Die Bedeutung der Trainingsintensität für die sportliche Leistung

Die Trainingsintensität ist ein Eckpfeiler der sportlichen Konditionierung und spielt eine entscheidende Rolle bei der Leistungssteigerung. Die Intensität im Ausdauersport bezieht sich auf den Stoffwechselzustand des Körpers des Athleten, d. h. ob er aerob oder anaerob trainiert.
Das Verständnis der Intensität jedes Trainings ermöglicht maßgeschneiderte Trainingsprogramme, die auf bestimmte Energiesysteme und Leistungsziele abzielen. Durch gezielte Intensitätssteuerung können Sportler Höchstleistungen erzielen und sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Bei der Trainingsintensität geht es nicht um hartes, sondern um intelligentes Training. Erholungstraining sollte aus leichten aeroben Einheiten oder härteren Einheiten an der an-aeroben Schwelle bestehen. Jedes Training ist durch Intensität und Dauer definiert. Die Herausforderung besteht jedoch darin, jeden Tag zu wissen, was heute leicht ist oder ob ich in meinen Intervallen zu hart trainiere.

Aerobe und an-aerobe Schwellen

Die aeroben und anaeroben Schwellen haben maßgeblich zur Optimierung der Trainingsintensität beigetragen. Die aerobe Schwelle kennzeichnet die Trainingsintensität, bei der der Körper die Energieproduktion hauptsächlich durch den aeroben Stoffwechsel aufrechterhalten kann, wobei die Laktatbildung minimal ist. Training an oder knapp unter dieser Schwelle steigert die Ausdauer und die Effizienz der Energiesysteme. Die anaerobe Schwelle (AT) bzw. Laktatschwelle (LT) bezeichnet den Punkt, an dem sich Laktat schneller ansammelt, als es abgebaut werden kann, was auf eine Verlagerung hin zu einer stärker anaeroben Energieproduktion hindeutet. Training an oder knapp über dieser Schwelle verbessert die Fähigkeit eines Sportlers, höhere Intensitäten durchzuhalten und verzögert die Ermüdung.

Messung der Intensität

In den letzten Jahrzehnten haben sich die Messung und das Verständnis der Trainingsintensität deutlich weiterentwickelt. Anfangs waren subjektive Messgrößen wie die Bewertung der wahrgenommenen Anstrengung (RPE) weit verbreitet, die Sportlern eine einfache und dennoch effektive Möglichkeit bot, ihr Leistungsniveau einzuschätzen. Mit dem Fortschritt der Sportwissenschaft wurden jedoch objektivere Methoden entwickelt. Dazu gehören die Überwachung der Herzfrequenz, der Leistungsabgabe (beim Radfahren und Rudern) und des Tempos (beim Laufen und Schwimmen), die eine präzise Quantifizierung der Intensität ermöglichen.

Herzfrequenz als Intensitätsmaß

Die Herzfrequenzmessung ist seit langem ein wertvolles Instrument zur Messung der Trainingsintensität und bietet Sportlern eine nicht-invasive und unkomplizierte Methode, ihr Leistungsniveau zu beurteilen. Die Herzfrequenz entspricht dem Sauerstoff- und Energiebedarf des Körpers während des Trainings; mit zunehmender Intensität steigt auch die Herzfrequenz. Die Herzfrequenz allein gibt jedoch nicht die tatsächliche Intensität an. Laufen mit einer Herzfrequenz von 150 kann aerob oder anaerob sein. Da die Intensität den körperlichen Zustand des Sportlers widerspiegelt (trainiere ich aerob oder anaerob), reicht die Herzfrequenzmessung nicht aus.

Dies ist eine der größten Herausforderungen für die Wearable-Industrie. Der persönliche Aspekt der Herzfrequenz. Ein Athlet kann aerob mit einer Herzfrequenz von 160 laufen, während ein anderer mit derselben Herzfrequenz über der anoeroben Schwelle liegt. Der Herzfrequenzwert selbst gibt keinen Aufschluss über die tatsächliche Intensität im Hinblick auf den Stoffwechselzustand des Körpers. Daher gibt es verschiedene zonenbasierte Formeln, die Verbrauchern helfen sollen, die richtigen Werte einzustellen. Dies ist äußerst schwierig, da jeder Körper anders funktioniert und verschiedene Sportarten unterschiedliche Intensitätsstufen haben.

Die Wahrheit aus dem Labor herausfinden

Hier kommen Labortests ins Spiel. Sie messen direkte biochemische Marker, um den Übergang vom aeroben zum anaeroben Stoffwechsel zu analysieren und so die geeignete Trainingsintensität präziser zu bestimmen. Dies geschieht üblicherweise durch die Messung der Blutlaktatkonzentration bei zunehmender Trainingsintensität.

Die Laktatschwelle (LT) ist die gängigste Methode zur Bestimmung der anaeroben Schwelle. Sie wird jedoch von zahlreichen Faktoren beeinflusst, darunter dem individuellen Fitnessniveau, Stoffwechselreaktionen und Trainingsmodalitäten. Verschiedene Methoden ermöglichen eine flexible Messung, abhängig von der verfügbaren Ausrüstung, der Sportart und der für den jeweiligen Einsatzzweck erforderlichen Präzision. Einige Methoden eignen sich besser für Laborumgebungen, während andere auch in der Praxis angewendet werden können. Mit dem fortschreitenden wissenschaftlichen Verständnis der LT werden neue Methoden entwickelt, die den neuesten Erkenntnissen zum Verhalten von Laktat im Körper während des Trainings Rechnung tragen.

Die unterschiedlichen Methoden verdeutlichen auch die Herausforderung, die anaerobe Schwelle für jeden Athleten individuell zu definieren. Letztendlich können die Ergebnisse je nach Testprotokoll, Labor und Personal sehr unterschiedlich ausfallen, damit der Athlet die richtige Intensität erreicht. Dies wurde anhand eines Diagramms im Forschungsartikel veranschaulicht, in dem verschiedene Laktatschwellenmethoden für einen Testdatensatz definiert wurden. Die Spanne der Ergebnisse war enorm und konnte zwischen 243 Watt und 338 Watt liegen. Das Diagramm zeigt jede Methode als Kreis auf der Laktatkurve und die Zahl nach der Methode mit der resultierenden Leistungszahl.

Bild aus dem Artikel „Die anaerobe Schwelle: 50+ Jahre Kontroverse“ von David C et al. (3), veranschaulicht die verschiedenen Methoden zur Bewertung der Laktatschwelle in einem Diagramm.

Die Laborergebnisse in die Praxis umsetzen

Die Anwendung der Laborergebnisse im täglichen Training ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Diese sind auf mehrere Faktoren zurückzuführen.

Unterschiede im Sport
Verschiedene Sportarten haben unterschiedliche Intensitätsstufen. Labortests auf dem Laufband oder dem Fahrradergometer bedeuten nicht automatisch, dass diese Intensitäten auch beim Langlauf oder Fußballspielen angewendet werden können. Dies stellt eine Herausforderung dar, da die Messungen im Testprotokoll nicht die tatsächlichen Intensitätsstufen wiedergeben, die Sportler in bestimmten Sportarten, die sie möglicherweise im Rahmen ihres täglichen Trainings nutzen, verwenden würden.

Die Sportart weist unterschiedliche Intensitäten auf, die von der beteiligten Muskelmasse, dem Bewegungsmuster, der Biomechanik, dem Beitrag des Energiesystems und den Umgebungsbedingungen beeinflusst werden.

• Beim Laufen werden beispielsweise mehr Muskelmasse und exzentrische Kontraktionen beansprucht als beim Radfahren, was die Laktatproduktion erhöhen und die Laktat-Clearance verringern kann.
• Beim Schwimmen werden mehr Oberkörpermuskeln beansprucht und man nimmt eine horizontale Position ein als beim Laufen und Radfahren, was den Blutfluss und den Gasaustausch verändern kann.
• Beim Rudern werden sowohl die Muskeln des Ober- als auch des Unterkörpers beansprucht und es kommt auf eine variable Schlagfrequenz und Leistungsabgabe an, was sich auf die Laktatkinetik und die Sauerstoffaufnahme auswirken kann.

Nachfolgend finden Sie ein Beispiel für eine Untersuchung Unterschiede zwischen den Ergebnissen kardiopulmonaler Belastungstests auf Laufbändern und Fahrradergometern bei Triathleten und deren Zusammenhang mit der Körperzusammensetzung und dem Body-Mass-Index von Szymon et al. [2], die den Unterschied zwischen der Intensität beim Laufen und Radfahren verdeutlicht. Die hervorgehobenen Werte veranschaulichen einen durchschnittlichen Unterschied von 13 Herzschlägen bei den Studienteilnehmern beim Radfahren im Vergleich zum Laufen. Analog dazu verdeutlicht dies einen durchschnittlichen Unterschied von 6 Herzschlägen bei den Teilnehmern. (2)

Daher ist es wichtig, die Intensitätsstufen für jede spezifische Sportart zu ermitteln und zu bestimmen, anstatt einen allgemeinen Wert zu verwenden oder ihn von einer Sportart auf eine andere zu übertragen. Darüber hinaus ist es wichtig, sportspezifische Faktoren wie Technik, Ausrüstung, Bedingungen wie Gelände, Luft- oder Wassertemperatur und Wind zu berücksichtigen, die die vordefinierten Intensitätsstufen beeinflussen können.

Tägliche Variationen

Mit der Zeit kann sich die anaerobe Schwelle eines Sportlers durch Trainingsanpassungen verändern. Mit zunehmender körperlicher Fitness kann sich die Schwelle erhöhen, sodass der Sportler seine Trainingsintensität anpassen muss, um sich weiter zu verbessern.

Die häufigste Herausforderung bei Intensitätsmessungen sind die Umgebungsbedingungen. Beim Laufen in der Hitze ist die Herzfrequenz voraussichtlich 10–20 Schläge höher als üblich. Dadurch ist es extrem schwierig festzustellen, ob man sich noch im gewünschten Intensitätsniveau befindet. Ähnliche Herausforderungen ergeben sich, wenn man die Intensität im Lauftempo misst und in technischem Gelände oder im Winter in einer bestimmten Zone läuft. Die Messung ist nicht relevant. Auch die Höhe kann die Herzfrequenz um 10–20 Schläge beeinflussen.

Die körperliche Verfassung eines Sportlers kann aufgrund von Faktoren wie Schlaf, Ernährung, Stress und Erholungszustand täglich variieren. Die tägliche persönliche Schwankung – ob Sie eher ein Abend- oder Morgenmensch sind – beeinflusst die Leistung im Tagesverlauf. Diese täglichen Schwankungen können die anaerobe Schwelle beeinflussen und es schwierig machen, konstante Trainingsintensitäten bei Cross-Training-Einheiten aufrechtzuerhalten. Diese Veränderungen können sogar innerhalb eines Tages erheblich sein.

Hier ist die Studie „Bei Sportlern sind die täglichen Schwankungen der maximalen Sauerstoffaufnahme mehr als doppelt so groß wie die täglichen Schwankungen“ von Knaier R et al. [4], die eine Veränderung der VO2max zu verschiedenen Tageszeiten der Studienteilnehmer veranschaulicht. In dieser Studie konnte ein mittlerer Unterschied in der VO2max festgestellt werden.

• Tagesschwankungen: 5,0 ± 1,9 ml/kg/min
• Tägliche Schwankung: 2,0 ± 1,0 ml/kg/min

Um die Bedeutung zu quantifizieren: Der Unterschied von 5ml/kg/min könnte bedeuten, ~10-15min Unterschied beim Marathonlauf oder ~10-15s/km Unterschied im Lauftempo. Dies könnte in der Praxis bedeuten, dass ein Athlet, der in Zone 3 trainiert, tatsächlich in Zone 5 trainiert.

Variation des % der VO2max während des Tages von – Bei Sportlern sind die täglichen Schwankungen der maximalen Sauerstoffaufnahme mehr als doppelt so groß wie die täglichen Schwankungen von Knaier

Intensität bei langen Trainingseinheiten

Bei längeren Trainingseinheiten verschiebt sich die empfundene „Intensität“ der Arbeit aufgrund von Ermüdung und der Ansammlung von Stoffwechselnebenprodukten wie Laktat. Dies kann es für Sportler schwierig machen, die richtige Trainingsintensität für optimale Leistung abzuschätzen. Forschungsartikel „Veränderungen des Säure-Basen-Haushalts und der Laktatkonzentration im Blut bei Amateur-Ultramarathonläufern während eines 100-km-Laufs“ von Jastrzębski Z et al., der die Intensität basierend auf Herzfrequenz, Tempo und Laktat während eines Ultralangstreckenlaufs untersuchte. Dies veranschaulicht, wie die „Intensitätsmetriken“ Tempo und Herzfrequenz während des Rennens Schritt für Schritt sinken. Athleten, die die Sprosse mit +10 km/h oder 78 % ihrer maximalen Herzfrequenz beginnen, beginnen auf 8,6 km/h und 74 % ihrer maximalen Herzfrequenz abzufallen. Gleichzeitig steigt der Laktatspiegel allmählich von 1,5 mmol/l auf 2 mmol/l und erreicht in späteren Stadien einen Höchstwert von 3–4 mmol/l. Dies veranschaulicht die Herausforderung für den Sportler, bei langen Anstrengungen die vordefinierten Intensitätsmesswerte für das Tempo zu verwenden.

Veränderungen des Säure-Basen-Haushalts und der Laktatkonzentration im Blut bei Amateur-Ultramarathonläufern während eines 100-km-Laufs. Jastrzębski Z et al. Die Pfeile wurden den Grafiken in diesem Artikel hinzugefügt.

Zusammenfassung

Intensität bezieht sich im Ausdauersport auf den Stoffwechselzustand. Ist die aktuelle Belastung aerob oder anaerob? Die genaue Bestimmung der anaeroben Schwelle erfordert anspruchsvolle Geräte und Testprotokolle, die möglicherweise nicht allen Sportlern zur Verfügung stehen. Feldtests und Schätzungen können zwar eine gewisse Orientierung bieten, sind aber möglicherweise nicht so präzise wie Laboruntersuchungen. Der tägliche Körperzustand, unterschiedliche Sportarten und andere Faktoren wie Hitze, Höhe oder Trainingsdauer beeinflussen die Intensität. Dies erschwert es Sportlern, die Trainingsintensität im täglichen Training zu messen und zu überwachen.
ZoneSense versucht mit dem DDFA-Index, dieses Hindernis zu beseitigen.

(1) BENEKE, RALPH; von DUVILLARD, SERGE PETELIN. Bestimmung der maximalen Laktat-Steady-State-Reaktion bei ausgewählten Sportereignissen. Medicine & Science in Sports & Exercise 28(2): S. 241-246, Februar 1996. https://journals.lww.com/acsm-msse/fulltext/1996/02000/determination_of_maximal_lactate_steady_state.13.aspx

(2) Unterschiede zwischen Laufband- und Fahrradergometer-Ergebnissen von kardiopulmonalen Belastungstests bei Triathleten und ihr Zusammenhang mit der Körperzusammensetzung und dem Body-Mass-Index von Szymon Price 1, Szczepan Wiecha 2, *ORCID, Igor Cieśliński 2, Daniel Śliż 1,3, *ORCID, Przemysław Seweryn Kasiak 4ORCID,Jacek Lach 1,Grzegorz Gruba 4ORCID,Tomasz Kowalski 5ORCID undArtur Mamcarz 1ORCID Int. J. Umgebung. Res. Öffentliche Gesundheit 2022, 19(6), 3557; https://doi.org/10.3390/ijerph19063557

(3) Poole, DC, Rossiter, HB, Brooks, GA und Gladden, LB (2021), Die anaerobe Schwelle: Über 50 Jahre Kontroverse. J Physiol, 599: 737-767. https://doi.org/10.1113/JP279963

(4) Knaier R, Qian J, Roth R, Infanger D, Notter T, Wang W, Cajochen C, Scheer FAJL. Tagesschwankungen der Maximalausdauer und Maximalkraftleistung: Eine systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse. Med Sci Sports Exerc. 2022 Jan 1;54(1):169-180. doi: 10.1249/MSS.0000000000002773. PMID: 34431827; PMCID: PMC10308487.

(5) Jastrzębski Z, Żychowska M, Konieczna A, Ratkowski W, Radzimiński Ł. Veränderungen des Säure-Basen-Haushalts und der Laktatkonzentration im Blut bei Amateur-Ultramarathonläufern während eines 100-km-Laufs. Biol Sport. 2015 Sep;32(3):261-5. doi: 10.5604/20831862.1163372. Epub 31. Juli 2015. PMID: 26424931; PMCID: PMC4577565.