Physiologische Grundlagen und Auswirkungen

Wer regelmäßig Fahrrad fährt, verbessert seine körperliche Verfassung, auch „Kondition“ genannt. Eine solche Verbesserung tritt vor allem dann ein, wenn nach Plan trainiert wird – wobei „Kondition“ ein komplexer Begriff ist, der verschiedene Teilfähigkeiten umfasst. Beim Training im Radsport bezeichnet er die Entwicklung der Eigenschaften Ausdauer, Kraft, Schnelligkeit und Beweglichkeit. Manchmal wird auch die Fahrtechnik hinzugezählt. Für jede dieser Beanspruchungsformen oder Teilfähigkeiten gibt es spezielle Trainingsgrundsätze und -methoden. Weil die einzelnen Fähigkeiten teilweise miteinander konkurrieren, sollte man darauf achten, in jeder Trainingsphase und -einheit die Beanspruchungen aufeinander abzustimmen.
Im hochkomplexen Gefüge des menschlichen Organismus sind vier Abteilungen in besonderem Maße für die radsportliche Leistung zuständig: Die Energiebereitstellung (Stoffwechsel), der Muskelapparat, das Herz und der zugehörige Blutkreislauf sowie die Atmung (Lunge). Die Kapazität dieser Organe und Versorgungssysteme steht in einem unmittelbaren Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit eines Sportlers.
Das Herz-Kreislauf System und die Lunge
Training im Radsport

Neben dem Stoffwechsel, der Arbeitsmuskulatur und der Sauerstoffaufnahme passt sich auch das Herz, der ausdauerndste Muskel des Menschen, den Belastungen des Trainings an. Bei dieser Adaption unterscheidet man zwei Qualitäten: die funktionale und die dimensionale Anpassung.

In den Belastungsbereichen des Breiten- und Freizeitsports kommt es zur funktionellen Anpassung: Ohne seine Form oder sein Volumen zu ändern, arbeitet das Herz (und das Kreislaufsystem) ökonomischer. Der Ruhepuls sinkt von den 70 bis 80 Schlägen pro Minute, die das „Büroherz“ des Nichtsportlers bewältigen muss, auf eine Frequenz von etwa 60 Schlägen oder darunter. Auch unter Belastung werden geringere Herzfrequenzen erforderlich. Das Herz eines Ausdauertrainierten muss deutlich weniger Arbeit verrichten als das des Nichtsportlers und wird trotz der Trainingsaktivitäten langfristig geschont. Nicht zufällig haben ausdauertrainierte Freizeitsportler ein deutlich geringeres Risiko, einschlägigen Herzerkrankungen zu erliegen.

In der dimensionalen Anpassung hingegen entwickelt sich das Herz zu dem, was Volksmund und Sportwissenschaft als „Sportherz“ bezeichnen. Die Trainingsbelastungen im Leistungs- und Hochleistungssport bringen das Gewicht des Herzens auf bis zu 500 Gramm, während Nichtsportler-Herzen auf etwa 300 Gramm kommen. Gleichzeitig steigt das Herzvolumen von 800 ml bei Männern beziehungsweise 500 ml bei Frauen auf Werte von 900 bis 1.200 ml an, in Ausnahmefällen sogar auf über 1.500 ml. Der Ruhepuls eines Sportherzens sinkt auf 40 bis 50 Schläge pro Minute, teilweise auch auf noch niedrigere Werte. Das Schlagvolumen, die pro Herzschlag in die Aorta gepumpte Blutmenge, verdoppelt sich beim Hochleistungssportler im Vergleich zum Untrainierten auf bis zu 150 ml.

Durch das anspruchsvolle Training im Radsport, für den unter allen Sportarten die größte Ausdauerfähigkeit benötigt wird, findet man hier auch die Athleten mit der größten maximalen Sauerstoffaufnahmefähigkeit und mit den größten Sportherzen. Im Gegensatz zu einer weit verbreiteten Ansicht hat die Ausbildung eines Sportherzens keine nachteiligen gesundheitlichen Auswirkungen, im Gegenteil: Das Sportherz ist kräftiger als das Durchschnittsherz, es ist allseitig entwickelt und es verfügt über eine optimale Gefäß- und Blutversorgung. Wichtig ist allerdings, dass auch Leistungssportler ihr Herz regelmäßig ärztlich untersuchen lassen, um jegliches Gefahrenpotential frühzeitig erkennen zu können.

Muskelfasern und ihre Typen
Training im Radsport

In der menschlichen Muskulatur lassen sich – vereinfacht beschrieben – drei Typen von Muskelfasern unterscheiden: langsame (Ausdauerfasern), schnelle (Schnellkraftfasern) und ein Zwischentyp (Intermediärfasern). Während bei Nichtsportlern Ausdauer- und Schnellkraftfasern etwa im gleichen Verhältnis vorkommen, verfügen gut trainierte Ausdauerathleten über einen weit höheren Anteil an Ausdauerfasern.

Die eher dünnen Ausdauerfasern, aufgrund ihres vermehrten Anteils an Myoglobin (roter Muskelfarbstoff) und aufgrund ihrer geringeren Kontraktionsgeschwindigkeit auch „langsame rote Fasern“ genannt, sind besonders auf den aeroben Stoffwechsel zugeschnitten: Sie haben eine hohe Sauerstoffaufnahmefähigkeit und sind gegen Ermüdung äußerst widerstandsfähig. Zur Durchblutung verfügen sie über mehr Kapillaren (kleine Blutgefäße) als die anderen Muskeltypen, wobei durch Ausdauertraining die Anzahl der Gefäße pro Muskelfaser erhöht wird.

Die schnellen Fasern haben die exakt entgegengesetzten Eigenschaften: Sie sind besonders auf den anaeroben Stoffwechsel zugeschnitten und verstoffwechseln im Gegensatz zu den Ausdauerfasern statt Fett energiereiche Phosphate. Die Zuckungsgeschwindigkeit und die Kraftleistung der Schnellkraftfasern sind höher als die der Ausdauerfasern. Dafür ermüden sie weitaus schneller. Das liegt nicht zuletzt auch am größeren Faserdurchmesser, der zwar für maximale Belastungen gebraucht wird, andererseits aber auch die Sauerstoffversorgung erschwert.

Sportwissenschaftlich ist noch nicht umfassend erforscht, ob und in welchem Ausmaß Muskeln durch Traininghinsichtlich ihres Fasertypus verändert werden können. Einiges spricht für eine erbliche beziehungsweise angeborene Verteilung der Fasertypen; es gibt aber auch empirische Hinweise darauf, dass vor allem der Intermediärtyp beeinflussbar ist und gezielt in Ausdauerfasern oder Schnellkraftfasern umgewandelt werden kann.

Dass Muskeln überhaupt leistungsfähiger werden, liegt an folgendem Mechanismus: Wird in kurzen Abständen wiederholt trainiert, entstehen im Muskel energetische Engpässe. Die Glykogenvorräte sinken weit unter die maximale Speicherkapazität. Auf diesen Mangel reagiert der Körper mit einer Vergrößerung der Energiespeicher in der beanspruchten Muskulatur. Gleichzeitig setzt das Muskelwachstum ein, die sogenannte Muskelhypertrophie. Weil im Training fortwährend Feinstrukturen der Muskeln verletzt oder zerstört werden, bilden sich neue Fasern. Ein spürbares Merkmal dieser Reparaturprozesse ist der „Muskelkater“. Für die Steigerung der muskulären Leistungsfähigkeit stellen also Energiemangel und Faserverschleiß die wichtigsten Reize dar.

Grundlagen des Stoffwechsels und der Energiebereitstellung

Für seine Kontraktionen um Arbeit zu verrichten, braucht der menschliche Muskel Energie. Als Träger dieser Energie – und damit als „Muskeltreibstoff“ – fungiert Adenosintriphosphat (ATP). Der menschliche Organismus verfügt über drei verschiedene Verfahren, diesen Muskeltreibstoff verfügbar zu machen: die aerobe Energieversorgung, die anaerob-laktazide sowie die anaerob-alaktazide Energieversorgung.

Beim Training im Radsport steht vor allem der aerobe Modus der Energiebereitstellung beziehungsweise des Stoffwechsels im Vordergrund, da dieser der wichtigste. Dies gilt nicht nur für den Radsport, sondern auch für alle anderen Sportarten. Die wissenschaftlich als „allgemeine aerobe Langzeitausdauer“ bezeichnete Grundlagenausdauer ist die Basis für alle anderen Ausdauerbelastungen, und der Anteil der Ausdauer an der Leistung liegt im Radsport bei über 90 Prozent.

Die aerobe Energiegewinnung spielt sich in den Mitochondrien („Kraftwerken“) der Muskelzellen ab, wo Kohlenhydrate und freie Fettsäuren zur Herstellung des ATP verwertet werden. In Form von Glykogen, das aus komplex zusammengepackten Traubenzucker-Molekülen (Glukose) besteht, sind Kohlenhydrate in der Leber und in den Muskeln gespeichert. Seine Benennung verdankt der aerobe Stoffwechsel dem Merkmal, dass die Oxidation, also die „Verbrennung“, nur unter Verwendung großer Mengen Sauerstoff ablaufen kann. Dieser gelangt durch die Atmung in den Körper. Die aerobe Energiebereitstellung läuft entweder als aerober Kohlenhydratstoffwechsel (vereinfacht: Traubenzucker + Sauerstoff = Wasser + Kohlendioxyd + Energie) oder als aerober Fettstoffwechsel ab (vereinfacht: Fett + Sauerstoff = Wasser + Kohlendioxyd + Energie).

Dass die aerobe Energieverwertung neben Kohlenhydraten in unterschiedlichem Ausmaß auch Fette nutzen kann, ist nicht nur für Freizeitradler, sondern auch für den ambitionierten Athleten von Bedeutung. Für den Freizeitradler hat die Fettverbrennung den Vorteil, dass er sein Körpergewicht in einem optimalen Bereich hält – oder dorthin gelangt. Leistungsorientierte Sportlerinnen und Sportler nutzen darüber hinaus einen gut trainierten Fettstoffwechsel, um ihre Glykogenspeicher für Belastungen sehr hoher Intensität, etwa Zwischenspurts, zu schonen.

Bei hochintensiven Dauerbelastungen reichen die Glykogenspeicher für maximal 90 bis 120 Minuten. Sind sie leer, ist ein starker Leistungsabfall nicht mehr abzuwenden. Der Körper kann dann die Energie zur Leistungsgewinnung nur noch aus Fetten bereitstellen, da er die letzten Reserven des Leberglykogens für die Aufrechterhaltung der Hirnfunktionen benötigt (im Gehirn können nur Glukosemoleküle zur Energiebereitstellung genutzt werden). Diesem Erschöpfungszustand, der unter Radsportlern auch als „Hungerast“ bekannt ist, beugt man vor, indem man bei intensiven oder lang andauernden Belastungen kohlenhydrathaltige Getränke und Nahrungsmittel zu sich nimmt. Die vollständig erschöpften Glykogenspeicher aufzufüllen, etwa nach einem Rennen, dauert bei optimierter Ernährung zwischen 24 und 48 Stunden.

Im Vergleich zu den Kohlenhydratvorräten sind die Fettreserven des Organismus nahezu unerschöpflich und stehen ohne spürbaren Leistungsverlust über mehrere Stunden zur Verfügung. Wegen der verhältnismäßig großen Sauerstoffmengen, die zu ihrer Verbrennung nötig sind, können die Fette allerdings nur bei geringeren Belastungsintensitäten zur Energiegewinnung genutzt werden. Zudem gilt: Auch bei der Nutzung des Fettstoffwechsels muss immer ein gewisser Anteil an Kohlenhydraten verbrannt werden.

Eine möglichst weitgehende und effektive Nutzung der Fettreserven kann trainiert werden. Audauertrainierte decken bis zu 60 Prozent ihres Energiebedarfs über den Fettstoffwechsel, beim Nichtsportler sind es etwa 40 Prozent. Generell gilt: Je besser der Ausdauertrainingszustand, desto höher ist bei einer gegebenen Belastungsintensität der Anteil der Fette an der Energiegewinnung. In die Muskelzellen eines trainierten Radsportlers sind in winzigen Tröpfchen zwei- bis dreimal mehr Fette zur Energiegewinnung eingelagert als in denjenigen eines Nichtsportlers (und etwa doppelt soviel Glykogen). Der Fettstoffwechsel kann allerdings nur dann auf einem hohen Niveau stabilisiert werden, wenn er durch regelmäßige längere Fahrten von geringer bis mittlerer Intensität trainiert wird.Training im Radsport - Energie

Neben der aeroben ist auch die anaerob-laktazide Energiebereitstellung im Radsport von Bedeutung. In diesem Modus wird Energie ohne Einsatz von Sauerstoff und unter Bildung von Laktat, dem Salz der Milchsäure, frei. Der Körper nutzt diesen Modus bei hochintensiven Beanspruchungen von 15 bis maximal 60 Sekunden; klassische Fälle sind der 400-Meter-Lauf, der 500-Meter-Eisschnellauf oder das 1000-Meter-Bahnzeitfahren. Der Mediziner und Radsportexperte Dr. Peter Konopka beschreibt den Mechanismus so: „Da die energiereichen Phosphate nur für maximal sechs bis acht Sekunden ausreichen, müssen sie schnell durch Abbau von Glykogen(Kohlehydratspeicher) oder Glukose (Blutzucker) regeneriert werden. Dabei entsteht unter Sauerstoffmangel Milchsäure (Laktat), die zunächst ohne genügend Sauerstoff nicht weiter abgebaut werden kann und sich daher im Blut anhäuft.“

Bei Maximalbelastungen von unter zehn Sekunden Dauer, etwa bei kurzen, explosiven Sprints, greifen die Muskelzellen auf ihre energiereichen Kreatinphosphatspeicher zurück, deren Kapazität allerdings nur für wenige maximale Kontraktionen ausreicht. Da dieser Stoffwechselmodus ebenfalls ohne Sauerstoffzufuhr und noch ohne Laktatbildung abläuft, wird er als anaerob-alaktizid bezeichnet. Eine entscheidende Rolle spielt er in Disziplinen wie Gewichtheben, Kugelstoßen oder Hochsprung.
Sauerstoffaufnahme und VO2 max

Als entscheidendes Merkmal der Ausdauerleistungsfähigkeit gilt die maximale Menge an Sauerstoff, die ein Radsportler bei Höchstbelastung über die Lungen dem Blut zuführen kann (VO2max). Dieses Sauerstoffquantum ist nicht identisch mit der Menge der eingeatmeten Luft. Während der erwachsene Nichtsportler pro Minute etwa drei Liter Sauerstoff aufnehmen kann, steigen diese Werte beim Trainierten auf bis zu 5,5 bis sechs Liter an. Die präzise Überprüfung dieser Größen erfolgt auf einem Ergometer und mit speziellen Messapparaturen. Aussagekräftiger als der absolute Wert ist eine Umrechnung auf die größtmögliche Sauerstoffaufnahme pro Kilogramm Körpergewicht. Während Untrainierte, und zwar Männer und Frauen zwischen 20 und 30 Jahren, hier auf 40 bis 45 ml pro Minute und Kilogramm Körpergewicht kommen, erreichen Radprofis Werte von 80 bis 90 ml.

Die Verbesserung der Sauerstoffaufnahmefähigkeit folgt dem Anpassungsmuster (Adaption), auf dem der gesamte Trainingsprozess basiert: beim Training im Radsport  oder auch in anderen Sportarten passen sich Herz, Kreislauf und Atmung in ihrer Leistungsfähigkeit den Belastungen an, die der Arbeitsmuskulatur zugemutet werden. Hierbei gilt jedoch zusätzlich, dass das individuell erreichbare Maximum der Sauerstoffaufnahme genetisch festgelegt zu sein scheint und im Schnitt erst nach etwa zehn Jahren intensiven Ausdauertrainings erreicht werden kann.

Folgende Faktoren beeinflussen die VO2max:

  • Die Ventilation, also die Belüftung der Lungen bei der Atmung
  • Die Weitergabe von ventiliertem Sauerstoff über die Lungenbläschen an das Blut (Gasaustausch)
  • Die Sauerstofftransportfähigkeit des Blutes (Herzzeitvolumen, Blutzellen)
  • Die Sauerstoffverarbeitungsfähigkeit des energetischen Systems der Zelle (innere Atmung, Mitochondrien, enzymatische Zellsysteme)

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