فيزيولوژي ورزشي

بدن انسان براي اينكه بتواند نقش خود را به طور مؤثر در زندگي ايفا كند بايد از آمادگي جسماني خوبي برخوردار باشد يعني به طور مداوم انرژي لازم را در اختيار داشته باشد تا بتواند وظايف خود را به نحو احسن انجام دهد. وقتي سخن از آمادگي جسماني به ميان مي آيد مقصود از آن داشتن چنان قلب ، عروق خوني و ريه ها و عضلاتي است كه بتوانند وظايف خود را به خوبي انجام دهند و با شور و نشاط تمام در فعاليت ها و تفريحات سالمي شركت كنند كه افراد عادي و غير فعال از انجام آنها ناتوانند. عوامل متعددي در آمادگي جسماني مؤثر است اما چهار عامل بيش از عوامل ديگر در اين ميان ايفاي نقش مي كنند اين عوامل عبارتند از (قدرت عضلاني، استقامت عضلاني، انعطاف عضلاني و استقامت قلبي ريوي)

قدرت عضلاني

همانطور كه مي دانيد حدود 40 درصد وزن بدن را عضلات تشكيل مي دهند اين عضلات در خود توليد انرژي مي كنند كه اين نيرو قدرت عضلاني ناميده مي شود كه البته قابل اندازه گيري نيز هست. مهمترين عامل شناخته شده در آمادگي جسماني استعداد و توانايي عضلات در وارد كردن نيرو يا مقاومت در برابر آن است. تمرينات قدرتي از عواملي است كه سبب حجيم شدن تارهاي عضلاني مي شود و توانايي فرد را در كاربرد نيروي توليد شده افزايش مي دهد. قدرت عضلاني اهميت بسياري در ورزشهاي مختلف و البته فعاليت هاي روزانه دارد بسياري از مردان و حتي زنان از عضلات بازو و سرشانه ضعيفي برخوردار هستند كه باعث ضعف در فعاليت هاي ورزشي و روزانه و ايجاد درد و بيماري در سنين بالا مي شود.

استقامت عضلاني

عضلات در خود انرژي ذخيره مي كنند. اين عمل به ماهيچه ها امكان مي دهد كه مدت زيادي به فعاليت خود ادامه دهند. اين عمل عضلات را استقامت عضلاني گويند. استقامت عضلاني عبارت است از ظرفيت يك عضله يا گروهي از عضلات براي انقباض مداوم. معمولاً استقامت عضله را با قدرت عضلاني اشتباه مي گيرند ولي بايد توجه كرد كه معمولاً استقامت عضلاني عبارت است از توانايي در كاربرد قدرت و نگهداري اين توانايي براي مدت نسبتاً طولاني. براي مثال در فعاليت هايي چون: برف پارو كردن، چمن زدن، نظافت و يا حركات ورزشي چون دراز و نشست، بالا كشيدن بدن در حالت بارفيكس و . . . استقامت عضلاني نقش اساسي دارد كه مي شود با تمرينات منظم ورزشي آن را افزايش داد.

انعطاف عضلاني

توانايي در كاربرد عضلات در وسيعترين دامنه حركت آنها به دور مفصلها را انعطاف پذيري گويند. اين عامل در آمادگي جسماني از اهميت ويژه اي برخوردار است. با تمرينات ورزشي ميزان توانايي مفاصل بدن در خم شدن و چرخيدن بيشتر مي شود و در نتيجه كارايي عضلات بهبود مي يابد اگر مفاصل از انعطاف كمي برخوردار باشند محدوديت حركتي براي بدن ايجاد مي شود. انعطاف پذيري در فعاليت هاي روزانه چون باغباني، خانه داري، فعاليت هاي ورزشي كه احتياج به نرمي و انعطاف پذيري دارند مؤثر است. كه البته اين نقش در فعاليت هاي ورزشي چون ژيمناستيك ، دو ميداني و . . . پر رنگ تر مي شود.

استقامت قلبي و ريوي

بسياري از دانشمندان و صاحب نظران ورزشي عقيده دارند كه عامل استقامت قلبي ريوي در آمادگي جسماني بيش از عوامل ديگر اهميت دارد و بعضي ديگر دقيقاً بر عكس اين نظريه مهر تأييد زدند. اما تجربه نشان داده است كه استقامت قلبي ريوي از عوامل اساسي آمادگي جسماني است و با تمرينات استقامتي شديد و سنگين مي توان آن را ارتقاء بخشيد.

فيزيولوژي عضلات

عضلات دستگاهي هستند كه مواد غذايي را از صورت شيميايي به صورت انرژي مكانيكي يا كار تبديل مي كنند. مي دانيم كه حركات بدن از انقباض عضلات حاصل مي شود بدين معني كه عضلات مخطط كه به استخوانهاي بدن متصلند با اراده فرد منقبض مي شوند و حركت جابجايي را در بدن ميسر مي كنند. در بدن انسان سه نوع عضله وجود دارد (عضلات مخطط يا اسكلتي ـ عضلات صاف و عضله قلب) كه ما در اين بخش فقط عضلات مخطط را بررسي مي كنيم. عضلات مخطط حاوي 70 درصد آب،20درصد پروتئين و 10 درصد كربوهيدراتها و چربي و نمكهاي معدني و املاح است كه البته تركيبات عضله در اعضاي مختلف بدن تغييرات وسيعي دارند.
در بخش عضلات مخطط 2 مطلب را بررسي مي كنيم : 1- انقباض عضله، 2- منابع انرژي عضله.
انقباض عضله : اگر طول عضله به هنگام انقباض تغيير نكند اين انقباض را (هم طول) مي گويند. در اين نوع انقباض جسم مقاوم جابه جا نمي شود تمام انرژي حاصل از انقباض به حرارت تبديل مي شود. ولي اگر انقباض عضله به كوتاه شدن آن منجر شود آن انقباض را (هم تنش) مي گويند كه باعث مي شود جسمي كه در برابر عضله قرار مي گيرد جابه جا شود. سرعت انقباض عضله با مقدار وزنه اي كه در مقابل آن قرار مي گيرد رابطه عكس دارد. اگر هيچ نيرويي در برابر عضله قرار نگيرد عضله سريعاً منقبض مي شود ولي اگر به تدريج نيروي مخالف افزايش مي يابد از سرعت انقباض كاسته مي شود. تا اينكه اگر ميزان نيروي مخالف برابر با نيروي عضله شود سرعت كوتاه شدن يا انقباض به صفر خواهد رسيد.

منابع انرژي

عضله براي آنكه به حالت انقباض درآيد احتياج به انرژي دارد. منبع اصلي انرژي عضله آدنوزين تري فسفات ATP است كه به مقدار كمي در عضله وجود دارد ولي به مقدار زيادي انرژي آزاد مي كند. كراتين فسفات CP منبع انرژي ديگري است كه در سلولهاي عضلاني ذخيره مي شود. اگر مقدار ATP در سلول بيش از اندازه لازم باشد انرژي اضافي صرف توليد CP مي شود و در نتيجه مقدار بيشتري از انرژي ذخيره خواهد شد. به مجرد ذخيره ATP در عضله CP موجود به سرعت و سهولت به ATP تبديل مي شود و در نتيجه CP باعث ثابت ماندن مقدار ATP عضله مي شود. انرژي حاصل از CP و ATP براي مدت كوتاهي انرژي لازم را تأمين مي كنند پس در فعاليت هاي شديد بدني كه بيش از چند دقيقه طول مي كشد بايد منبع ديگري از انرژي وجود داشته باشد. اين انرژي از تجزيه گليگوژن حاصل مي شود و چون اين واكنش در مجاورت اكسيژن قرار مي گيرد آن را هوازي يا (با اكسيژن) مي گويند. اگر اكسيژن به اندازه كافي براي اين واكنش هاي شيميايي وجود نداشته باشد در عضله اسيدلاكتيك توليد مي شود. قسمت اعظم اين اسيدلاكتيك مجدداً به گلوكز و گليگوژن تبديل مي شود و مقداري از آن در عضله بر جاي مي ماند. در ورزشهاي سخت و طولاني و مخصوصاً افرادي كه از آمادگي جسماني كمي برخوردارند خستگي عضلات بعد از ورزش مربوط به اسيدلاكتيك باقي مانده در عضله است، ميزان خستگي با مقدار اسيدلاكتيك موجود در عضله رابطه مستقيم دارد.
توليد انرژي در بدن به 3 طريق انجام مي گيرد كه 2 طريق آنها براي توليدATP نياز به اكسيژن ندارند (بي هوازي) و در سومين طريقه وجود اكسيژن كاملاً ضروري است كه به آن (هوازي) گويند:

سيستم ATP-CP

در ورزشهايي چون: پرتاب نيزه ، پرتاب ديسك ، دو 100 متر و شيرجه يا فعاليتهايي كه زمان اجراي آن بسيار كم است (حدود 10 ثانيه) و با حداكثر شدت انجام مي شوند انرژي مورد نياز را از اين سيستم تأمين مي كنند. ATP وCP موجود در عضله به صورت ذخيره وجود دارند و به هنگام فعاليت انرژي مورد لزوم را تهيه مي كنند. در اين سيستم براي تأمين انرژي احتياجي به حضور اكسيژن نيست (بي هوازي)

سيستم اسيدلاكتيك

در ورزشهايي كه زمان اجراي آنها بين 1 تا 3 دقيقه طول مي كشد انرژي مورد نيازشان را از اين طريق تأمين مي كنند مثل دوهاي 400 و800 متر وكشتي. هنگام اجراي اين فعاليت ها اكسيژن به قدر كافي در عضله موجود نيست لذا گلوكز موجود در عضله به اسيدلاكتيك و ATP تبديل مي شود. در حقيقت در اين سيستم گلوكز عامل اصلي تأمين كننده انرژي عضله است.

سيستم هوازي

هر موجود زنده اي براي ادامه زندگي و فعاليت احتياج به اكسيژن دارد. بعد از چند دقيقه كه اكسيژن به بدن نرسد، نه ATP در بدن ساخته مي شود و نه انرژي وجود دارد و در نتيجه زندگي پايان مي يابد. در ورزشهايي كه بيش از 3 دقيقه طول مي كشد عضلات انرژي مورد احتياج را از تجزيه مواد غذايي در مقابل اكسيژن بدست مي آورند. در دوهاي ماراتن، كوهنوردي و. . . ATP مورد نياز عضلات از اين طريق تأمين مي گردد. پروتئين ها، گليگوژن و چربيها از جمله مواد غذايي هستند كه در اين سيستم مورد استفاده قرار مي گيرد و بيشترين مقدار توليد ATP را نيز دارد.

برگشت به حالت اوليه و وام اكسيژن (ريكاوري)

همانطور كه گفته شد براي اينكه بدن از حالت استراحت به حالت فعاليت درآيد فعل و انفعالات متعددي در عضله صورت مي گيرد تا انرژي لازم كسب شود. همچنين برگشت بدن از حالت فعاليت به حالت استراحت نيز بسيار مهم است كه آن را برگشت به حالت اوليه (Recavery) گويند. ذخيره اكسيژن بدن هنگام فعاليت هاي شديد به مصرف سوخت و ساز بدن مي رسد؛ در نتيجه هنگام استراحت مقدار اكسيژني كه از ذخيره بدن گرفته شده است بايد دوباره به بدن باز گردد و اسيدلاكتيك جمع شده در عضلات نيز بايد از سلول هاي عضلاني خارج شودكه البته هر دو نيز هوازي هستند. انرژي از دست رفته بدن را وام اكسيژن (Oxygen Debt) گويند. مقدار وام اكسيژن برابر است با مقدار اكسيژن مورد نياز در هنگام فعاليت؛ اگر نوع فعاليت شخص ملايم، طولاني و يكنواخت باشد بدن مي تواند انرژي مورد نياز را از هوا بگيرد و وام اكسيژن به وجود نمي آيد والي اگر فعاليت شخص شديد باشد به طوري كه او مجبور باشد با كمبود انرژي به فعاليت خود ادامه دهد مبتلا به وام اكسيژن مي شود. مدت زماني كه طول مي كشد تا بدن به حالت اول برگردد بستگي به مدت، شدت و آمادگي جسماني فرد دارد؛ بعد از فعاليت ها در 2 يا 3 دقيقه اول مصرف اكسيژن به شدت پايين مي آيد اما از اين شدت به تدريج كاسته مي شود تا به حالت يكنواخت برسد. اگر شخص بعد از فعاليت ورزشي خود، به جاي استراحت، كار ساده اي مثل راه رفتن يا دويدن آرام (سرد كردن) را انجام دهد اسيدلاكتيك موجود در بدن زودتر از بين مي رود (در اين مورد در فصل علم تمرين به طور كامل توضيح داده شده است)

فيزيولوژي گردش خون

دستگاه گردش خون از رگها و قلب تشكيل شده كه خون تيره و روشن در آنها جريان دارد. قلب به صورت تلمبه اي قوي خون روشن را از راه سرخرگ آئورت و سرخرگ ششي به بدن مي فرستد و از طرفي سياهرگهاي اجوف فوقاني و تحتاني خون تيره را از بدن به قلب بر مي گردانند. به استثناي سياهرگ ششي كه خون روشن و تيره را از ششها به قلب بر مي گرداند. سلولهاي بدن پيوسته در حال فعاليت اند و براي ادامه حيات و فعاليت خود موادي را مي سوزانند و مواد ديگري را دفع مي كنند دستگاه گردش خون عهده دار رساندن مواد سوختني به سلول ها و خارج كردن مواد زائد است. قلب از چهار حفره تشكيل شده است. دو حفره در طرف راست و دو حفره در طرف چپ. دو حفره بالايي را دهليز و دو حفره پاييني را بطن مي گويند. بطن باعث به حركت درآمدن خون در بدن مي شود و اگر بطن از انقباض بيفتد خون از گردش خواهد ايستاد. شكل قلب شبيه مخروطي است كه قاعده آن در بالا و نوك آن در پايين در انتهاي بطن ها است. در موقع ضربان دو دهليز با هم منقبض مي شوند و بعد از مدت نسبتاً كوتاهي دو بطن منقبض مي شوند بعد از اين انقباض توقف بيشتر و طولاني تري وجود دارد كه به منزلة استراحت قلب است. مدت انقباض بطن ها در افراد بالغ 3/0 ثانيه و مدت انبساط آنها 5/0 ثانيه طول مي كشد روي هم رفته يك دوره كامل قلبي 8/0 ثانيه طول مي كشد بنابراين در هر دقيقه تقريباً 70 دورة قلبي صورت مي گيرد و اين رقم را تعداد ضربان قلب گويند. همانطور كه مي دانيد در حدود تا وزن بدن را خون تشكيل مي دهد يعني يك شخص معمولي با وزن در حدود70 كيلوگرم داراي 5 تا 6 ليتر خون است قسمت اعظم خون را گلبولهاي قرمز تشكيل مي دهند. كمبود اكسيژن معمولاً موجب افزايش گلبولهاي قرمز خون مي شود به همين دليل است كه در ارتفاعات زياد ورزشكاران استقامتي قادر نيستند ركوردهاي جهاني از خود به جا بگذارند چون در مكان هاي مرتفع فشار نسبي اكسيژن در هواي تنفسي كم است و شخص ورزشكار قادر نيست به راحتي اكسيژن مورد نياز را در هنگام ورزش از هوا كسب كند لذا اين امر در كارايي او اثر نامطلوب مي گذارد.

فيزيولوژي تنفس

طبق تعاريفي كه در كتاب هاي فيزيولوژي انجام شده، تنفس عبارت است از جذب اكسيژن و دفع انيدريدكربنيك به وسيلة سلول زنده، خواه اين سلول حيواني باشد، خواه نباتي.
عمل تنفس طي 2 مرحله متمايز انجام مي شود : تنفس خارجي: كه عبارت است از حركت هوا به داخل ريه ها، انتقال اكسيژن از ريه ها به خون و انتقال انيدريدكربنيك از خون به ريه ها. تنفس سلولي يا داخلي: كه شامل جذب اكسيژن و توليد انيدريدكربنيك توسط سلولها مي شود. انقباض حجاب حاجز يا ديافراگم و پايين آمدن در محوطه شكم باعث بزرگ شدن قفسه سينه از بالا به پايين مي شود. همزمان با اين عمل عضلات شكم بتدريج شل مي شود و با انقباض عضلات بين دنده اي، دنده ها به بالا كشيده مي شود و استخوان جناغ را به جلو مي راند اين عمل قفسه سينه را از جلو به عقب مي برد و از طرفين بزرگ مي كند؛ با بزرگ شدن حجم قفسه سينه فشار موجود در ريه ها از فشار جو كاهش مي يابد و باعث حركت هوا به داخل ريه ها مي شوند اين عمل آنقدر ادامه پيدا مي كند تا فشار هوا در ريه ها با فشار جو برابر گردد. كليه اعمال بالا را دم گويند. اما عمل بازدم در نتيجه شل شدن عضلات دمي و بازگشت ريه ها به حالت قبل صورت مي گيرد با بالا رفتن عضله ديافراگم و بازگشت حجم قفسه سينه به حالت استراحت، فشار هوا در ريه ها از جو بيشتر مي شود و آن قدر هوا از ريه ها خارج مي شود تا فشار ريه ها دوباره با فشار جو برابر گردد.

حجم جاري و تهويه ريوي

حجم هوايي كه با هر بار حركت به داخل ريه ها جريان مي يابد را حجم جاري مي نامند و مقدار آن بين 400 تا 500 ميلي ليتر است و تهويه ريوي عبارت است از حجم جاري ضرب در تعداد حركات تنفسي در دقيقه كه معمولاً بين 10 تا 20 بار در حالت استراحت است. در هنگام ورزش تعداد حركات تنفسي افزايش پيدا مي كند و عميق تر مي شود تا جايي كه در فعاليتهاي شديد ورزشي عضلات دمي و بازدمي فعال مي شوند و تهويه ريوي تا حدود 100 ليتر در دقيقه افزايش مي يابد. حداكثر تهويه ريوي ممكن است به 150 ليتر در دقيقه هم برسد ولي افزايش تهويه ريوي اگر از 100 ليتر در دقيقه بيشتر شود به افزايش جذب اكسيژن كمكي نمي كند زيرا به نظر مي رسد كه انتقال اكسيژن بيش از اين مقدار به بافتها، توسط عضلات قلب و عضلات تنفس محدود مي شود.