مردود الطاقة

في علم وظائف الأعضاء، ، يُشير **مردود الطاقة**  أو    **دوران الطاقة** ، إلى كمية الطاقة التي يحتاجها الكائن الحي في اليوم  للحفاظ على وظائفه الحيوية. ويُحسب استهلاك الطاقة من معدل الأيض الأساسي بالإضافة إلى الطاقة المبذولة أثناء الحركة و العمل .  وبالنسبة للإنسان يستخدم تعبير **مردود الطاقة الإجمالي **، وهو ينقسم إلى** مردود  الطاقة الأساسي ** بالإضافة إلى **مردود الطاقة  للحركة والعمل**. .

يمكن تعيين  مردود  الطاقة بشكل مباشر أو غير مباشر باستخدام قياس السعرات الحرارية  التي يستهلكها الإنسان خلال يوم من عمله.  ونظرًا لتعقيد الطريقة المباشرة، تُستخدم الطريقة غير المباشرة، خاصةً للكائنات الحية الكبيرة كالإنسان. 

يحصل الإنسان والكائن الحي على الطاقة من الغذاء . فإن عملية الأيض وهضم الغذاء تستخلص تلك الطاقة  من الغذاء لتموين الجسم.  فمن تحلل العناصر الغذائية أثناء الأيض ينتج الماء ( H₂O ) وثاني أكسيد الكربون ( CO₂ ) ومركبات نيتروجينية ، وهي مواد قابلة للقياس. ومن خلال هذه القياسات، وبالنظر إلى القيم الحرارية الفسيولوجية المعروفة للمواد  الغذائية المُتناولة، يُمكن حساب استهلاك الطاقة في فترة زمنية معينة، ساعة أو يوم.

يختلف استهلاك الطاقة ليس فقط بين المرأة والرجل  ، بل أيضًا داخل الفرد نفسه، تبعًا للظروف المحددة. أثناء النشاط البدني  تستهلك العضلات طاقة أكبر مما يستهلكه الإنسان في حالة الراحة. علاوة على ذلك، يحتاج الجسم إلى طاقة أكبر للحفاظ على درجة حرارته المثلى في درجات الحرارة المحيطة المنخفضة جدًا أو المرتفعة جدًا مقارنةً بدرجات الحرارة المعتدلة (انظر أيضًا: تنظيم الحرارة ). حتى داخل الكائن الحي الواحد، توجد اختلافات في شدة استهلاك الطاقة. على سبيل المثال، يكون معدل الأيض في مخازن الدهون أقل بكثير من معدل الأيض في أعضاء مثل القلب والكبد والكليتين .

في علم البيئة وكذلك في أبحاث الثروة الحيوانية، عندما يتم حساب **التوازن الإجمالي لاستهلاك الطاقة** لفرد لحيوان  واحد أو لمجموعة منهم ، مثل الأبقار أو الخراف ، يُشار إلى ذلك باسم *ميزانية* الطاقة .

## حساب المردود الطاقة الإجمالي
إجمالي مردود الطاقة (يسمى أيضا  **إجمالي  دوران الطاقة** ) هو مجموع معدل الأيض الأساسي بالإضافة إلى استهلاك الطاقة المرتبط بالنشاط :

: مردود الطاقة الإجمالي = مردود الطاقة الأساسي + مردود طاقة العمل

يمكن تبسيط ذلك باستخدام **معامل بال ** PAL-Faktor   كمضاعف لمردود الطاقة الأساسي،  (مردود الطاقة الأساسي هو معدل الأيض أثناء الراحة ، فهو خاص بما يستهلكة الجسم من طاقة لكي تقوم أعضاء الجسم بوظائفها أثناء النوم مثلا أو الراحة. 

نحصل على المعادلة  التالية:

: مردود الطاقة الإجمالي = PAL  . مردود الطاقة الأساسي

**بالنسبة لمردود الطاقة الأساسي، تنطبق القيم التالية:**
(على أساس شخص وزنه 70 كيلوجرام بالغ) 

* معدل الأيض الأساسي (حالة الراحة) : حوالي  (1670 كيلوكالوري/يوم) للرجل ، و لمرأة  وزنها 60 كيلوجرام حوالي 1200 كيلو كالوري في اليوم) 
* إجمالي مردود  الطاقة أثناء العمل المكتبي (PAL  = 1.25): أي حوالي 2090 كيلوكالوري/يوم ، للرجل)
* إجمالي مردود الطاقة أثناء العمل الشاق (PAL= 2.0): أي حوالي  3340 كيلوكالوري/يوم ، للرجل )
* ذروة مردود الطاقة في يوم فردي (عمل شاق جدا مثل عامل البناء أو عامل في مصنع زجاج أو حديد صلب: قد تصل إلى  (11700 كيلو كالوري/يوم) .

لتعيين مردود الطاقة الإجمالي يجب معرفة معدل الأيض الأساسي  (مردود الطاقة الأساسي) . وبناءً على ذلك، يمكن تقدير مردود الطاقة الإجمالي  بطريقتين: باستخدام المعامل  PAL  أو من خلال حساب مفصل يعتمد على MET.

## الطريقة 1: عوامل النشاط البدني حسب نمط الحياة
المعامل *PAL* ( PAL =  يُعرّف   بأنه متوسط استهلاك الجسم  اليومي من الطاقة كمضاعف لمعدل الأيض الأساسي . وقد وُضعت معايير مستوى النشاط البدني من قِبل منظمة الصحة العالمية ومنظمة الأغذية والزراعة في ثمانينيات القرن الماضي  ، وهي تستند إلى أنماط الحياة أثناء العمل. وغالبًا ما تُستخدم هذه المعايير مع معادلة هاريس-بينيديكت لحساب  مردود  الطاقة الإجمالي. يجمع الجدول التالي بين معايير مستوى النشاط البدني لمنظمة الصحة العالمية وتصنيف قيم  تمارين أجهزة  اللياقة البدنية الحديثة، وقد تم تعديله ليتناسب مع نمط الحياة الهاديء  الحديث (مثل العمل المكتبي حتى عام 2025).
 

**ملاحظات  بخصوص الجدول:** على عكس جداول مستوى النشاط البدني القديمة، التي غالبًا ما تشير إلى مستوى نشاط بدني يتراوح بين بال  1.4 - 1.5 لـ"العمل المكتبي مع نشاط عرضي"، يأخذ هذا الجدول في الاعتبار قلة الحركة الفعلية في الحياة اليومية الحديثة (استخدام السيارة، المصعد، ...). وقد تم تعديل أوصاف نمط الحياة وفقًا لذلك: يحقق موظف المكتب الذي لا يمارس تمارين إضافية مستوى نشاط بدنيًا قدره 1.25 = PAL، وليس 1.4. 

**مثال على طريقة PAL:** رجل يزن 80 كجم (60 عامًا، طوله 180 سم) ذو ** مردود طاقة  أساسي ** محسوب وفقًا لصيغة هاريس-بينيديكت ( 1662 كيلو كالوري في اليوم)  يعتبر نفسه بمستوى نشاط بدني PAL قدره 1.55 (عمل مكتبي + رياضات مكثفة). وبالتالي، فإن مردود الطاقة الإجمالية له تكون : 

: مردود الطاقة الإجمالي =  55و1 . 1662 =  2.575  كيلوكالوري /اليوم

**المساهمة النسبية للتمارين الرياضية:** يحرق المشي لمدة ساعة واحدة (بسرعة 4 كم/ساعة) ما يقارب (160 سعرة حرارية (كيلوكالوري)) *بالإضافة إلى معدل الأيض الأساسي* لشخص يزن 80 كجم. ويحرق "الجري " لمدة ساعة واحدة (بسرعة 12 كم/ساعة) ما يقارب  (704 سعرة حرارية) *بالإضافة إلى مردود الطاقة الأساسي* . تتوافق هذه القيم مع مردود طاقة النشاط/العمل، محسوبًا كالتالي: (MET - 1) × وزن الجسم × المدة. لذا، فإن فقدان الوزن من خلال التمارين الرياضية وحدها غير فعال؛ فالنظام الغذائي له تأثير أكبر.

## الطريقة الثانية: الحساب على أساس MET
يُقدّم المكافئ الأيضي (MET) بديلاً أكثر دقةً يعتمد على النشاط لتحديد إجمالي استهلاك الطاقة. فبدلاً من عامل PAL العام، يتم حساب المتوسط اليومي لقيم MET لجميع الأنشطة.

: \overline{MET} = \frac{\sum_{i} (MET_i \cdot t_i)}{24\text{ h}}

حيث  MET_i المكافئ الأيضي للنشاط i  و t_i مدة النشاط  بالساعات.

يتوافق متوسط MET رياضياً مع عامل PAL ويمكن استخدامه لحساب مردود الطاقة الإجمالي:

: مردود الطاقة الإجمالي = (متوسط MET)  . مردود الطاقة الأساسي

### طريقتان للحساب
يمكن حساب مردود الطاقة الإجمالي  بطريقتين:

**الطريقة التقريبية** (طبقا لتعريف المكافيء الأيضي MET ):

: مردود الطاقة الإجمالي (بالتقريب) = متوسط {MET} . وزن الجسم  (بالكيلوجرام) . 1 كيلوكالوري  

**الطريقة الفردية** (الموصى بها):

: مردود الطاقة الإجمالي {للشخص} = متوسط MET . مردود الطاقة الأساسي 

يعتمد تعريف MET القياسي  ( 1 كيلوكالوري/كجم/ساعة) على رجل مرجعي يبلغ من العمر 40 عامًا ويزن 70 كجم من سبعينيات القرن الماضي، وهو ما يعادل معدل أيض أساسي قدره  (24 كيلوكالوري/كجم/يوم).  وتقوم الصيغة العامة بضرب متوسط MET الصحيح في مردود الطاقة  الأساسي المرجعي هذا بدلاً من مردود الطاقة الأساسي الفعلي للشخص. فبالنسبة لكبار السن أو الأشخاص ذوي الوزن الزائد، فإنها تبالغ في تقدير  مردود الطاقة الإجمالي ، كما يوضح المثال التالي.

### مثال حسابي
بالنسبة للرجل الذي يزن 80 كجم (60 عامًا، 180 سم) من مثال PAL مع مردود الطاقة الأساسي يبلغ 1662 سعرة حرارية/يوم  محسوبًا وفقًا لصيغة هاريس-بينيديكت والأنشطة اليومية *المتوسطة* التالية:

ينتج عن ذلك معدل استهلاك متوسط MET قدره:

: \overline{MET} = \frac{39{,}42}{24} = 1{,}643

**مقارنة بين طريقتي الحساب:**

:GU هي مردود الطاقة الأساسي.

تؤدي الطريقة التقريبية  إلى المبالغة في تقدير مردود الطاقة الإجمالي  بنسبة **16٪  ** ( 424 سعرة حرارية). **والسبب** : يفترض هذا النموذج ضمنيًا مردود طاقة أساسي مرجعي قدره 24 سعرة حرارية/كجم/يوم  أي  1912 سعرة حرارية لوزن 80 كجم. مع ذلك، فإن مردود الطاقة الأساسي الفعلي لرجل يبلغ من العمر 60 عامًا وفقًا لمعادلة هاريس-بينيديكت هو فقط  20.8 سعرة حرارية/كجم/يوم، وهذه  تعادل 1662 سعرة حرارية. النسبة بينهما = 1912/1662 = 1.15 تُفسر المبالغة في التقدير.

**التصنيف في جدول مستوى النشاط البدني (PAL):** متوسط معدل استهلاك الطاقة (MET) المحسوب البالغ 1.64 أعلى من القيمة المقدرة البالغة 1.55 في مثال مستوى النشاط البدني، ويتوافق مع فئة **"نشط+"** (7-11 ساعة تدريب أسبوعيًا). وبمعدل تدريب زمنيا  5.5 ساعة أسبوعيًا (لياقة بدنية + جري)، يقع الشخص بالفعل في النطاق الأعلى لفئة "نشط". ويُظهر التباين بين التقييم الذاتي (مستوى النشاط البدني 1.55) وحساب معدل استهلاك الطاقة (1.64) انخفاضًا نموذجيًا في تقدير مستوى النشاط الشخصي - إذ غالبًا ما يُسفر التسجيل التفصيلي لجميع الأنشطة اليومية (المشي ، والمهام البسيطة) عن قيم أعلى من التصنيف العام.

### مزايا الحساب القائم على MET
يوفر حساب MET المفصل العديد من المزايا مقارنة بالمعامل PAL العامة:

* **الدقة:** يتم تسجيل أنماط النشاط الفردية بدقة.
* **التخصيص الفردي:** من خلال الضرب في مردود الطاقة الأساسي الشخصي بدلاً من معدل ثابت قدره  24 كيلو كالوري/كجم/يوم (أي 100 كيلوجول/كجم/يوم ) ، يتم أخذ العمر وتكوين الجسم في الاعتبار.
* **التمايز:** يتم أخذ شدة التدريب المختلفة في الاعتبار (الجري بسرعة 12 كم/ساعة مقابل 17 كم/ساعة).
* **لا حاجة لتصحيح NEAT:** يتم تضمين الأنشطة اليومية الخاملة (الجلوس والوقوف) بشكل صريح في الحساب.
* **أساس الأدلة:** تستند قيم MET إلى قياسات مكثفة للتمثيل الغذائي . 

بالنسبة للتقديرات التقريبية **لمردود الطاقة الإجمالي ** يظل الحساب بالمعامل PAL عمليا ؛ ومع ذلك، بالنسبة للحسابات الفردية - على سبيل المثال في تغذية الرياضييين  أو الممارسة السريرية - فإن الطريقة القائمة على MET لتحديد  مردود الطاقة الأساسي الفردي هي الأفضل (انظر أيضًا الحساب التفاعلي من جامعة هوهنهايم في قسم الروابط الإلكترونية).

## انظر أيضاً

* معدل الأيض الأساسي
* مردود طاقة العمل
* المكافئ الأيضي
* توازن الطاقة (التغذية)

## المصادر

## روابط خارجية

تصنيف:فيزيولوجيا تغذوية
تصنيف:أيض
تصنيف:صفحات بترجمات غير مراجعة