مـقــــدمــــــــــــــة

يعتبر موضوع الانظمة الطاقوية من الموضوعات الهامة في الرياضة فالانظمة الطاقوية هي مصدر الطاقة في جسم الانسان فمن دونها لا يمكن للجسم القيام بأعماله بشكل جيد وفي هذا الموضوع سنتعرف على هذه الانظمة وكيفية عملها من جهد لآخر



الطاقة

هي القدرة للآداء الشغل، والشغل هو الجهد المبذول خلال مسافة محددة1
هي القوة المحركة وهي الجهد المبذول وهي الحيوية وهي الحركة وهي الحرارة2
أشكال(أنواع) الطاقة
الطاقة الميكانيكية - الكيمائية - الحرارية - الضوئية - الكهربائية – النووية.
ويمكن أن تتحول هذه الاشكال إلى شكل آخر وما يهمنا في المجال الرياضي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة الميكانيكية
والطاقة لا تفني، ولكنها تغير أشكالها من شكل إلى آخر، وفي جسم الانسان تخزن الطاقة في شكلها الكيميائي على شكل مواد غذائية كربوهيدراتيه ودهنية ومواد فوسفاتية وتحول إلة طاقة حرارية وميكانيكية أثناء الانقباض العضلي كما تستخدم الطاقة في شكلها الكهربائي لتوصيل الإشارات العصبية الحركية والحسية
مصادر الطاقة لدى الإنسان:
1- التمثيل الغذائي:
بناء على قانون الطاقة الذي ينص على أن الطاقة لا توجد من العدم ،كما أنها لا تفنى و تتحول من شكل لآخر، و نظرا لكون مصدر الطاقة الأصلي في الحياة هو الشمس و التي تقوم بنقلها إلى التربة ، حيث تنقل إلى النبات الذي يأكله الإنسان و الحيوان ، و بالتالي يحصل على مركبات الطاقة في شكلها الغذائي و هي الغلوكوز و الأحماض الدهنية و الأحماض الأمينية ، و يتناولها الإنسان على شكل كربوهيدرات و بروتينات و دهون و تتحول هذه الأخيرة إلى مكوناتها الأساسية الأولى ، والتمثيل الغذائي هو العملية التي يتم من خلالها إخراج الطاقة من البروتينات و الدهون و الكربوهيدرات سواء بواسطة بناء أو هدم الجزيئات

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1-الدكتور بزار علي جوكل، فسلجة التدريب في كرة اليد، منشورات دار دجلة، الاردن ظ1 2008، ص 38.
2- د.أبو العلا أحمد عبد الفتاح والدكتور محمد صبحي حسانين، فسيولوجيا ومورفولوجيا الرياضي ص233

1- الأدينوسين ثلاثي الفوسفات(ATP):
نظرا لكون المواد الغذائية لا تنقل للخلية لكي تتحول إلى شغل بيولوجي مباشرة فإنها تتحول إلى مركب كيميائي غني بالطاقة وهو الأدينوسين ثلاثي الفوسفات(ATP)و
تستخدم الطاقة الكامنة في هذا المركب لكل عملية للخلية و تتحرر من خلال هدم هذه الجزيئة سهر كبير من الطاقة و تتميز الطاقة الحرة الناتجة بسرعة تحويلها نظرا حاجتها إلى الأكسجين لذلك هي طاقة لذلك هي الطاقة المسؤولة عن الأعمال العضلية السريعة مثل العدو ، و رفع الأثقال ، و الوثب و الرماية .

مصادر الطاقة أثناء التدريب:
تتحول المواد الغذائية ، الكربوهيدرات و الدهون والبروتينات إلى مواد أخرى بسيطة يسهل على الجسم امتصاصها خلال عملية التدريب من الدم ثم يقوم بتحويلها داخل الخلية إلى ATPالمصدر المباشر للطاقة الحيوية ، وهي تستخدم بصفة يومية لتوفير الطاقة سواء أثناء العمل او الراحة ، و على سبيل المثال يخزن الكبد و العضلات من الكربوهيدرات طاقة حوالي 2000 سعر كبير و هي مقدار من الطاقة يكفي لقطع مسافة KM32 ، بينما تخزن في الدهون طاقة تعادل حوالي 70000 سعر كبير ، و يحتوي الغرام الواحد من الكربوهيدرات على حوالي 4 سعر حراري كبير ، ومن الدهون على 9 سعرات حرارية كبيرة ، ومن البروتين على 4 سعرات حرارية كبيرة

المصادر الإضافية للطاقة:
يتم إعادة بناء ATPعن طريق بعض المصادر الأخرى خلافا للمواد الغذائية و التي يتم تكوينها داخل الجسم مثل الفوسوكرياتين ومن خلال حامض اللاكتيك و الحامض الأميني ألانينALANINEو هو أرع مصدر لإعادة بناء ATPو دون الحاجة إلى الأكسجين1




ــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- د. أبو العلا أحمد عبد الفتاح والدكتور محمد صبحي حسانين، مصدر سابق، ص223.

طرق قياس استهلاك الطاقة :
لقياس الطاقة في الجسم تستخدم طرق عديدة بعضها مباشر والآخر غير مباشر .
فالطرق المباشرة تعتمد على قياس الطاقة الحرارية الناتجة عن الآداء مباشرة بالسعرات الحرارية، أما عند استخدام قياسات الأكسجين المستهلك فهذا يعتبر قياسا للطاقة بشكل غير مباشر، حيث يتم تحديد الطاقة المستهلكة بتحويل لترات الأكسجين المستهلك إلى ما يقابلها من السعرات الحرارية.

الطرق الأساسية لقياس الطاقة:
1-قياس الحرارة الناتجة عن الجسم (القياس الكالوريمتري المباشر)
ويعبر عنه بالسعرات الحرارية.
2-قياس استهلاك الأكسجين ( القياس الكالوريمتري التنفسي غير المباشر) ويعبر عنه باللتر أو الميليلتر.
3-تحديد السعرات الحرارية للمواد الغذائية التي يتناولها الإنسان ( القياس الكالوريمترى للعناصر الغذائية غير المباشرة).
ويعتبر استخدام الطريقة المباشرة لقياس الطاقة افضل وأدق، ولكنها طرق تتسم بالصعوبة وتحتاج إلى وقت طويل في الملاحظة، ويصعب استخدامها في ألأنشطة المهنية أو الرياضية على الإنسان، لذلك فإن الطريقة غير المباشرة تغبر طريق أسهل لقياس الطاقة للإنسان.
ومن المعروف في المجال الرياضي أن الجسم كلما استهلك طاقة أكبر زاد احتياجه من الأكسجين وإخراج ثاني أكسيد الكربون بدرجة أكبر1







ـــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- د. أبو العلا أحمد عبد الفتاح والدكتور محمد صبحي حسانين، مصدر سابق، ص 234.

نظم الطاقة في المجهود البدني:

-1النظام الفوسفاتي (نظامATP-PC)
يتميز هذا النظام بسرعة تحويل الطاقة، ويعتبر أسرع نظام من نظم الطاقة عامة، لأنه يعتمد على إعادة بناءATPعن طريق مادة كيميائية أخرى مخزونة بالعضلة تسمى الفوسفوكرياتين PCفعند تكسر ATPلتحرير الطاقة الميكانيكية و الحرارية يتبقى من هذه العملية ADPو الذي يستخدم لإعادة بناء ATPمرة أخرى و يتم ذلك حين يتكسر الفوسفوكرياتين و يتحول إلى فوسفات و كرياتين بواسطة إنزيم كرياتين كينيز(CK)وتتميز هذه العملية بسرعة إنتاج الطاقة، و يعتبر هذا النظام أساسيا لتحويل الطاقة عند أداء العمل العضلي الأقصى في حدود15-30ثانية، حيث لا تكفي PCلإعادة بناء ATPعند زيادة طول فترة العمل عن ذلك، حيث تتجه العضلات إلى تحويل الطاقة اللاهوائية عن طريق نظام حامض اللاكتيك ، ويمكن أن يتم تحرير الطاقة من ADPلإعادة بناء ATPنظرا لكونه ما زال يحتوى على رابطة فوسفات قوية و يتم ذلك باستخدام جزيئين منADPلبناء جزئATPو يتبقى أدينوزين مونو فوسفات (AMP)وهو لا يستخدم في الطاقة، وهذا النظام هو المسؤول عن الطاقة في الأنشطة الرياضية المميزة بالسرعة القصوى و القوة العظمى و القوة المميزة بالسرعة، مثل العدو لمسافات قصيرة أو البداية في مسابقات المضمار و السباحة، و في هذه الأنشطة تكون الحاجة إلى سرعة تحويل الطاقة أكثر من كميتها و تكمن سرعة هذا النظام فيما يلي:
* لا يعتمد على تفاعلات كيميائية طويلة
* لا يعتمد على نقل أكسجين الهواء الجوي إلى العضلات العاملة
* ما تحتاج إليه العضلة من مخزون مصادر الطاقةATP-PCمخزن بها.
ويؤكد كل من: فوكس 1984وفوكس ماتيوس 1981 على أن (ATP)يعتبر من أهم المركبات ذات الطاقة العالية في الجسم ويتكون من الادينوزين بالاظافة الى ثلاث أجزاء فوسفات وعند تحلل هذا المركب ينتج عنه ثنائي أدينوزين الفوسفات(ADP)بالاظافة إلى جزئي فوسفات (P)، وطاقة تعادل 7000-12000 سعر حراري .1
ADP + PI + ENERGY. ATP



ــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- الدكتور بزار علي جوكل، مصدر سابق، ص40.

ويشير لامب (1984) وكارلشون (1985) إلى أن حجم (ATP)قليل جدا يبلغ 4 -6 ميلي مول/كلغ من وزن العضلة ، ولذا تعتمد العضلة على فوسفات الكرياتين كمصدر للطاقة وعند تخلله ينتج كمية من الطاقة تساعد على بناء(ATP)
PC PI + C +ENERGY.

ADP + PI ATP
ثنائي أدينوزين الفوسفات + فوسفات ثلاثي أدينوزين الفوسفات
ويذكر كل من لامب (1984) وفوكس (1984) ووليام وآخرون أن الكمية الكلية لمخزون الطاقة العالية في العضلة(ATP - PC)قليل جدا لا يكفيان لعدد من الانقباضات العضلية القصوى في زمن يقدر من5ــــــ 10 ثواني غير أن القيمة الحقيقية لهذا النظام تكمن في سرعة انتاج الطاقة أكثر من وفرتها .
لأن هذا النظام لا يعتمد على سلسلة من التفاعلات الكيمائية والتي تتم بطريقة لا هوائية.

2- نظام حامض اللاكتيك(الجلكزة اللاهوائية)

يعتمد هذا النظام على إعادة بناء(ADP)لا هوائيا بواسطة عملية الجلكزة اللاهوائية نسبة الى انشطار الجلوكوز في غياب الاكسجين
(LACTATE) + 2 (ATP)GLUCOS 2
ويشير كل من : فوكس (1984) ووليام وآخرون 1986 بأنه يتم استعادة بناء (ATP)من خلال أنشطار الكيميائي للجليكوجين بطريقة لا هوائية وانتاج حامض
اللاكتيك بعد عدة تفاعلات كيميائية، وخلال ذلك تتحرر الطاقة اللازمة لأعادة بناء (ATP)
GLYCOGEN LACTIC ACID + ENERGY
( 3(ATP(ADP)PI) + 3)ENER GY + 3

ان النظام اللاهوائي الاخر الذي يمكن بواسطته اعادة تشكيل ATPفي داخل العضلة هو تجزؤ لااكسجيني و غير كامل للكلايكوجين في أكسدة الكلايكوجين جزئيا إلى اللاكتيك أو ما يسمى بالتحليل الكلايكولاأكسجيني.
تعتمد فعاليات الرياضية التي يستغرق أدائها من( 10 ثوان إلى 3 دقائق) تقريبا على هذا النظام بشكل رئيسي في إعادة بناءATPعلى التحليل اللاأكسجيني لكل من كلايكوجين العضلات و كلوكوز الدم عبر عشرة تفاعلات كيميائية متحولا إلى حامض البروفيت الذي سرعان ما يتحول إلى حامض اللاكتيك نتيجة العمل اللاأكسجيني كما هو موضح في المعادلات الآتية:
C6H12O6=C3H6O3+ENERGY
ADP+PI+ENERGY=ATP1




ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- الدكتور بزار علي جوكل، مصدر سابق، ص40.

ولكن سرعة إنتاج الطاقة في هذا النظام أقل من نظام الفوسفات و لكنها تتميز بزيادة فترة استمرار الأداء تحت هذا النظام و الذي يمكن أن يتراوح ما بين30ثانية – 6 دقائق، و يعتبر هذا النظام مسئولا عن تحديد تحمل الأداء في مسابقات100متر ، 200متر، 400 متر، 1000متر.

3- النظام الأوكسيجيني أو الهوائي:
يعتمد هذا النظام في تحويل الطاقة على ثلاثة مصادر لإعادة بناءATPعن طريق أكسدة المواد الكربوهدراتية و الدهون و البروتين ، و يتطلب هذا النظام لإنتاج الطاقة وجود الأكسجين كعامل فعال خلال التفاعلات الكيميائية، حيث لا يشارك مباشرة في تكوين ATPإلا أن وجوده هو الذي يحدد قدرة الشخص على تكوينATPومن ثم القدرة على الاستمرار في التخزين .
يقصد بالنظام الأوكسجيني العمل العضلي الذي يعتمد بشكل أساسي على الأكسجين في انتاج الطاقة اي بطريقة هوائية في حالة الانشطة الرياضية التي يتطلب الاداء فيها شدة خفيفة الى متوسطة في العمل العضلي، ويزود الوقود في هذا كل من الكاربوهدرات والدهون المخزونة في الجسم ، كما يستخدم الأوكسجين في عملية تحويل الطاقة اذ يسهم في أكسدة الكربوهيدرات والدهون إلى غلوكوز وأحماض دهنية فإذا احترقت الكاربوهيدرات هوائيا فانها تزودنا بطاقة كبيرة و فعالة.1
وبمقارنة هذا النظام بالنظام اللاهوائى نجد أن سرعة إنتاج الطاقة في هذا النظام يوجد في الأنشطة التي تتطلب الأداء لفترة طويلة مثل سباقات الجري 5000 متر،1000مترو الماراثون و السباحة لمسابقة 800 و 1500 متر، كما يعتبر قاعدة أساسية لكل الأنشطة الرياضية المختلفة.

















ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- الدكتور بزار علي جوكل، مصدر سابق، ص42

تعاون نظم الطاقة أثناء الجهد البدني:
أثناء العمل العضلي تسهم كل أنظمة الطاقة معا لتوليد الطاقة المطلوبة ، غير نسب أن هذه المساهمة تختلف تبعا لشدة العمل العضلي و فترة دوامها ، فكلما كان العمل العضلي مرتفع الشدة و بالتالي قصير الدوام تكون النسبة الكبرى للنظامين اللاهوائيين و لكن بنسبة أقل لنظام الأكسجين الهوائي ، و العكس كلما قلت شدة العمل العضلي و طالت فترة دوامه كانت النسبة الأكبر للنظام الهوائي مع مساهمة بسيطة للنظامين اللاهوائيين ، و يجب التركيز على أن إنتاجATPيتم بناءا على تعاون النظم المختلفة أثناء الأداء الرياضي و كمثال على ذلك فإن 90 من الطاقة اللازمة لأداء سباق 100 متر عدوا تأتي من خلال نظام الطاقة الهوائي ، وعلى العكس من ذلك في سباق المارثون حيث تأتي معظم الطاقة من النظام الهوائي .

الوقود المستخدم في المجهود البدني:
عبارة عن نوعية الغذاء الذي يستخدمه الجسم لأنتاج (ATP)وهناك ثلاثة أنواع:
-المواد الكربوهيدراتية: وهي على هيئة جلايكوجين العضلات وجلكوزالدم.
-المواد الدهنية: وهي على هيئة أحماض دهنية والجليسرول.
-المواد البروتينية: وهي على هيئة أحماض أمنية.
وتمثل الدهون مدخر للوقود في الجسم ، وتلعب الكربوهيدرات دورا حيويا لكونها الوقود الوحيد الذي يمكن استخدامها لا هوائيا، كما ان مشاركة البروتينات المتمثلة في الأحماض الأمنية كمصدر للطاقة أثناء الجهد البدني غير كبير، غير أتها تصبح كمصدر للطاقة في حالة استفادة الدهون والكربوهيدرات.1


ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1-.د. أبو العلا أحمد عبد الفتاح والدكتور محمد صبحي حسانين، مصدر سابق، ص223.

محددات الطاقة المستخدمة :
-شدة الجهد البدني
-كمية الوقود المتوفرة

التغيرات الناتجة عن الجهد البدني:
نتيجة للجهد البدني تحدث بعض التغيرات المرتبطة بعمليات التمثيل الغذائي لتوليد الطاقة و يمكن تلخيصها فيما يلي:
-نقص مخزون الفوسفوكرياتين و الأدينوزين ثلاثي الفوسفات
-زيادة تراكم حمض اللاكتيك
-نقص مخزن الجليكوجين
-نقص مخزون أكسجين الجسم1

استشفاء مصادر الطاقة:
إن فهم كيفية تعويض مصادر الطاقة يساعد من ذلك على حسن تشكيل و توزيع الأحمال التدريبية بما يتيح الفرصة لتقنين فترات الراحة المناسبة لتعويض مصادر الطاقة و التخلص من المخلفات
1- تعويض مخزون الفوسفات:
يعتبر تعويض الفوسفاتATP-PCأسرع مصادر الطاقة من حيث زمن التعويض ، حيث يتم تعويضه خلال فترة قصيرة تقدر بحوالي 3-5 دقائق ، و تكون عملية التعويض في قمة سرعتها خلال الجزء الأول من هذه الفترة ، حيث يتم تعويض حوالي 70 من الفوسفات خلال أول 30 ثانية و يرجع سبب هذه السرعة إلى عدم الحاجة إلى الأكسجين خلال هذا الجزء ، بينما يعتمد على الأكسجين لتعويض الجزء المتبقي في الوقت الذي يقوم به الأكسجين بمهام أخرى في الجسم مثل تعويض مخزون الجسم من الأكسجين و تلبية حاجة عضلات القلب و عضلات التنفس .




ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1- د. أبو العلا أحمد عبد الفتاح والدكتور محمد صبحي حسانين، مصدر سابق، ص 228

-2التخلص من زيادة حمض اللاكتيك :
نتيجة لعمليات الجلكزة اللاهوائية و عدم كفاية الأكسجين يتجمع حامض اللاكتيك في الخلية و يؤثر على الوسط الكيميائي لها في اتجاه الحمضية مما يثبط نشاط الأنزيمات و يظهر التعب ، و تشير في عملية التخلص من اللاكتيك وسائل كثيرة تشمل :
-نشاط المنظمات الحيوية للتعامل مع أي هيدروجين زائد في الدم
-خروج حامض اللاكتيك مع البول و العرق
-توزيع حامض اللاكتيك على العضلات الأخرى
-تحويل كمية قليلة جدا من حامض اللاكتيك إلى بروتين وخاصة في بداية الاستشفاء.1

نظم إنتاج الطاقة مصدر الطاقة زمن الإنتاج فترة التأثير فترة الحد الأقصى
النظام الفوسفاتي
مركب ATP
مركب pcصفر حتى 30 ثانية حتى 10ثواني
نظام حامض اللاكتيك غلوكوز يتحول إلى حامض اللاكتيك15-20ثانية30ثانيةحتى2-5
دقائق30ثانية حتى 1.5 دقيقة
النظام الهوائي أكسدة الكربوهيدرات و الدهون و البروتين باستخدام أكسجين الهواء90-180ثانية عدة ساعات2حتى 5 دقائق





ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1-د. أبو العلا أحمد عبد الفتاح والدكتور محمد صبحي حسانين، مصدر سابق، ص 220
خــــاتمــــــــة

من خلال ماتقدم في هذا الموضوع تبين ان الانظمة الطاقوية في جسم الانسان هي مصدر الطاقة ومصدر الاداء الرياضي بشتى انواعه ولذلك فان معرفة كيفية عمل الانظمة الطاقوية يساعد المدربين على حسن تشكيل وتوجيه حمل و شدة التدريب