Welche Faktoren bestimmen die Ausdauerleistungsfähigkeit?

Dieser Blog gibt einen groben Überblick über die wichtigsten physiologischen Faktoren, welche die Ausdauerleistungsfähigkeit beeinflussen.

Andere Aspekte wie beispielsweise mentale und taktische Fähigkeiten, Tagesverfassung und Form, Regenerationszustand etc. beeinflussen die Leistung am Tag X natürlich auch, diese werden in diesem Blogeintrag jedoch nicht berücksichtigt. Zusätzlich ist zu erwähnen, dass je nach Sportart und Disziplin die leistungsbestimmenden Faktoren stark in ihrer Gewichtung variieren.

Dieser Blogeintrag basiert zu einem großen Teil auf dem Artikel von Bassett and Edward: “Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance”.

V02max (+Einflussfaktoren)

Die V02Max wird als die maximale Sauerstoffmenge, die der Körper aufnehmen und verwenden kann definiert. In der Praxis wird die V02Max meistens in Milliliter pro Kilogramm Körpergewicht pro Minute angegeben (ml/kg/min).

Die V02Max setzt die obere Grenze der maximalen Ausdauerleistungsfähigkeit fest (Bassett und Howley 1997). Die Leistung, die über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden kann, steht in Verbindung zu der V02Max.

Um das zu veranschaulichen betrachten wir einen Marathonlauf:

Um einen Marathon in ca. 02:15h absolvieren zu können, ist es notwendig eine Sauerstoffaufnahme von etwa 60ml/kg/min über den kompletten Lauf zu halten. Der Marathon kann aber natürlich nicht bei 100% der V02Max gelaufen werden, sondern liegt bei Spitzenathleten bei etwa 80-85%. Daher ist es eine notwendige Voraussetzung, mindestens eine V02Max von 70,5-75ml/kg/min zu haben (Bassett und Howley 2000).

Die maximale Sauerstoffaufnahme ist von diversen Aspekten abhängig(Bassett und Howley 2000):

· Lungendiffusionskapazität

· Maximales Herzzeitvolumen

· Sauerstofftransportkapazität des Blutes

· Muskulatur (Kapillardichte, Sauerstofftransportfähigkeit, peripherer Diffusionsgradient, mitochondrialer Enzymspiegel)

Auf diese unterschiedlichen Faktoren wird in diesem Blogeintrag jedoch nicht genauer eingegangen.

Leistung an der anaeroben Schwelle

Studien zeigen, dass es einen signifikanten Zusammenhang zwischen der anaeroben Schwellenleistung und der Leistung im Ausdauersport gibt (Bassett und Howley 2000). “Above this intensity, the appearance rate of lactate from the muscle to the blood exceeds the disappearance rate of lactate from the blood to the muscle“ (Bassett und Howley 2000). Die individuelle anaerobe Schwelle wird als Punkt definiert, ab dem es zu einem abrupten Anstieg des Laktatlevels im Blut kommt, die Laktatbildungsrate übersteigt die Laktatabbaurate.

Abbildung 1 vergleicht den unterschiedlichen Zusammenhang von Trainierten und Untrainierten zwischen der Belastungsdauer und der Leistung (in Prozent der V02Max). Hierbei zeigt sich deutlich, dass gut trainierte Personen, höhere Leistungen (in Prozent ihrer eigenen V02Max), über einen längeren Zeitraum abrufen können als Untrainierte Personen. Zudem darf nicht vernachlässigt werden, dass Trainierte auch eine höhere V02Max aufweisen und die Leistungsunterschiede dadurch noch viel höher sind.

Abb.1: (Astrand und Rodahl 1986)

Bewegungsökonomie

Die Bewegungsökonomie (z.B. Laufökonomie oder Trittökonomie im Radsport) ist ein weiterer wichtiger Faktor, welcher die Ausdauerleistungsfähigkeit beeinflusst.

Sie ist definiert als Verhältnis der verrichteten Arbeit und der benötigten Energie.

Im Laufsport wird von der sogenannten Laufökonomie gesprochen, welche die notwendige Sauerstoffaufnahme bei einer bestimmten Laufgeschwindigkeit beschreibt. Athleten, die eine hohe Laufökonomie vorweisen, benötigen also bei einer vorgegeben Geschwindigkeit weniger Sauerstoff, als Athleten, deren Laufökonomie schlechter ist. Generell ist die Laufökonomie ein komplexes Konzept, welches von vielen unterschiedlichen metabolischen, biomechanischen und andern Faktoren abhängig ist. (Barnes und Kilding 2015).

Abbildung 2 zeigt die unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten zweier Athleten bei derselben Sauerstoffaufnahme.

Abb.2: (Barnes und Kilding 2015)

Abb.3: (Bassett und Howley 1997)

Abbildung 3 illustriert die unterschiedlichen Aspekte, die die Wettkampfleistung bei Langdistanz-Laufwettkämpfen beeinflussen.

Abschließende Worte

Auch wenn die unterschiedlichen leistungsbestimmenden Faktoren der Ausdauerleistungsfähigkeit bekannt sind, gibt es viele weitere, welche die Leistung in einem Wettkampf beeinflussen. Weitere Beispiele sind mentale Stärke, taktische Fähigkeiten, Tagesverfassung, Regenerationszustand etc.

Es ist natürlich nicht möglich, alle Faktoren in ein Modell einfließen zu lassen.

Wäre dies möglich, könnten Ergebnislisten aufgrund von verschiedenen Laborwerten erstellt werden, ohne überhaupt Wettkämpfe durchführen zu müssen.

Verwendete Literatur:

Astrand, Per-Olof; Rodahl, Kaare (1986): Textbook of work physiology New York. In: NY: McGraw-Hill.

Barnes, Kyle R.; Kilding, Andrew E. (2015): Running economy: measurement, norms, and determining factors. In: Sports Medicine-Open 1 (1), S. 1–15.

Bassett, David R.; Howley, Edward T. (1997): Maximal oxygen uptake:" classical" versus" contemporary" viewpoints. In: Medicine & Science in Sports & Exercise 29 (5), S. 591–603.

Bassett, David R.; Howley, Edward T. (2000): Limiting factors for maximum oxygen uptake and determinants of endurance performance. In: Medicine & Science in Sports & Exercise 32 (1), S. 70–84.

Ötztaler Radmarathon - Leistungsanalyse

Einer der bekanntesten und härtesten Radmarathons im Alpenraum, 228km und 5100hm sprechen für sich.

Der Ötztaler Radmarathon startet und endet in Sölden, wobei es dazwischen 4 Alpenpässe zu überqueren gilt.

· das Kühtai (2017m)

· den Brenner (1370m)

· den Jaufenpass (2094m)

· das Timmelsjoch (2474m)

Jedes Jahr melden sich ca. 20.000 Personen an, um bei diesem einmaligen Erlebnis dabei zu sein. Die Startplätze werden verlost und starten dürfen letztendlich rund 4.000 Radsportler.

Jeder am Start hat ein Ziel. Einige nehmen sich vor, das Rennen unter einer bestimmten Zeit zu finishen, andere möchten einfach “nur“ die Ziellinie überqueren, um eines der begehrten Finisher-Trikots zu bekommen.

Abbildung 1 zeigt das Höhenprofil des Ötztaler Radmarathons:

Auf das kommt es beim ‘Ötztaler‘ an:

· eine hohe Schwellenleistung (FTP) bei gleichzeitig geringem Körpergewicht (Watt/kg)

· gut ausgebildete Grundlagenausdauer/Ermüdungswiderstandsfähigkeit

· eine optimierte Pacing- und Verpflegungsstrategie

Warum ist die Pacing- und Verpflegung hier so wichtig?

Abbildung 2 zeigt den Anteil der Fettverbrennung in Relation zur Leistung (in Prozent der V02Max).

Bei 85% der V02Max werden bereits fast ausschließlich Kohlenhydrate als Energiequelle herangezogen, bei 70-75% der V02Max können noch etwa 0,4-0,5g/min Fette verbrennt werden.

Was bedeutet dies für den Ötztaler Radmarathon?

Da unsere Glykogenspeicher begrenzt sind und die Kohlenhydrataufnahme unter Belastung durch die Verdauungsgeschwindigkeit, Absorptionsrate und den anschließenden Transport zum Muskel begrenzt ist (Jeukendrup 2004), ist der richtigen Verpflegung und dem Pacing eine hohe Bedeutung zuzuweisen. Bezugnehmend auf die Verpflegung wird bei langen Ausdauerbelastungen eine Kohlenhydrataufnahme von etwa 60-90g (oder in etwa 1-1,5g/KH/kg) empfohlen (Jeukendrup 2004).

Abb 2: (Jeukendrup 2003)

Pacing:

Aufgrund der zuvor erwähnten Aspekte ist es wichtig, sich eine Pacing-Strategie zurechtzulegen.

Beim Ötztaler Radmarathon verleitet vor allem das Kühtai dazu, zu überziehen. Man ist ausgeruht, fühlt sich fit und die Motivation ist hoch. Sollte es einem jedoch passieren, auf diesem Abschnitt zu überziehen, wird einem im weiteren Verlauf garantiert die Rechnung dafür präsentiert.

Man sollte auf das Kühtai ca.80-85% der FTP anpeilen und nicht darüber gehen. Von Innsbruck bis auf den Brenner gilt die Devise: Körner sparen! So wenig wie möglich Energie verschwenden und den Windschatten ausnützen. Im optimalem Fall lässt sicher der Jaufenpass auch mit 80-85% der FTP fahren. Natürlich kann man sich zuletzt auch noch für das Timmelsjoch eine Strategie zurechtlegen (ca. 75%-80% der FTP fahren), jedoch zeigen die Erfahrungen aus der Praxis, dass es hierbei besser ist, sich auf sein Gefühl zu verlassen und zu fahren ‘was noch irgendwie geht‘. Das Einzige was hier noch zu berücksichtigen ist, ist dass auch auf der zweiten Hälfte noch Kraftreserven übrig sein sollten.

Welche Leistung ist notwendig, um beim Ötztaler unter der ‘8-Stunden-Marke‘ zu finishen?

Folgend kannst Du einen Blick auf die Leistungsdaten von Stefan Sölkner beim Ötztaler Radmarathon 2019 werfen.

· Zeit (offiziell): 07:53h

· Platz: 161

· Normalisierte Wattleistung: 246 Watt (3,51Watt/kg)

· Durchschn. Wattleistung: 207 Watt

· Durchschn. Geschwindigkeit: 28,9km/h

· Höchstgeschwindigkeit: 112,5km/h

· Energievebrauch: 5801kcal

(Abb3: Wattleistung und Höhenprofil)

1.) Kühtai

Distanz: 17,4km

Höhenmeter: 1192hm

Zeit: 01:03h

Watt (NP): 307 Watt (4,39Watt/kg)

VAM/h: 1119

2.) Brenner

Distanz: 34,4km

Höhenmeter: 722hm

Zeit: 01:07h

Watt (NP): 242 Watt (3,46Watt/kg)

VAM/h: 637

3.) Jaufenpass

Distanz: 14,5 km

Zeit: 59:46min

Höhenmeter: 1072hm

Watt (NP): 280 Watt (4,0 Watt/kg)

VAM/h: 1082hm

4.) Timmelsjoch

Distanz: 27,6km

Höhenmeter: 1732hm

Zeit: 1:58h

Watt (NP): 230 Watt (3,29Watt/kg)

VAM/h: 879hm

Bis zur Mitte des Jaufenpasses lief alles soweit nach Plan. Leider machten sich ab hier jedoch Magenbeschwerden bemerkbar. Die Nahrungsaufnahme war ab diesem Zeitpunkt nur mehr eingeschränkt möglich. Dies ist mitunter ein Faktor, der den Einbruch mitsamt Krämpfen am Timmelsjoch erklärt.

Schlussendlich wurde es trotz dieser Umstände noch eine sehr passable Zeit.

Der Ötztaler Radmarathon schreibt eben seine eigenen Geschichten.

Unterwegs auf das Timmelsjoch (ÖRM 2018)

Verwendete Literatur:

Jeukendrup, A. E. (2003): Modulation of carbohydrate and fat utilization by diet, exercise and environment: Portland Press Ltd.

Jeukendrup, Asker E. (2004): Carbohydrate intake during exercise and performance. In: Nutrition 20 (7-8), S. 669–677.

Intensitätsverteilungen im Ausdauersport - Wie trainieren Spitzenathleten?

Im Hochleistungssport gibt es bis heute keinen gemeinsamen Konsens darüber, welches Trainingskonzept zur besten Leistung bzw. Leistungsentwicklung führt (Holfelder et al. 2016). Es gibt jedoch zahlreiche Studien und Analysen dazu. Diese untersuchen, welche Auswirkungen unterschiedliche Trainingskonzepte auf die Leistungsfähigkeit haben.

Dieser Blog beschäftigt sich weniger mit den Effekten an sich, sondern eher mit der Verteilung der verschiedenen Trainingsintensitäten in der Praxis von Hochleistungssportlern.

Eine Studie von Tønnessen et al. (2014) wertete die Trainingsdaten von 11 OlympiasiegerInnen bzw. WeltmeisterInnen in Langlauf und Biathlon im Jahr vor ihrem Weltmeistertitel/Olympiasieg aus. Die Ergebnisse zeigten, dass im Durchschnitt 770±99 Stunden trainiert wurde, wobei das Ausdauertraining davon einen Anteil von 94±3% hatte. Wie dabei die Trainingszonen 1-5 definiert wurden ist in der folgenden Abbildung sichtbar.

(Abbildung1: Tønnessen et al. 2014)

Die Intensitätsverteilung sah folgendermaßen aus, 91±1% wurden im low-intensity Bereich (Zone 1-2) und 9%±1 im high-intensity Bereich (Zone 3-5) trainiert. Betrachtet man die Aufteilung der 5 unterschiedlichen Zonen wird klar, dass der mit Abstand größte Teil (86±3,4%) in Zone 1 (unter 1,2mmol Laktat) trainiert wurde. Auffallend ist, dass nur sehr wenig Training in Zone 2 (5,3±3,0%), absolviert wird, obwohl dieser Bereich in der Trainingsliteratur häufig als Grundlagentrainingsbereich angegeben/empfohlen wird.

Eine Studie von Zapico et al. (2007) analysierte das Training von U23 Rennradfahrer im Winter- und im Frühjahrstraining. Die Trainingsintensitäten wurden hierbei in 3 Zonen eingeteilt (Abbildung 2).

- Zone 1 wird hier als Intensität unter der ersten ventilatorischen Schwelle (VT1) definiert - Zone 2 umfasst den Bereich zwischen der ersten und der zweiten ventilatorischen Schwelle (VT2) - Zone 3 umfasst alles über zweiten ventilatorischen Schwelle (Abbildung 2).

Auch in Abbildung 3 ist klar erkennbar, dass der Großteil des Trainings in Zone 1 absolviert wird. Klar erkennbar ist weiters auch, dass der Anteil in Zone 3 in der Frühjahrsvorbereitung signifikant zunimmt (im Unterschied zum Wintertraining), der Umfang in Trainingszone 1 und 2 steigt aber zusätzlich noch weiter an.

(Abbildung 2: Seiler und Tønnessen 2009)

(Abbildung 3: Zapico et al. 2007)

Esteve-Lanao et al. (2005) beschäftigten sich in ihrer Studie „How Do Endurance Runners Actually Train? Relationship with Competition Performance” mit der Intensitätsverteilung von Läufern und setzten diese in Verbindung zu der Wettkampfleistung.

Auch sie kamen zum selben Ergebnis und teilten das Training in die 3 selben Intensitätszonen ein (Abbildung 4). Die Läufer trainierten im Schnitt 71% in Zone 1, 21% in Zone 2 und 8% in Zone 3.

Es konnte ein signifikanter negativer Zusammenhang zwischen der Trainingszeit in Zone 1 und der Wettkampfleistung hergestellt werden. Jene Athleten, die mehr Zeit in Zone 1 trainiert haben, konnten eine bessere Leistung im Wettkampf (10km Cross-Country) erzielen.

(Abbildung 4: Esteve-Lanao et al. 2005)

Stöggl und Sperlich (2015) betrachteten im Zuge eines Reviews 10 retroperspektive Studien (unteranderem diese 3 zuvor erwähnten) und kamen zum Schluss, dass die meisten der Elite-Ausdauersportler den Großteil ihres Trainings im niederintensiven Bereich trainieren und nur intensivere Trainingseinheiten im hochintensiven Bereich absolvieren.

Über 70% der Trainingsstunden entfallen in Zone 1, wenig Zeit in Zone 2 und sehr wenig in Zone 3, wobei diese Verteilung etwas von der Trainingsperiodisierung abhängig ist.

Es scheint, dass die Kombination aus HVLIT (high volume low intensity) und HIT (high intensity) den größten Effekt auf die Steigerung der Leistungsfähigkeit haben, jedoch gibt es derzeit (noch) kein optimales Trainingskonzept (Stöggl und Sperlich 2015).

Holfelder et al. (2016) kommen in deren Review auch zu der Schlussfolgerung, dass die optimale Intensitätsverteilung noch nicht gefunden zu sein scheint. Nachdem die vorliegenden Trainingskonzepte verglichen wurden, kamen sie jedoch zu dem Schluss, dass polarisiertes Training, derzeit von Elite-Ausdauersportlern am häufigsten verwendet wird und somit womöglich auch das effektivste Trainingskonzept ist.

Kritisch zu betrachten ist, dass hierbei retroperspektive Studien verwendet wurden. Die Tatsache, dass Spitzensportler ein Trainingskonzept in der Praxis anwenden, muss nicht heißen, dass dies das optimale Konzept ist.

Zusammenfassend kann man sagen, dass Elite Ausdauersportler in der Praxis sehr polarisiert trainieren. Der großteils des Trainings im sehr niedrig intensivem Bereich (Zone 1). Der Bereich zwischen der VT1 und VT2 wird eher gemieden und die intensiven Einheiten werden in der Zone 3 (>VT2) absolviert.

Vor allem im Hobby- und Amateursport besteht die Tendenz dazu, zu viel in mittlerer Intensität zu trainieren (Zone 2). Dies bedeutet, dass im low-intensity Bereich zu intensiv trainiert wird und im high-intensity Bereich die Intensität zu niedrig ist.

In einem der nächsten Blogs wird das polarisierte Training mit seinen jeweiligen Effekten und physiologischen Anpassungen näher erklärt und kritisch betrachtet.

Verwendete Literatur:

Esteve-Lanao, Jonathan; San Juan, Alejandro F.; Earnest, Conrad P.; Foster, Carl; Lucia, Alejandro (2005): How do endurance runners actually train? Relationship with competition performance. In: Medicine & Science in Sports & Exercise 37 (3), S. 496–504.

Holfelder, Benjamin; Schauerhammer, Sven; Bubeck, Dieter; Brack, Rolf; Brown, Niklas (2016): Polarized Training: eine systematische Übersichtsarbeit. In: Swiss Sports & Exercise Medicine 64 (2), S. 44–50.

Seiler, Stephen; Tønnessen, Espen (2009): Intervals, thresholds, and long slow distance: the role of intensity and duration in endurance training. In: Sportscience 13 (13), S. 32–53.

Stöggl, Thomas L.; Sperlich, Billy (2015): The training intensity distribution among well-trained and elite endurance athletes. In: Frontiers in physiology 6, S. 295. DOI: 10.3389/fphys.2015.00295.

Tønnessen, Espen; Sylta, Øystein; Haugen, Thomas A.; Hem, Erlend; Svendsen, Ida S.; Seiler, Stephen (2014): The road to gold: training and peaking characteristics in the year prior to a gold medal endurance performance. In: PloS one 9 (7), e101796.

Zapico, A. G.; Calderon, F. J.; Benito, P. J.; Gonzalez, C. B.; Paris, A.; Pigozzp, F.; SALVO, V. (2007): Evolution of physiological and haematological parameters with training load in elite male road cyclists: a longitudinal study. In: Age (years) 20 (1.9), 20-1.9.