Der Eckpfeiler Physiologie

Wann ist ein Athlet fit? Wenn er schnell ist, ausdauernd, viel Watt aufs Pedal bringt? Nun, Fitsein ist sicherlich eine Frage des individuellen Anspruchs und der jeweiligen sportlichen Ziele und damit Definitionssache. Es gibt aber auch ein sportwissenschaftliches Maß dafür: die Leistungsfähigkeit. Hier erfahrt ihr, wie Leistung entsteht, was dafür notwendig ist und wie sie sich steigern lässt.

Der Eckpfeiler Physiologie

Das Training beschreibt einen sinnvollen und geplanten Wechsel aus Be- und Entlastung über mehrere Wochen, Monate oder gar Jahre hinweg, der darauf abzielt, die körpereigenen Systeme in Bestform zu bringen. Ein solches strukturiertes Training verbessert den wichtigsten Eckpfeiler der sportlichen Leistungsfähigkeit: die menschliche Physiologie. Diese beschreibt bestimmte Abläufe im Körper und ist maßgeblich daran beteiligt, dass Leistung überhaupt entstehen kann. Schauen wir uns deshalb die Physiologie einmal genauer an.

Im Triathlon und Radsport geht es, banal ausgedrückt, darum, so schnell wie möglich von A (dem Start) nach B (dem Ziel) zu kommen. Damit das gelingt, muss der Athlet in der Lage sein, über diese vorgegebene Strecke eine möglichst hohe Leistung aufrechtzuerhalten.

Was aber ist Leistung überhaupt?

Um Leistung zu definieren, gibt es eine physikalische Formel, die manche vielleicht noch aus dem Schulunterricht kennen:

Leistung ist der Quotient aus aufgewendeter Arbeit oder Energie pro Zeiteinheit oder P = W/t

Oder auf den Sport umgemünzt:

Je mehr Energie der Athlet umsetzen kann, desto höher ist seine Leistungsfähigkeit

VO2max - die maximale Sauerstoffaufnahme

Die Quellen des Energieumsatzes

Dem Radfahrer oder Triathleten stehen bei sportlicher Belastung zwei Hauptenergiequellen zur Verfügung: Kohlenhydrate und Fette.

Diese unterschieden sich in ihren Haupteigenschaften grundsätzlich. Kohlenhydrate sind in der Energiebereitstellung schnell verfügbar, leider aber nur in geringer Speicherkapazität im Körper vorhanden. Fette hingehen stehen in nahezu unbegrenzter Form zur Verfügung, können allerdings nur langsam und aufwendig in Energie umgewandelt werden.

Für diese „Energieumwandlung“ stehen dem Körper unterschiedliche Stoffwechselsysteme zur Verfügung, die die entsprechende Energie aus Kohlenhydraten und Fetten in Leistung umwandeln können. Genau genommen hat der Mensch sogar drei Systeme, um Energie in Vortrieb umzuwandeln:

  • das alaktazide,
  • das laktazide und
  • das aerobe System

Dabei unterscheiden sich diese Systeme deutlich in ihrer Leistungsfähigkeit und Kapazität, haben aber gemein, dass sie ATP bereitstellen und sogar resynthetisieren können. ATP, oder auch Adenosintriphosphat, ist notwendig, damit ein Muskel kontrahieren, d. h. sich zusammenziehen, kann. Ohne Muskelkontraktionen keine Fortbewegung. Schauen wir uns deshalb die drei Vortriebsmotoren einmal genauer an.

Die energieliefernden Systeme

Das alaktazide System

Das alaktazide System basiert auf der Umwandlung energiereicher Phosphate, ist mit Abstand das leistungsfähigste System und agiert extrem schnell. Allerdings sind die energiereichen Phosphate extrem limitiert. Bereits nach wenigen Sekunden maximal-intensiver Belastung wie zum Beispiel bei einem Sprint reduzieren sie sich so deutlich, dass die Belastung verringert werden muss. Aus diesem Grund lässt sich der Peak in einer Sprintleistung nicht länger als maximal fünf Sekunden aufrechterhalten.

Das laktazide System

Das laktazide, anaerobe System ist zuständig für hochintensive Belastungen wie Attacken, Sprints oder das „Drüberbügeln“ über Kopfsteinpflaster-Passagen mit dem Rad, da es Energie schnell über Glykogen und ohne Sauerstoff zur Verfügung stellt. Allerdings zerlegt dieses System die Zuckermoleküle nicht vollständig, es entsteht vergleichsweise weniger ATP, dafür kann es aber zu einer Akkumulation von Laktat kommen. Eine solche Energiebereitstellung ist bei hohen Intensitäten nach wenigen Minuten ausgereizt, je nachdem, wie viel Laktatanhäufung und damit einhergehende Azidose ein Sportler toleriert. Man könnte das laktazide System als eine Art „Gegenspieler“ der Ausdauerleistungsfähigkeit beschreiben, da es

  • bei hohen Intensitäten zur Übersäuerung führt
  • sich der limitierten Kohlenhydrate als Energieträger bedient
  • die Aktivität des Fettstoffwechsels maßgeblich hemmt

Das aerobe System

Das wichtigste energieliefernde System im Ausdauersport ist zugleich das leistungsärmste des Körpers: das aerobe System. Hier werden unter Zuhilfenahme von Sauerstoff Glykogen und Fettsäuren in Energie umgewandelt. Die Kenngröße, die die individuelle Größe des aeroben Systems beschreibt, ist die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max).

Im Vergleich zum alaktaziden und laktaziden System sind die reinen Leistungen, die mit dem aeroben System erbracht werden können, zwar vergleichsweise gering; die Belastungsdauer liegt aber vielfach höher und lässt sich, wie wir es aus dem Ausdauersport kennen, Stunden, bis gar Tage aufrechterhalten.

Der limitierende Faktor des aeroben Systems sind die Substrate, also Fette, Kohlenhydrate und Proteine. Da die Fette, wie zuvor beschrieben, nahezu „unendlich“ sind und Eiweiß für die Energiegewinnung unter Belastung kaum eine Rolle spielt, ist der Glykogenhaushalt bestimmend. Entsteht eine Glykogenverarmung, lahmt auch das aerobe System, und stellt nicht mehr ausreichend Energie für die Muskelkontraktion bereit.

Das laktazide, alaktazide und aerobe System

Der Hybrid-Schalter Training

Im Vergleich zu dem menschlichen Motor, hat das Hybrid-Auto einen entscheidenden Vorteil: es gibt einen Schalter, um gezielt zwischen den Systemen zu wechseln. Das geht beim Sportler nicht, genau genommen sind sogar immer alle drei Systeme dauerhaft an der Fortbewegung beteiligt.

Die energieliefernden Systeme können dabei nicht beliebig hin- und her oder an- und ausgeschaltet werden. Welches System wie stark genutzt wird, ist von zwei Faktoren abhängig:

  • vom Trainingszustand und dem individuellen physiologischen Profil des Sportlers
  • der Intensität, mit der der Sportler sich im Training oder Wettkampf bewegt

Das Potenzial liegt dabei in der Beeinflussung der Leistungsfähigkeit und in der Optimierung der energieliefernden Systeme. Das gelingt durch Training. Damit hat der Mensch zwar nach wie vor keinen Schalter, um die Energiesysteme zu wechseln, aber einen Hebel, um diese für sich optimal zu nutzen.

Leistungsfähigkeit steigern und Grenzen verschieben

Form und Leistungsfähigkeit des Ausdauersportlers lassen sich am besten mit der Kenngröße der Leistung definieren. Eine ganz zentrale Rolle spielt dabei eine ganz bestimmte: die Leistung an der anaeroben Schwelle.

Als anaerobe Schwelle wird der Zustand der energieliefernden Systeme bezeichnet, in dem sich die Laktatproduktion des laktaziden Systems und die Laktat-Verstoffwechselung des aeroben Systems exakt die Waage halten. Das sogenannte metabolische Fließgleichgewicht aus Laktatauf- und abbau ist also im Gleichgewicht. Je höher die Leistung, an der dieses Fließgleichgewicht stattfindet, desto leistungsfähiger ist der Athlet.

Dabei gibt es eine Besonderheit zu beachten: Das aerobe System – definiert über die VO2max – steigert sich mit zunehmender Belastungsintensität linear. Bis hin zur Leistung an der anaeroben Schwelle lässt sich sagen, dass der Sportler für ein Watt am Pedal etwa 12 ml Sauerstoff pro Minute verarbeiten muss. Das laktazide System, welches Laktat produziert, steigt im Verlauf der Mehrleistung leider nicht linear, sondern exponentiell an, sodass es bei einer bestimmten Leistung zum genannten Schnittpunkt beider Systeme kommt – der anaeroben Schwelle.

Die Systeme unterscheiden sich demnach nicht nur in Form von Kapazität und Leistungsfähigkeit, sondern auch im Verlauf relativ zur Belastungsintensität. Diese Verläufe sind trainierbar.

Leistungsfähigkeit im Radsport und Triathlon

Die Systeme trainieren

Leistungsfähiger werden heißt, die Leistung an der anaeroben Schwelle nach oben verschieben. Um das zu erreichen, gibt es – pauschal ausgedrückt – zwei Möglichkeiten:

  • Das aerobe, linear laufende System nach oben zu bringen, sprich: zu verbessern.
  • Das laktazide, exponentiell laufende System zu reduzieren und erst bei höheren Leistungen ansteigen zu lassen.

Erstrebenswert ist es, beide Möglichkeiten zu nutzen. Für einen Ausdauersportler mit sehr „gleichmäßiger“ Belastung wie einem Langstrecken-Triathleten oder einem Radmarathon-Fahrer liegt zum Beispiel die bestmögliche Optimierung in einem möglichst großen aeroben und einem möglichst kleinen anaeroben, laktaziden System. Dadurch überschneiden sich die Systeme spät, sprich: bei hoher Leistung, woraus eine hohe anaerobe Schwelle resultiert.

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