العلاقة بين إستهلاك الأوكسجين وإنتاج الطاقة ( الحرارة )للرياضيين

العلاقة بين إستهلاك الأوكسجين وإنتاج الطاقة ( الحرارة ) :

سؤال يطرح نفسه في موضوع الطاقة وهو ( ما هي العلاقة بين عملية إستهلاك الأوكسجين وإنتاج الطاقة والحرارة ؟ ) . والجواب عليه هو : توجد علاقة طردية ودالة إحصائياً بين عمليات إستهلاك الأوكسجين وإنتاج الطاقة الحرارية داخل جسم الإنسان . وأن هذه العلاقة قد تقودنا إلى بعض الشرح المفصل لهذه العمليات .
لقد ذكرنا بأن بعض أنظمة الطاقة هي لاهوائية والبعض الآخر هوائية أي يجب أن تتم بتوفير عنصر الأوكسجين لأجل أكسدة المواد الغذائية التي تستخدم كوقود للطاقة لأجل توفير الطاقة الازمة لإعادة بناء مركب الطاقة الرئيسية وهو ثلاثي فوسفات الأدينوسين (ATP) , كما تطرقنا إلى موضوع إطلاق الطاقة التي سوف يستخدم معظمها في إعادة بناء مركب الطاقة ويبقى قسم منها كطاقة حرارية يقوم الجسم بخزن بعضها والتخلص من البعض الآخر , وأن هذه الطاقة الحرارية التي تنطلق ترتبط بمستوى النشاط والأداء البدني الرياضي , حيث ترتفع وتنخفض إعتماداً على شدة وحجم ومدة ذلك النشاط أو الأداء الرياضي .

عملية إستهلاك الأوكسجين Oxygen Consumption :

أن عنصر الأوكسجين (O2) المجهز والمطلوب لتحطيم المركبات الكيميائية كالكربوهيدرات والدهون في أنظمة الطاقة الهوائية يتوفر لجسم الرياضي من هواء التنفس الخارجي . وأن عملية تحطيم تلك المركبات بواسطة عنصر الأوكسجين هي عملية أكسدة (Oxidation) لتلك المركبات الغذائية وسوف تحتاج إلى كميات محددة من عنصر الأوكسجين هذا . فعلى سبيل المثال أن كمية (192غم) أوكسجين يحتاجها الجسم لأكسدة كمية (180غم) كلايكوجين . أما بإستخدام صيغة الحجوم فأن هذا العمل يتطلب إستخدام حوالي (134,4 لتر) أوكسجين لتحطيم (180 غم) كلايكوجين .

أما عملية تحطيم المركب الدهني ( حامض البالمتكPalmitic Acid ) سوف يتطلب حجماً أكبر وهو بحدود (515,2 لتر) أوكسجين لأجل تحطيم وأكسدة (256غم) من الدهون . أن هذه الكميات والحجوم من الأوكسجين المستخدم في تحطيم المركبات الغذائية , هي عبارة عن قياسات للكميات التي يقوم الجسم بإستهلاكها . فمثلاً : يقوم الجسم بإستهلاك حوالي ( 0,2 – 0,3 لتر أوكسجين ) في حالة ووضع الراحة , أما أثناء الأداء والنشاط أو التدريب أو السباق وبالشدة القصوى , يزداد حجم الأوكسجين الذي يستهلكه الجسم ويتراوح ما بين ( 3 – 6 لتر/ دقيقة أوكسجين ) وحسب الشدة والمدة ومستوى لياقة الرياضي . ويعتمد ذلك على عدة عوامل أخرى منها الجنس والعمر ومستوى اللياقة ومستوى القدرة الأوكسجينية القصوى لجسم ذلك الرياضي والتي يكتب مختصرها كما يلي ( VO2max. ) , وأن هذا المختصر لعملية إستهلاك الأوكسجين يمثل حجم الأوكسجين الذي يستهلكه الجسم بالدقيقة الواحدة هو (VO2 ) , حيث يمثل الحرف V الحجم Volume والحرف O2 عنصر الأوكسجين , وهنا نقطة تكتب فوق حرف V تعني بالدقيقة الواحدة . لذا فأن مختصر هذه العملية ( max.VO2 أو VO2max. ) ويعني واحد , ويتبادله المؤلفون أحياناً في كتابة هذا المختصر الذي يعني ( قدرة الجسم الأوكسجينية القصوى بالدقيقة الواحدة ) , وتتراوح هذه القدرة بالحجم بين ( 3 – 6 لتر / دقيقة ) أثناء الجهد البدني الأقصى بالتدريب أو السباق . ملاحظة : لقد أشار بعض المؤلفين المعروفين من الأساتذة العرب في كتبهم الفسلجية الرياضية إلى هذه القدرة على أنها أكبر سرعة في تجهيز عنصر الأوكسجين وليس أكبر حجم , وهذا ينافي مفهوم ومعنى هذه القدرة الأوكسجينية لجميع من كتب عنها من المؤلفين العرب والأجانب .

وأن هذه القدرة الفسيولوجية المهمة قد تختلف تسميتها بين المصادر وخاصة العربية منها ولكنها جميعاً تدل على معنى واحد لنا وهو قدرة جميع أجهزة جسم الرياضي على إمتصاص وإستيعاب ونقل وإستهلاك أقصى كمية من حجم الأوكسجين بالدقيقة الواحدة أثناء نظام تجهيز الطاقة الهوائي في السباقات أو التدريبات أو الأنشطة البدنية والرياضية . أما المصطلح الذي نفضله بالإستخدام للدلالة على هذه القدرة الهوائية هو ( القدرة الأوكسجينية القصوى VO2max. ) !؟

إنتاج الطاقة والحرارة :

عندما يتم إستخدام كمية معينة من الأوكسجين لأجل تحطيم كميات معينة من الكلايكوجين أو من الدهون سوف يؤدي إلى إطلاق كمية محددة من الطاقة والحرارة , فمثلاً عندما يتم إستخدام ( 134,2 لتر أوكسجين ) لأجل أكسدة ( 180غم كلايكوجين ) , فأن عملية الأكسدة هذه سوف تطلق لنا كمية ( 686كيلوسعر طاقة ) أي حرارة , وأن نصف هذه الكمية من السعرات سوف تضبط لإعادة بناء مركب الطاقة (ATP) . والنصف الآخر هو عبارة عن حرارة , أما أن يخزنها الجسم , أو يفقدها للمحيط الخارجي . كما أن بعض الطاقة يتم إطلاقها لأجل تحطيم مركب الطاقة (ATP) , حيث تستخدمها الخلايا لأجل إنجاز أو القيام بأعمالها البايولوجية , أما الطاقة المتبقية فتظهر كحرارة قد تخزن أو يتخلص منها الجسم بواسطة التعرق للخارج .

أما بالنسبة لكمية الطاقة التي تطلق عندما تستخدم كمية معينة من الأوكسجين لأجل تحطيم كمية معينة من الكلايكوجين أو الحامض الدهني , يمكن قياسها أما بواسطة كمية الحرارة المنتجة من العملية أو كمية الأوكسجين المستهلك بهذه العملية . ففي عمليات الإختبار والقياس بالبحوث المختبرية يتم إستخدام الطريقة الثانية وهي معرفة كمية الأوكسجين المستهلكة . ولدى إستهلاك ( 1 لتر أوكسجين ) بإستخدام الكلايكوجين كوقود للطاقة , تنطلق كمية ( 5 كيلوسعر/ لتر ) من الحرارة , أما لدى إستهلاك نفس الكمية من الأوكسجين بإستخدام الحامض الدهني كوقود للطاقة سوف تنطلق كمية ( 4,7 كيلوسعر / لتر ) من الحرارة جرّاء هذه الكمية من الأوكسجين الممتص والمستهلك داخل الجسم .

الطاقة المصروفة :
تعني الطاقة المصروفة تلك الطاقة المستخدمة في تنفيذ نشاط أو فعالية أو تدريب معين في مدة زمنية محددة . وعادة ما تقاس أو تقدّر من كمية الأوكسجين الممتص والمستهلك في ذلك النشاط أو الفعالية أو التدريب الرياضي . فمثلاً في رياضة الجري يتم صرف ( 0,2لتر ) من الأوكسجين لكل ( 1كغم ) من وزن الجسم , أو يقدّر بالمسافة المقطوعة . لذلك إذا كان وزن الفرد ( 70كغم ) ويقطع مسافة (1500م) سوف يصرف طاقة تقدر بحوالي ( 0,2 × 70كغم × 1500م =21 لتر أوكسجين) . أما إذا كان وقود الطاقة المستخدم بصورة رئيسية في هذه الفعالية هو الكلايكوجين , فأن 21 لتر من الأوكسجين سوف يمثل ( 21 × 5 = 105 كيلوسعر ) من الطاقة المصروفة في هذه الفعالية الرياضية .

والطاقة المصروفة في مختلف الأنشطة والفعاليات والألعاب الرياضية سوف نعرضها للقاريء بالجدول التالي الذي تم وضعه من قبل الجمعية الأمريكية للصحة والترويح والتربية البدنية عام 1971 ( AAHPER ) وبالسعرات الحرارية .

دمتم بصحة وعافية