«Солнце – это единственный основной источник энергии и жизни на Земле»: Интервью ко Всемирному дню Солнца
Размер шрифта
Межбуквенный интервал
Семейство шрифтов
- Новость
- 2018
- мая
- 06
- «Солнце – это единственный основной источник энергии и жизни на Земле»: Интервью ко Всемирному дню Солнца
06.05.2018
Ежегодно в начале мая отмечается Международный день Солнца. Решение о создании этого праздника было принято в 1994 году Европейским отделением Международного общества солнечной энергии (МОСЭ) с целью привлечения внимания общества к возможностям использования возобновляемых источников энергии. На Энергетическом факультете Политехнического института Южно-Уральского государственного университета изучают всю технологическую цепочку энергетической индустрии: производство, передачу, распределение, регулирование и потребление электрической и тепловой энергии.
– Солнце – наша ближайшая звезда, что она дает нашей планете?
– Энергия Солнца стоит за всеми известными формами движения материи: механической, физической, химической, биологической и социальной. Солнце – единственный ближайший к нам источник, который наполняет энергией все формы живой и неживой природы.
– Как добывается и используется солнечная энергия?
– Источником энергии в самом Солнце является термоядерный синтез, при котором атомы водорода, соединяясь друг с другом, образуют гелий, второй элемент таблицы Менделеева.
При этом выделяется гигантское количество энергии, которая распространяется в виде радиации и доходит до Земли. Здесь и происходит ее преобразование в другие виды энергии. Солнечную энергию мы можем превратить, например, в электрическую, используя эффект фотосинтеза. Солнце в масштабах существования человеческой цивилизации является неисчерпаемым источником энергии. Альтернативная энергетика как раз и использует преобразованную солнечную энергию. Главное преимущество ее в том, что в основном – это экологически чистые источники энергии. Традиционная энергетика исторически сопровождалась выбросами вредных веществ, превышением нормы углекислого газа в атмосфере, что приводило к парниковому эффекту и глобальному потеплению. Солнечная радиация напрямую превращается в электричество, ветровые установки тоже не несут выбросов. Но у альтернативных источников есть один существенный недостаток. Это – нестабильность генерации энергии, которая зависит от природных условий. Промышленность и крупные мегаполисы не могут полностью полагаться на такой ненадежный источник.
– Изучают ли на Энергетическом факультете возобновляемые источники энергии и, в том числе солнечную энергию?
– Структура Энергетического факультета построена таким образом, что все, что есть в энергетике – представлено на том или ином образовательном уровне: бакалавриате, магистратуре или аспирантуре. У нас хорошо развито изучение традиционной энергии: это электрические станции, сети, системы электроснабжения. Имеется направление магистратуры, на котором мы готовим специалистов по альтернативной энергетике.
Также у нас имеются серьезные научные заделы в этом направлении, в том числе выполненные совместно с американскими учеными. В основном мы работаем в ветроэнергетике, солнечной, биогазовой и водородной энергетике.
– Какое будущее ждет солнечную энергетику?
– Энергетика идет по пути комплексного развития. Ориентироваться на один вид энергии нельзя. Энергетика может быть стабильной и надежной тогда, когда она использует различные источники энергии. Абсолютно неразумно, имея такую развитую, рентабельную углеводородную инфраструктуру, разрушать ее или неэффективно использовать. По мере истощения углеводородов она будет свою роль потихоньку терять, но произойдет это, по оценке Министра энергетики РФ Александра Новака, не ранее чем через 100 лет. Одновременно с этим традиционные источники энергии будут вытесняться альтернативными источниками энергии и атомной энергетикой. Солнечную энергетику ждет светлое будущее, но для этого надо решить еще очень много научных и инженерных задач.
Энергетический факультет в этом направлении ведет активную деятельность.
Екатерина Кузнецова
Что является главным источником энергии в организме человека?
20 802
Углеводы главный источник энергии
Давно известно, что ничто в мире не возникает из пустоты и не исчезает в никуда. В полной мере это касается наших энергетических запасов. Попробуем разобраться, что является главным источником энергии в организме человека и какие способы её пополнения можно назвать наиболее эффективными.
В отличие от растительного мира, успешно использующего метод фотосинтеза для преобразования солнечной энергии, человек лишён подобной возможности. Поэтому нам необходимо использовать пищу растительного и животного происхождения. При этом не забывая учитывать, что все продукты отличаются по своей энергетической ценности (не говоря уже о способности работать как на пользу, так и во вред).
Обсуждение калорийности тех или иных блюд уже давно у всех на слуху. Но что она представляет из себя обычным языком? На самом деле, всё довольно легко. Калория – это единица измерения энергии, имеющая несложную формулу вычисления: количество тепла, обеспечивающее повышение температуры 1 грамма воды на 1 градус. Соответственно, калорийность (она же – энергетическая ценность) – это тот объём энергии, который наш организм способен приобрести при полном усвоении употреблённого в пищу.
Белки, жиры и углеводы представляют из себя комплекс основных питательных веществ. При этом, роль ключевого энергетического «поставщика» отводится углеводам, уровень содержания которых отличается в разных продуктах. Кроме того, их принято подразделять на простые (быстрые) и сложные (медленные) – об особенностях каждого типа мы поговорим позже. Нежирное мясо и рыба представляют из себя продукты с высоким белковым содержанием, а, к примеру, масло (как растительного, так и животного происхождения) – источник жиров.
Также неотъемлемыми компонентами являются различные микроэлементы и витамины, однако, они, в первую очередь, служат процессам энергетического обмена.
Универсальной формулы, позволяющей установить точное количество (или соотношение) БЖУ для каждого попросту не существует, так как индивидуальные особенности каждого из нас, а также такие факторы, как рост, вес, уровень метаболизма, повседневная активность, образ жизни, наличие вредных привычек, регулярность занятий спортом – всё это напрямую влияет на то, каким должен быть рацион. Некоторые общие зависимости, конечно же, существуют – так, у людей, активно занимающихся спортивными тренировками, ежедневная норма потребления может быть достаточно высокой. А люди, ставящие себе цель похудеть, зачастую совершают серьёзную ошибку, думая, что достаточно понизить объём потребляемых калорий. Чаще всего, это не приводит ни к каким результатам в тех случаях, когда двигательная активность минимальна. Отсутствие занятий физкультурой в сочетании с сидячим образом жизни даже при минимальной калорийности потребляемой пищи способно не только не повлиять в лучшую сторону на ситуацию с излишним весом, но и содействовать дальнейшему его набору.
Рассмотрим подробнее механику преобразования еды в энергию. После попадания в желудок запускается процесс переваривания пищи, который не прекращается и при дальнейшем её продвижении в кишечник (именно поэтому вся система именуется желудочно-кишечной). Его целью является расщепление пищи на элементы, часть из которых попадает в кровь. Стоит отметить, что не вся полученная энергия тут же используется нами. Некоторая часть выполняет роль запаса, преобразуясь, в том числе, в жир. Чем меньше мы двигаемся, тем меньше калорий сжигаем, тем интенсивнее увеличивается жировая прослойка.
В начале статьи мы упомянули про простые и сложные углеводы. Настало время вспомнить про них и разъяснить отличие. Суть первых заключена уже в обозначении – их переваривание происходит максимально быстро, без дополнительных усилий, более того, то же самое касается и их усвоения. Здесь и проявляется их главное негативное свойство – они усиливают аппетит, провоцируя переедание и, как следствие – ускоренный набор веса.
Сложные углеводы также проходят процесс расщепления до глюкозы, однако, он занимает намного больше времени. Благодаря им мы ощущаем чувство насыщения, одновременно часть из них – крахмал и гликоген – снабжают нас энергией. Во время еды повышается уровень глюкозы в крови и именно в виде гликогена избыточное её количество абсорбируется в мышцах и печени «про запас». Как только он начинает снижаться, происходит расщепление гликогена, в ходе которого вырабатывается дополнительная энергия. Также к числу сложных углеводов относятся пищевые волокна (клетчатка и пектин). Они не усваиваются организмом, но их нельзя назвать бесполезными, так как они играют важную роль в пищеварении, обеспечивая стабильную и бесперебойную работу ЖКТ.
Помимо общего объёма потребляемых калорий следует уделять внимание тому, чтобы количество БЖУ было сбалансированным.
Здоровому человеку подойдут традиционные соотношения, а при наличии хронических заболеваний или прочих факторов (перечисленных выше) есть смысл получить предварительную консультацию у диетолога. В случае, если вы уже знаете рекомендуемую для себя ежедневную норму потребления, подходящим вариантом станет заказ готовых рационов питания с регулярной доставкой на дом или в офис – подобный сервис уже получил распространение в Москве и прилегающих ко МКАДу районах Московской области.
10.5: Как мои мышцы получают Энергию для выполнения работы?
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 1582
Хотя мышцы и двигатели работают по-разному, они оба преобразуют химическую энергию в энергию движения.
Двигатель мотоцикла использует накопленную энергию бензина и преобразует ее в тепло и энергию движения (кинетическую энергию). Мышцы используют накопленную химическую энергию пищи, которую мы едим, и преобразуют ее в тепло и энергию движения (кинетическую энергию). Нам нужна энергия, чтобы обеспечить рост и восстановление тканей, поддерживать температуру тела и подпитывать физическую активность. Энергия поступает из продуктов, богатых углеводами, белками и жирами.
Происхождение энергии для мышечного сокращения
Источником энергии, который используется для обеспечения движения мышц при сокращении, является аденозинтрифосфат (АТФ) – биохимический способ хранения и транспортировки энергии в организме. Однако запасы АТФ в клетках невелики. Таким образом, как только начинается мышечное сокращение, производство большего количества АТФ должно начаться быстро. Поскольку АТФ так важен, у мышечных клеток есть несколько способов его производства. Эти системы работают вместе поэтапно.
Три биохимические системы для производства АТФ, по порядку:
- с использованием креатинфосфата
- с использованием гликогена
- аэробное дыхание.
Креатинфосфат (с кислородом)
Во всех мышечных клетках есть небольшое количество АТФ, которое они могут использовать немедленно, но только на 3 секунды! Таким образом, все мышечные клетки содержат высокоэнергетическое соединение, называемое креатинфосфатом, которое расщепляется для быстрого производства большего количества АТФ. Креатинфосфат может обеспечить энергетические потребности работающих мышц с очень высокой скоростью, но только в течение примерно 8–10 секунд.
Гликоген (без кислорода)
К счастью, мышцы также имеют большие запасы углевода, называемого гликогеном, который можно использовать для производства АТФ из глюкозы. Но для этого требуется около 12 химических реакций, поэтому он поставляет энергию медленнее, чем из креатинфосфата. Тем не менее, он все еще довольно быстрый и будет производить достаточно энергии, чтобы продержаться около 90 секунд.
Кислород не нужен — это здорово, потому что сердцу и легким требуется некоторое время, чтобы увеличить снабжение мышц кислородом. Побочным продуктом производства АТФ без использования кислорода является молочная кислота. Вы знаете, когда ваши мышцы наращиваются молочная кислота , потому что она вызывает усталость и болезненность – покалывание.
Аэробное дыхание (снова кислородом)
В течение двух минут тренировки организм начинает снабжать работающие мышцы кислородом. Когда присутствует кислород, может происходить аэробное дыхание для расщепления глюкозы до АТФ. Эта глюкоза может поступать из нескольких мест:
- остаточный запас глюкозы в мышечных клетках
- глюкоза с пищей в кишечнике
- гликоген в печени
- запасы жира в мышцах
- в крайних случаях (например, при голодании) белок организма.
Аэробное дыхание требует даже больше химических реакций для производства АТФ, чем любая из двух вышеупомянутых систем.
Это самая медленная из всех трех систем, но она может поставлять АТФ в течение нескольких часов или дольше, пока продолжается подача топлива.
Вот как это работает
Вы опоздали на автобус и начинаете бежать в колледж за 900:00 экзамен:
- В течение первых 3 секунд вашего бега в колледж ваши мышечные клетки используют АТФ, который у них есть.
- В течение следующих 8-10 секунд ваши мышцы используют запасы креатинфосфата для обеспечения АТФ.
- Поскольку вы еще не поступили в колледж, начинает работать система гликогена (которая не нуждается в кислороде).
- Все еще нет, так что, наконец, аэробное дыхание (это АТФ с использованием кислорода) берет верх.
В разных формах упражнений используются разные системы для производства АТФ
Спринтер получает АТФ совершенно иначе, чем марафонец.
- Использование креатинфосфата. Это основная система, используемая для коротких рывков (тяжелоатлеты или спринтеры на короткие дистанции), потому что она быстрая, но длится всего 8–10 секунд.
- Использование гликогена (без кислорода) — это длится 1,3–1,6 минуты, поэтому эта система будет использоваться в таких соревнованиях, как заплыв на 100 метров или бег на 200 или 400 метров.
- Использование аэробного дыхания. Это длится неограниченное время, поэтому эта система используется в таких видах выносливости, как марафонский бег, гребля, катание на коньках на длинные дистанции и так далее.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Показать оглавление
- нет
- Включено
- да
- Теги
Энергообеспечение мышц – Николаевский институт спортивной медицины и спортивной травмы
- СПС
- Анаэробный метаболизм
- Аэробный метаболизм
- Энергетические системы и скорость бега
АТФ
Аденозинтрифосфат ( АТФ ) является источником энергии для всех мышечных сокращений. Энергия высвобождается, когда АТФ расщепляется на АДФ+Р и (аденозиндифосфат и фосфатная группа). Поддержание доступности АТФ для мышечного сокращения является ограничивающим фактором, поскольку АТФ не запасается в больших количествах в скелетных мышцах. Жизнеспособными источниками АТФ являются как анаэробные (не требует O 2 ), так и аэробные (требуется O 2 ) означает. Первичный источник энергии для данной деятельности будет в первую очередь зависеть от интенсивности мышечных сокращений.
До вершины энергообеспечения мышц
Анаэробный метаболизм
Двумя основными анаэробными источниками АТФ являются Фосфокреатин (ПКр) и Анаэробный гликолиз .
Внутримышечные запасы ПКр используются для быстрых высокоинтенсивных сокращений, но они истощаются менее чем за 30 секунд, а для пополнения требуется несколько минут. Например, PCr обеспечивает большую часть энергии для спринта на 100 м. Кроме того, способность выполнять повторные подходы с почти максимальным усилием в значительной степени зависит от запасов ПКр. Увеличение магазинов PCr на Creatine Supplementation может увеличить объем работы, которую можно выполнить при повторяющихся упражнениях высокой интенсивности.
Анаэробный гликолиз относится к расщеплению глюкозы (гликолиз) до пирувата, который в отсутствие O 2 превращается в молочную кислоту . В мышечных волокнах глюкоза становится доступной за счет разрушения запасов мышечного гликогена. Анаэробный гликолиз не ограничивается наличием гликогена; вместо этого ограничивающим фактором является накопление молочной кислоты и других метаболитов. Упражнения высокой интенсивности продолжительностью 1-3 минуты (например, забег на 800 м) в первую очередь зависят от анаэробного гликолиза, что приводит к большому накоплению молочной кислоты.
До вершины энергообеспечения мышц
Аэробный метаболизм
Аэробный гликолиз происходит, когда O 2 доступен для расщепления пирувата, который дает АТФ в результате химических реакций, происходящих в цикле Кребса и электрон-транспортной системе . Как и при анаэробном метаболизме, глюкоза может быть получена из запасов гликогена. Запасы гликогена в изобилии, и поэтому истощение гликогена является проблемой только для спортсменов, которые непрерывно тренируются более 9 часов.0 минут или прерывистые упражнения в течение значительно более длительных периодов времени. Например, спортсмены, занимающиеся выносливостью, нередко истощают запасы гликогена. В марафонских гонках это называется «удариться о стену». Чтобы снизить вероятность истощения запасов гликогена во время соревнований, спортсмены часто перед соревнованием проводят «углеводную загрузку». Это включает в себя манипулирование содержанием углеводов в рационе, чтобы максимизировать запасы гликогена.
Наиболее распространенным источником энергии, доступным мышечным волокнам, является жир. Расщепление жира с образованием АТФ называется липолиз . В то время как запас жирных кислот практически не ограничен, скорость, с которой происходит липолиз, является ограничивающим фактором в получении АТФ. Липолиз отвечает за мышечную активность в покое, но его вклад в общее энергообеспечение мышц будет уменьшаться по мере увеличения интенсивности сокращения. Например, истощение гликогена происходит, когда скорость липолиза не может удовлетворить потребность в энергии во время тренировки, а зависимость от гликолиза расходует доступные запасы гликогена. Как только происходит истощение гликогена, интенсивность упражнений резко снижается. Тем не менее, небольшое снижение интенсивности (например, замедление темпа) в начале тренировки сэкономит гликоген в достаточной степени, чтобы избежать истощения. В свою очередь, нельзя переоценить важность облегчения липолиза во время соревнований на выносливость.
До вершины энергообеспечения мышц
Энергетические системы и скорость бега
Судя по времени мировых рекордов, люди могут поддерживать максимальную скорость бега примерно на 200 м. Средние скорости мировых рекордов на 100 м и 200 м одинаковы (21,6 мили в час и 22,4 мили в час соответственно). Однако с увеличением расстояния средние скорости снижаются. Средняя скорость для мирового рекорда в марафоне составляет 12,1 мили в час, что составляет 55% скорости мирового рекорда в спринте. Это примечательно, поскольку длина марафона более чем в 200 раз превышает длину забега на 200 м. Хотя естественный отбор играет решающую роль в элитных спринтерских и марафонских выступлениях, энергетические системы также должны быть хорошо обучены и специфичны для упражнений, чтобы быть успешными. Например, энергия, необходимая для поддержания средней скорости бега в 22 мили в час на дистанции 200 м или меньше, и средней скорости бега в 12,1 мили в час на марафоне, обеспечивается двумя очень разными системами (преобладающими энергетическими системами, необходимыми для бега с разной скоростью, являются показано на первом рисунке).
Основным источником энергии для спринтерских дистанций до 400 м является ПКр. На высоте от 400 м до 1500 м основным источником энергии является анаэробный гликолиз. На дистанциях более 1500 м спортсмены полагаются в первую очередь на аэробный метаболизм.
Скорость утилизации гликогена и жира зависит от относительной скорости бега. Хотя скорость использования гликогена при марафонском беге низкая, продолжительность мероприятия увеличивает вероятность истощения запасов гликогена. Напротив, скорость утилизации гликогена значительно выше во время бега на 5000 м, но истощение гликогена не вызывает беспокойства из-за короткой продолжительности забега.
Максимальная поддерживаемая скорость падает примерно на 7 миль в час по мере увеличения пройденного расстояния с 200 м до 1500 м (около 1 мили). Однако по мере увеличения расстояния с 1 мили до 26 миль максимальная поддерживаемая скорость падает только еще на 3,5 мили в час. В среднем можно ожидать, что здоровый, подтянутый, не элитный спортсмен-мужчина будет бегать со средней скоростью 16-18 миль в час на 100-200 м и примерно 6-8 миль в час на марафоне.