الطاقة الحيوية: مصادرها وأنواعها في جسم الإنسان

مكونات الطاقة في الإنسان

تُعدّ الطاقة ركيزة أساسية للحياة، وهي قوة غير مرئية تُشغل كل شيء حولنا، بما في ذلك أجسامنا. [1] تُمكّننا الطاقة من القيام بالأنشطة المختلفة، وإحداث التغيرات في محيطنا. [2] ويُعتبر الجسم البشري محوّلاً رائعاً للطاقة، حيث يحوّل الطاقة المخزنة في الطعام إلى أشكال مختلفة. [3] سنستعرض فيما يلي هذه الأنواع بالتفصيل.

دور الطاقة الحرارية في تنظيم درجة حرارة الجسم

تلعب الطاقة الحرارية دوراً حيوياً في الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة. [3] فهي طاقة حركة الجزيئات والذرات، وتُخزّن داخل الجسم. عندما يكون الجسم دافئاً، ينقل الطاقة الحرارية إلى محيطه، وعندما يكون أكثر برودة من محيطه، فإنه يكتسب الطاقة الحرارية منه. ويُطلق على كمية الطاقة الحرارية المتبادلة بسبب اختلاف درجات الحرارة اسم الحرارة. [4]

الطاقة الكيميائية: وقود الجسم الحيوي

نحصل على الطاقة الكيميائية من الطعام الذي نتناوله. تُستخدم هذه الطاقة في مختلف الحركات، من الرياضة إلى الكلام والعمل. تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة حركية وصوتية. [3] تُخزّن الطاقة في الطعام وفي الجسم على شكل طاقة كيميائية، ويُمكن قياسها بوحدات السعرات الحرارية (كيلو كالوري). [4]

الطاقة الميكانيكية: قوة الحركة والعمل

تُمكّننا الطاقة الميكانيكية من الحركة وقدرة القيام بالأنشطة المختلفة. [3] نحصل عليها من تحويل الطاقة الكيميائية من الطعام إلى طاقة ميكانيكية لتحريك العضلات، ما يُمكّننا من التنفس، والمشي، والجري، والقفز، ورفع الأشياء، وغيرها من الأنشطة اليومية. [5]

الطاقة الكهربائية: الرسائل العصبية

تُرسل الطاقة الكهربائية النبضات العصبية، وتنقل الإشارات من وإلى الدماغ. [3] يحتوي الجسم على عناصر مشحونة كهربائياً، مثل الصوديوم، والبوتاسيوم، والكالسيوم، والمغنيسيوم. تقريباً جميع خلايا الجسم قادرة على توليد الطاقة الكهربائية باستخدام هذه الأيونات. [3]

الكفاءة الميكانيكية للجسم

تُعبّر الكفاءة الميكانيكية للجسم عن قدرته على تحويل الطاقة الكيميائية الكامنة إلى عمل مفيد، وتُعبّر عنها عادةً كنسبة مئوية. [4] نحسبها بالعلاقة التالية:

كفاءة الجسم (%) = (الشغل اللازم للقيام بعمل مفيد / شغل الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة) × 100%

η (%) = (wo / wi) x 100%

حيث:

• η: كفاءة الجسم.
• wo: الشغل اللازم للقيام بعمل مفيد (نقل الطاقة الميكانيكية أو الحرارية إلى المحيط الخارجي).
• wi: شغل الطاقة الكيميائية الكامنة المستخدمة.

لا يُعتبر الجسم فعالاً تماماً في تحويل الطاقة الغذائية إلى عمل ميكانيكي، لأن جزءاً من الطاقة يُستهلك في عمليات الأيض (التمثيل الغذائي) ولا يُستخدم للقيام بعمل مفيد. [4] كما تؤثر التفاعلات الكيميائية، والحرارة الناتجة عنها، والاحتكاك في المفاصل والأنسجة على تقليل كفاءة الجسم.