فيزيولوژي ورزش

دستگاه اصلي حركت در ورزش، عضلات اسكلتي مي باشند. اين عضلات عمدتاً در دستها و پاها و كمربند شانه اي و لگني متمركز هستند. براي به حركت درآمدن اين عضلات يك چيز لازم است و آن انرژي است. بديهي است كه براي هر حركتي كه در اين جهان صورت مي گيرد بايد انرژي مصرف شود. حال مسأله مهم اين است كه منبع توليد اين انرژي كجاست؟ مثلاً در اتومبيل، اندام اصلي حركتي موتور است كه براي به حركت درآمدن آن بنزين و اكسيژن به وسيلة جرقة الكتريكي تركيب مي شوند و در نتيجة اين واكنش شيميايي، انرژي توليد مي گردد و اين انرژي باعث حركت پيستونها مي شود. بدين ترتيب انرژي شيميايي به انرژي حركتي( مكانيكي) تبديل مي گردد. در بدن ما نيز عين همين وقايع در عضلات روي مي دهد؛ اكسيژن از راه هوا و سوخت لازم از طريق غذا تأمين مي شود. اندام تهيه كنندة اكسيژن، ششها و اندام تهيه كنندة سوخت، سيستم گوارشي( شامل روده ها و كبد) است. هر دوي اين مواد اوليه از طريق جريان خون در اختيار عضلات قرار مي گيرند. به عبارت ديگر سلولهاي خون نقش كاميونهاي حمل و نقل را دارند كه به طور شبانه روزي در اتوبانهاي بدن( يعني رگها) در حال رفت و آمد هستند. عامل
اصلي به حركت درآوردن اين كاميونها( سلولهاي خون) قلب مي باشد.
بدين ترتيب هم با ساز و كار تهية سوخت براي عضلات آشنا شديم و هم به اهميت قلب به عنوان عامل اصلي به جريان انداختن اين چرخة حياتي پي برديم. پس هر چه قلب بهتر و سالمتر بتواند پمپ كند، عضلات هم بيشتر و بهتر مي توانند حركت كنند و برعكس هرچه عضلات بيشتر تحرك داشته باشند قلب نيز بيشتر عادت به پمپاژ قوي و منظم مي كند. همان گونه كه عضلات ما با ورزش پرورش مي يابند، عملكرد قلب و سيستم گردش خون نيز بهتر و منظم تر مي گردد.

فرايند توليد انرژي هوازي و بي هوازي
براي سوختن مواد اوليه در عضله، همواره اكسيژن لازم نيست، بلكه اين مواد در موارد اضطراري بدون وجود اكسيژن نيز به مصرف مي رسند و انرژي لازم براي حركت فراهم مي شود. ميزان انرژي حاصل شده از اين نحوة سوختن البته كمتر است. بنابراين سيستم توليد انرژي در عضلات بر دو گونه است:
الف ـ سيستم هوازي: در اين روش قندها يا چربيها با اكسيژن تركيب مي شوند و به طور كامل مي سوزند و حداكثر مقدار انرژي شيميايي خود را آزاد مي كنند. اين سيستم، سيستم اصلي، رايج و با صرفة توليد انرژي است.
ب ـ سيستم بي هوازي: سيستم درجة دو و اضطراري و غير اقتصادي است كه در آن بدون حضور اكسيژن، قندها و چربيها طي يك سلسله واكنشهاي شيميايي به شكل ناقص مي سوزند و توليد انرژي مي كنند اما به مقدار كمتر. لذا مواد زائدي مانند اسيد لاكتيك از خود بر جاي مي گذارند. البته شكل ديگري از سيستم بي هوازي نيز وجود دارد كه در چند ثانية اول شروع به فعاليت در سلول اتفاق مي افتد و به صورت مصرف ذخاير انرژي(ATP يا آدنوزين تري فسفات) از قبل مانده مي باشد كه مي توان به آن سيستم توليد انرژي ذخيره اي گفت. اين سيستم مي تواند حداكثر تا حدود ۳۰ ثانيه انرژي عضلات را تأمين كند يعني تا زماني كه ساير سيستمها( هوازي، بي هوازي) به كمك آن بيايند. نام علمي اين فرايندATP-PC مي باشد كه طي آن با مصرف فسفوكراتين(PC) انرژي ATP ايجاد مي شود.
در انواع مختلف ورزش، برحسب مدت زمان ورزش، تركيب بكارگيري اين سيستمها فرق مي كند. سوختن بي هوازي بيشتر در ورزشهاي سرعتي و تحت فشار كه زمان كافي براي تأمين اكسيژن نيست روي مي دهد، در حالي كه در ورزش ملايم و ممتد كه زمان كافي براي تأمين اكسيژن وجود دارد، سوخت و ساز هوازي ادامه مي يابد. جدول زير نحوة سوختن مواد در عضله را در حالات مختلف ورزشي نشان مي دهد:
طول زمان فعاليت سيستم توليد انرژي فعاليت ورزشي
كمتر از ۳۰ ثانيه ذخيره اي دويدنهاي بسيار سريع
۳۰ ثانيه تا ۵/۱ دقيقه ذخيره اي و بي هوازي شناي ۱۰۰ متر
۵/۱ تا ۳ دقيقه بي هوازي و هوازي دوهاي نيمه استقامت، ژيمناستيك
بيش از ۳ دقيقه هوازي دويدنهاي با مسافت زياد، اسكي
جدول ۱ـ
مكانيسم توليد انرژي در ورزش هاي مختلف
مفهوم خستگي
چرا خسته مي شويم؟ چرا بعد از مدتي ورزش كردن نمي توانيم به ورزش ادامه دهيم؟ حال كه مقدمات بالا را ذكر كرده ايم راحت تر مي توانيم مفهوم خستگي را بيان كنيم و راههاي به تعويق انداختن آن را نشان دهيم. خستگي يعني تمام شدن ذخاير گليكوژن عضله و تجمع بيش از حد اسيد لاكتيك در عضله. زماني كه عضله ذخاير گليكوژن خود را از دست مي دهد و به سوزاندن چربيها روي مي آورد و اكسيژن رساني به عضله مشكل مي شود. سوخت بي هوازي با توليد انبوه اسيد لاكتيك شروع مي گردد و ما احساس خستگي مي كنيم. بنابراين خستگي علامتي هشدار دهنده است كه بدن را از كاهش ذخاير غذايي عضله آگاه مي سازد و نياز به استراحت را گوشزد مي كند. پس هر چه قدرت ذخيره سازي گليكوژن عضله را بيشتر سازيم و فرايند اكسيژن رساني به عضله را تقويت كنيم، مدت ورزش را بيشتر و زمان رسيدن به خستگي را طولاني تر كرده ايم. افزايش قدرت ذخيره سازي گليكوژن و تقويت فرايند اكسيژن رساني به عضله با ورزش بيشتر و افزايش تدريجي مدت آن ممكن مي گردد.

اندامهاي اصلي مرتبط با ورزش
به عنوان نتيجه گيري از اين فصل مي توان گفت اندامهاي اصلي بدن كه در طي فعاليت ورزشي بيشترين فشار را متحمل مي شوند و در نتيجه تقويت مي
گردند. عبارت اند از:
۱ـ عضلات اسكلتي: كه با انجام منظم ورزش مي توان به تقويت و افزايش ظرفيت ذخيره سازي گليكوژن آنها پرداخت.
۲ـ ششها: كه اندام اصلي گرفتن اكسيژن هستند و بايد آنها را از آلودگيهاي شهر و دود سيگار دور نگاه داشت تا قدرت جذب اكسيژن آنها به حداكثر برسد.
۳ـ دستگاه گوارش: كه تأمين كنندة اصلي سوخت بدن است و با جذب انواع مواد غذايي و انبار كردن آنها در كبد، نقش آشپزخانة بدن را بازي مي كند.
۴ـ قلب: پمپ اصلي به گردش درآورندة مواد است و با به جريان انداختن گردش خون نقش رابط را بين همه اين اعضاء بازي مي كند.

انواع ورزش
بدون شك ما انواع گوناگون و متنوعي از فعاليتهاي ورزشي داريم كه با تصور هر كدام بلافاصله يك شرايط بدني خاص تداعي مي گردد. حتي اگر آن ورزش را انجام نداده باشيم. همچنين احساس مي كنيم كه چه فشارهايي بيشتر بر روي چه دستگاههايي از بدن وارد مي شود. پس بدون شك انواع مختلف ورزش آثار متفاوتي بر روي بدن ما دارند. دويدن، شنا، برداشتن وزنه هاي سنگين، ژيمناستيك، دوچرخه سواري، كوهنوردي، راهپيمايي و… انواع متنوع ورزشها مي باشند كه هر كدام به شكلي بر روي بدن تأثير مي گذارند و ما براي بيان تأثيرات آنها مجبور به تقسيم بندي آنها در گروههاي بزرگتر هستيم.
دانشمندان علوم تربيت بدني، كلية فعاليتهاي ورزشي را به ۲ گروه عمده تقسيم مي كنند:
الف ـ ورزشهاي حركتي( ديناميك يا ايزوتونيك)
ورزشهاي حركتي خود به دو دستة عمده تقسيم مي شوند:
۱ـ ورزشهاي حركتي ـ استقامتي
۲ـ ورزشهاي حركتي ـ سرعتي
الف ـ ورزشهاي ايستايي( استاتيك)
ورزشهاي ايستايي به ورزشهايي گفته مي شود كه با وجود مصرف انرژي، طول عضله تغييري نمي كند و در مجموع حركتي ايجاد نمي شود. مثلاً زماني كه وزنة سنگيني به مدت چند ثانيه بالاي سر قرار مي گيرد، درست است كه بر روي بدن فشار زيادي وارد مي گردد و انرژي بسياري نيز مصرف مي گردد، اما طول عضلات تغييري نمي كند. لذا اين گونه ورزشها را ورزش ايستايي مي نامند . نمونة روشن تر اين نوع ورزش، فشار آوردن به يك ديوار است كه در طي آن انرژي بدون ايجاد هيچ حركتي مصرف مي گردد. البته بايد خاطر نشان كرد كه در اكثر ورزشها تركيبي از ورزشهاي ايستايي و حركتي وجود دارد. بنابراين وقتي از ورزشي به عنوان ورزش ايستايي ياد مي كنيم، منظور اين نيست كه صد در صد ايستايي است، بلكه منظور آن است كه جنبة ايستايي آن غلبه دارد. مثلاً در هنگام بلند نمودن يك وزنة سنگين كه مشهورترين نوع ورزش ايستايي است، وقتي فرد وزنه را از زمين بر مي دارد و به بالاي سر مي برد، يك ورزش حركتي انجام مي دهد، ولي وقتي وزنه بر بالاي سر او قرار مي گيرد، ورزش از نوع ايستايي است، اما چون در اين حالت انرژي بيشتر به شكل ايستايي مصرف مي شود. اين ورزش را از جمله ورزشهاي ايستايي مي دانيم.
در يك ورزش ايستايي، اتفاقاتي به شرح زير در بدن روي مي دهد:
۱ـ طول عضلات تغييري نمي كند.
۲ـ عروق عضلات به علت فشار عضلات بر روي آنها تنگتر مي گردد و اين در حالي است كه عضله نياز به جريان خون بيشتري دارد.
۳ـ تعداد ضربان قلب افزايش مي يابد و اين مهمترين ساز و كار( مكانيسم) افزايش برون ده قلب( مقدار خوني كه در يك دقيقه از قلب خارج مي شود) در اين نوع ورزش مي باشد.
۴ـ برون ده قلبي مختصري افزايش مي يابد ولي نه به اندازة ورزشهاي حركتي.
۵ـ مصرف اكسيژن بدن اندكي افزايش مي يابد ولي نه به اندازة ورزشهاي حركتي.
۶ـ فشار خون افزايش مي يابد، بطوري كه اگر دو دست خود را در هم پنجه كنيم و بدون آنكه از هم جدا شوند و حركتي ايجاد شود، در جهت مخالف بكشيم و اين كار را با ۴۰% بيشترين توان خود براي ۳ دقيقه ادامه دهيم، فشار متوسط شريان ما ۳۰ـ۲۵ ميليمتر جيوه افزايش مي يابد.

ب ـ ورزشهاي حركتي( ديناميك)
ورزشي را حركتي مي ناميم كه در آن همزمان با انجام كار و مصرف انرژي، طول عضلات نيز تغيير كند و در نتيجه اندامها به حركت درآيند. نمونة بارز اين نوع فعاليت ورزشي را در رشتة دو وميداني، شنا، دوچرخه سواري و… مي بينيم. البته همان گونه كه قبلاً هم توضيح داديم بيشتر رشته هاي ورزشي تركيبي از هر دو نوع ورزش ايستايي و حركتي است و در هر رشته درصد وجود هر يك از اين دو نوع تفاوت مي كند. تمام ورزشهايي كه در آنها حركت وجود دارد، ورزش حركتي هستند، ولي رشته هايي كه در آنها تعداد بيشتري از عضلات با يكديگر حركت مي كنند، خواص فيزيولوژيك ورزشهاي حركتي را بيشتر دارا مي باشند. مثلاً اگر چه در هر دو رشتة بدمينتون و شنا حركت داريم، اما شنا به مراتب حركتي تر از بدمينتون مي باشد.
در يك ورزش حركتي، اتفاقاتي به شرح زير در بدن روي مي دهد:
۱ـ طول عضلات تغيير مي كند.
۲ـ عروق عضلات گشاد مي شود و در نتيجه مقدار خون بيشتري در آنها جريان مي يابد. به طوري كه فيزيولوژيستها مشاهده كرده اند، در حالت استراحت تنها ۱۸% برون ده قلبي به عضلات مي رود، اما در طي ورزش حركتي اين مقدار به ۸۰% مي رسد، يعني در هنگام ورزش حركتي ۸۰% خوني كه از قلب خارج مي شود، به عضلات مي رود و تنها ۲۰% به ساير اعضاي حياتي بدن مانند مغز، قلب و كليه ها و دستگاه گوارش مي رسد.
۳ـ مصرف اكسيژن بدن افزايش مي يابد به طوري كه در حداكثر فعاليت بدني، تقريباً ۱۰ برابر مي گردد.
۴ـ برون ده قلبي افزايش مي يابد.
۵ـ فشار خون ماكزيمم افزايش مي يابد، در حالي كه فشار خون مينيمم به علت گشاد شدن عروق عضلات تغييري نمي كند.
همان گونه كه ملاحظه نموديد، در ورزش حركتي گردش خون و مصرف اكسيژن بسيار بيشتر و سريعتر مي گردد و اين از مزاياي ورزشهاي حركتي و همچنين ايستايي است كه تكرار آن سبب افزايش توان دستگاه گردش خون( قلب و عروق) و دستگاه اكسيژن گيري( ريه ها) مي گردد. پس در مقايسه بين دو نوع ورزش ايستايي و حركتي از نظر نوع تأثير آنها بر دستگاه قلب و عروق و تهوية اكسيژن بدن، به اين نتيجه مي رسيم كه ر ورزشهاي ايستايي، تشديد گردش خون و تهوية اكسيژن، بسيار محدودتر است و تأمين نياز اضافي بدن به گردش خون. بيشتر از راه افزايش تعداد ضربان قلب روي مي دهد. در حالي كه در ورزشهاي حركتي، افزايش توان گردش خون، پمپاژ قلب و ميزان مصرف اكسيژن بسيار بيشتر است و تقريباً تمام بدن به شكل هماهنگ در تأمين اين نياز اضافي به انرژي، همكاري مي كنند. به همين سبب دانشمندان علوم ورزشي، در مجموع ورزشهاي حركتي را ورزش ايده آل براي دستگاه قلب و عروق مي دانند و معتقدند تكرار منظم ورزشهاي حركتي، يكي از مؤثرترين راهها براي تقويت توان فردي و به تأخير انداختن زمان فرا رسيدن خستگي و بالطبع پيري است.

فوايد تداوم ورزشهاي حركتي
اگر چه همه انواع فعاليتهاي ورزشي براي بدن مفيدند اما ورزشهاي حركتي( ديناميك) براي دستگاه قلب و ريه به مراتب مفيدتر از ورزشهاي ايستايي هستند. تكرار منظم ورزشهاي حركتي آثار مفيدي در فيزيولوژي بدن دارد كه اين آثار را تحت عنوان « تطابق بدن با ورزش » در اين قسمت ذكر مي كنيم. در واقع همين تطابق است كه بين توان كوششي و سلامت قلب و بدن يك ورزشكار معمولي و يك فرد غير فعال تفاوتي فاحش ايجاد مي نمايد.
الف ـ اثر ورزش بر عضلات اسكلتي
تغييراتي كه در عضلات ورزشكاران روي مي دهد به شرح زير است:
افزايش تعداد مويرگهاي عضله، افزايش ميوگلوبين بافتي( ماده اي كه مسؤول گرفتن اكسيژن است)، افزايش تعداد و اندازة ميتوكندريها( بخشي از سلول كه عمل تنفس و توليد انرژي را انجام مي دهد)، افزايش ميزان ذخيرة قند و چربي عضله.
ب ـ اثر ورزش بر دستگاه گردش خون
تغييراتي كه در قلب ورزشكاران روي مي دهد: بزرگ شدن قلب و افزايش وزن آن؛ افزايش برون ده قلبي؛ افزايش ابعاد قلب؛ كاهش تعداد ضربان قلب در حال استراحت؛ افزايش اندازة حجم سلولهاي قلبي؛ افزايش فعاليت آنزيمهاي تنفسي سلولها.
از مطالب فوق نتيجه مي شود كه با ورزش كردن، همه دستگاههاي مرتبط با ورزش( عضلات، قلب، ريه) خود را براي انجام دادن كار بيشتر آماده مي سازند و در نتيجه توان ورزشكار روز به روز افزايش مي يابد و ديرتر خسته مي گردد.
***
در جمع بندي نهايي آثار مداومت در انجام ورزشهاي حركتي( ديناميكي) بر بدن را مي توان به شرح زير ذكر كرد:
۱ـ آثار مربوط به دستگاه گردش خون ( هموديناميك)
الف ـ كاهش تعداد ضربان قلب در زمان استراحت
ب ـ افزايش توان ورزشي فرد
ج ـ به تأخير انداختن افزايش ضربان قلب و فشار خون در نرمشهاي معمولي
د ـ سريعتر به حالت عادي برگشتن بدن پس از اتمام ورزشهاي سنگين
ب ـ آثار ساختماني( مرفولوژيك)
آثار ساختماني ورزشهاي حركتي به صورت تغييراتي در ساختمان عضلات، قلب و ريه در جهت افزايش توان مصرف اكسيژن رخ مي نمايد. به عنوان مثال بزرگ شدن قلب را مي توان ذكر كرد. البته لازم به يادآوري است كه در گذشته مي پنداشتند كه ورزش ممتد به علت آنكه سبب بزرگي قلب مي گردد مفيد نيست. در حالي كه امروزه كشف شده كه بزرگ شدن قلب در اثر ورزش با بزرگ شدن قلب به علت بيماريهايي مانند فشار خون تفاوت مي كند. در ورزشكاران، بزرگ شدن قلب همراه است با بهبود عملكرد قلب و افزايش خون رساني به آن. درحالي كه در بزرگ شدن قلب در اثر بيماريهاي قلبي، عملكرد قلب مختل مي شود و خون رساني به عضلات قلب كاهش مي يابد.
۳ـ آثار سوخت و سازي( متابوليك)
الف ـ ورزش ميزان كلسترول خون را كاهش نمي دهد، اما سبب تبديل كلسترول مضر خون(LDL) به كلسترول مفيد (HDL) مي گردد. HDL اگر چه حاوي كلسترول است اما مانع رسوب آن در جدار رگ مي گردد و لذا براي بدن مفيد مي باشد و هر چه ميزان آن بالاتر رود احتمال تصلب شرائين كمتر
مي گردد. ورزش به عنوان يك محرك، ميزان HDL را بالا مي برد.
ب ـ كاهش ميزان تري گليسريد خون
ج ـ كاهش ميزان قند خون ناشتا: اين مورد بويژه در ارتباط با بيماران مبتلا به مرض قند داراي اهميت است، زيرا با انجام منظم وزش روزانه، قند خون پايين مي آيد و نياز اين بيماران به تزريق انسولين كاهش مي يابد.
د ـ كاهش ميزان كاتكل آمين هاي خون در حالت استراحت: كاتكل آمين ها موادي هستند كه مسؤول افزايش ضربان قلب و ايجاد هيجان مي باشند. بدين سبب است كه ورزشكاران، نسبت به غير ورزشكاران در حالت استراحت آرامش بيشتري دارند.
ه ـ افزايش فعاليت سيستم از بين برندة لخته: نتيجة مستقيم اين اثر آن است كه در هر كجاي بدن( از جمله رگهاي قلب) كه لخته اي ايجاد مي شود و بخواهد عوارضي مانند سكتة قلبي ايجاد نمايد. اين سيستم باعث از بين بردن آن لخته مي گردد. بنابراين، ورزشكاران كمتر در معرض خطر سكته قلبي هستند.