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Die Physiologie von Eliteläufern

Der Wettkampfsport kann als die Zeit betrachtet werden, die für eine bestimmte Strecke benötigt wird, wobei die Zeit auf der Uhr beim Überqueren der Ziellinie das Basismaß für die Leistung des Athleten ist. Auf der Ebene der Elite reichen die olympischen Disziplinen von 100 Metern bis zum Marathon, alles darüber hinaus wird als Ultramarathon bezeichnet.

Bei diesen Einzelwettbewerben sollen die schnellsten Athleten der Welt ermittelt werden. Diese Unterschiede in der Renndistanz und -dauer führen jedoch zu einzigartigen Anforderungen bei den Veranstaltungen und den damit verbundenen Leistungsfaktoren. Hier betrachten wir die Physiologie des Laufens mit besonderem Augenmerk auf die physiologischen Anforderungen des Marathonlaufs und die kinematischen (Bewegungs-)Variablen, die mit Elite-Ausdauerläufern und Sprintern in Verbindung gebracht werden.

Langstreckenläufer

Die wichtigsten physiologischen Anforderungen eines Marathonlaufs sind wie folgt dokumentiert: 

  • Maximale Sauerstoffaufnahme (VO2 max) - die maximale Menge an Sauerstoffaufnahme und -verwertung pro Minute und pro Kilogramm Körpergewicht.
  • Laktatschwelle - der Punkt, an dem das Blutlaktat über den Ausgangswert und die Laufökonomie ansteigt.
  • Der Energiebedarf für eine bestimmte Laufgeschwindigkeit(1).

 

Sauerstoff-Verbrauch

Beim Ausdauerlauf wird dem Körper Sauerstoff zugeführt, um die aerobe Energiegewinnung und die sportliche Leistung zu fördern. Mit zunehmender Trainingsintensität steigt auch die Menge des Sauerstoffverbrauchs, die zur Aufrechterhaltung des Leistungsniveaus erforderlich ist. Dieser Trend setzt sich fort, bis ein maximaler Punkt erreicht ist, an dem das Volumen des Sauerstoffverbrauchs bei steigender Trainingsintensität nicht weiter ansteigen kann. Dieser Punkt wird als VO2 max bezeichnet und stellt die maximale Sauerstoffmenge dar, die der Körper während des Trainings aufnehmen und verwerten kann. 

Ausgedrückt als Milliliter Sauerstoffverbrauch pro Kilogramm Körpergewicht pro Minute (ml/kg/min), liegen die VO2 max-Werte von Elite-Ausdauersportlern zwischen 70 und 85 ml/kg/min (2,3), verglichen mit 43,5 ± 7,0 ml/kg/min bei untrainierten Läufern(4). Diese hohen VO2-max-Werte ermöglichen höhere Laufgeschwindigkeiten bei Langstreckenrennen und führen zu Spitzenleistungen.

Laktat-Schwelle

Die zweite physiologische Anforderung beim Marathonlauf ist die Laktatschwelle, die als Prozentsatz der VO2 max ausgedrückt werden kann und sich auf den ersten Anstieg des Blutlaktats über den Ausgangswert bezieht. Eine Erhöhung der Laktatschwelle führt in der Regel zu einer verbesserten Leistung beim Ausdauerlauf(1).

Bei Spitzensportlern kann die Laktatschwelle 82,0±6,6 % der VO2max betragen, verglichen mit 76,6±6,4 % bei untrainierten Personen (4). In Kombination mit einer hohen absoluten VO2max führt die Fähigkeit, über längere Zeiträume mit einem hohen Prozentsatz der VO2max zu laufen, zu einem Ausdauerläufer, der hohe Laufgeschwindigkeiten halten kann.

Bei Elite-Ausdauerläufern mit ähnlicher VO2max ist die Laufökonomie ein besserer Prädiktor für die Leistung (5).

Energiebedarf

Definiert als der Energiebedarf für eine bestimmte Laufgeschwindigkeit, verbrauchen Athleten mit guter Laufökonomie weniger Energie als Athleten mit schlechter Laufökonomie bei derselben Geschwindigkeit (5). Ein geringerer Energieaufwand und somit ein geringerer Sauerstoffverbrauch bei einer bestimmten Laufgeschwindigkeit führt zu einem effizienteren Elite-Ausdauerläufer.

Die Laufökonomie wird durch eine Reihe von Variablen bestimmt, die sich in folgende Kategorien einteilen lassen: Trainingsfaktoren, Umweltfaktoren, physiologische, biomechanische und anthropometrische Faktoren (siehe unten). Ausdauerläufer, die eine hohe VO2max mit einer guten Laufökonomie kombinieren können, werden in Rennsituationen wahrscheinlich die besten Leistungen erbringen und die Ziellinie als Erste überqueren.

Faktoren, die die Laufökonomie beeinflussen
Ausbildung Umwelt Physiologie Biomechanik Anthropometrie
- Kräftigungsübungen
- Widerstandsübungen
- Trainingsphase
- Geschwindigkeit, Volumen, Intervalle, Hügel
- Höhenlage
- Wärme
- VO2max
- Entwicklung im Jugendalter
- Metabolische Faktoren
- Einfluss von unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten
- Biegsamkeit
- Elastisch gespeicherte Energie
- Mechanische Faktoren
- Bodenreaktionskraft
- Morphologie der Gliedmaßen
- Muskelsteifigkeit, Sehnenlänge
- Körpergewicht und -zusammensetzung

Sprinter

Das 100-Meter-Finale wird oft als Definition des sogenannten schnellsten Athleten der Welt angesehen (6). Die Laufphysiologie und kinematische Faktoren führen zu den Sprintgeschwindigkeiten, die erforderlich sind, um die 100 m in unter 10 Sekunden zu laufen. Der vorherrschende physiologische Faktor bei Sprintern ist ein hoher Anteil an schnell zuckenden Muskelfasern, der bei Elitesprintern bis zu 75 % beträgt ( 6).

Schnell zuckende Muskelfasern erzeugen eine hohe Kraft, so dass Sprinter eine höhere Leistung pro Schritt erbringen können. Die daraus resultierende Stoffwechselleistung pro Bodenkontaktzeit und mechanischer Leistung führt dazu, dass Sprintleistungen auf Eliteniveau nahe an die Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit heranreichen (6).

Die beiden wichtigsten kinematischen Variablen, die die Sprintgeschwindigkeit bestimmen, sind Schrittlänge und Schrittfrequenz (7). Ein optimales Verhältnis zwischen diesen beiden Variablen führt zur höchsten Geschwindigkeit, die ein einzelner Sprinter erreichen kann. Da die Beziehung zwischen diesen beiden Variablen voneinander abhängt, kann eine Steigerung der einen Variable die Sprintleistung verbessern. 

Da es sich hierbei jedoch um abhängige Faktoren handelt, sinkt mit zunehmender Schrittfrequenz die Schrittlänge und mit zunehmender Schrittlänge die Schrittfrequenz. Wenn eine dieser Variablen und die gesamte Sprintleistung verbessert werden sollen, ist eine Verbesserung nur möglich, wenn die andere Variable nicht proportional oder noch stärker abnimmt. Eine Analyse von 100-m-Leistungen der Elite ergab Schrittfrequenzen von 4,25 Hz und Schrittlängen von 2,44 m, was zu Laufgeschwindigkeiten von 10,38 m/s und 100-m-Zeiten von 9,63 Sekunden führte (7).

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Referenzen

  1. Midgley, A. W., McNaughton, L. R., & Jones, A. M. (2007). Training zur Verbesserung der physiologischen Determinanten der Langstreckenlaufleistung. Sportmedizin, 37(10), 857-880.
  2. Joyner, M. J., & Coyle, E. F. (2008). Ausdauerleistungsfähigkeit: die Physiologie der Champions. The Journal of Physiology, 586(1), 35-44.
  3. Billat, V. L., Demarle, A., Slawinski, J., Paiva, M., & Koralsztein, J. P. (2001). Körperliche und Trainingsmerkmale von Spitzenmarathonläufern. Medicine & Science in Sports & Exercise, 33(12), 2089-2097.
  4. Caputo, F., Mello, M. T., & Denadai, B. S. (2003). Kinetik der Sauerstoffaufnahme und Zeit bis zur Erschöpfung beim Radfahren und Laufen: ein Vergleich zwischen trainierten und untrainierten Personen. Archiv für Physiologie und Biochemie, 111(5), 461-466.
  5. Saunders, P. U., Pyne, D. B., Telford, R. D., & Hawley, J. A. (2004). Faktoren, die die Laufökonomie bei trainierten Langstreckenläufern beeinflussen. Sports Medicine, 34(7), 465-485.
  6. Beneke, R., & Taylor, M. J. (2010). Was Bolt den Vorteil gibt - AV Hill wusste es bereits! Zeitschrift für Biomechanik, 43(11), 2241-2243.
  7. Krzysztof, M., & Mero, A. (2013). Eine kinematische Analyse der drei besten 100-m-Leistungen aller Zeiten. Journal of Human Kinetics, 36(1), 149-160.
Geschrieben von

Ben Samuels

Ben ist Leistungsernährungsberater bei Science in Sport