Leistungsbezogener Ausdauersport in der Leichtathletik. Angemessen auch im Kindes-und Jugendalter?

1 Einleitung

2 Ausdauergrundlagen
2.1 Begriffsdefinition: Ausdauer
2.2 Determinanten der Ausdauerfähigkeit
2.2.1 Atmung
2.2.2 Herz und Kreislauf
2.2.3 Die muskuläre Energiebereitstellung
2.2.3.1 Aerobe Energiebereitstellung
2.2.3.2 Anaerobe Energiebereitstellung
2.2.4 Der passive und der aktive Bewegungsapparat.

3 Trainingsmethoden im Ausdauersport
3.1 Die Dauermethode
3.2 Das Intervalltraining
3.3 Die Wiederholungsmethode
3.4 Die Wettkampfmethode

4 Der Leistungssport
4.1 Definition von Leistung und Leistungssport.
4.2 Gesundheitim Leistungssport

5 Anwendung von Trainingsmethoden
5.1 DerProzess des Trainings
5.2 Trainingsperiodisierung
5.3 Übertraining

6 Ausdauertraining im Kindes- und Jugendalter
6.1 Die Pubeszenz
6.2 Die Adoleszenz..
6.3 Aufbau des Ausdauertrainings

7 Die Studienlage.

8 Schlussbetrachtung

9 Anhang..

10 Literatur

11 Abbildungsverzeichnis.

12 Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

Seit der Antike begeistert der Ausdauersport die Menschheit. Der Geschichtsschreiber Herdot berichtet über den griechischen Boten Pheidippides, der von Athen nach Sparta lief, um Hilfe im Krieg gegen die Perser zu erbitten. Diese Geschichte gilt als Grundlage für den Marathon, eine mittlerweile 42, 195 Kilometer lange Laufstrecke, die wohl als bekannteste Ausdauerdisziplin gilt (vgl. Giessen, 2010). Ausdauer bildet für den Sport eine der wichtigsten Grundlagen und findet gegenwärtig Anwendung in vielen Bereichen des sportlichen Trainings. Einerseits wird es für den Fitness- und Gesundheitssport genutzt, andererseits bildet die Ausdauerfähigkeit in vielen Disziplinen die Basis des sportlichen Handelns und wird somit auch in Sportarten ohne direkten Ausdauerbezug mit eingebunden. Beispiele dafür finden sich besonders in den Ball- und Mannschaftssportarten. Der Rad-, Lauf- und Schwimmsport besitzt in seiner Ausübung einen direkten Bezug zur Ausdauerfähigkeit.

Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich speziell mit dem Ausdauersport in der Leichtathletik. Dabei wird vorwiegend Bezug auf den leistungsbezogenen Ausdauersport genommen. Nach einer Einleitung über die Grundlagen der Ausdauer und dessen verschiedene Kategorien erfolgt eine Darstellung von Strukturen und Faktoren des menschlichen Organismus, die die Ausprägung der Ausdauerfähigkeit beeinflussen. Diese werden im weiteren Verlauf als Determinanten der Ausdauerfähigkeit bezeichnet. Im Anschluss werden die aktuellen Trainingsmethoden erläutert. Nach einer Einführung über die Thematik des Leistungssports und dessen Problemkonstellation, wird Bezug auf den Prozess der Trainingsentwicklung sowie dessen Periodisierung genommen. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem Kindes- und Jugendbereich. Diesbezüglich wird an dieser Stelle angemerkt, dass der Kindes- und Jugendbereich sich vorwiegend mit Heranwachsenden beschäftigt, die unter den Definitionsbereich der Pubeszenz und der Adoleszenz fallen. Bevor der Aufbau sowie die unterschiedliche Wirkung des Ausdauertrainings in den j eweiligen Altersbereichen erläutert wird, werden beide Altersbereiche mit ihren altersspezifischen Entwicklungsbesonderheiten voneinander abgegrenzt. Dabei wird Bezug auf einen Rahmentrainingsplan eines 17-jährigen Kaderathleten des niedersächsischen Leichtathletikverbandes genommen, der entsprechend der bisher dargelegten Inhalte diskutiert wird. Abschließend findet eine Analyse statt, die die Studienlage in Bezug auf den leistungsbezogenen Ausdauersport darlegt und deren Ergebnisse mit den ausgearbeiteten Erkenntnissen vergleicht. Dabei wird die ursprüngliche Fragestellung dieser Arbeit diskutiert, ob leistungsbezogenes Ausdauertraining in der Leichtathletik auch im Kindes- und Jugendalter angemessen ist. Das daraus abgeleitete Fazit bildet den Schlussteil dieser Arbeit. Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass in dieser Arbeit aus Gründen der verbesserten Lesbarkeit auf die gleichzeitige Verwendung von männlicher und weiblicher Sprachform verzichtet wird. Sämtliche Formulierungen gelten somit für beide Geschlechter.

2. Ausdauergrundlagen

Bevor die Thematik des leistungsbezogenen Ausdauersports und dessen Angemessenheit im Kindes- und Jugendalter diskutiert werden kann, wird vorab der Begriff Ausdauer definiert und es werden allgemein genutzte Unterteilungsformen erläutert. Im weiteren Fortgang dieses Abschnitts werden zusätzlich Strukturen und Prozesse des menschlichen Körpers dargestellt, die die Ausprägung der Fähigkeit Ausdauer bestimmen. Im Anschluss an die jeweilige Darstellung werden die durch Ausdauertraining bedingten Adaptionsprozesse angeführt.

2.1 Begriffsdefinition: Ausdauer

Ausdauer zählt neben den Begriffen Kraft, Schnelligkeit, Beweglichkeit und Koordination zu den motorischen Hauptbeanspruchungsformen, welche die zentralen Leistungsvoraussetzungen für das Erlernen und Realisieren von körperlichen Bewegungsaufgaben darstellen (vgl. Weineck, 2010, S. 225). Nach Hollmann und Strüder (2009, S. 267) kann Ausdauer als eine Fähigkeit charakterisiert werden, eine bestimmte Leistung über einen möglichst langen Zeitraum durchhalten zu können. Somit ist die Definition der Ausdauer kongruent mit der Ermüdungs-Widerstandsfähigkeit. Eine weitere Unterteilung erfolgt nach der Quantität und der Qualität der Muskelarbeit pro Zeiteinheit ebenso wie dem Größenumfang der eingesetzten Muskulatur und sind nach einem morphologischen, einem biochemischen sowie einem biophysikalischen Aspekt zu unterscheiden (vgl. ebd.). Aus dieser Gliederung ergibt sich die lokale Muskelausdauer sowie die allgemeine Ausdauer. Unter der lokalen Muskelausdauer wird die Ausdauerfähigkeit einer Muskelmasse verstanden, die weniger als 1/6 bis 1/7 der gesamten Skelettmuskulatur beträgt. Hingegen nimmt der Begriff der allgemeinen Ausdauer auf Ausdauerleistungen Bezug, bei der mehr als 1/6 der gesamten Skelettmuskulatur bei der Ausdauerleistung arbeitet. Beide Ausdauerformen werden ihrerseits biochemisch in aerob und anaerob sowie biophysikalisch in statisch und dynamisch differenziert (vgl. Hollmann Hettinger, 1976, S. 304). Aus den bisher genannten Unterteilungen ergeben sich nun folgende Formen der Ausdauer:

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Tab. 1. Gliederung von lokaler und allgemeiner Ausdauer (nach Hollman Hettinger, 1976, S. 304).

Als aerob werden die Stoffwechselprozesse bezeichnet, die in Verbindung mit Sauerstoff ablaufen, während beim anaeroben Metabolismus die Energiebereitstellung mit einem Sauerstoffdefizit erfolgt (vgl. Hollmann Strüder, 2009, S. 70). Bei diesem anaeroben Prozess fallen Stoffwechselprodukte an, die nur langsam in der Zelle abgebaut werden können und für eine Säuerung des Zellmilieus verantwortlich sind. Diese Säuerung ist schlussendlich ausschlaggebend für die Funktionsfähigkeit des Muskels und kann bei starker Ausprägung die Leistungsfähigkeit des gesamten Organismus beeinträchtigen (vgl. ebd.). Aerobe und anaerobe Ausdauer unterscheiden sich wesentlich in der Art und Weise, wie die Energiebereitstellung in der Muskelzelle erfolgt. Hierauf wird im Verlauf der Arbeit noch detaillierter eingegangen.

Statische und dynamische Muskelarbeit gilt es hinsichtlich ihrer Kontraktionsweise zu unterscheiden. Statische Arbeit oder auch Haltearbeit findet bei isometrischer Muskelkontraktion statt (vgl. de Marées, 2003, S. 180f). Die vom Muskel entwickelte Kraft wird ohne sichtbare Muskelverkürzung gegen einen Widerstand ausgeübt. Die dynamische Muskelarbeit liegt vorwiegend bei auxotonischer Kontraktion vor und beinhaltet wechselnde Kontraktionsund Erschlaffungsphasen des Muskels, welche wiederum von der Arbeitsart und somit vom Bewegungsablauf bestimmt werden (vgl. ebd.). Hierbei gilt es zwischen azyklischen¹ und zyklischen² Bewegungsabläufen zu unterscheiden. Zusätzlich lässt sich dynamische Muskelarbeit in konzentrisch und exzentrisch gliedern. Konzentrische Muskelarbeit definiert eine aktive Muskelverkürzung und findet bspw. beim Anheben eines Gewichtes statt. Die exzentrische Muskelarbeit beschreibt hingegen einen Dehnvorgang der Muskulatur, welcher beim Absetzen eines Gewichtes hervorgerufen wird (vgl. de Marees, 2003, S. 311; Hollmann Hettinger, 1976, S. 304).

Neben der allgemeinen und lokalen Ausdauer kommen in der Sportpraxis die Begriffe der speziellen Ausdauer, der Kraft- und Schnelligkeitsausdauer und der Grundlagenausdauer zur nominellen Anwendung (vgl. Weineck, 2010, S. 229ff). Während man unter der Grundlagenausdauer eine sportartunabhängige Ausprägung der allgemeinen Ausdauerfähigkeiten versteht, wird die spezielle Ausdauer als eine sportartspezifische Manifestationsform verstanden (vgl. ebd.). Da die spezielle Ausdauer sich in vielen Punkten mit der lokalen Ausdauer überschneidet, werden beide Begriffe teilweise synonym verwendet. Ähnliches gilt für die Grundlagenausdauer und die dynamisch allgemeine Ausdauer (vgl. ebd.). Hinsichtlich der sportlichen Leistungsfähigkeit kommt der Grundlagenausdauer eine besondere Bedeutung zu, da diese oftmals als Basis der sportlichen Leistungsfähigkeit verstanden wird (vgl. Weineck, 2010, S. 233; Häkkinen, Kouhanen Komi, 1987, S. 240). Kraftausdauer wird als die Fähigkeit definiert, Lasten in Abhängigkeit von Maximalkraft und Stoffwechselleistung der Muskulatur bewältigen zu können. Lediglich durch den hohen Einfluss des Muskel Stoffwechsels und die Ausschöpfung der Energiereserven ergibt sich diese Unterteilung und die Abgrenzung zu den bereits genannten Ausdauerfähigkeiten (vgl. Martin, Carl Lehnertz, 1991, S. 109).

Weitere Unterteilungen erfolgen über die Zeitkomponente sowie über den Aspekt der motorischen Hauptbeanspruchungsformen. Erstere ergibt eine Aufteilung in Kurz-, Mittel- und Langzeitausdauer (vgl. ebd.). Unter der Kurzzeitausdauer, welche auch als Schnelligkeitsausdauer bezeichnet wird, sind maximale Ausdauerbelastungen von ca. 45 Sekunden bis zu zwei Minuten Dauer aufzufassen, die überwiegend im anaeroben Bereich der Energiebereitstellung stattfinden (vgl. ebd.). Die Mittelzeitausdauer gibt Belastungen an, die in einem Zeitraum von zwei bis acht Minuten absolviert werden und beinhaltet zunehmende aerobe Energiebereitstellung (vgl. ebd.). Bei der Langzeitausdauer handelt es sich um Ausdauerleistungen, die über acht Minuten hinausgehen und überwiegend durch die aerobe Energiegewinnung unterhalten werden (vgl. Spencer Gastin, 2001, S. 159). Aufgrund der Komplexität der Stoffwechselanforderungen erfolgt eine erneute Unterteilung der Langzeitausdauer in drei, teilweise auch in vier Stufen³, welche durch ihre zunehmende Länge der Ausdauerleistung und der sich dadurch verschiebenden Arten der Energiebereitstellung voneinander abgegrenzt werden (vgl. Bant, Haas, Ophey Steverding, 2011, S. 206).

2.2 Determinanten der Ausdauerfähigkeit

Nachdem im vorherigen Abschnitt grundlegende Formen und Definitionen des Ausdauerbegriffs genannt wurden, werden nun im Folgenden Strukturen, Eigenschaften und Fähigkeiten des menschlichen Organismus dargelegt, die unmittelbaren Einfluss auf die Ausprägung verschiedener Aspekte der Ausdauerfähigkeiten haben. Obwohl auch die psychische Komponente, im Sinne von Willensstärke, in einem engen Zusammenhang mit der Ausdauerleistung stehen kann, soll diese im weiteren Verlauf nicht näher thematisiert werden.

2.2.1 Atmung

Die Atmung bzw. die Sauerstoffaufnahme spielt eine zentrale Rolle für die Ausdauerfähigkeit. Wird die Komplexität des Atmungsprozesses vereinfacht dargestellt, so lässt sich die Aufnahme von Sauerstoff und dessen Transport zu den Körperzellen, ebenso wie der Transport des entstandenen Kohlenstoffdioxids von den Zellen zur äußeren Umgebung, als Atmungsfunktion bezeichnen (vgl. De Marees, 2003, S. 220). Eine entscheidende Größe im System der Atmung stellt die maximale Sauerstoff aufnähme dar (vgl. Moosburger, 1994b, S. If). Sie kann als Maß für die Sauerstoffzufuhr, den Sauerstofftransport sowie die Sauer Stoffverwertung im ausbelasteten Zustand herangezogen werden (vgl. ebd.). Diese Größen bilden die Glieder der sogenannten Sauerstoff-Kette, an der drei Organsystemen, nämlich die Lunge, der Blutkreislauf und die Muskulatur, mit ihrem aeroben Stoffwechsel, beteiligt sind (vgl. ebd.).

Die Sauerstoff-Kette beginnt mit der Sauerstoffzufuhr und damit mit dem Gasaustausch in der Lunge. Hierbei diffundiert der Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft ins arterielle Blut, während gleichzeitig der Übertritt von Kohlenstoffdioxid vom venösen Blut in die Ausatemluft erfolgt (vgl. Berg, Tymoczko Stryer, 2007, S. 208ff). Die Sauerstoffmoleküle werden an den eisenhaltigen Proteinkomplex Hämoglobin gebunden und gelangen in den Blutkreislauf. Der Hämoglobinanteil in den Erythrozyten entspricht ca. 35% der Gesamtmasse und verursacht eine rote Färbung, weswegen die Erythrozyten auch als rote Blutkörperchen bezeichnet werden (vgl. ebd.). Die Bildung von Hämoglobin wird von dem Peptidhormon Erytropoetin⁴ im Knochenmark stimuliert. Die Menge des angebotenen Sauerstoffs übersteigt im Regelfall die Aufnahmefähigkeit des Blutkreislaufes, weswegen weniger die Lungenkapazität,⁵ sondern vielmehr die Gesamtoberfläche der Alveolen⁶ ebenso wie der Hämoglobingehalt des Blutes entscheidend für die Sauerstoffaufnahmekapazität ist. Diese Oberfläche der Alveolen ist anatomisch limitiert und somit nicht trainierbar (vgl. Moosburger, 1994b, S. 2.).

Der nächste Schritt in der Sauerstoff-Kette ist der Sauerstofftransport. Im Anschluss an den Gasaustausch wird der vom Hämoglobin aufgenommene Sauerstoff im Blutkreislauf zu allen Organen und zur beanspruchten Muskulatur geleitet, wo er verstoffwechselt wird (vgl. Moosburger, 1994b, S. 2f; de Marées, 2003, S. 228). Der Blutkreislauf wird vom Herz durch seine Pumpfunktion aufrechterhalten, weswegen diese funktionelle Einheit auch als Herz-Kreislauf-System bezeichnet wird (vgl. de Marées, 2003, S. 228f).

Letzter Schritt der Sauerstoff-Kette ist die Sauerstoffverwertung. Hierbei ist die Aufnahme des vom Hämoglobin freigegebenen Sauerstoffs in der arbeitenden Muskulatur und somit in den Mitochondrien der Muskelzellen der entscheidende Faktor (vgl. Moosburger, 1994b, S. 4f). Der Sauerstoff gelangt durch kleine Blutgefäße, die als Kapillare bezeichnet werden, in die Muskelzellen. Je dichter das muskuläre Gefäßbett und je höher das Kapillarvolumen, desto besser die Sauerstoffverwertung (vgl. ebd.). Bei regelmäßigem Ausdauertraining wird durch die belastungsbedingte Blutdruckerhöhung ein funktioneller Reiz gesetzt, der die vorhandenen Kapillaren erweitert, Ruhekapillaren öffnet und sogar die Bildung neuer Kapillaren anregt (vgl. ebd.). Vorgänge, die die maximale muskuläre Durchblutung vergrößern, werden unter dem Begriff der zusammengefasst (vgl. ebd.).

Die Menge des Sauerstoffs, der für die aerobe Energiegewinnung zur Verfügung gestellt wird, ist ausschlaggebend für die Intensität einer Ausdauerleistung bzw. die Dauer der Leistung, die ohne Sauerstoffschuld erbracht werden kann. Es wird somit auch von aerober Kapazität gesprochen. Je höher also die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit, desto intensiver oder länger können submaximale Leistungen erbracht werden (vgl. ebd.). Moosburger (1994b, S. 2) definiert: „Die V02max ist das Bruttokriterium für die allgemeine Ausdauerleistungsfähigkeit." Sie beschreibt somit die Funktionstüchtigkeit des Gesamtsystems der Sauerstoff-Kette (vgl. Weineck, 2010, S.254). Die V02max ist jedoch nur in begrenztem Ausmaß trainierbar. Moosburger (1994b, S.4) spricht hierbei von lediglich 20-50%, auf die durch Training Einfluss genommen werden kann. Die trainierbare Steigerung der V02max erfolgt zentral über das Herz-Kreislauf-System.

2.2.2 Herz und Kreislauf

Die zentrale Aufgabe des Herzens ist es, den Körper mit Blut und somit mit allen notwendigen Nährstoffen zu versorgen, ebenso wie das Gewebe von entstandenen Stoffwechsel- und Abfallprodukten zu befreien, um diese zu den Ausscheidungsorganen zu transportieren (vgl. de Marées, 2003, S. 258f.). Dieser Verteilungsprozess ist ein Kreislauf, der auch als Blutkreislauf oder als Blutgefäßsystem bezeichnet wird. Man unterscheidet zwischen dem kleinen Lungenkreislauf und dem großen Körperkreislauf (vgl. ebd.).

Im Lungenkreislauf fließt sauerstoffarmes Blut aus dem Körpergewebe in den rechten Vorhof und wird von der rechten Herzkammer über die Lungenschlagader zu den Lungen gepumpt. In den Lungen erfolgt die Sauerstoffaufnahme ebenso wie die Abgabe von Kohlenstoffdioxid (vgl. Heckmann, Schmidt Lang, 2010, S. 560f). Das sauerstoffreiche Blut fließt nun wieder zurück in den linken Vorhof, von wo es in den großen Körperkreislauf geleitet wird (vgl. ebd.).

Von der linken Herzkammer wird das Blut durch die Aorta in den Körper gepumpt, welche sich in kleinere Arterien und Arteriolen sowie schlussendlich in Kapillaren verzweigen, die den Austausch von Flüssigkeiten, Nährstoffen, Elektrolyten, Hormonen und anderen Stoffen zwischen Blut und Gewebe ermöglichen. Anschließend wird das Blut von den Venolen aus den Kapillaren gesammelt, um es über die peripheren Venen und schließlich die obere und die untere Hohlvene zurück zum Herzen zu transportieren (vgl. Heckmann et al., 2010, S. 562ff). Die Kapillarisierung ist hierbei ein entscheidender Faktor, der für die Geschwindigkeit und die Effizienz der Nährstoffversorgung und somit auch für die Leistungsfähigkeit des Gewebes eine entscheidende Rolle einnimmt (vgl. Moosburger, 1994b, S. 4).

Ebenso wie das Herz-Kreislauf-System zählt das Lymphsystem und das Hormonsystem zu den Strukturen des menschlichen Organismus, die einen unmittelbaren Einfluss auf die körperliche Leistungsfähigkeit haben. Eine vertiefende Ausführung dieser Themenbereiche würde an dieser Stelle allerdings über den Rahmen dieser Arbeit hinausgehen.

Das Herz arbeitet nach dem Prinzip einer Druck-Saug-Pumpe und versorgt durch rhythmische Kontraktionen die Organe des Körpers mit nährstoff- und sauerstoffreichem Blut. Im Herzzyklus wird zwischen Systole, der Kontraktionsphase, und Diastole, der Erschlaffungsphase, unterschieden (vgl. Bergmann, Bhardwaj, Bernard, Zdunek, BarnabéHeider, Walsh, Zupicich, Alkass, Buchholz, Druid, Jovinge Frisen, 2009, S. 98ff). Das Herz schlägt autonom, wird jedoch durch die Herznerven, die zum sogenannten vegetativen Nervensystem gehören, reguliert (vgl. ebd.).

In Bezug auf die Herzfunktionen wird zwischen einem fördernden Teil der Herznerven, dem Sympathikus, und einem hemmenden Teil der Herznerven, dem Parasympathikus, unterschieden. Diese dem Willen kaum zugänglichen Nerven ermöglichen dem Herzen, sich dem wechselnden Sauerstoffbedarf des Organismus anzupassen (vgl. Bergmann, et al., 2009, S. 98ff). Da angesichts der Thematik dieser Arbeit eine vertiefende Betrachtung der Herzanatomie und dessen Funktionsbereiche nicht notwendig ist, wird sich im Folgenden auf eine Darstellung wichtiger Nenngrößen des Herzens beschränkt.

Die Herzfrequenz (im Folgenden mit HF abgekürzt), die als Puls getastet werden kann, gibt an, wie viele rhythmische Kontraktionen pro Minute erreicht werden. Die HF kann in Belastungsphasen um das bis zu Dreifache steigen und ist in ihrer Quantität durch mehrjähriges Training beeinflussbar (vgl. de Marées, 2003, S. 251). Die Ruhefrequenz eines Erwachsenen beträgt in etwa 60-90 Schläge pro Minute⁷, während die maximale Herzfrequenz zwischen 160 und 240 BPS liegen kann. Je trainierter das Herz, desto höher ist der Maximalpuls und desto niedriger der Ruhepuls. Bei einem trainingsbedingten niedrigen Ruhepuls wird auch von Vagotonie gesprochen. Auch zeigen sich Abweichungen bei Kindern, die im Verhältnis eine höheren Ruhe- und Maximalfrequenz als Erwachsene aufweisen (vgl. Moosburger, 1994c, S. 2; de Marées, 2003, S. 251).

Die Blutmenge, die während der Systole aus den Herzkammern ausgeworfen wird, wird als Schlagvolumen bezeichnet (im Folgenden mit Vs abgekürzt). Es ist maßgeblich von der Körperlage abhängig und beträgt im Stehen ca. 60 ml und im Liegen, aufgrund einer besseren diastolischen Füllung, ca. 80 ml bei einer untrainierten Person. Bei Belastungen kann sich das Schlagvolumen durch eine Anpassung des Herzmuskels, was alsFrank-Starling-Mechanismusbezeichnet wird, um ca. 25% im Stehen um bis zu 50% im Liegen oder Sitzen vergrößern (vgl. de Marees, 2003, S. 251). Grundsätzlich gilt für einen gesunden Menschen: Je größer das Herz, desto größer das Schlagvolumen (vgl. ebd.).

Aus beiden genannten Größen ergibt sich das Herzzeitvolumen oder auch Herzminutenvolumen. Das Herzminutenvolumen (im Folgenden mit HMV abgekürzt) gibt an, wie viel Blut das Herz pro Zeiteinheit und somit pro Minute fördert. Es entspricht also der vom Herzen ausgeworfenen Blutmenge innerhalb einer Minute (vgl. ebd.; Moosburger, 1994c, S. 2). Mathematisch ergibt sich das HMV durch die HF multipliziert mit dem Vs. Bei einer untrainierten Person liegt der Ruhewert bei ca. fünf bis sechs Litern pro Minute und kann unter maximaler Belastung auf 20-25 Liter pro Minute ansteigen (vgl. ebd.). Das HMV stellt eine entscheidende Größe für Ausdauersportler dar. Je größer das HMV, desto mehr Blut und damit auch Sauerstoff kann in die Arbeitsmuskulatur gelangen. Somit erweist sich das HMV als ein entscheidender Einflussfaktor für die VChmax und die dadurch resultierende aerobe Kapazität einer Person (vgl. Hartley, 1992, S. 75ff). In der Folge ist das HVM ein Maß für die Ausdauerleistungsfähigkeit eines Individuums (vgl. de Marées, 2003, S. 255f; Moosburger, 1994c, S. 3). Bei Ausdauertrainierten spricht man häufig von einem Sportherz. Es ist das Ergebnis einer sinnvollen Anpassung des Körpers, bedingt durch langjährige intensive Ausdauerbelastungen. Das Sportherz ist ein gesundes vergrößertes Herz, welches durch eine regulative Erweiterung aller Herzkammern sowie einer Verdickung der Herzmuskulatur bei gleichzeitiger Erweiterung der Herzkranzarterien charakterisiert wird (vgl. Hartley, 1992, S. 77f). Durch diese Erweiterungen des Herzens haben Ausdauersportler teilweise ein doppelt so großes Herz wie Normaltrainierte und ein entsprechend höheres Vs und HMV (vgl. Moosburger, 1994c, S. 4).

Ob der Anpassungsprozess des Sportherzens im Kindes- und Jugendalter gleichermaßen ausgeprägt ist wie im Erwachsenenalter, lässt sich nicht beurteilen, da hingehend dieser Thematik keine Richtwerte bzw. allgemeingültige Erkenntnisse aus Untersuchungen vorliegen. Es ist jedoch anzumerken, dass das Herzvolumen im Verhältnis zum Körpergewicht nahezu konstant bleibt, was die Annahme bekräftigt, dass die Adaptionsprozesse trotz wachstumsbedingter Veränderungen ähnlich verlaufen (vgl. Weineck, 2002, S. 269).

2.2.3 Die muskuläre Energiebereitstellung

Sportliche Betätigung bedeutet bis auf wenige Ausnahmen körperliche Arbeit. Ausgeübt in Form von Muskelarbeit bedarf es eines Energielieferanten. Dieser wird in seiner Grundeinheit von Adenosintriphosphat (ATP) gebildet, das zu den energiereichen Phosphatverbindungen zählt (vgl. Moosburger, 1994a, S. 1). Wird ATP aufgespalten, so setzt dieser Prozess Energie frei, da die Endprodukte, die sich bei der Abspaltung ergeben, weniger Energie enthalten als die Ausgangssubstanz ATP. Diese Abspaltung erfolgt durch Hydrolyse, also durch eine Wasseranlagerung, welche aus Adenosintriphosphat erst Adenosindiphosphat und anschließend Adenosinmonophosphat formt (vgl. Nelson Cox, 2008, S. 560ff; de Marees, 2003, S. 345). Die Menge an muskulär gespeichertem ATP ist jedoch sehr gering, weswegen das ATP im Muskelstoffwechsel fortgehend neu erzeugt werden muss. Für diesen Vorgang stehen drei Energiequellen zur Verfügung: Neben dem ATP stellt Kreatinphosphat eine weitere energiereiche Phosphatbindung dar, die bei ihrer Spaltung ATP aus ADP regenerieren kann, das dann wieder als nutzbarer Energieträger zur Verfügung steht (vgl. Nelson Cox, 2008, S. 560ff). Sowohl die direkte Spaltung von ATP als auch die Nutzung von ATP nach Regenerierung durch KP ermöglichen einen hohen Energieumsatz pro Zeiteinheit, sind jedoch aufgrund der geringen Speicherkapazität der beiden Phosphatverbindungen nur sehr kurzzeitig wirksam (vgl. ebd.). Diese beiden Formen der Energiegewinnung erfolgen anaerob und werden allgemein als anaerob alaktazide Energiebereitstellung bezeichnet, weil sie ohne die Anhäufung von Laktat ablaufen.

Der ATP-Vorrat im Muskel ist [...] relativ gering. Man schätzt, dass damit nur etwa 3-4 maximale Muskelkontraktionen durchgeführt werden können, was einer Arbeitsdauer bei starker körperlicher Belastung von nur ein bis zwei Sekunden entspricht. [...]. Mit der freien Energie aus Kreatinphosphat können maximale Muskelkontraktionen über ca. fünf bis sechs Sekunden durchgeführt werden, was in Addition beider Speicher ca. sechs bis acht Sekunden maximale Arbeitsdauer ergibt (de Marees, 2003, S. 346).

Die eigentlichen Energieträger sind allerdings Kohlenhydrate und Fette, die eine deutlich höhere Kapazität zur ATP-Gewinnung besitzen. Kohlenhydrate werden in Form von Glykogen, der Speicherform von Glukose, im Körper gespeichert und können je nach Trainingszustand intensive Ausdauerleistungen bis zu eineinhalb Stunden lang ermöglichen (vgl. Moosburger, 1994a, S. 1). Einen deutlich größeren Energiespeicher stellen die Fette dar. Gespeichert in vielen Strukturen des Körpers, wie dem Unterhautfettgewebe oder dem abdominalen Fettgewebe, umfasst die Kapazität das 30-50-fache des Glykogenspeichers und ermöglicht sehr lange Ausdauerleistungen geringer Intensität (vgl. ebd.). Welche Energiequellen in welchem Ausmaß genutzt werden, hängt sowohl von der Intensität als auch von der Länge der Belastung ab.

2.2.3.1 Aerobe Energiebereitstellung

Wie bereits aus Kapitel 2.1 zu entnehmen ist, wird zwischen der aeroben, welche als oxidative Form und der anaeroben, welche als nicht oxidative Form der Energiebereitstellung des menschlichen Organismus bezeichnet wird (vgl. de Marees, 2003, S. 345). Bei körperlichen Betätigungen beginnt die oxidative Energiegewinnung nach ca. 90 Sekunden eine entscheidende Rolle für den Verlauf der Leistung zu spielen. Die aerobe Energiebereitstellung erfolgt durch Reduktionen⁸ und Oxidationen⁹. Die Hauptelektronenspender bei diesen Reduktions- und Oxidationsprozessen des menschlichen Stoffwechsels sind Kohlenhydrate, Lipide und Proteine. Ziel der Elektronentransportkette ist die Bildung von ATP. Diese Vorgänge finden in den Mitochondrien statt und erfolgen über verschiedene Reduktions- und Oxidationsprozesse des aeroben Kohlenhydratmetabolismus ebenso wie über den Fettstoffwechsel (vgl. Moosburger, 1994a, S. 2; de Marées, 2003, S. 349).

Der aerobe Kohlenhydratmetabolismus, also die Energiebereitstellung unter Nutzung der Energiespeicherform Glykogen, lässt sich seinerseits in fünf Abbaustufen unterteilen, die auch als Glieder der sogenannten Atmungskette bezeichnet werden (vgl. de Marées, 2003, S. 349.). Im ersten Schritt, der Glykogenolyse, erfolgt eine Aufspaltung des Glykogens in Glukose. Im zweiten Schritt erfolgt die Glykolyse. Hierbei wird die Glukose mithilfe verschiedener Enzyme katalysiert und schrittweise in Pyruvat umgewandelt, wodurch ATP entsteht. Damit das entstandene Pyruvat genutzt werden kann, wird es im nächsten Schritt in Azetyl-CoA umgewandelt, der sogenannten aktivierten Essigsäure (vgl. ebd.). Dies erfolgt über einen MultiEnzymkomplex, der auch Pyruvatdehydrogenasekomplex genannt wird (vgl. ebd.).

Genannter Schritt stellt eine Schlüsselreaktion im oxidativen Stoffwechsel dar, da nicht nur Glukose, sondern auch Fettsäuren sowie Aminosäuren über Azetyl-CoA unter Energiegewinn weiterverarbeitet werden (vgl. ebd.). Die Nutzung von Fettsäuren bzw. deren Aufspaltung wird als Lipolyse bezeichnet, während der Energiestoffwechsel der Aminosäuren als Proteinoxidati on bezeichnet wird, welche ca. 5-15% des gesamten Energiestoffwechsels abdeckt und bei niedrigen Glykogendepots vermehrt anteilig ist (vgl. Lemon Mullin, 1980, S. 624ff). Die aktivierte Essigsäure wird im Zitratzyklus oder auch Zitronensäurezyklus¹⁰ in acht Schritten enzymatisch abgebaut. Der fünfte und letzte Schritt der Atmungskette wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet und beinhaltet die Oxidation der Produkte des Zitratzyklus unter ATP-Gewinnung (vgl. ebd.).

Die durch Ausdauertraining bedingten Adaptionsprozesse sind im Bereich der aeroben Energiebereitstellung bekannt. Das Volumen der Mitochondrien, die auch als Kraftwerke des Körpers bezeichnet werden und in denen die aeroben Stoffwechselprozesse erfolgen, nimmt zu. Dabei kann ein zweimonatiges Ausdauertraining zu einer Volumenerhöhung von bis zu 40% führen (vgl. Rosier, Conley, Claasen, Howald Floppier, 1985, S. 357ff). Neubildungen und Vergrößerungen von Mitochondrien sowie die Aktivitätssteigerungen von mitochondrialen Enzymen, die für den Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel benötigt werden, sind dabei typische trainingsbedingte Anpassungsprozesse und lassen sich auch bei Heranwachsenden feststellen (vgl. Trembley, Simoneau Bouchard, 1994, S. 816f; de Marées, 2003, S. 360).

2.2.3.2 Anaerobe Energiebereitstellung

Im Kontext der anaeroben Energiegewinnung wird auch von einer Sauer Stoff schuld gesprochen (vgl. Weineck, 2010, S. 146). Sie umfasst grundsätzlich zwei Kategorien: Bei der anaerob alaktaziden Energiebereitstellung werden im Körper gespeicherte Phosphate wie ATP oder KP genutzt. Einen für die Kraftausdauer und Schnelligkeitsausdauer entscheidender Metabolismus stellt die anaerob laktazide Energiebereitstellung dar (vgl. Moosburger, 1994a, S. 4f). Dieser kommt bei Leistungen zum Tragen, die im Bereich von 15 bis maximal 60 Sekunden stattfinden und eine sehr hohe Intensität aufweisen. Für eine rein alaktazide Energiegewinnung ist die Belastungsdauer schon zu lang, für eine Mitbeteiligung des aeroben Stoffwechsels noch zu kurz und zu intensiv (vgl. ebd.). Die anaerob laktazide Form der Energiebereitstellung, die in dieser Zeitspanne stattfindet, wird auch als anaerobe Glykolyse bezeichnet; Es erfolgt ein unvollständiger Abbau des Muskelglykogens, dabei entsteht Laktat, auch bekannt als Milchsäure¹¹, welches sich im Muskel anhäuft und eine Protonenbildung einleitet, die eine Übersäuerung der Zellen verursacht (vgl. ebd.). Diese Übersäuerung wird auch als metabolische Azidose bezeichnet. Je intensiver dieser Prozess stattfindet, desto stärker wird der Organismus in seiner Leistungsfähigkeit limitiert, da aufgrund des sauren Zellmileus die Muskelkontraktionen gehemmt werden (vgl. Schwab, 2010, S. 325f). Nach Robergs und Amann (2003, 15ff) ist die Laktatkonzentration lediglich ein Indikator für die Azidose; sie verursacht oder verstärkt sie nicht, vielmehr wirkt Laktat der Azidose durch eine Pufferfunktion sogar entgegen.

Folgende Grafik gibt einen chronologischen Überblick über die Formen der metabolischen Energiebereitstellung des menschlichen Organismus:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]

¹ Azyklisch Bewegungsabläufe bezeichnen einmalige und sich nicht widerholende Bewegungsabläufe (vgl. de Marees, 2003, S. 311).

² Zyklisch Bewegungsabläufe bezeichnen sich widerholende Bewegungsabläufe (vgl. ebd.).

³Die drei Stufen der Langzeitausdauer: LZAI (10-35 min.), LZAII (35-90 min.), LZAIII (90min-6h.), LZA VI (ab 6h.) (vgl. Bant et al., 2011, S. 206ff.).

⁴ Auch bekannt durch die häufig genutzte Abkürzung: EPO.

⁵ Auch als Vitalkapazität bezeichnet.

⁶ Sie bestimmen die Diffusionskapazität der Lunge und damit das Ausmaß des Gasaustausches.

⁷ Als Standardeinheit wird in der Regel BPS (beats per minute) angegeben.

⁸ Eine Reduktion wird chemisch als ein Elektrongewinn eines Atoms oder Moleküls definiert (vgl. Hollmann Wieberg, 2007, S. 218f).

⁹ Eine Oxidation wird chemisch als der Verlust von Elektronen bei einem Atom oder Molekül definiert (vgl. ebd.).

¹⁰ Teilweise auch als Krebszyklus definiert: Benannt nach dem Erstbeschreiber H. Krebs (1937) (vgl. de Marees, 2003, S. 350f.).

¹¹ Wird genau genommen als Anion der Milchsäure bezeichnet.