shikon_85
05-06-2008, 10:50 AM
التدريب الرياضي واثره علي الجهاز التنفسي
لوظائف الرئيسية للجهاز التنفسي:
1-تبادل الغازات بين الهواء الجوي والدم، حيث يحصل علي الأكسجين من العواء الجوي ويوزعه علي أنسجة الجسم، والتخلص من ثاني أكسيد الكربون من مخلفات التمثيل الغذائي.
2-المحافظة علي الاستقرار التجانسي للتوازن الحمضي – القلوي pH للجسم.
3-الوقاية من الجراثيم والمواد الضارة التي تدخل الجسم مع الشهيق، حيث يقوم النسيج الظاهر الموجود بالجهاز التنفسي بهذه الوظيفة بما يتميز به من آليات تمنع تسرب المواد الضارة من الدخول إلي الجسم.
4-النطق المستخدم في الكلام والغناء وغيرها ووسائل الاتصال.
5-تنظيم حرارة الجسم بالتخلص من الحرارة والماء الزائد من الجسم.
العوامل المختلفة التي تؤثر علي عمليات التنفس:
1-تأثير المجهود العضلي: هذا المجهود العضلي يؤدي إلي زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون في الدم فيسعى الجسم للتخلص من هذه الكمية الزائدة بزيادة معدل وعمق التنفس.
2-اختلاف التركيب الهوائي المستنشق: لوحظ أن زيادة النسبة المئوية لغاز ثاني أكسيد الكربون في هواء التنفس يسبب زيادة في كمية الغاز في هواء الرئة وهذا بالتالي يؤثر علي 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 الأوكسجين ويصاب الإنسان بالدوخة والقيء، ويمكن للجسم القدرة علي تعويض هذا النقص في الأوكسجين بزيادة عدد كرات الدم الحمراء أو بزيادة سرعة التنفس.
4-اختلاف درجة حرارة الجسم: في حالة إصابة الإنسان بالحمى وارتفاع درجة حرارته يتبع ذلك زيادة في حركات التنفس ويتبع هذه الزيادة ازدياد كمية الأوكسجين التي يحتاجها الجسم.
التحكم في التنفس – control of respiration:
أن التحكم في معدل (تردد)، وعمق (الحجم المدى) الحركات التنفسية يتم بواسطة مركز التنفس في المخ. ويتشكل هذا المركز من مجموعة من الخلايا العصبية بشكل أساسي تقع في النخاع المستطيل medulla oblongata وتنشأ كافة الحركات التنفسية الآلية اللاإرادية نتيجة للتفريغ الإيقاعي (المتناسق) للإشارات العصبية nervous impulses الصادرة من هذا المركز، والتي تنقل إلي الأسفل عن طريق الحبل الشوكي – النخاع الشوكي spinal corde إلي الأعصاب الحركية motor neurons والتي تنقل محاورها هذه الإشارات من الحبل الشوكي إلي عضلات التنفس، مثل الحجاب الحاجز، والعضلات بين الضلوع الخ.
يشتمل مركز التنفس علي مركز للشهيق inspiratory centre، والذي يرسل الإشارات التي تسبب انقباض عضلات الشهيق، وفي نفس الوقت هناك مركز للزفير expiratory centre، والذي يصدر إشارات تثبيطية – كبحية – inhibitory impulses لمركز الشهيق، والتي تسبب في إيقاف تدفق الإشارات المسببة للشهيق، ويترتب علي ذلك توقف الشهيق، وتتابع الزفير آليا.
ولقد سبقت الإشارة بالمقطع (4/3/1/0) إلي أن الزفير عملية سلبية بطبيعتها إلي حد بعيد. وتتصف وظائف مركز التنفس بالآلية، بمعنى أن الإشارات الصادرة عنه نتيجة لتغيرات جارية داخل المركز نفسه نتيجة لبعض العوامل المسببة لهذا التنظيم الآلي وتتمثل هذه العوامل في عوامل كيميائية، فيزيائية، وعصبية
يلعب ثاني أكسيد الكربون كعاملا كيميائيا دورا سياديا في التحكم في الحركات التنفسية حيث ينبه مركز التنفس، ويزيد التهوية الرئوية بالتأثير المباشر علي المركز (نظرا لأنه ينقل إلي المركز بواسطة الدم – أو يتكون داخل المركز نفسه بواسطة عمليات الأيض) وعن طريق تنبيه المستقبلات الكيميائية الحسية – sensory chemoreceptors الموجودة بالجسم السباتي carotid body، وقوس الأورطى aortic arch.
عادة ما يبقى الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون بالحويصلات الهوائية، والدم الشرياني arterial blood ثابتا بشكل ملحوظ حول 40 ملليمتر/زئبق، وتؤدي الزيادة الطفيفة في ضغطه عن هذا المعدل إلي زيادة التهوية الرئوية.
تتسبب أي زيادة في الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون بالشرايين في زيادة كبيرة (مفرطة) بالتهوية الرئوية hyperventilation للتخلص من ثاني أكسيد الكربون الزائد، فرط التهوية الرئوية يعني قسرى (اضطراري) لعدة دقائق، متبوعاً بفترة عسر تنفس – apnea تستمر 60 ثانية في المتوسط ويعود ذلك إلي حقيقة أن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون انخفض نتيجة الزفير الاضطراري السابق الإشارة إليه، والمستوى المنخفض لثاني أكسيد الكربون في الدم وغير الكاف لتنبيه عتبة استثارة – stimulation threshold مركز التنفس. بمرور بعض الوقت، عندما يرتفع مستوى ثاني أكسيد الكربون بالدم نتيجة لعملية الأيض، يتنبه المركز بشكل طبيعي بواسطة ثاني أكسيد الكربون.
ويعمل تركيز أيونات الهيدروجين في الدم في نفس الاتجاه وله نفس التأثير علي التنفس كما ثاني أكسيد الكربون.
توجد علاقة وثيقة بين قوة تركيز أيونات الهيدروجين(1) – (pH)أسكيأسيست في الدم ومحتواه من ثاني أكسيد الكربون، وتؤدي زيادة الأخير (Co2) إلي زيادة محتوى حامض الكربونيك – carbonic acid في الدم.
أما التغير في محتوى الأكسجين فهو محدود نتيجة التحكم في عمق، وتردد حركات التنفس الطبيعي ومن ناحية أخرى، يصبح نقص الأكسجين واضحاً، كما في حالة التواجد علي ارتفاعات عالية عن مستوى سطح البحر، تنبه المستقبلات الكيميائية – chemo receptors الموجودة في الجسم السباتي – carotid body وقوس الأورطى aorta arch ليزداد التنفس انعكاسيا.
تتمثل العوامل الفيزيائية المؤثرة علي نشاط مركز التنفس في: درجة الحرارة، ضغط الدم، وضغط الهواء داخل الرئتين.
وتؤدي زيادة ما في درجة حرارة الجسم، كما في حالة الحمى مثلا أو أثناء النشاط البدني إلي زيادة في الحجم التنفس، في حين يؤدي انخفاض درجة حرارة الجسم تحت المعدل الطبيعي إلي انخفاض في حجم التنفس
ويؤثر ضغط الدم علي مستقبلات الضغط – pressure receptors في الجيب السباتي – carotid sinus، وقوس الأورطى مؤثرا علي مركز التنفس انعكاسيا حيث أن انخفاض ضغط الدم يتسبب في زيادة التنفس، والزيادة في ضغط الدم تسبب انخفاض التنفس.
وتمثل زيادة حجم الرئتين عاملا رئيسيا للتحكم في التنفس الطبيعي، ويسبب ازدياد (انتفاخ) حجم الرئتين أثناء الشهيق، إلي تمدد الحويصلات الهوائية وبالتالي النسيج الرئوي ككل، وينبه المستقبلات الحسية – sensory receptors أو المستقبلات الحسية العميقة (sensory proprioceptors). يؤدي ذلك إلي تدفق تيار من الإشارات العصبية إلي مركز التنفس في النخاع المستطيل medulla oblongata ولهذه الإشارات العصبية تأثيرا مثبطاً (كافا) يؤدي إلي خفض نشاط مركز التنفس، وتسبب توقف (انقطاع) الشهيق لحظيا يليه بداية الزفير بصورة آلية وهذا ما يعرف بمنعكس HERING-BREUER reflex
يمكن تقسيم التحكم العصبي في حركات التنفس إلي نوعين:
تحكم إرادي voluntary control.
تحكم انعكاسي reflex control، أو تحكم لا إرادي involuntary control.
يتم التحكم الإرادي بواسطة تفريغ الإشارات العصبية من المراكز العليا بالمخ، والمعروفة بقشرة المخ cerebral cortex ويمكن التأثير إراديا علي المحركات التنفسية الطبيعية (الإيقاعية) حيث يمكن إسراعها، إبطائها، أو إيقافها تماما لفترة زمنية محدودة.
للانفعالات النفسية emotions تأثيرا ملحوظا علي معدل (تردد) التنفس وعمقه أيضا حيث تسهم في زيادة حجم التنفس أثناء التدريب البدني في حالة ما يسمى "حالة ما قبل البداية" prestart condition.
يتم التحكم اللاإرادي أو الانعكاسي بواسطة المنعكسات العصبية reflexes والمسئولة عن التنفس الطبيعي، إضافة إلي مسئوليتها responsiveness عن آلية التنفس للتكيف مع حاجات الجسم المتنوعة تنشأ هذه المنعكسات في أجزاء مختلفة من الجسم: ثني المفاصل مثلا يسبب زيادة في التهوية الرئوية، واستثارة الجلد (مشتملة البرد أو الألم) تثبط أو تنبه الشهيق، الألم أو الضغط بالأعضاء الداخلية يمكن أن يثبط أو ينبه الشهيق وغيرها.
كما يعتبر منعكس السعال coughing reflex، ومنعكس العطس sneezing reflex أيضا منعكسات تنفسية، تغير عمق، وتردد أو قوة التنفس.
تكيف الجهاز التنفسي للتدريب:
Respiratory Adaptations to Training
تتحسن وظائف الجهاز التنفسي نتيجة التدريب مما يؤدي إلي زيادة كفاءته ثم يتكيف مع أنواع الجهد البدني التي يتلقاها الفرد الرياضي، وتظهر علامات هذا التكيف من خلال النقاط التالية:
1-الأحجام الرئوية: Lung Volumes
يتغير حجم وسعة الرئة نتيجة التدريب، فتزداد السعة الحيوية Vital Capacity "وهي تعني كمية الهواء التي يمكن زفرها بعد أقصى شهيق" كما تزداد كمية الهواء المتبقي "Residul Volume" "وهي تعني كمية الهواء التي لا يمكن تحريكها خارج الرئتين" كما أنه بعد تدريبات التحمل فإن حجم التنفس العادي "Tidal Volume" لا تتغير وهي تعني "كمية الهواء التي تدخل وتخرج من الرئة أثناء التنفس العادي".
2-معدل التنفس: Respiratory Rate
بعد التدريب يقل عادة معدل التنفس أثناء الراحة وأثناء العمل دون الحد الأقصى وهذا الانخفاض يكون بسيطاً، بينما يزداد معدل التنفس عند العمل البدني بمستوى الحد الأقصى.
3-التهوية الرئوية: Pulmonary Ventilation
لا تتغير التهوية الرئوية بشكل ملحوظ بعد التدريب، ويمكن أن تنخفض في حالة الراحة وأثناء التدريب دون الحد الأقصى، ولكن التهوية الرئوية القصوى تزداد مع المجهود، وفي الأفراد غير المدربين تكون الزيادة من 120 إلي 150 لترا/ق، بينما لدى الرياضيين تزداد لتصل إلي 180 لترا/ق، وترجع أسباب الزيادة في التهوية الرئوية إلي عاملين أساسيين هما: زيادة حجم التنفس العادي وزيادة معدل التنفس عند الحد الأقصى.
وأثبتت دراسات حديثة أن التهوية الرئوية لدى الرياضيين ذوى المستويات العالية تصل إلي 240 لترا/ق أي أنها تبلغ ضعف الفرد العادي.
4-الانتشار الرئوي: Pulmonary Diffusion
الانتشار الرئوي لإتمام تبادل الغازات يزداد عند العمل بالحد الأقصى من التدريب حيث يزداد تدفق الدم إلي الرئة نتيجة ورده كمية دم كبيرة من القلب، وكل ذلك يزيد من التهوية الرئوية وكذلك الانتشار الرئوي، ويتحسن تبادل الغازات نتيجة اشتراك أكبر قدر من الحويصلات الرئوية في هذه العملية.
1-فروق الأكسجين الشرياني والوريدي:
Arterial - Venous Oxygen Difference
يتغير محتوى الأكسجين الشرياني قليلاً من التدريب، علي الرغم الرغم من أن الهيموجلوبين الكي يزداد غلا أن كمية الهيموجلوبين لكل خلية من الدم تظل كما هي أو تقل قليلاً.
الفرق بين أكسجين الشرايين والأوردة يزداد مع التدريب، وخاصة عند مستوى الحد الأقصى من التدريب، وهذه الزيادة تنتج من انخفاض محتوى دم الوريد الأكسجيني، وهذا يعني أن الدم العائد إلي القلب في الأوردة يحتوى علي أكسجين أقل عندما نقارنه بالفرد غير المدرب.
وهذا يعكس شيئاً مهماً وهو أن استخلاص الأكسجين في الأنسجة يكون أكبر وكذلك كفاءة التوزيع لحجم الدم الكلي علي الأنسجة يكون أعلى.
1-معدل التغير في التنفس: Respiratory Exchange Ratio
معدل التغيير في التنفس يرمز له بالرمز RER وهو يعني النسبة بين ثاني أكسيد الكربون المفرز والأكسجين الممتص أثناء عمليات الأيض، وهذا يدل علي نمط ونوع مصادر الطاقة المستخدمة – وبعد التدريب تنخفض هذه النسبة أو هذا المعدل.
ويكون هذا التغير ناتجاً عن استخدام الأحماض الدهنية عوضاً عن الكربوهيدرات كمصدر للطاقة.
في حين يزداد هذا المعدل عند مستوى العمل بالحد الأقصى لدى المدربين، وهذه تدل علي زيادة القدرة علي الأداء عند هذا المستوى وينتج عن كل ذلك أداء افضل، وهو عادة يعكس دافعاً نفسياً قوياً لدى الرياضيين.
2-الامتصاص الأقصى للأكسجين: Maximal Oxygen Consumption
ينظر معظم الباحثين إلي VO2 max علي أنه أفضل مؤشر لقدرة الجهازين الدوري والتنفسي علي التحمل، وبعد أن تعرفنا علي مظاهر تكيف هذين الجهازين، فإننا لن نفاجأ عندما نجد أن VO2 max تزداد بدرجة قليلة كاستجابة لتدريبات التحمل.
وقد تبين أن حدثت زيادة قدرها 15 – 20% للأفراد الذين اعتادوا الجلوس قليلي الحركة بعد أن تدربوا عن 75% من الحد الأقصى بواقع 3 مرات أسبوعيا لمدة 30 دقيقة يومياً لمدة 6 أشهر، كما تبين أنه قد حدثت لهم زيادة في الاستهلاك النسبي للأكسجين بلغت من 35 إلي 42 ملليمتر/كجم/ق.
أما الرياضيون ذوو المستويات العليا فقد بلغت نسبة الاستهلاك النسبي للأكسجين لديهم من 70 إلي 90 ملل/كجم/ق.
التغيرات في تنفس اللاعب عن القيام بمجهود رياضي:
عند القيام بمجهود رياضي عامة فإن سرعة التنفس تزداد ولكن هذه الزيادة تختلف من فرد إلي آخر، وفي الفرد الواحد تختلف حسب هذا المجهود وكذلك فترة أداء هذا المجهود.
التغيرات عند القيام بمجهود متوسط ولمدة طويلة:
يحدث هذا في سباق الجري للمسافات الطويلة، فنجد أن معدل التنفس يزداد في الفترة الأولى من السباق ثم يقل معدله بعد ذلك ويظل منتظما علي هذا المعدل لفترة زمنية، وتسمى هذه الفترة بالفترة المنتظمة أو الفترة الثابتة، ولكي يصل الفرد إلي هذه الفترة يأخذ حوالي خمس دقائق من بداية قيامه بالمجهود، وفي هذه الفترة يقوم الجسم بتنظيم نفسه من حيث تبادل الأوكسجين وثاني أكسيد الكربون من وإلي الدم عن طريق الرئتين، وكذلك من وإلي الدم عن طريق العضلات والخلايا.
ولكن يصل الفرد إلي ما يسمى بالفترة الثابتة أو الفترة المنتظمة يجب أن يحدث تكييف فسيولوجي لأجهزة الجسم المختلفة والتي تعمل كوحدة واحدة لتستطيع أداء المجهود البدني، وسرعة الوصول إلي ما يسمى بالفترة الثابتة تتوقف إلي حد ما علي كفاءة وتدريب اللاعب.
التغيرات التي تحدث للاعب في الفترة الثابتة هي:
1-نقص سرعة التنفس عما كانت عليه في الفترة الأولى من القيام بالمجهود الرياضي مع سهولة التنفس وعدم وجود ضيق فيه.
2-تقل درجة استهلاك العضلات للأوكسجين.
3-تقل وتنتظم نبضات القلب عما كانت عليه في الفترة الأولى من القيام بالمجهود الرياضي.
4-تصبح العضلات في حالة منتظمة ولا يشعر اللاعب بآلام عضلية.
التغيرات في التنفس عند القيام بمجهود ضاق أو عنيف ولفترة زمنية قصيرة:
يحدث هذا في سباق الجري لمسافات قصيرة أو في سباحة المسافات القصيرة، فنجد أن معدل التنفس يزداد ولا يعود إلي معدله الطبيعي إلا بعد فترة من الوقت من نهاية المجهود الرياضي، وسبب ذلك أنه في حالات المجهود العنيف لوقت زمني قصير لا يمكن للزيادة في معدل التنفس من أن تزود العضلات بالأكسجين اللازم للقيام بمثل هذا المجهود في الفترة الزمنية القصيرة "مثلا 100 متر في 10 ثواني" ولكن الجسم يتحايل علي هذا النقص في الأوكسجين الواصل من الرئتين إلي الدم، وذلك باستهلاك جزء من أوكسجين العضلات الموجود في هيموجلوبين العضلات، ونتيجة لذلك النقص الذي يحدث في هيموجلوبين العضلات يتجمع حامض اللاكتيك في تلك العضلات والتي تحتاج بعد الانتهاء من المجهود إلي الحصول علي الأوكسجين من الدم للتخلص من الحامض المتجمع بها.
وعلي هذا فإننا نجد أن كمية الأوكسجين اللازم للمجهود الشاق السريع أكثر مما يمكن أن يحصل عليه الفرد في الوقت الزمني المخصص لهذا المجهود، والفرق في كمية الأوكسجين المطلوبة للمجهود وكمية الأوكسجين التي حصل عليها الفرد من الجو مع التنفس أثناء هذا المجهود يسمى بالدين الأكسجيني Oxygen Depts وهذه الكمية تستدان من هيموجلوبين العضلات أثناء الأداء الرياضي، ويقوم الفرد بعد انتهاء الأداء الرياضي بتعويض هذه العضلات بما استدانه من أكسجين، وذلك عن طريق التنفس. وهذا ما يفسر استمرار زيادة سرعة التنفس لفترة بعد الانتهاء من القيام بالمجهود الرياضي وعلي هذا فمقدرة الرياضي علي القيام برياضة شاقة ولفترات مختلفة تختلف من رياضي إلي آخر، وتتوقف هذه المقدرة علي عاملين:
1-أقصى كمية أكسجين يمكن للفرد أن يمتصها من الرئتين إلي الدم في الدقيقة، وهذا يتوقف علي الجهاز التنفسي والجهاز الدوري والدم.
2-أقصى كمية دين أكسجيني يمكن للفرد أن يحصل عليها.
وكل من هذين العاملين يمكن أن يزداد بالتدريب، كذلك بمعرفة هذين العاملين يمكن تقدير المجهود الذي يستطيع الرياضي أن يقوم به، وكذلك الوقت الذي يستطيع أن يتسمر في هذا الأداء الرياضي.
التهوية الرئوية أثناء التدريب: Ventilation During Exercise
تزداد عملية التهوية الرئوية أثناء التدريب البدني تبعاً لشدة التدريب وفترة دوامه وذلك للوفاء بمتطلبات الأنسجة العضلية من الأكسجين اللازم للزيادة في معجلات الأكسدة وإطلاق الطاقة.
وتمر التهوية الرئوية أثناء التمرينات بمرحلتين رئيسيتين: الأولى تكون الزيادة في التهوية متوسطة مقارنة بحالة الراحة، والمرحلة الثانية تكون الزيادة اعمق ومستمرة بزيادة الجهد البدني، ويسيطر علي المرحلتين الجهاز العصبي المركزي والذاتي.
وتستمر الزيادة في التهوية الرئوية نتيجة زيادة عمليات الأيض وتغير الحالة الكيميائية للدم، فكلما زاد المجهود البدني ازدادت عملية الأيض داخل العضلات مما ينتج عنها زيادة في الهدروجين وثاني أكسيد الكربون.
ومن الملاحظ أنه أثناء المجهود البدني أيضاً يزداد التنفس في العمق وفي تكرار معدل التنفس، وبالتالي في حجم التهوية الرئوية، وعندما يتوقف الفرق عن بذل المجهود البدني تعود معدلات التنفس إلي وضعها الطبيعي، وتتوقف فترة العودة إلي الحالة الطبيعية (فترة الاستشفاء) علي الحالة البدنية والتدريبية للفرد.
العوامل المؤثرة علي الاستجابة للتدريبات الهوائية:
1-الوراثة: Heredity
المحددات الوراثية المتمثلة في الجينات تؤثر مباشرة في الاستجابة لتدريبات التحمل وقد تم دراسة تأثير الوراثة علي تلك الاستجابات من قبل "بوشارد Bouchard" حيث تبين أن التوائم المتماثلة لها قيم متماثلة في أقصى استهلاك للأكسجين في أن الاختلاف يكون كبيراً بالنسبة للتوائم غير المتاثلة.
2-العمر: Age
يؤثر العمر علي استجابة الجسم للتدريب، وخاصة في معدل أقصى استهلاك للأكسجين ولكن يجب التأكيد علي أن التحسن في أجهزة الجسم يحدث للصغار ولكبار السن أيضاً، وربما يكون التحسن أضعف لدى كبار السن نتيجة الانخفاض في مستوى نشاط تلك الأجهزة، حيث اتضح أن تدريبات التحمل لكبار السن تحسن من أقصى استهلاك للأكسجين، ولكن ليس بنفس نسبة التحسن لدى الصغار.
3-الجنس: Gender
الإناث غير الرياضيات لديهن قيم منخفضة من أقصى استهلاك للأكسجين مقارنة بالذكور، وتبلغ الفروق بينهم من 20 إلي 25% وعلي كل حال فغن الرياضيات اللاتي يمارسن رياضة التحمل في ظروف جيدة لديهن قيم تقترب كثيراً من الرياضيين الذكور المدربين أيضاً في ظروف جيدة
والجدول التالي يوضح الفروق بين الذكور والإناث في متغير الحد الأقصى النسبي لاستهلاك الأكسجين.
التغيرات أثناء الاستشفاء:
هناك نوعان من التغيرات أثناء الاستشفاء أيضا هما:
1-النقص المفاجئ في التهوية الرئوية بمجرد توقف التدريب، ويرجع ذلك إلي توقف النشاط الحركي، وبالتالي توقف التنبيه العصبي الناتج عن المستقبلات الحسية بالمفاصل والعضلات.
2-بعد النقص المفاجئ في التهوية الرئوية يتم نقص تدريجي، ويرتبط تدرج الانخفاض بدرجة شدة الحمل البدني، فكلما ارتفعت شدة الحمل البدني تطول فترة استشفاء التهوية الرئوية، وهذه التغيرات ترتبط إلي نقص التنبيه الناتج عن نقص إنتاج ثاني أكسيد الكربون.
تكيف الجهاز التنفسي لحمل التدريب:
adaptation of respiratory system to training; load:
أن عملية التكيف ظاهرة مركبة، يؤخذ فيها عدد من العوامل في الحسبان.
هناك تقسيمان لعملية التكيف، عملية تكيف مؤقت (حاد) acute adaptation، وعملية تكيف دائم (مزمن) chronic adaptation يدخل التكيف المؤقت (الحاد) في جميع أنشطة الجسم المتعلقة بتغيرات الحياة اليومية، في حين أن التكيف الدائم (المزمن) عبارة عن نتيجة لمثير بيئي مستمر، يسبب التكيف أو ما هي أسباب حدوث التكيف؟ يتطلب الحمل البدني الواقع علي الجيم أثناء التدريب، عمل أغلب وظائف الجسم لضمان توفير عناصر عمليات الأيض المثلى بالعضلات العاملة، مثل الإمداد بالمواد الغذائية الضرورية، والأكسجين، والتخلص من الفضلات الأخيرة لعملية الأيض، لتحاشي ظهور حالة التعب مبكرا.
ويشير ذلك إلي أهمية الدور الكبير لتناسق وتوافق جهاز القلب والدورة الدموية أثناء الحمل البدني في الإمداد بالمواد الغذائية، والأكسجين لعمليات الأيض بالعضلات بواسطة الدم، والتخلص من المخلفات مثل ثاني أكسيد الكربون، وكذلك المواد الحمضية أيضاً.
ويرتبط الجهاز التنفسي ارتباطا تاما بجهاز القلب والدورة الدموية وبناء عليه لا يتطلب أي تغيير في عملية الأيض الاستجابات القلب وعائية (القلب والدورة الدموية) فقط بل والاستجابات التنفسية أيضاً.
التهوية الرئوية أثناء التمرينات:
Pulmonary Ventilation During Exercise
التهوية الرئوية تزداد وتتحسن في غضون التمرينات وهذه الزيادة
التغيرات قبل التمرينات:
Changes Befor Exercise
لوحظ أن التهوية الرئوية تزداد قبل البدء في التمرينات والمسابقات مباشرة وهذه الزيادة تظهر بوضوح في كل الأحوال وهي ليست ناتجة عن التمرينات لأنها تظهر قبل البدء فيها، فأرى أن الاحتمال الأكبر لحدوث مثل هذه الزيادة ربما يكون ناتجا عن الإثارة المرتبطة بالقشرة المخية والموجهة لمراكز التنفس وما يتبع ذلك من انعكاسات تؤدي إلي زيادة التهوية الرئوية، وترتبط الزيادة أيضا بسبب توقع الفرد لما سيقوم به من جهد حيث تزداد العمليات العقلية العليا المرتبطة بالأداء الرياضي مما يؤثر في التهوية الرئوية ويزيدها.
التغيرات خلال التمرينات
Changes During Exercise
لوحظ أن التهوية الرئوية تحدث بها زيادة سريعة نسبيا ولبضع ثوان منذ بدء التمرينات وهي علي ما يبدو مرتبطة من الإثارة الصادرة من حركة المفاصل وتستمر هذه الزيادة شيئا فشيئا حسب العمل العضلي واحتياجات الجسم من الأكسجين.
تأثير التدريب الرياضي علي القلب والرئتين:
إن التدريب الرياضي يزيد من حجم قلب الرياضي عن قلب غير الرياضي بمقدار يتراوح من 30 – 35% حيث تنمو بدلك وتوقى أجزاء القلب المختلفة الأمر الذي جعل القلب يضخ كمية أكثر من الدم للعضلات لإمدادها بالأكسجين اللازم للعمل والإنتاج.
والقلب يدفع ما بين 5 – 6 لتر/دم أثناء الراحة، وأثناء بذل المجهود تزداد كمية الدم إلي 35 لتر/دم.
وقد تختلف التغيرات التي تطرأ علي الدورة الدموية باختلاف نوع المجهود العضلي المبذول، فمثلاً المجهود المبذول أثناء وضع الوقوف يختلف عن المجهود المبذول أثناء المشي أو الجري أو الرقود، ولذلك نجد أن الزيادة في حجم قلب الرياضيين يختلف مقدارها حسب نوع المجهود المبذول ونوعية المهارة الرياضية المؤداة، ويتضح ذلك من الجدول الآتي: جدول (9).
مقدار الزيادة في حجم القلب
نوع الرياضة
اقل من 800 سم3
من 800 – 900 سم3
أكثر من 900 سم3
الملاكمة – المصارعة – رفع الأثقال – كمال الأجسام – السلاح.
السباحة – العدو – التنس – الألعاب
ركوب الدراجات – جرى المسافات الطويلة.
العوامل المتحكمة في دفع القلب:
1-كفاءة عضلة القلب.
2-كمية الدم الغير مؤكسدة الداخلة للقلب.
3-سرعة ضربات القلب.
وإذا نظرنا إلي متوسط المعدل الطبيعي لدقات القلب في وقت الراحة نجدها 70 دقة/دقيقة، يصل هذا المعدل إلي 210 دقة/دقيقة أثناء التدريب الرياضي، يمكن أن تزيد أو تقل حسب شدة وحجم ونوع التدريب الرياضي، ويمكن حساب الحد الأقصى لعدد دقات القلب بطرح عدد سنوات العمر من الرقم 220، فإذا كان الممارس عمره 20 عاماً ويطرح من 220 يساوي 200 دقة/دقيقة الواحدة.
وهذا هو الحد الأقصى لدقات القلب والنشاط الرياضي المناسب لهذا الشاب في هذه المرحلة السنية، هو النشاط الذي يصل بدقات القلب إلي 150 دقة/الدقيقة الواحدة، ومن ضمن هذه الأنشطة.
التجديف – ركوب الخيل – السباحة – الركض.
وسيحدث مقابل ذلك أيضاً تغيرات فسيولوجية إيجابية للرئتين، فلو أن الإنسان العادي الغير ممارس للرياضة يتنفس بمقدار 15 مرة في الدقيقة، حيث يدخل الصدر 12 لتراً من الهواء النقي يستخلص منها 200 ملجم من الأكسجين.
أما الممارس للرياضة يزداد تنفسه في المتوسط إلي 50 مرة في الدقيقة الواحدة.
ونستخلص مما سبق الأهمية الكبرى للتدريب الرياضي وأثره بالغ الأهمية علي القلب والرئتين.
عضلات التنفس والتدريب:
نظرا لكون عضلات التنفس هي عضلات هيكلية فيمكن زيادة قوتها وتحملها بواسطة برامج التدريب وهذه حقيقة وخاصة إذا ما ركزت برامج التدريب علي تنمية هذه العضلات من ناحية القوة والتحمل لما لهما من أهمية في التحكم في التهوية الرئوية، كما يلاحظ في انخفاض التهوية الرئوية للرياضيين المدربين مقارنة بغير المدربين، كما القوة والتحمل لعضلات التنفس لها علاقة بالأحجام والسعات الرئوية.
عمل العضلات الرئيسية للتنفس أثناء الراحة والتدريب
مراحل التنفس
العضلات العاملة
الوظيفة
عمل العضلات أثناء التدريب
الشهيق
الحجاب الحاجز
عضلات ما بين الأضلاع الخارجية
تسطح رفع الأضلاع
رفع أول وثاني ضلع
رفع القص
الحجاب الحاجز
عضلات ما بين الأضلاع
الخارجية لعضلة الأخمعية
العضلة القصبة الترقوية الخشائية
الزفير
لا توجد
خفض الأضلاع
ورفع الحجاب الحاجز إلي أعلي
عضلات ما بين الأضلاع الداخلية
البطن
المراجع
م
المؤلف
عنوان الكتاب
1
ابو العلا عبدالفتاح
بيولوجيا
2
سلمي علوي نصار
بيولوجيا الرياضه والتدريب
3
ابو العلا عبدالفتاح
بيولجيا الرياضة وصحة الرياضة
4
محمد حسن علاوي
فسيولوجيا التدريب الرياضي
5
ابوالعلا عبدالفتاح
فسيولوجيا التدريب والرياضة
6
على محمد جلال الدين
فسيولوجيا التدربية البدنية والانشطة الرياضية
7
حسين احمد حشمت
فسيولوجيا التعب العضلي
8
بهاء الدين ابراهيم سلامة
فسيولوجيا الرياضة
9
بهاء الدين ابراهيم سلامة
فسيولوجيا الرياضة والاداء البدنى لاكتات الدم
10
ابوالعلا عبدالفتاح
فسيولوجيا اللياقة البدنية
11
على جلال الدين
الاسس الفسولوجية للانشطة الحركية
12
عبدالرحمن محمد زاهر
فسيولوجيا التدليك والاستشفاء الرياضي
13
يوسف لازم كماش
الاسس الفسيولوجية للتدريب فى كرة القدم
لوظائف الرئيسية للجهاز التنفسي:
1-تبادل الغازات بين الهواء الجوي والدم، حيث يحصل علي الأكسجين من العواء الجوي ويوزعه علي أنسجة الجسم، والتخلص من ثاني أكسيد الكربون من مخلفات التمثيل الغذائي.
2-المحافظة علي الاستقرار التجانسي للتوازن الحمضي – القلوي pH للجسم.
3-الوقاية من الجراثيم والمواد الضارة التي تدخل الجسم مع الشهيق، حيث يقوم النسيج الظاهر الموجود بالجهاز التنفسي بهذه الوظيفة بما يتميز به من آليات تمنع تسرب المواد الضارة من الدخول إلي الجسم.
4-النطق المستخدم في الكلام والغناء وغيرها ووسائل الاتصال.
5-تنظيم حرارة الجسم بالتخلص من الحرارة والماء الزائد من الجسم.
العوامل المختلفة التي تؤثر علي عمليات التنفس:
1-تأثير المجهود العضلي: هذا المجهود العضلي يؤدي إلي زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون في الدم فيسعى الجسم للتخلص من هذه الكمية الزائدة بزيادة معدل وعمق التنفس.
2-اختلاف التركيب الهوائي المستنشق: لوحظ أن زيادة النسبة المئوية لغاز ثاني أكسيد الكربون في هواء التنفس يسبب زيادة في كمية الغاز في هواء الرئة وهذا بالتالي يؤثر علي 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 الأوكسجين ويصاب الإنسان بالدوخة والقيء، ويمكن للجسم القدرة علي تعويض هذا النقص في الأوكسجين بزيادة عدد كرات الدم الحمراء أو بزيادة سرعة التنفس.
4-اختلاف درجة حرارة الجسم: في حالة إصابة الإنسان بالحمى وارتفاع درجة حرارته يتبع ذلك زيادة في حركات التنفس ويتبع هذه الزيادة ازدياد كمية الأوكسجين التي يحتاجها الجسم.
التحكم في التنفس – control of respiration:
أن التحكم في معدل (تردد)، وعمق (الحجم المدى) الحركات التنفسية يتم بواسطة مركز التنفس في المخ. ويتشكل هذا المركز من مجموعة من الخلايا العصبية بشكل أساسي تقع في النخاع المستطيل medulla oblongata وتنشأ كافة الحركات التنفسية الآلية اللاإرادية نتيجة للتفريغ الإيقاعي (المتناسق) للإشارات العصبية nervous impulses الصادرة من هذا المركز، والتي تنقل إلي الأسفل عن طريق الحبل الشوكي – النخاع الشوكي spinal corde إلي الأعصاب الحركية motor neurons والتي تنقل محاورها هذه الإشارات من الحبل الشوكي إلي عضلات التنفس، مثل الحجاب الحاجز، والعضلات بين الضلوع الخ.
يشتمل مركز التنفس علي مركز للشهيق inspiratory centre، والذي يرسل الإشارات التي تسبب انقباض عضلات الشهيق، وفي نفس الوقت هناك مركز للزفير expiratory centre، والذي يصدر إشارات تثبيطية – كبحية – inhibitory impulses لمركز الشهيق، والتي تسبب في إيقاف تدفق الإشارات المسببة للشهيق، ويترتب علي ذلك توقف الشهيق، وتتابع الزفير آليا.
ولقد سبقت الإشارة بالمقطع (4/3/1/0) إلي أن الزفير عملية سلبية بطبيعتها إلي حد بعيد. وتتصف وظائف مركز التنفس بالآلية، بمعنى أن الإشارات الصادرة عنه نتيجة لتغيرات جارية داخل المركز نفسه نتيجة لبعض العوامل المسببة لهذا التنظيم الآلي وتتمثل هذه العوامل في عوامل كيميائية، فيزيائية، وعصبية
يلعب ثاني أكسيد الكربون كعاملا كيميائيا دورا سياديا في التحكم في الحركات التنفسية حيث ينبه مركز التنفس، ويزيد التهوية الرئوية بالتأثير المباشر علي المركز (نظرا لأنه ينقل إلي المركز بواسطة الدم – أو يتكون داخل المركز نفسه بواسطة عمليات الأيض) وعن طريق تنبيه المستقبلات الكيميائية الحسية – sensory chemoreceptors الموجودة بالجسم السباتي carotid body، وقوس الأورطى aortic arch.
عادة ما يبقى الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون بالحويصلات الهوائية، والدم الشرياني arterial blood ثابتا بشكل ملحوظ حول 40 ملليمتر/زئبق، وتؤدي الزيادة الطفيفة في ضغطه عن هذا المعدل إلي زيادة التهوية الرئوية.
تتسبب أي زيادة في الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون بالشرايين في زيادة كبيرة (مفرطة) بالتهوية الرئوية hyperventilation للتخلص من ثاني أكسيد الكربون الزائد، فرط التهوية الرئوية يعني قسرى (اضطراري) لعدة دقائق، متبوعاً بفترة عسر تنفس – apnea تستمر 60 ثانية في المتوسط ويعود ذلك إلي حقيقة أن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون انخفض نتيجة الزفير الاضطراري السابق الإشارة إليه، والمستوى المنخفض لثاني أكسيد الكربون في الدم وغير الكاف لتنبيه عتبة استثارة – stimulation threshold مركز التنفس. بمرور بعض الوقت، عندما يرتفع مستوى ثاني أكسيد الكربون بالدم نتيجة لعملية الأيض، يتنبه المركز بشكل طبيعي بواسطة ثاني أكسيد الكربون.
ويعمل تركيز أيونات الهيدروجين في الدم في نفس الاتجاه وله نفس التأثير علي التنفس كما ثاني أكسيد الكربون.
توجد علاقة وثيقة بين قوة تركيز أيونات الهيدروجين(1) – (pH)أسكيأسيست في الدم ومحتواه من ثاني أكسيد الكربون، وتؤدي زيادة الأخير (Co2) إلي زيادة محتوى حامض الكربونيك – carbonic acid في الدم.
أما التغير في محتوى الأكسجين فهو محدود نتيجة التحكم في عمق، وتردد حركات التنفس الطبيعي ومن ناحية أخرى، يصبح نقص الأكسجين واضحاً، كما في حالة التواجد علي ارتفاعات عالية عن مستوى سطح البحر، تنبه المستقبلات الكيميائية – chemo receptors الموجودة في الجسم السباتي – carotid body وقوس الأورطى aorta arch ليزداد التنفس انعكاسيا.
تتمثل العوامل الفيزيائية المؤثرة علي نشاط مركز التنفس في: درجة الحرارة، ضغط الدم، وضغط الهواء داخل الرئتين.
وتؤدي زيادة ما في درجة حرارة الجسم، كما في حالة الحمى مثلا أو أثناء النشاط البدني إلي زيادة في الحجم التنفس، في حين يؤدي انخفاض درجة حرارة الجسم تحت المعدل الطبيعي إلي انخفاض في حجم التنفس
ويؤثر ضغط الدم علي مستقبلات الضغط – pressure receptors في الجيب السباتي – carotid sinus، وقوس الأورطى مؤثرا علي مركز التنفس انعكاسيا حيث أن انخفاض ضغط الدم يتسبب في زيادة التنفس، والزيادة في ضغط الدم تسبب انخفاض التنفس.
وتمثل زيادة حجم الرئتين عاملا رئيسيا للتحكم في التنفس الطبيعي، ويسبب ازدياد (انتفاخ) حجم الرئتين أثناء الشهيق، إلي تمدد الحويصلات الهوائية وبالتالي النسيج الرئوي ككل، وينبه المستقبلات الحسية – sensory receptors أو المستقبلات الحسية العميقة (sensory proprioceptors). يؤدي ذلك إلي تدفق تيار من الإشارات العصبية إلي مركز التنفس في النخاع المستطيل medulla oblongata ولهذه الإشارات العصبية تأثيرا مثبطاً (كافا) يؤدي إلي خفض نشاط مركز التنفس، وتسبب توقف (انقطاع) الشهيق لحظيا يليه بداية الزفير بصورة آلية وهذا ما يعرف بمنعكس HERING-BREUER reflex
يمكن تقسيم التحكم العصبي في حركات التنفس إلي نوعين:
تحكم إرادي voluntary control.
تحكم انعكاسي reflex control، أو تحكم لا إرادي involuntary control.
يتم التحكم الإرادي بواسطة تفريغ الإشارات العصبية من المراكز العليا بالمخ، والمعروفة بقشرة المخ cerebral cortex ويمكن التأثير إراديا علي المحركات التنفسية الطبيعية (الإيقاعية) حيث يمكن إسراعها، إبطائها، أو إيقافها تماما لفترة زمنية محدودة.
للانفعالات النفسية emotions تأثيرا ملحوظا علي معدل (تردد) التنفس وعمقه أيضا حيث تسهم في زيادة حجم التنفس أثناء التدريب البدني في حالة ما يسمى "حالة ما قبل البداية" prestart condition.
يتم التحكم اللاإرادي أو الانعكاسي بواسطة المنعكسات العصبية reflexes والمسئولة عن التنفس الطبيعي، إضافة إلي مسئوليتها responsiveness عن آلية التنفس للتكيف مع حاجات الجسم المتنوعة تنشأ هذه المنعكسات في أجزاء مختلفة من الجسم: ثني المفاصل مثلا يسبب زيادة في التهوية الرئوية، واستثارة الجلد (مشتملة البرد أو الألم) تثبط أو تنبه الشهيق، الألم أو الضغط بالأعضاء الداخلية يمكن أن يثبط أو ينبه الشهيق وغيرها.
كما يعتبر منعكس السعال coughing reflex، ومنعكس العطس sneezing reflex أيضا منعكسات تنفسية، تغير عمق، وتردد أو قوة التنفس.
تكيف الجهاز التنفسي للتدريب:
Respiratory Adaptations to Training
تتحسن وظائف الجهاز التنفسي نتيجة التدريب مما يؤدي إلي زيادة كفاءته ثم يتكيف مع أنواع الجهد البدني التي يتلقاها الفرد الرياضي، وتظهر علامات هذا التكيف من خلال النقاط التالية:
1-الأحجام الرئوية: Lung Volumes
يتغير حجم وسعة الرئة نتيجة التدريب، فتزداد السعة الحيوية Vital Capacity "وهي تعني كمية الهواء التي يمكن زفرها بعد أقصى شهيق" كما تزداد كمية الهواء المتبقي "Residul Volume" "وهي تعني كمية الهواء التي لا يمكن تحريكها خارج الرئتين" كما أنه بعد تدريبات التحمل فإن حجم التنفس العادي "Tidal Volume" لا تتغير وهي تعني "كمية الهواء التي تدخل وتخرج من الرئة أثناء التنفس العادي".
2-معدل التنفس: Respiratory Rate
بعد التدريب يقل عادة معدل التنفس أثناء الراحة وأثناء العمل دون الحد الأقصى وهذا الانخفاض يكون بسيطاً، بينما يزداد معدل التنفس عند العمل البدني بمستوى الحد الأقصى.
3-التهوية الرئوية: Pulmonary Ventilation
لا تتغير التهوية الرئوية بشكل ملحوظ بعد التدريب، ويمكن أن تنخفض في حالة الراحة وأثناء التدريب دون الحد الأقصى، ولكن التهوية الرئوية القصوى تزداد مع المجهود، وفي الأفراد غير المدربين تكون الزيادة من 120 إلي 150 لترا/ق، بينما لدى الرياضيين تزداد لتصل إلي 180 لترا/ق، وترجع أسباب الزيادة في التهوية الرئوية إلي عاملين أساسيين هما: زيادة حجم التنفس العادي وزيادة معدل التنفس عند الحد الأقصى.
وأثبتت دراسات حديثة أن التهوية الرئوية لدى الرياضيين ذوى المستويات العالية تصل إلي 240 لترا/ق أي أنها تبلغ ضعف الفرد العادي.
4-الانتشار الرئوي: Pulmonary Diffusion
الانتشار الرئوي لإتمام تبادل الغازات يزداد عند العمل بالحد الأقصى من التدريب حيث يزداد تدفق الدم إلي الرئة نتيجة ورده كمية دم كبيرة من القلب، وكل ذلك يزيد من التهوية الرئوية وكذلك الانتشار الرئوي، ويتحسن تبادل الغازات نتيجة اشتراك أكبر قدر من الحويصلات الرئوية في هذه العملية.
1-فروق الأكسجين الشرياني والوريدي:
Arterial - Venous Oxygen Difference
يتغير محتوى الأكسجين الشرياني قليلاً من التدريب، علي الرغم الرغم من أن الهيموجلوبين الكي يزداد غلا أن كمية الهيموجلوبين لكل خلية من الدم تظل كما هي أو تقل قليلاً.
الفرق بين أكسجين الشرايين والأوردة يزداد مع التدريب، وخاصة عند مستوى الحد الأقصى من التدريب، وهذه الزيادة تنتج من انخفاض محتوى دم الوريد الأكسجيني، وهذا يعني أن الدم العائد إلي القلب في الأوردة يحتوى علي أكسجين أقل عندما نقارنه بالفرد غير المدرب.
وهذا يعكس شيئاً مهماً وهو أن استخلاص الأكسجين في الأنسجة يكون أكبر وكذلك كفاءة التوزيع لحجم الدم الكلي علي الأنسجة يكون أعلى.
1-معدل التغير في التنفس: Respiratory Exchange Ratio
معدل التغيير في التنفس يرمز له بالرمز RER وهو يعني النسبة بين ثاني أكسيد الكربون المفرز والأكسجين الممتص أثناء عمليات الأيض، وهذا يدل علي نمط ونوع مصادر الطاقة المستخدمة – وبعد التدريب تنخفض هذه النسبة أو هذا المعدل.
ويكون هذا التغير ناتجاً عن استخدام الأحماض الدهنية عوضاً عن الكربوهيدرات كمصدر للطاقة.
في حين يزداد هذا المعدل عند مستوى العمل بالحد الأقصى لدى المدربين، وهذه تدل علي زيادة القدرة علي الأداء عند هذا المستوى وينتج عن كل ذلك أداء افضل، وهو عادة يعكس دافعاً نفسياً قوياً لدى الرياضيين.
2-الامتصاص الأقصى للأكسجين: Maximal Oxygen Consumption
ينظر معظم الباحثين إلي VO2 max علي أنه أفضل مؤشر لقدرة الجهازين الدوري والتنفسي علي التحمل، وبعد أن تعرفنا علي مظاهر تكيف هذين الجهازين، فإننا لن نفاجأ عندما نجد أن VO2 max تزداد بدرجة قليلة كاستجابة لتدريبات التحمل.
وقد تبين أن حدثت زيادة قدرها 15 – 20% للأفراد الذين اعتادوا الجلوس قليلي الحركة بعد أن تدربوا عن 75% من الحد الأقصى بواقع 3 مرات أسبوعيا لمدة 30 دقيقة يومياً لمدة 6 أشهر، كما تبين أنه قد حدثت لهم زيادة في الاستهلاك النسبي للأكسجين بلغت من 35 إلي 42 ملليمتر/كجم/ق.
أما الرياضيون ذوو المستويات العليا فقد بلغت نسبة الاستهلاك النسبي للأكسجين لديهم من 70 إلي 90 ملل/كجم/ق.
التغيرات في تنفس اللاعب عن القيام بمجهود رياضي:
عند القيام بمجهود رياضي عامة فإن سرعة التنفس تزداد ولكن هذه الزيادة تختلف من فرد إلي آخر، وفي الفرد الواحد تختلف حسب هذا المجهود وكذلك فترة أداء هذا المجهود.
التغيرات عند القيام بمجهود متوسط ولمدة طويلة:
يحدث هذا في سباق الجري للمسافات الطويلة، فنجد أن معدل التنفس يزداد في الفترة الأولى من السباق ثم يقل معدله بعد ذلك ويظل منتظما علي هذا المعدل لفترة زمنية، وتسمى هذه الفترة بالفترة المنتظمة أو الفترة الثابتة، ولكي يصل الفرد إلي هذه الفترة يأخذ حوالي خمس دقائق من بداية قيامه بالمجهود، وفي هذه الفترة يقوم الجسم بتنظيم نفسه من حيث تبادل الأوكسجين وثاني أكسيد الكربون من وإلي الدم عن طريق الرئتين، وكذلك من وإلي الدم عن طريق العضلات والخلايا.
ولكن يصل الفرد إلي ما يسمى بالفترة الثابتة أو الفترة المنتظمة يجب أن يحدث تكييف فسيولوجي لأجهزة الجسم المختلفة والتي تعمل كوحدة واحدة لتستطيع أداء المجهود البدني، وسرعة الوصول إلي ما يسمى بالفترة الثابتة تتوقف إلي حد ما علي كفاءة وتدريب اللاعب.
التغيرات التي تحدث للاعب في الفترة الثابتة هي:
1-نقص سرعة التنفس عما كانت عليه في الفترة الأولى من القيام بالمجهود الرياضي مع سهولة التنفس وعدم وجود ضيق فيه.
2-تقل درجة استهلاك العضلات للأوكسجين.
3-تقل وتنتظم نبضات القلب عما كانت عليه في الفترة الأولى من القيام بالمجهود الرياضي.
4-تصبح العضلات في حالة منتظمة ولا يشعر اللاعب بآلام عضلية.
التغيرات في التنفس عند القيام بمجهود ضاق أو عنيف ولفترة زمنية قصيرة:
يحدث هذا في سباق الجري لمسافات قصيرة أو في سباحة المسافات القصيرة، فنجد أن معدل التنفس يزداد ولا يعود إلي معدله الطبيعي إلا بعد فترة من الوقت من نهاية المجهود الرياضي، وسبب ذلك أنه في حالات المجهود العنيف لوقت زمني قصير لا يمكن للزيادة في معدل التنفس من أن تزود العضلات بالأكسجين اللازم للقيام بمثل هذا المجهود في الفترة الزمنية القصيرة "مثلا 100 متر في 10 ثواني" ولكن الجسم يتحايل علي هذا النقص في الأوكسجين الواصل من الرئتين إلي الدم، وذلك باستهلاك جزء من أوكسجين العضلات الموجود في هيموجلوبين العضلات، ونتيجة لذلك النقص الذي يحدث في هيموجلوبين العضلات يتجمع حامض اللاكتيك في تلك العضلات والتي تحتاج بعد الانتهاء من المجهود إلي الحصول علي الأوكسجين من الدم للتخلص من الحامض المتجمع بها.
وعلي هذا فإننا نجد أن كمية الأوكسجين اللازم للمجهود الشاق السريع أكثر مما يمكن أن يحصل عليه الفرد في الوقت الزمني المخصص لهذا المجهود، والفرق في كمية الأوكسجين المطلوبة للمجهود وكمية الأوكسجين التي حصل عليها الفرد من الجو مع التنفس أثناء هذا المجهود يسمى بالدين الأكسجيني Oxygen Depts وهذه الكمية تستدان من هيموجلوبين العضلات أثناء الأداء الرياضي، ويقوم الفرد بعد انتهاء الأداء الرياضي بتعويض هذه العضلات بما استدانه من أكسجين، وذلك عن طريق التنفس. وهذا ما يفسر استمرار زيادة سرعة التنفس لفترة بعد الانتهاء من القيام بالمجهود الرياضي وعلي هذا فمقدرة الرياضي علي القيام برياضة شاقة ولفترات مختلفة تختلف من رياضي إلي آخر، وتتوقف هذه المقدرة علي عاملين:
1-أقصى كمية أكسجين يمكن للفرد أن يمتصها من الرئتين إلي الدم في الدقيقة، وهذا يتوقف علي الجهاز التنفسي والجهاز الدوري والدم.
2-أقصى كمية دين أكسجيني يمكن للفرد أن يحصل عليها.
وكل من هذين العاملين يمكن أن يزداد بالتدريب، كذلك بمعرفة هذين العاملين يمكن تقدير المجهود الذي يستطيع الرياضي أن يقوم به، وكذلك الوقت الذي يستطيع أن يتسمر في هذا الأداء الرياضي.
التهوية الرئوية أثناء التدريب: Ventilation During Exercise
تزداد عملية التهوية الرئوية أثناء التدريب البدني تبعاً لشدة التدريب وفترة دوامه وذلك للوفاء بمتطلبات الأنسجة العضلية من الأكسجين اللازم للزيادة في معجلات الأكسدة وإطلاق الطاقة.
وتمر التهوية الرئوية أثناء التمرينات بمرحلتين رئيسيتين: الأولى تكون الزيادة في التهوية متوسطة مقارنة بحالة الراحة، والمرحلة الثانية تكون الزيادة اعمق ومستمرة بزيادة الجهد البدني، ويسيطر علي المرحلتين الجهاز العصبي المركزي والذاتي.
وتستمر الزيادة في التهوية الرئوية نتيجة زيادة عمليات الأيض وتغير الحالة الكيميائية للدم، فكلما زاد المجهود البدني ازدادت عملية الأيض داخل العضلات مما ينتج عنها زيادة في الهدروجين وثاني أكسيد الكربون.
ومن الملاحظ أنه أثناء المجهود البدني أيضاً يزداد التنفس في العمق وفي تكرار معدل التنفس، وبالتالي في حجم التهوية الرئوية، وعندما يتوقف الفرق عن بذل المجهود البدني تعود معدلات التنفس إلي وضعها الطبيعي، وتتوقف فترة العودة إلي الحالة الطبيعية (فترة الاستشفاء) علي الحالة البدنية والتدريبية للفرد.
العوامل المؤثرة علي الاستجابة للتدريبات الهوائية:
1-الوراثة: Heredity
المحددات الوراثية المتمثلة في الجينات تؤثر مباشرة في الاستجابة لتدريبات التحمل وقد تم دراسة تأثير الوراثة علي تلك الاستجابات من قبل "بوشارد Bouchard" حيث تبين أن التوائم المتماثلة لها قيم متماثلة في أقصى استهلاك للأكسجين في أن الاختلاف يكون كبيراً بالنسبة للتوائم غير المتاثلة.
2-العمر: Age
يؤثر العمر علي استجابة الجسم للتدريب، وخاصة في معدل أقصى استهلاك للأكسجين ولكن يجب التأكيد علي أن التحسن في أجهزة الجسم يحدث للصغار ولكبار السن أيضاً، وربما يكون التحسن أضعف لدى كبار السن نتيجة الانخفاض في مستوى نشاط تلك الأجهزة، حيث اتضح أن تدريبات التحمل لكبار السن تحسن من أقصى استهلاك للأكسجين، ولكن ليس بنفس نسبة التحسن لدى الصغار.
3-الجنس: Gender
الإناث غير الرياضيات لديهن قيم منخفضة من أقصى استهلاك للأكسجين مقارنة بالذكور، وتبلغ الفروق بينهم من 20 إلي 25% وعلي كل حال فغن الرياضيات اللاتي يمارسن رياضة التحمل في ظروف جيدة لديهن قيم تقترب كثيراً من الرياضيين الذكور المدربين أيضاً في ظروف جيدة
والجدول التالي يوضح الفروق بين الذكور والإناث في متغير الحد الأقصى النسبي لاستهلاك الأكسجين.
التغيرات أثناء الاستشفاء:
هناك نوعان من التغيرات أثناء الاستشفاء أيضا هما:
1-النقص المفاجئ في التهوية الرئوية بمجرد توقف التدريب، ويرجع ذلك إلي توقف النشاط الحركي، وبالتالي توقف التنبيه العصبي الناتج عن المستقبلات الحسية بالمفاصل والعضلات.
2-بعد النقص المفاجئ في التهوية الرئوية يتم نقص تدريجي، ويرتبط تدرج الانخفاض بدرجة شدة الحمل البدني، فكلما ارتفعت شدة الحمل البدني تطول فترة استشفاء التهوية الرئوية، وهذه التغيرات ترتبط إلي نقص التنبيه الناتج عن نقص إنتاج ثاني أكسيد الكربون.
تكيف الجهاز التنفسي لحمل التدريب:
adaptation of respiratory system to training; load:
أن عملية التكيف ظاهرة مركبة، يؤخذ فيها عدد من العوامل في الحسبان.
هناك تقسيمان لعملية التكيف، عملية تكيف مؤقت (حاد) acute adaptation، وعملية تكيف دائم (مزمن) chronic adaptation يدخل التكيف المؤقت (الحاد) في جميع أنشطة الجسم المتعلقة بتغيرات الحياة اليومية، في حين أن التكيف الدائم (المزمن) عبارة عن نتيجة لمثير بيئي مستمر، يسبب التكيف أو ما هي أسباب حدوث التكيف؟ يتطلب الحمل البدني الواقع علي الجيم أثناء التدريب، عمل أغلب وظائف الجسم لضمان توفير عناصر عمليات الأيض المثلى بالعضلات العاملة، مثل الإمداد بالمواد الغذائية الضرورية، والأكسجين، والتخلص من الفضلات الأخيرة لعملية الأيض، لتحاشي ظهور حالة التعب مبكرا.
ويشير ذلك إلي أهمية الدور الكبير لتناسق وتوافق جهاز القلب والدورة الدموية أثناء الحمل البدني في الإمداد بالمواد الغذائية، والأكسجين لعمليات الأيض بالعضلات بواسطة الدم، والتخلص من المخلفات مثل ثاني أكسيد الكربون، وكذلك المواد الحمضية أيضاً.
ويرتبط الجهاز التنفسي ارتباطا تاما بجهاز القلب والدورة الدموية وبناء عليه لا يتطلب أي تغيير في عملية الأيض الاستجابات القلب وعائية (القلب والدورة الدموية) فقط بل والاستجابات التنفسية أيضاً.
التهوية الرئوية أثناء التمرينات:
Pulmonary Ventilation During Exercise
التهوية الرئوية تزداد وتتحسن في غضون التمرينات وهذه الزيادة
التغيرات قبل التمرينات:
Changes Befor Exercise
لوحظ أن التهوية الرئوية تزداد قبل البدء في التمرينات والمسابقات مباشرة وهذه الزيادة تظهر بوضوح في كل الأحوال وهي ليست ناتجة عن التمرينات لأنها تظهر قبل البدء فيها، فأرى أن الاحتمال الأكبر لحدوث مثل هذه الزيادة ربما يكون ناتجا عن الإثارة المرتبطة بالقشرة المخية والموجهة لمراكز التنفس وما يتبع ذلك من انعكاسات تؤدي إلي زيادة التهوية الرئوية، وترتبط الزيادة أيضا بسبب توقع الفرد لما سيقوم به من جهد حيث تزداد العمليات العقلية العليا المرتبطة بالأداء الرياضي مما يؤثر في التهوية الرئوية ويزيدها.
التغيرات خلال التمرينات
Changes During Exercise
لوحظ أن التهوية الرئوية تحدث بها زيادة سريعة نسبيا ولبضع ثوان منذ بدء التمرينات وهي علي ما يبدو مرتبطة من الإثارة الصادرة من حركة المفاصل وتستمر هذه الزيادة شيئا فشيئا حسب العمل العضلي واحتياجات الجسم من الأكسجين.
تأثير التدريب الرياضي علي القلب والرئتين:
إن التدريب الرياضي يزيد من حجم قلب الرياضي عن قلب غير الرياضي بمقدار يتراوح من 30 – 35% حيث تنمو بدلك وتوقى أجزاء القلب المختلفة الأمر الذي جعل القلب يضخ كمية أكثر من الدم للعضلات لإمدادها بالأكسجين اللازم للعمل والإنتاج.
والقلب يدفع ما بين 5 – 6 لتر/دم أثناء الراحة، وأثناء بذل المجهود تزداد كمية الدم إلي 35 لتر/دم.
وقد تختلف التغيرات التي تطرأ علي الدورة الدموية باختلاف نوع المجهود العضلي المبذول، فمثلاً المجهود المبذول أثناء وضع الوقوف يختلف عن المجهود المبذول أثناء المشي أو الجري أو الرقود، ولذلك نجد أن الزيادة في حجم قلب الرياضيين يختلف مقدارها حسب نوع المجهود المبذول ونوعية المهارة الرياضية المؤداة، ويتضح ذلك من الجدول الآتي: جدول (9).
مقدار الزيادة في حجم القلب
نوع الرياضة
اقل من 800 سم3
من 800 – 900 سم3
أكثر من 900 سم3
الملاكمة – المصارعة – رفع الأثقال – كمال الأجسام – السلاح.
السباحة – العدو – التنس – الألعاب
ركوب الدراجات – جرى المسافات الطويلة.
العوامل المتحكمة في دفع القلب:
1-كفاءة عضلة القلب.
2-كمية الدم الغير مؤكسدة الداخلة للقلب.
3-سرعة ضربات القلب.
وإذا نظرنا إلي متوسط المعدل الطبيعي لدقات القلب في وقت الراحة نجدها 70 دقة/دقيقة، يصل هذا المعدل إلي 210 دقة/دقيقة أثناء التدريب الرياضي، يمكن أن تزيد أو تقل حسب شدة وحجم ونوع التدريب الرياضي، ويمكن حساب الحد الأقصى لعدد دقات القلب بطرح عدد سنوات العمر من الرقم 220، فإذا كان الممارس عمره 20 عاماً ويطرح من 220 يساوي 200 دقة/دقيقة الواحدة.
وهذا هو الحد الأقصى لدقات القلب والنشاط الرياضي المناسب لهذا الشاب في هذه المرحلة السنية، هو النشاط الذي يصل بدقات القلب إلي 150 دقة/الدقيقة الواحدة، ومن ضمن هذه الأنشطة.
التجديف – ركوب الخيل – السباحة – الركض.
وسيحدث مقابل ذلك أيضاً تغيرات فسيولوجية إيجابية للرئتين، فلو أن الإنسان العادي الغير ممارس للرياضة يتنفس بمقدار 15 مرة في الدقيقة، حيث يدخل الصدر 12 لتراً من الهواء النقي يستخلص منها 200 ملجم من الأكسجين.
أما الممارس للرياضة يزداد تنفسه في المتوسط إلي 50 مرة في الدقيقة الواحدة.
ونستخلص مما سبق الأهمية الكبرى للتدريب الرياضي وأثره بالغ الأهمية علي القلب والرئتين.
عضلات التنفس والتدريب:
نظرا لكون عضلات التنفس هي عضلات هيكلية فيمكن زيادة قوتها وتحملها بواسطة برامج التدريب وهذه حقيقة وخاصة إذا ما ركزت برامج التدريب علي تنمية هذه العضلات من ناحية القوة والتحمل لما لهما من أهمية في التحكم في التهوية الرئوية، كما يلاحظ في انخفاض التهوية الرئوية للرياضيين المدربين مقارنة بغير المدربين، كما القوة والتحمل لعضلات التنفس لها علاقة بالأحجام والسعات الرئوية.
عمل العضلات الرئيسية للتنفس أثناء الراحة والتدريب
مراحل التنفس
العضلات العاملة
الوظيفة
عمل العضلات أثناء التدريب
الشهيق
الحجاب الحاجز
عضلات ما بين الأضلاع الخارجية
تسطح رفع الأضلاع
رفع أول وثاني ضلع
رفع القص
الحجاب الحاجز
عضلات ما بين الأضلاع
الخارجية لعضلة الأخمعية
العضلة القصبة الترقوية الخشائية
الزفير
لا توجد
خفض الأضلاع
ورفع الحجاب الحاجز إلي أعلي
عضلات ما بين الأضلاع الداخلية
البطن
المراجع
م
المؤلف
عنوان الكتاب
1
ابو العلا عبدالفتاح
بيولوجيا
2
سلمي علوي نصار
بيولوجيا الرياضه والتدريب
3
ابو العلا عبدالفتاح
بيولجيا الرياضة وصحة الرياضة
4
محمد حسن علاوي
فسيولوجيا التدريب الرياضي
5
ابوالعلا عبدالفتاح
فسيولوجيا التدريب والرياضة
6
على محمد جلال الدين
فسيولوجيا التدربية البدنية والانشطة الرياضية
7
حسين احمد حشمت
فسيولوجيا التعب العضلي
8
بهاء الدين ابراهيم سلامة
فسيولوجيا الرياضة
9
بهاء الدين ابراهيم سلامة
فسيولوجيا الرياضة والاداء البدنى لاكتات الدم
10
ابوالعلا عبدالفتاح
فسيولوجيا اللياقة البدنية
11
على جلال الدين
الاسس الفسولوجية للانشطة الحركية
12
عبدالرحمن محمد زاهر
فسيولوجيا التدليك والاستشفاء الرياضي
13
يوسف لازم كماش
الاسس الفسيولوجية للتدريب فى كرة القدم