برای یک مدت طولانی است که طی آن حداکثر سازگاری قلبی ، تنفسی ضروری است . ورزشهای شنا ، دوچرخه سواری و دو استقامت موجب تقویت استقامت هوازی میشوند بدلیل اینکه استقامت هوازی مستلزم توانایی قلب ، دستگاه گردش خون  و ریه ها در رساندن غذا و اکسیژن به عضلات فعال و دور کردن مواد زائد ناشی از سوخت و ساز میباشد . کاملاً واضح است که هدف تمرین استقامتی هوازی ، بهبودی یا افزایش ظرفیت و کارآیی این سه قسمت مهم است تا اکسیژن به سلولها رسانده شود . استقامت غیر هوازی بطور کلی با انقباضات قوی متمایز میشود . اینگونه انقباضات در فعالیتهایی پیش می آید که نیاز به انرژی زیاد در زمان کوتاه دارند و چون سیستم سوخت و ساز هوازی احتمالاً نمی تواند پاسخگوی چنین فعالیتهایی باشد انرژی مورد نیاز از شکسته شدن atp-pc و تجزیه گلیکوژن فراهم میشود . فعالیتهای ورزشی شامل دوهای سریع و توقف های ناگهانی در بسکتبال ، تنیس ، هاکی روی یخ ، فوتبال ، هاکی روی چمن ، وزنه برداری ، کشتی و بعضی فعالیتهای شغلی مانند قطع درختان جنگلی با تبر و پارو کردن سریع برف مستلزم تقویت استقامت غیر هوازی است . چون سیستم های انرژی ATP-PC و تجزیه گلیکوژن از اهمیت بسیار زیادی در استقامت غیر هوازی برخوردارند ، مهمترین هدف تمرینات استقامت غیر هوازی توسعه این دو سیستم تا حد ممکن  میباشد .

 تغییرات فیزیولوژیک همگام با افزایش استقامت هوازی

همراه با تمرینات استقامتی غیر هوازی عمدتاً تاثیرات سلولی و آنهم افزایش ظرفیت سیستم فسفاژن و افزایش ظرفیت شکسته شدن گلیکوژن ( سیستم اسید لاکتیک ) روی میدهد در حالیکه تغییرات استقامت هوازی دامنه وسیعی دارد . بین پژوهشگران توافق عمومی وجود دارد که همراه با تمرینات استقامتی هوازی تغییرات فیزیولوژیکی زیر پیش خواهد آمد :

1-   کاهش ضربان قلب ( در هنگام استراحت ، کار زیر بیشینه و بیشینه )

2-   بازگشت سریعتر ضربانهای قلب به حالت اولیه پس از فعالیت

3-   حجیم شدن عضله قلب

4-   افزایش حجم ضربه ای

5-   افزایش برون ده قلب

6-    کاهش فشار خون در حالت استراحت و همچنین بازگشت سریعتر آن به حالت اولیه پس از کار

7-   افزایش حجم خون ، هموگلوبین و گلبولهای قرمز خون

8-   کاهش جریان خون در هر کیلوگرم از عضلات فعال

9-   افزایش شبکه مویرگی

10- افزایش حداکثر اکسیژن مصرفی در دقیقه

11- افزایش تهویه ریوی در ازای انجام کار زیر بیشینه و افزایش ظرفیت تحمل اسید لاکتیک در هنگام کار بیشینه

12- کاهش تهویه ریوی در ازای انجام کار زیر بیشینه و افزایش آن به هنگام انجام کار بیشینه

13- بیشتر شدن کارآیی تنفسی

14- افزایش حجم ریه ها و ظرفیت تبادل گازها در ریه ها

15- افزایش هماهنگی عصبی ، عضلانی

16- افزایش غلظت میوگلوبین ( عامل انتقال اکسیژن در عضله )

17- سازگاری بیشتر تارهای کند انقباض و تند انقباض برای تولید ATP جهت فعالیت هوازی

18- بهبودی توزیع خون برای کار در گرما

19- کاهش مقدار چربی بدن و افزایش توده عضلانی

20- افزایش ظرفیت سوخت و سازی کربوهیدراتها و چربیها در عضلات اسکلتی

انعطاف پذیری

انعطاف پذیری نیز چون قدرت و استقامت از جمله عوامل مهم عملکردهای عضلانی محسوب میشود . در یک تعریف کلی انعطاف پذیری به قابلیت حرکتی عضله حول محور مفصل مربوطه اطلاق می شود .

محدود کننده های انعطاف پذیری

محدود کننده های ساختی انعطاف پذیری عبارتند از :

1-   استخوان

2-   عضله

3-   غضروف و سایر اجزاء مربوط به مفصل

4-   تاندون ها و سایر بافتهای حمایت کننده مفصل و عضله

5-   پوست

در باز شدن بیش از حد مفصل ، تاندونها بیشترین محدودیتها را ایجاد میکنند . با توجه به اینکه انعطاف پذیری می تواند از طریق تمرین تغییر یابد به همان نحو نیز محدودیتهای نسوج نرم ممکن است تغییر یابد .

توسعه انعطاف پذیری

انعطاف پذیری نه فقط در اجرای مهارتهای ویژه اهمیت داشته ، بلکه پیشرفتهای اخیر طب ورزشی و توانبخشی موید آن است که انعطاف پذیری در تندرستی عمومی و آگاهی جسمانی نیز از اهمیت بسیاری برخوردار است . مثلاً تمرینات نرمش به صورت موفقیت آمیزی جهت ناراحتیهایی از قبیل دردهای ستون فقرات ، تنش عمومی عصب و عضله توصیه شده است . قهرمانان ورزشی اگر از میزان لازم انعطاف پذیری برخوردار باشند کمتر با صدمات عضلات مواجه خواهند شد .

 تمرینات ورزشی

بهترین تمرینات ورزشی که به منظور افزایش انعطاف پذیری عضلات بدن بکار میروند به تمرینات کششی معروفند . تمرینات کششی به دو طریق قابل اجراست :

1-   ایستا

2-   تابی ( لنگری )

کشش ایستا مستلزم کششهای بدون حرکت و یا فشار است که بدنبال آن بدن را در یک وضعیت کشیده نهائی برای مدت زمانی نگاه میداریم . کشش تابی متضمن حرکات تابی یا فعال می باشد . در این شکل گروه عضلات در حالت کشیدگی نهائی نگاه داشته نمی شوند . با این وجود که هر دو روش باعث بهبود انعطاف پذیری بدن می گردند نوع ساکن شاید به دلایلی ارجحیت داشته باشند که از آن جمله دلایل می توان به موارد ذیل اشاره نمود :

1-   آسیب پذیری نسوج عضلانی کمتر بوده

2-   انرژی کمتر مورد نیاز است

3-   از خستگی زیاد و کوفتگی عضلانی جلوگیری کرده و یا در تسکین آن موثر میباشد

لازم به ذکر است که علی رغم اهمیت انعطاف عضلات و بافتهای نرم حمایتی مفاصل در برخی از رشته های ورزشی این انعطاف نباید بیش از حد نیاز باشد . نرمی بیش از حد عضلات و مفاصل ، بویژه در ورزشهایی که در آن امکان تماس و برخورد بدنی  می رود اغلب بدان معناست که آن مفصل بیشتر در معرض صدمات ناشی از برخوردها قرار می گیرد .

فصل سوم : قلب و ورزش

مجموع کاری که یک فرد می تواند انجام دهد تا حد زیادی توسط قلب دچار محدودیت میشود . سیستم قلبی – عروقی ، سیستم نقل و انتقال بدن را تشکیل میدهد که بطور عمده شامل قلب و عروق است . قلب پمپ یا تلمبه ای عضلانی است که با انقباضات ریتمیک خون را در عروق سرخرگی و سیاهرگی به جریان می اندازد و کلیه اعضاء و اندامها را بهم مرتبط میسازد . قلب در حقیقت از دو پمپ تشکیل شده است یکی قلب چپ که خون بازگشتی از     ریه ها را به بافتها میرساند و دیگری قلب راست که خون بازگشتی از بافتها را به ریه ها میرساند . قلب راست و قلب چپ هر یک از دو حفره تشکیل شده اند دهلیز و بطن . دهلیز راست خون را از بدن و دهلیز چپ خون را از ریه ها دریافت میکنند . بطن راست خونی را که به ریه ها می رود از خود خارج میکند ( گردش ریوی ) و بطن چپ خونی را که به بدن می رود به بیرون می راند ( گردش سیستمیک ) برای اینکه این حوادث را در یک توالی منظم قرار دهیم از خونی که به دهلیز راست باز میگردد شروع میکنیم . این خون از نوع وریدی بوده و اکسیژن آن کاهش یافته و میزان انیدریدکربنیک آن بالا است به این معنی که اکسیژن در مویرگها با انیدریدکربنیک تعویض شده است . خون از دهلیز راست از راه دریچه سه لتی وارد بطن راست میگردد انقباض بطن راست سبب می شود که خون از میان دریچه سینی ششی به طرف ریه ها رانده شده و در آنجا دی اکسید کربن آزاد شده و اکسیژن جذب می گردد . خون از ریه ها به دهلیز مراجعه میکند و سپس از راه دریچه بین دهلیز چپ و بطن چپ موسوم به دریچه دو لتی یا میترال به درون بطن چپ جریان می یابد . خون از راه دریچه سینی آئورتی توسط انقباض بطن چپ به درون آئورت رانده میشود و جریان خود را در رگهای شریانی به داخل شبکه مویرگی و سپس به درون رگهای وریدی ادامه میدهد و بالاخره به دهلیز راست باز میگردد و در آنجا این دوره مجدداً آغاز میشود .

دوره قلبی

دوره قلبی به دو مرحله عمده سیستول و دیاستول اطلاق می گردد که بدون وقفه یکی پس از دیگری انجام می شود . دوره قلبی حدود هشت ثانیه طول میکشد . بطور خلاصه دوره قلبی به حوادثی اطلاق می شود که از ابتدای یک ضربان تا ضربان بعدی حادث می شود . عضله قلب بر خلاف عضله مخطط دارای مراحل استراحت طولانی نیست و باید فعالیت خود را در سراسر دوران زندگی ادامه دهد . تنها مرحله استراحت عضله قلبی مرحله دیاستول آن است . هنگامی که تواتر قلبی به دنبال یک فعالیت عضلانی یا هیجان افزایش می یابد دوره قلبی در زمان کوتاهتری انجام می گیرد .

برون ده قلب

در هر ضربان قلب هر بطن حدود 70 میلی لیتر خون از خود خارج میکند که آن را حجم ضربه ای می نامند . قلب حدود 70 باردر دقیقه ضربان دارد که از آن تعداد ضربان قلب در دقیقه یا تواتر قلبی میگویند . با ضرب کردن دو عامل فوق ، خون تخلیه شده هر بطن در دقیقه بدست می آید ، این مقدار را برون ده قلبی می خوانند . در حال استراحت هر بطن به میزان 70*70 میلی لیتر خون را در هر دقیقه تخلیه میکند که برابر با 4900 میلی لیتر یا نزدیک به پنج لیتر در دقیقه است . پس برون ده قلبی برابر است با حاصلضرب تعداد ضربان قلب در دقیقه ( تواتر قلبی ) و حجم    ضربه ای و می توان آن را به صورت معادله زیر نشان داد :

در این معادله c.o نمودار برون ده قلبی ، h.r نمودار تواتر قلبی و s.v نمودار حجم ضربه ای است . در بدن انسان حدود 5 لیتر خون وجود دارد . برون ده قلبی نیز 5 لیتر در دقیقه است و این بدان معنی است که خون باید به طور متوسط در هر دقیقه یک بار بدن را به طور کامل دور بزند . گرچه قلب اندامی است خودکار ولی ضربان آن تحت تاثیر دستگاه عصبی خود مختار ( عصب سمپاتیک و پاراسمپاتیک ) قرار دارد . امواج عصبی سیستم عصبی سمپاتیک بر روی گره سینوسی دهلیزی اثر کرده و موجب افزایش تواتر ضربان قلب می گردد . بهمین ترتیب امواج عصبی سیستم عصبی پاراسمپاتیک نیز اثر کنترل کننده خود را بیشتر بر روی گره سینوسی دهلیزی اعمال میکند ولی مانند یک ترمز بر روی تواتر قلبی عمل میکند و موجب کاهش ضربان ر است .

فشار خون

منظور از فشار خون نیرویی است که توسط خون به جدار رگهای خونی وارد میشود فشار خون از آئورت تا بزرگ سیاهرگهای متصل به قلب کاهش می یابد و این امر برای جریان مداوم خون ضروری است . فشار خون بر حسب میلی متر جیوه بیان میشود . فشار سیستولی یک شخص جوان طبیعی حدود 120 میلی متر جیوه و فشار دیاستولی او حدود 80 میلیمتر جیوه است ( میگوییم فشار شریانی او180/120 است ) . این دو فشار در اشخاص مختلف بطور قابل ملاحظه ای متفاوت است .

فشار خون شریانی تحت تاثیر عوامل زیادی است که در واقع تغییرات فیزیولوژیک از قبیل سن ، وزن ، هیجانات و تمرینات عضلانی است . با افزایش سن ، فشار شریانی نیز بالا میرود و این افزایش به کم شدن قابلیت ارتجاعی رگهای شریانی نسبت داده میشود 

فشار خون توسط دو عامل تنظیم میشود . این دو عامل عبارتند از :

1-   بازده قلب ( شدت جریان خون )

2-   قطر رگهای خونی

نبض شریانی موجی است که با هر سیستول بطن چپ در طول دستگاه شریانی به جریان می افتد . موج نبض به تدریج که در طول دستگاه شریانی پیش می رود ضعیفتر میگردد و در مویرگها بطور کامل ناپدید می گردد .

هرگاه بخواهید تعداد نبض را بشمارید نوک انگشتان خود را بر روی شریان قرار داده و کمی فشار دهید و امواج متساعی را حس کنید .

برون ده قلب در هنگام تمرین

در هنگام فعالیت های ورزشی و تمرین ، تواتر قلبی و حجم ضربه ای هر دو افزایش  می یابند ، بنابراین برون ده قلب بیشتر از هنگام استراحت میباشد . برون ده قلب در ورزشکاران استقامتی ممکن است در هنگام تمرین تا 40 لیتر در دقیقه برسد در حالیکه مقدار آن برای افراد معمولی و بی تمرین حداکثر 20 لیتر در دقیقه میباشد که در این شرایط ، برون ده قلب 4 تا 8 برابر حالت استراحت است . با توجه به اینکه تواتر قلبی هنگام انجام فعالیتهای شدید ورزشی در افراد ورزشکار و غیر ورزشکار تقریباً به یک نحو افزایش می یابد تفاوت برون ده قلب این دو گروه به علت قدرت و توانایی بیشتر عضله قلب افراد ورزشکار است ، بطوریکه گزارش شده است ورزشکاران استقامتی دارای حجم ضربه ای حدود 200 میلی لیتر در هر ضربان هستند که این تقریباً دو برابر مقدار حجم ضربه ای در افراد معمولی و تمرین نکرده است . معادلات زیر به درک بهتر موضوع کمک میکند :

حجم ضربه ای * تعداد ضربان قلب در دقیقه = برون ده قلب در هنگام تمرین

100     *        200       = 20 لیتر در افراد تمرین نکرده

  200     *   200     = 40 لیتر در افراد تمرین کرده

 تغییرات ضربان قلب درهنگام تمرین

اولاً : در هنگام ورزش تعداد تواتر قلبی افراد ورزشکار برای انجام هر مقدار کار معین یا ( VO2 ) پائینتر از افراد غیر ورزشکار میباشد .

ثانیاً : چون تمرین ظرفیت کاری ( حداکثر اکسیژن مصرفی ) را افزایش داده است ، حداکثر تواتر قلبی در افراد ورزشکار در هنگام انجام کار سنگین تر و اکسیژن مصرفی بالاتری بدست می آید . بنابراین ، در جریان تمرین ورزشی نه فقط عضلات اسکلتی بلکه عضله قلبی نیز حجیم می شود . در گذشته ، این تغییر در اندازه قلب همراه با کاهش تواتر در آن در حالت استراحت موجب شده بود که تصور شود بزرگ شدن قلب در نتیجه ورزش مانند بزرگ شدن آن در اثر بیماریها است . مطالعات دراز مدت فیزیولوژیکی و کلینیکی روی ورزشکاران رشته های استقامتی ( دوچرخه سواران ، اسکی بازان استقامتی و دوندگان مارتن ) هیچگونه تاثیر زیان باری را روی قلب در نتیجه تمرینات استقامتی نشان نداده است . قلب افرادی که در تمرین استقامتی شرکت کرده باشند دارای قدرت تلمبه زنی بیشتری بوده و قادر است نسبت به یک قلب معمولی در شرایط کار سنگین ، اکسیژن بیشتری در اختیار بافتهای بدن قرار دهد .

فشار خون و اثر ورزش بر آن

به هنگام انجام ورزش فشار خون به علت افزایش برون ده قلب ، بیشتر میشود که یکی از مهمترین مزایای تمرین استقامتی ( هوازی ) این است که جریان بازگشت فشار خون به حالت اولیه پس از ورزش را بهبود میبخشد . در این ارتباط هر چه فرد دارای تمرین بهتر و بیشتری باشد فشار خون او زودتر به سطح قبل از ورزش می رسد .

فصل چهارم : تنفس و ورزش

ساده ترین تعریف تنفس عبارت است از عملی که توسط به مبادلات گازی بین یک سلول زنده و محیط به انجام می رسد . به عبارت دیگر پدیده ای که سبب می شود اکسیژن موجود در هوای محیطی ، داخل ریه ها شده و از آنجا به طریق انتشار وارد خون گردد و بالعکس اکسید دو کربن حاصل از انجام متابولیسم سلولی از بافتها به خون و از خون به داخل ریه ها و بالاخره از آنجا به محیط راه یابد تنفس نامیده میشود

 مکانیزم تنفس

دو حرکت اصلی در تنفس وجود دارد که عبارتند از عمل دم که در جریان آن هوا به داخل ریه ها آورده می شود و عمل بازدم که در جریان آن هوا از ریه ها بیرون رانده میشود . عمل دم توسط انقباض عضله دیافراگم و عضلات بین دنده ای خارجی شروع میشود . انقباض دیافراگم سبب میشود که یان عضله به طرف پایین حرکت کند و این امر قفسه سینه را از بالا به پایین بزرگ میکند . عمل بازدم در تنفس آرام یک عمل غیر فعال است به این معنی که در نتیجه رفع انقباض عضلات دمی و بازگشت ریه ها و در نتیجه افزایش فشار هوا در داخل ریه ها میشود . بیشتر شدن فشار هوا در ریه ها نسبت به فشار هوای محیط در هنگام بازدم سبب خارج شدن هوا از ریه ها می گردد . تبادلات گازی بین هوا و خون در کیسه هایی موسوم به « آلوئولها » که آخرین تقسیمات ریوی است صورت می گیرد . آلوئولها طوری در مجاورت شبکه مویرگی قرار دارند که از یک طرف با هوای پر اکسیژن ریه از طرف دیگر با خون بدون اکسیژن شبکه مویرگی در تماس هستند .

حجم ها و ظرفیت های ریوی

1- حجم های ریوی

حجم های ریوی را چهار حجم مختلف تنفسی به شرح زیر تشکیل میدهد :

1-  حجم جاری : مقدار هوایی است که در هر سیکل تنفس ( دم و بازدم ) بطور عادی به داخل ریه ها جریان می یابد و مقدار آن حدود 500 میلی لیتر ( نیم لیتر ) است

2-  حجم ذخیره دمی : مقدار هوایی که علاوه بر حجم جاری با یک دم عمیق وارد ریه ها می شود و حجم ذخیره دمی موسوم است و مقدار آن معمولاً برابر با حدود 3000 میلی لیتر است .

3-  حجم ذخیره بازدمی : مقدار هوایی است که می توان بعد از پایان یک بازدم عادی با یک بازدم عمیق از ریه ها خارج کرد و مقدار آن بطور طبیعی در حدود 1100 میلی لیتر است .

4-  حجم باقیمانده : مقدار هوایی است که متعاقب یک بازدم حداکثر عمیق در ریه ها باقی می ماند . این حجم بطور متوسط حدود 1200 میلی لیتر در یک مرد جوان است .

2- ظرفیت های ریوی

ریه ها دارای ظرفیت های متفاوت بشرح زیر هستند :

ظرفیت دمی : این ظرفیت برابر با مجموع حجمهای جاری و ذخیره دمی است . این ظرفیت نمودار حداکثر مقدار هوایی است که شخص میتواند از سطح استراحت بازدمی با یک دم عمیق وارد ریه ها کرده و آنها را تا حداکثر ممکن متسع سازد .

ظرفیت باقیمانده عملی : پس از یک بازدم عادی ، حداکثر هوایی که در ریه ها باقی می ماند و معادل مجموع حجم ذخیره بازدمی و حجم باقی مانده است ، ظرفیت باقی مانده عملی خوانده می شود .

ظرفیت حیاتی : مقدار هوایی است که شخص می تواند بعد از یک دم کاملاً عمیق با یک بازدم کاملاً عمیق از ریه های خود خارج کند .

ظرفیت کل ریه : حداکثر هوایی است که بعد از یک دم کاملاً عمیق در ریه ها وجود دارد و برابر با مجموع چهار حجم ریوی است . باید توجه داشت که تمام حجم ها و ظرفیت های ریوی در زنان 20 تا 25 درصد کمتر از مردها میباشد . همچنین این حجمها و ظرفیتها در افراد درشت اندام و ورزشکاران بیشتر است .

 تهویه ریوی

ملاحظه شد که در شرایط استراحت 500 میلی لیتر هوا با هر دم وارد ریه ها و یا از آن خارج میشود که به حجم جاری موسوم است . چون این عمل 12 تا 15 بار در دقیقه تکرار می شود لذا مقدار کل هوای وارد شده به ریه ها در دقیقه از ضرب کردن حجم جاری در تعداد تنفس در دقیقه ( تواتر تنفسی ) بدست می آید . به این ترتیب تهویه ریوی یا حجم تنفسی در دقیقه برابر است با حجم جاری ضربدر تعداد تنفس در دقیقه در حال استراحت ، تهویه ریوی بین 12*5 یا 6000 میلی لیتر در دقیقه تا 15*500 یا 7500 میلی لیتر است .

 تهویه جابجایی

هدف نهایی دستگاه تنفس ، رساندن هوای تازه به حبابچه ها ( آلوئولهای ریوی ) برای انتقال اکسیژن آن به خون از یک طرف و خارج کردن هوای مصرف شده از طرف دیگر است . از این رو مبادله هوا در سطح آلوئولها ، تهویه حبابچه ای نامیده میشود . تهویه حبابچه ای با تهویه ریوی متفاوت است ، زیرا بخشی از هوایی که در دقیقه وارد بدن میشود به حبابچه ها نمی رسد و قسمت بزرگی از آن فقط مجاری تنفسی را که برای انتقال هوا و نه برای مبادله گازها بین هوا و خون بوجود آمده اند پر میکند . حجم هوایی که مجاری تنفسی را پر می کند در مبادله گازهای تنفسی نقشی ندارد    « هوای فضای مرده » نامیده می شود .

تاثیر تمرین بر تهویه دقیقه ای یا تهویه ریوی

تهویه ریوی در حالت استراحت حدود 5 تا 8 لیتر در دقیقه برای افراد سالم و معمولی میباشد . در تمرینات سنگین و شدید ، این مقدار ممکن است از 130 لیتر در دقیقه برای زنان و 180 لیتر در دقیقه برای مردان تجاوز نماید که این مقادیر در حدود 25 الی 30 بار بیشتر از تهویه دقیقه ای در زمان استراحت می باشد . بیشتر شدن تهویه دقیقه ای تا این حد با افزایش فراوان در تعداد تنفس ( 50 تا 60 بار در هنگام ورزش ) و عمیق شدن تنفس ( بالا رفتن حجم جاری ) میسر می گردد .

با استفاده از یافته های پژوهشی می توان گفت :

اولاً : تهویه دقیقه ای نه فقط در حین ورزش افزایش پیدا میکند بلکه رابطه خطی با مقدار اکسیژن جذب شده و دی اکسید کربن تولید شده در دقیقه دارد .

ثانیاً : در تمرینات شدید و طاقت فرسا ، خارج کردن دی اکسید کربن از مصرف اکسیژن جهت تنظیم تهویه دقیقه ای ضروری تر به نظر می رسد .

ثالثاً : افراد تمرین نکرده ظرفیت های کاری پایین تر و کارآیی تنفسی کمتری را نسبت به افراد تمرین کرده دارا می باشد .

تغییرات تهویه در هنگام تمرین و پس از تمرین

قبل از شروع به فعالیت ، تهویه ریوی مقداری بالا می رود که این مسئله را مربوط به تحریکات ناشی از انتظار فرد جهت شروع تمرین می دانند در هنگام تمرین دو تغییر اساسی در تهویه دقیقه ای ملاحظه می شود :

در مرحله اول میزان تهویه دقیقه ای سریعاً افزایش می یابد .

در مرحله دوم ، افزایش سریع بتدریج تبدیل به یک افزایش آهسته تر و یکنواخت میشود در تمرینات شدید ، مقدار تهویه ریوی تا زمانی که تمرین ادامه دارد رو به افزایش می باشد .

 پس از تمرینات نیز دو نوع تغییر در تهویه دقیقه ای مشاهده می گردد :

1-   به محض پایان تمرین و شروع زمان بازگشت به حالت اولیه ، تهویه دقیقه ای به یکباره کاهش پیدا میکند .

2-   در مرحله بعد کاهش مذکور با شدت کمتری ادامه می یابد و بتدریج به سطح عادی باز میگردد .

اثر سیگار کشیدن بر روی تهویه ریوی در فعالیت

غالباً چنین بیان می شود که سیگار کشیدن « نفس » ورزشکار را کاهش میدهد . این موضوع به دلایل متعددی کاملاً صحیح است .

اولاً : یکی از اثرات نیکوتین تنگ کردن نایژکهای انتهایی ریه ها است که مقاومت در برابر جریان هوا به داخل یا به خارج از ریه ها را افزایش میدهد .

ثانیاً : اثرات تحریک کننده دود سیگار می تواند باعث تجمع افزایش ترشح مایع در کیسه های هوایی و نیز تورم بافت سطحی آنها شود

فصل پنجم : تمرین و آمادگی جسمانی

فعالیت جسمانی اساس نیل به آمادگی جسمانی است برای توسعه اصولی و حفظ آمادگی جسمانی ، دانش علمی در زمینه فیزیولوژی ورزشی لازم است . طراحی و هدایت برنامه های آمادگی باید متناسب با نیازهای ویژه هر شخص و با هدایت دانش فیزیولوژی ورزش باشد . قهرمانان زبده ، افراد سالم در تمرینات منظم ، بیماران قلبی ، ورزشکاران جوان هنگام بازپروری پس از آسیب سالمندان مشتاق به زندگی مستقل و بدون نیاز به دیگران و … همگی در سایه اصول و قوانین فیزیولوژی ورزش می توانند از مزایای یک برنامه آمادگی جسمانی سازمان یافته بهره مند گردند . بررسی ها نشان می دهند که فعالیت بدنی با تکرار ، شدت ، مدت مناسب و بر اساس برنامه های منظم ، مزایای معنی داری دارد . حفظ سطح مناسبی از عناصر آمادگی جسمانی مرتبط با تندرستی مانند استقامت قلب و عروق ، قدرت عضلانی و استقامت ، ترکیب بدنی و انعطاف پذیری در کاهش خطر امراض قلبی ، فشار خون ، دیابت ، پوکی استخوان ، چاقی و ناراحتی های روانی موثر است . کاهش میزان موارد حمله قلبی و حفظ عملکرد مستقل در پیری از مزایای تمرینات منظم است . بعلاوه افراد دارای فعالیت جسمانی نسبت به افراد غیر فعال عمر بیشتری دارند .

مزایای تمرین و فعالیت

بسیاری از مسائل و مشکلات تندرستی که مردم با آن مواجهند بطور کلی به شیوه زندگی آنها وابسته است . تاثیر قابل توجه شیوه زیستی بر تدرستی و سلامت امر شناخته شده ای است . عادات فردی در تغذیه ، تمرین ، کنترل فشار روانی عادات غیر بهداشتی چون مصرف سیگار و مراقبت های بهداشتی چون مراجعه منظم به پزشک تاثیر عمیقی بر تندرستی و کیفیت زندگی دارد . یکی از عوامل تهدید کننده سلامت و تندرستی جسمی و روحی ، بیماریهای انحطاطی ( بیماریهایی که به تدریج توسعه یافته و آثار خود را بروز می دهند ) هستند ، بسیاری از این بیماریها در مقوله بیماریهای فقر حرکتی قابل طبقه بندی است . بیماری فقر حرکتی نه از طریق عفونت بلکه در اثر فعالیت جسمانی کم و ناکافی و اغلب همراه با رژیم و عادات غذایی نامناسب بوجود می آید . بیناری کرونری شریانی ، پوکی استخوان و دیابت و کمردرد مزمن ، فشار خون و چاقی نمونه هایی از بیماریهای مربوط به فقر حرکتی هستند . این بیماریها ، تهدید  کننده های جدی سلامت مردم هستند . بیماریهای قلب و عروق عمده ترین عامل مرگ و میر هستند . تمرین منظم و مناسب موجود حفظ آمادگی و نیل به تندرستی و عامل پیشگیری است و در بسیاری از موارد درمان بخش بیماریهای انحطاطی بشمار می رود . بهبود آمادگی قلب و عروق یکی از مزایای تمرین است . تمرین تقلیل دهنده خطر بیماریهای قلبی است . مزایای نسبت داده شده به آمادگی قلبی – عروقی عبارتند از : بهبود کارآیی قلب و عروق ، تقویت عضله قلب ، پایین آمدن ضربان قلب ، تقلیل فشار خون . افزایش ظرفیت حمل اکسیژن در خون ، بهبود گردش خون مرکزی و محیطی ، مقاومت در مقابل تصلب شرائین ( تنگی عروق ) ، حفظ سطح کلسترول خون در سطح مطلوب ، تقلیل لیپوپروتئین های کم چگالی ، افزایش لیپوپروتئین های پر چگالی ، تقلیل خطر حمله قلبی و افزایش شانس زنده ماندن پس از حمله قلبی . تمرین به حفظ ترکیب مطلوب بدنی کمک می کند ، مقدار زیاد چربی بدنی برای سلامت زیان آور است . اضافه وزن طول عمر را کم می کند . افزایش کلسترول خون ، دیابت ، فشار خون ، بیماریهای کیسه صفرا ، امراض قلب و عروق ، پوکی استخوان و آرتروز استخوانی مفاصل تحمل کننده وزن بدن و بعضی از انواع سرطان با اضافه وزن مرتبط است . تمرین منظم با مصرف کالری های اضافی و پیشگیری از افزایش وزن نامطلوب ، به حفظ وزن مناسب کمک میکند و از این طریق از خطر بیماریها کاسته میشود . چون کودکان دارای اضافه وزن ، در بزرگ سالی نیز دچار این عارضه می شوند و به دلیل افزایش استعداد چاقی با پیشرفت سن ، عادات تمرینی صحیح و تغذیه متعادل و متوازن ، باید از سالهای اولیه زندگی برقرار شود . قدرت عضلانی ، استقامت عضلانی و انعطاف پذیری از اجزای بسیار مهم آمادگی تندرستی هستند . میلیون ها نفر از مردم از ناراحتی کمر رنج می برند و بسیاری از این ناراحتی ها به ضعف عضلانی و فقدان توازن و تعادل ناشی از فقر حرکتی و یا فعالیتهای نامناسب نسبت داده می شود . کسب و حفظ مقدار مناسبی از این عناصر از خطر ابتلا به ناراحتی کمر می کاهد . تقلیل خطر آسیب دیدگی عضلانی و مفصلی نیز از نتایج مثبت تمرین منظم و مناسب است . ارزش ها و مزایای تمرین به جسم محدود نمی شود ، بلکه تمرین بر بهداشت روان و سلامت ذهن نیز تاثیر می گذارد . تمرین در تخفیف بیماری روانی و تقلیل حساسیت به افسردگی و اضطراب موثر است . فعالیت منظم در توسعه خود پنداری مثبت و افزایش اعتماد به نفس موثر است و موجب احساس شایستگی خویشتن داری ، استقلال ، پایداری هیجانی و قاطعیت میشود .

اصول تمرین

دانش فیزیولوژی ورزش خطوط اصلی را برای مربیان روشن میکند . این اصول در تمام برنامه ها چه توسط مربیان مدارس ابتدایی در بهبود آمادگی دانش آموزان و چه توسط مربی آمادگی ورزشکاران بزرگ سال و چه از سوی متخصصان ورزشی در برنامه بازپروری قلبی بیماران ، قابل اجرا هستند . برای اینکه اهداف پیش بینی شده ای چون بهبود و حفظ آمادگی جسمانی عینیت یابند ، عوامل فیزیولوژیکی و رفتاری متعددی را باید در نظر گرفت :

1-  اصل اضافه بار : این اصل مهمترین عامل در تمرین و بهبود آمادگی جسمانی است و طبق این اصل برای بهبود میزان آمادگی جسمانی باید تمرین در فشاری بالاتر از وضعیت فعلی فرد ایجاد شود . مثلاً اگر کسی مایل به افزایش قدرت عضلانی است ، باید عضلاتش را با شدتی بالاتر از وضعیت فعلی به تمرین وادارد . هنگامی که حد مطلوبی از آمادگی حاصل شد ، تمرین باید در سطحی ادامه یابد که نتایج حاصله حفظ شوند .

2-  اصل ویژگی تمرین : نوع تغییرات فیزیولوژیکی که از تمرین حاصل می شود با نوع تمرین بکار گرفته شده ارتباط دارد . تاثیرات تمرینی زمانی به حداکثر میزان خود می رسد که در راستای هدف نهایی اجرا شوند . به عنوان مثال بهتر است برای توسعه قابلیت های جسمانی یک فوتبالیست از حرکات تخصصی که در فوتبال بکار می روند بکار بگیریم .

3-  حد آمادگی فرد باید مورد توجه باشد : برای شروع برنامه های آمادگی جسمانی مجوز پزشک برای تمرین ضروری است و پس از آن باید سطح آمادگی جسمانی فرد مشخص شود و در برنامه ریزی مورد توجه قرار گیرد . افرادی که از میزان آمادگی پایین برخوردارند در مقایسه با افراد آماده باید با فشار کمتری تمرین کنند .

4-  گرم کردن و برگشتن به حالت اولیه ( سرد کردن ) : از عوامل مهم تمرین هستند . 5 تا 10 دقیقه فعالیت گرم کردن قبل از شروع تمرین ضروری است . این در پیشگیری از آسیبها و آمادگی بدن برای حرکات شدید نیز مهم است . پس از اتمام برنامه تمرین ، یک دوره 5 تا 10 دقیقه ای برای سرد کردن بدن جهت برگشت به حالت اولیه توصیه می شود . افراد برخوردار از میزان آمادگی جسمانی پایین و افراد میانسال و سالمند باید وقت بیشتری را برای گرم کردن و سرد کردن بدن خود صرف کنند . تمرین کششی و فعالیتهای هوازی ملایم نیز برای گرم کردن مناسب هستند .

5- ایمنی ، اصل اساسی است : قبل از شروع تمرین آزمایشات و معاینات ضروری است . این ضرورت به ویژه در مواقع خاصی چون شروع به تمرین پس از یک دوره طولانی عدم فعالیت و یا در تمرینات بازپروری مثلاً پس از یک بیماری قلبی بیشتر احساس می شود . در تمرینهای دارای برخورد که امکان صدمات وجود دارد ، به ویژه برای سر ، گردن ، چشم ها و دندان ها باید از تجهیزات محافظ استفاده شود .

 طراحی یک برنامه تمرینی

تمرین منظم اساس نیل به آمادگی و حفظ آن است . در تجویز یک برنامه تمرینی به شخص ، باید شدت ، مدت ، تکرار و شیوه تمرین مشخص گردد . حتی فردی که بصورت انفرادی برنامه ای را طراحی میکند باید این عوامل را در نظر بگیرد .

1-  شدت : عبارت است از درجه ای از تلاش و نیرویی که فرد در مدت تمرین اعمال میکند . مثلاً میزان تلاش بعمل آمده توسط یک دونده بصورت 80 درصد از تلاش حداکثر او قابل بیان است . میزان نیروی اعمال شده در تمرین قدرتی بر حسب مقدار وزنه جابجا شده قابل توصیف است ، مثلاً 50 کیلوگرم .

2-   مدت : عبارت است از طول فعالیت که برحسب زمان بیان میشود ، مثلاً 40 دقیقه تمرین .

3-  تکرار : عبارت است از تعداد جلسات تمرین در هفته ، مثلاً 3 تا 4 جلسه در هفته . کسب آمادگی و حفظ آن منوط به تمرین منظم است .

4-  شیوه تمرین : عبارت است از نوع تمرینی که انجام می شود ، مثلاً دو آهسته      ( جاگینگ ) ، قایق رانی ، دوچرخه سواری ، کشش ، تمرین با وزنه ، انواع مختلف تمرینات هستند که هر کدام به منظور کسب آمادگی ویژه ای بکار می روند . انتخاب نوع تمرین باید متناسب با اهداف مورد نظر باشد . مثلاً کارآیی قلب و عروق به وسیله جاگینگ ( شیوه تمرین ) با 70 درصد نیرو ( شدت ) ، برای 40 دقیقه    ( مدت ) و به تعداد پنج بار در هفته ( تکرار ) و یا در 85 درصد شدت و به مدت 20 دقیقه ، چهار جلسه در هفته بهبود می یابد .

افرادی که برای اولین بار اقدام به تمرین می کنند ، با تمرین در شدت کم و مدت طولانی ، در رسیدن به اهداف خود موفق تر خواهند بود . مدت و تکرار تمرین نیز برای سازگاری با اهداف تمرین قابل تغییر هستند . افرادی که از سطح اولیه آمادگی جسمانی پایین تری برخوردارند ، در مقایسه با افراد دارای آمادگی برتر باید تمرینات را با شدت کمتری شروع کنند . وضعیت بیماری چون مرض قلبی ، دیابت و آسم باید در طراحی تمرین در نظر گرفته شود . برای امنیت و سلامت شرکت کنندگان باید تمام شرایط و وضعیت فرد در نظر گرفته شود . افراد میانسال و مسن باید تمرینات را در فشار و شدت پایینی شروع کنند باید توجه داشت که جنسیت عامل محدود کننده ای نیست و مردان و زنان در برابر تمرین عکس العمل مشابهی دارند . لذت از تمرین از عوامل مهم در انتخاب شیوه تمرین است . شرکت کننده وقتی به تمرین علاقمند می گردد که از آن لذت ببرد