ATSB1801 Grenzen menschlicher Leistungsfähigkeit

Modul-Icon 03-41-0513-se
Veranstaltung Aktuelle Themen der Sportbiomechanik
Autor(en) Janik D., Erik G., Nina K.
Bearbeitungsdauer circa 45 Minuten
Zuletzt geändert am 30.07.2018

1. Einleitung

Gibt es Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit? Wenn ja, wo liegen diese und wie können diese erreicht werden?
Bereits seit Jahren werden anhand von Untersuchungen, Prognosen zur Leistungsentwicklung in den verschiedenen Sportarten herangezogen um zu ermitteln wie sich Rekorde in den nächsten Jahren entwickeln. Vor allem in Sportarten mit klar messbaren Leistungen (Meter, Zeit etc.) werden immer wieder Analysen erstellt und Prognosen getroffen.
Der Großteil der durchgeführten Untersuchungen beruhen auf Anschauungen von Wettkampfergebnissen, deren Entwicklung innerhalb der vergangenen Jahre und der darauf aufbauenden Extrapolationen. Zum ermitteln dieser werden Ergebnisse in einer Zeitreihe zusammengestellt, woraus wiederum eine mathematische Funktion ermittelt wird und somit eine Vorhersagen für die Zukunft getroffen. Dennoch besitzen langfristige Aussagen häufig wenig Aussagekraft, da durch viele Veränderungen innerhalb der großen Zeitspanne die Leistungsentwicklung durch bestimmte Faktoren stark beeinflusst werden kann. Hier können beispielsweise Änderungen im Reglement großen Einfluss auf die Leistungen nehmen, allerdings auch Faktoren wie neue Trainingsmethoden, Techniken oder spezielle Wettkampfausrüstungen. Mit der Frage nach den menschlichen Leistungsgrenzen haben wir uns in dieser Arbeit näher beschäftigt und gehen hierbei auf die Grundformen der Kondition, nämlich Ausdauer, Schnelligkeit und Kraft ein und zeigen Faktoren auf, die diese Fähigkeiten beeinflussen. Im Bereich der Ausdauer ziehen wir die Komponenten im Marathon heran, während wir beim Thema Schneligkeit den 100m Lauf genauer betrachten. Im Bereich der Kraft werden die Leistungsbestimmenden Faktoren der Kraft aufgezeigt, deren Grenzen und anhand der Weltrekorde im Kraftdreikampf ein kleiner Richtwert zur maximalen Kraftleistung gegeben (Schnabel, Harre & Krug 2007 S. 568 ff.)

Wir werden niemals aufhören, nach dem zu streben, was andere für unvorstellbar halten. Wir gehen den Weg weiter. (Nike über „Breaking2“)

2. Menschliche Leistungsfähigkeit

Menschliche Leistungsfähigkeit umfasst eine bestimmte Leistung, die ein Mensch oder ein Sportler über einen längeren Zeitraum gesehen erbringen kann. Sie beruft sich zum einen auf die körperliche (physische) als auch auf die geistige (psychische/mentale) Leistungsfähigkeit (Jaeger, 2015).
In der Gesellschaft können seit jeher zwei Verhaltensweisen hinsichtlich der menschlichen Leistungsfähigkeit vernommen werden. Einerseits ist Bewunderung für außergewöhnliche körperliche und geistige Leistung zu erkennen und andererseits das Begehren nach genau solch einer herausragenden Leistung und das Erfahren der eigenen Leistungsgrenze, deren Höhe ganz individuell unter den Sportlern differiert (Dickhuth, 2003).

2.1 Differenzierung motorischer Leistungsfähigkeit

Da sich unser Thema tiefgründiger mit der menschlichen Leistungsfähigkeit beschäftigt, ist es von Bedeutung, diese zu untergliedern und im Folgenden näher auf die Differenzierung der motorischen Leistungsfähigkeit einzugehen. In der Sport- und Bewegungswissenschaft bestehen unterschiedliche Betrachtungsweisen der Bewegung und Motorik. Diese basieren auf ganzheitlichen, empirisch-analytischen oder funktionalen Ansätzen. Als theoretische Grundlage zur Betrachtung und Beschreibung motorischer Fähigkeiten, wird sich hierbei auf den differenzierten fähigkeitsorientierten Ansatz, welcher empirisch-analytisch geprägt ist bezogen (Bös, 1987, S. 19; Roth & Willimczik, 1999, S. 227 ff.). In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die dargelegte Betrachtungsweise motorischer Fähigkeiten als rein hypothetisches Konstrukt fungiert (Hirtz, 2002, S. 22).

Abb.1: Differenzierung motorischer Fähigkeiten nach Bös et al. (1987, S. 94).

Nach der Differenzierung motorischer Fähigkeiten werden diese auf der ersten Ebene in konditionelle und koordinative Fähigkeiten gegliedert (Abb. 1). Die konditionellen Fähigkeiten sind vornehmlich energetisch determiniert, wohingegen die koordinativen Fähigkeiten vor allem informationsorientiert sind und als Steuerungs- und Regulationsprozesse beschrieben werden (Bös, 1987, S. 93. ff.; Roth & Willimczik, 1999). Auf der zweiten Ebene lassen sich Ausdauer, Kraft, Schnelligkeit und Koordination in die fünf motorischen Grundeigenschaften (Basisfähigkeiten) differenzieren. Diese gliedern sich auf einer dritten Ebene in weitere zehn leistungsbestimmende motorische Fähigkeiten. Hierbei sind die aerobe Ausdauer (AA), die Maximalkraft (MK) sowie die Koordination bei Präzisionsaufgaben (KP) eindeutigen Kategorien der motorischen Grundeigenschaften zuzuordnen und gelten als Dimensionen der Motorik. Die weiteren leistungsbestimmenden motorischen Fähigkeiten anaerobe Ausdauer (AnA), Kraftausdauer (KA), Schnellkraft (SK), Aktionsschnelligkeit (AS), Reaktionsschnelligkeit (RS) und Koordination unter Zeitdruck (KZ) sind keiner einheitlichen Basisfähigkeit unterzuordnen und werden als Mischform interpretiert (Bös, 1987, S. 94).

verfasst von Nina Kilian


3. Ausdauerleistungsfähigkeit am Beispiel Marathon

Obwohl es keine Disziplin gibt, in der ausschließlich eine der im oberen Verlauf differenzierten motorischen Basisfähigkeiten vorkommt, und diese Einteilung zudem theoretisch ist, kann man doch davon ausgehen, dass in den verschiedenen Sportdisziplinen die eine oder andere Beanspruchungsform dominiert (Dickhuth, 2003).

3.1 Ausdauerleistungsfähigkeit

Die sportartspezifische Ausdauerleistungsfähigkeit hängt von der Größe der absoluten bzw. relativen maximalen Sauerstoffaufnahme sowie vom Prozentsatz ihrer Nutzungsmöglichkeit über eine gegebene Zeitdauer und damit von der aeroben-anaeroben Schwelle ab. Gleichzeitig kommen weitere anatomisch-physiologische Einflussfaktoren zu tragen, die leistungsbegrenzend auf die Ausdauerleistungsfähigkeit wir-ken, wie z.B. das Last-Kraft-Verhältnis, die Qualität der bewegungstypischen Koordination, die Leistungsfähigkeit von Herz, Kreislauf, Atmung, Stoffwechsel und die Zusammensetzung der Skelettmuskulatur nach Fasertypen (Hollmann & Strüder, 2009).

3.2 Das Phänomen der physischen Grenzerfahrung im Marathon

Das Phänomen und der Mythos rund um einen Marathonlauf begeistert Menschen rund um die Welt, so dass jedes Wochenende erneut Menschen dadurch entweder pures Vergnügen und Begeisterung erfahren – oder an ihre menschlichen Grenzen gelangen.

Die Legende des Marathons reicht bereits über 2500 Jahre zurück. Sie ist Vermutungen zufolge auf den Boten Phidippides im alten Griechenland zurückzuführen, der damals eine Distanz um ungefähre 40 Kilometer zurücklegen musste, um den Sieg der Athener über die persische Armee zu verkünden. Dies nahm Michel Bréal im Jahre 1896 bei den Olympischen Spielen in Athen zum Anlass, den Marathlonlauf erstmalig als Wettkampfstrecke auszutragen (Brenkus, 2011). Seither war diese Art der Auseinandersetzung mit der eigenen menschlichen Leistungsfähigkeit noch nie so begehrt wie in den letzten Jahren. Viele Menschen folgen dieser Massenbewegung und entwickeln den Traum, ein Mal in ihrem Leben für einen Marathon zu trainieren und diesen erfolgreich abzuschließen. Für diesen Lebenstraum geraten die meisten von ihnen an ihre physischen Leistungsgrenzen und erleben individuelle Grenzerfahrungen.
Getrieben sind diese von ganz unterschiedlichen Aspekten. Während es zum einen Läufer gibt, die aufgrund des Gedankens an ihre Gesundheit und Fitness oder dem Erhalt und der Verbesserung ihrer körperlichen Leistungsfähigkeit zum Laufen gekommen sind, gibt es ebenso die Läufer, die durch das Laufen ihrem Alltag entfliehen und ihn als Mittel zum Stressabbau und Ausgleichsmöglichkeit sehen und dadurch mit dem Laufen Spaß und Freiheit assoziieren (Simoneit, 2005). Weiterhin sprechen Marathonläufer von einer enorm intensiven Erfahrung mit der eigenen körperlichen Fähigkeit, die gar Wirkungen einer Körpermeditation gleichzusetzen wäre. Das Phänomen und den Drang zu einer solchen Grenzerfahrung sollen im Folgenden durch Zitate von Marathonläufer näher gebracht und besser nachvollzogen werden können (Simoneit, 2005, S. 8 f.):

„Laufen ist eine Überwindung. Es ist Spaß, wenn die Sonne scheint. Noch mehr ist es Spaß, wenn ich mit Leuten laufe. Laufen ist Ablenkung, Stressabbau, Herausforderung, Ziel. Vor Wettkämpfen bin ich nervös.“ (Carsten Schütz, Leistungsläufer)

„Ich brauche die Bewegung. Wenn ich die nicht habe, bin ich traurig.“ (Tegla Loroupe, Marathon-Weltrekordlerin)

„Eine dreiviertel Stunde laufe ich sehr langsam, danach laufe ich eine halbe Stunde sehr schnell. Manchmal habe ich dann nach dem Laufende das Runners High.“ (Toni Kirschbgaum, Cheftrainer TV Wattenscheid)

„Vielleicht nur ein Spleen. Aber mir gefällt das Heroische am Laufen. Auch wenn Laufen Alltag ist, ist es nichts Alltägliches. Jeder Läufer ist ein kleiner Held, jeder Finisher ist ein Sieger, Läufer sind Sieger. Sieger über sich selbst.“ (Reporter)

„Tegla, was fühlst du, wenn du läufst?“ - „Schmerzen.“ (Tegla Loroupe, Marathon-Weltrekordlerin)

„Laufen ist ein großer Teil meines Lebens. Das habe ich von klein an begeistert gemacht, heute laufe ich dreimal die Woche. Das ist ein Stück Lebensfreude.“ (Tono Kirschbaum, Cheftrainer TV Wattenscheid)

Es wird eindeutig, dass die Motive für einen Marathonlauf weitläufig sind. Studien zufolge sollen diese anhand von drei Gruppen differenziert werden (Gabler, 2002): <note>

  • Die extrinsisch motivierten Läufer
  • Die Spaßläufer
  • Die wettkampforientierten Läufer

</note>

Die extrinsisch motivierten Läufer erteilen dem Laufen einen gewissen Zweck und bestreben dadurch ihre Kompetenz unter Beweis stellen zu können. Sie streben nach Anerkennung und Ansehen und genießen es, sich mit anderen Läufern zu messen und sich darstellen zu können.
Gegensätzlich hierzu genießen die Spaßläufer das Dasein mit sich selbst oder innerhalb von Laufgruppen und erfreuen sich daran, die Natur genießen und sich regelmäßig bewegen zu können. Während es sich bei ihnen um eine lockere Laufeinheit handelt, konzentrieren sich die wettkampforientierten Läufer darauf anhand genauer Trainingspläne ihre Bestzeit von einem zum nächsten Marathon zu verbessern. Jedoch ist auch zu beachten, dass sich aus diesen drei Gruppen Schnittstellen ergeben können und eine Mischung verschiedener Motive durchaus häufig vorkommt.
Das Phänomen Marathon zieht also die verschiedensten Personengruppen mit in seinen Bann, so dass Hobby- und Freizeitläufer, aber auch Leistungssportler oder junge und ältere Sportler ihre ganz individuelle Grenzerfahrung erleben können und wollen (Gabler, 2002).

verfasst von Nina Kilian


3.3 Leistungsbestimmende Faktoren beim Marathon

Das Marathontraining gilt als das mit komplexeste Training, an das sich ein Sportler heranwagt. Um dies richtig zu gestalten und bedacht an einen Marathonlauf heranzugehen ist es wichtig, all die weitreichenden Faktoren, die leistungsbestimmend und beeinträchtigend wirken können zu verstehen und sich über diese bewusst zu werden. Im Rahmen dieses Wiki-Beitrags wird jedoch lediglich auf die ausschlaggebendsten Faktoren eingegangen und nicht das Ziel verfolgt, alle Faktoren breit gefächert auszulegen.
Die Energiebereitstellung und –gewinnung ist im Ausdauersport von besonderer Bedeutung. Alle Systeme, die hieran beteiligt sind, können auf die eigene Leistungsfähigkeit limitierend bzw. bestimmend wirken (Dickhuth et al., 2007). Hierzu zählen zum einen die Systeme des Sauerstofftransports/ die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2 Max.), die Energiespeicher und der Stoffwechsel in der Muskelzelle.

Tabelle 1: Leistungsbestimmende Faktoren, deren Kriterien und Grenzen (Dickhuth, 2003; Weineck, 2004; Heck, 2006; Dickhuth et al., 2007).
Leistungsbestimmende Faktoren Kriterien Menschliche Grenze
Sauerstofftransport Lungendiffusionkapazität, Sauerstofftransportkapazität des Blutes, Kapillarisierung der Muskulatur und Lungendiffusionskapazität Max. Sauerstoffaufnahme von Männern ca. 80-85 ml/kg/min und bei Frauen ca. 75-80 ml/kg/min
Energiespeicher Glykogenspeicher in den Muskeln und Leber, Fettreserven Glykogenspeicher von ~150 gr in der Leber; 1-2%/kg Muskelmasse in den Muskeln (Bsp: ca. 450gr bei 30kg Muskelmasse); Fettreserven gewöhnlich in großen Mengen (nicht leistungslimitierend)
Stoffwechsel in der Muskelzelle Größe und Anzahl von Mitochondrien sowie der Konzentration bestimmter Enzyme
Adaption des Herzens/Hypertrophie des Herzmuskels Schlagvolumen sowie die Blutversorgung des Herzens Max. Masse Herzmuskel: 7-7,6g/kg Körpergewicht, max. Herzvolumen: 1300 Milliliter, max. Herzminutenvolumen: 40 Liter, max. Atemminutenvolumen: 250l/min
Genetische Veranlagung Muskelfasertypen l (Ausdauer) und ll (Schnelligkeit)

<note tip> Joyner, Ruiz & Lucia (2011) halten jedoch die drei bedeutendsten leistungslimitierenden Faktoren fest:

  • VO2 Max (Maximale Sauerstoffaufnahme)
  • Anaerobe Schwelle
  • Laufökonomie (Menge an verbrauchtem Sauerstoff (in ml/kg/min) bei submaximaler Laufgeschwindigkeit)

</note>

verfasst von Nina Kilian


3.4 Weltbestleistungen und Prognose für die Zukunft

Die Thematik rund um aktuelle Weltrekorde im Marathon und die magische Grenze von zwei Stunden für die Distanz von 42,195 Kilometer zu unterbieten, war selten so publik wie bisher. Es fällt auf, dass sich die Entwicklung der Bestzeiten bei den Männern und Frauen enorm gesteigert hat und die Besten aller Marathonläufer dieser magischen Grenze immer näher kommen (Joyner, Ruiz & Lucia, 2011).

Die Leistungen von Marathonläufern sind seit dem Jahre 1925 bis 1965 mit wenigen Ausnahmen rapide gestiegen, so dass sich die Laufzeiten pro Jahrzehnt um ca. 1-5 Minuten stetig verbessert haben (Abb. 2). Zurückgeführt werden kann dies eventuell auf die bessere medizinische Versorgung, der besseren Ernährung und Laufkleidung nach dem Zweiten Weltkrieg. Nach dieser Zeitspanne konnten die Weltrekorde und Weltbestleistungen jedoch nur noch um einige Sekunden verbessert werden und scheinen sich in naher Zukunft einem Wert zu nähern, der nicht weiter unterschritten werden kann. Französische Sportwissenschaftler, die sich mit der Prognose kommender Weltbestleistungen und dem Erreichen der fast unmöglichen Grenze von 2 Stunden beschäftigen halten fest, dass die weltbesten Läufer bereits 99 Prozent ihrer körperlich möglichen Leistung abrufen. Das bedeutet, dass die Läufer bereits in unmittelbarer Nähe der menschlichen Leistungsgrenze in Bezug auf neue Marathonbestzeiten angekommen zu sein scheinen. Es wird vermutet, dass die weltbesten Läufer in den kommenden zwanzig Jahren ein maximales Leistungsniveau zu 99,5 Prozent abrufen könnten (Berthelot et al., 2008). Dies hätte zur Folge, dass ein ultimater Höhepunkt zu erwarten ist und die Entwicklung neuer Weltrekorde daraufhin ein Ende haben würde.
Auf diese Schlussfolgerung kamen sie, indem sie vergangene Weltrekorde seit den Olympischen Spielen 1896 analysierten und die jeweiligen Zeiten, Längen und Gewichte in Diagrammen untersuchten. Verfolgt man die Graphen bis zu den Jahren 2020 bzw. 2035 kann nach dem Mediziner Mike Joyner je nach verwendeter Berechnungsmethode die Schwelle der zwei Stunden Marke gebrochen werden. Bereits 1991 berechnete er, dass unter optimalen Bedingungen und Voraussetzungen ein Läufer bestenfalls eine Zeit von 1:57:59 Stunden laufen könnte (Joyner, 1991).

Abb. 2: Entwicklung und Verlaufstendenzen der Marathonbestzeiten seit 1930 bis 2035 (Joyner, Ruiz & Lucia, 2011)




















Noch vor einiger Zeit schien das Erreichen der Zwei-Stunden-Marke für die Marathondistanz als unnahbar und unmöglich. In den untenstehenden Tabelle (Tab. 2 und Tab. 3) wird verdeutlicht, wie dicht besiedelt die ersten zehn Plätze der Weltbestleistungen im Marathon sind. Zwischen dem ersten Platz von Dennis Kimetto aus Kenia (2:02:57 h) und dem zehnten Platz von Mosinet Gemerew aus Äthiopien (2:04:00 h) trennen „gerade mal“ 1:03 Minute. Ähnliches ist auch bei den Frauen zu erkennen (Tab. 3). Die Weltbestleistung von Paula Radcliffe (2:15:25 h) aus dem Vereinigten Königreich ist seit 2003 unangefochten auf Platz 1. Seither ist es keiner Läuferin gelungen, diesen Weltrekord zu brechen, stattdessen sind die Weltbestleistungen der dahinter folgenden Plätze immer dichter beieinander. Auch eine Bestätigung, dass Komponenten wie der Sauerstoffumsatz, die neuromuskuläre Koordination sowie weitere wichtige Faktoren eine natürlich physiologische Grenze haben (Joyner, Ruiz & Lucia, 2011).

Tabelle 2: Weltbestleistungen im Marathon der Männer (Steffny, 2018)
Rang Zeit (h:min:sek) Name (Land) Ort und Datum
1 2:02:57 Dennis Kimetto (KEN) Berlin 28.9.2014
2 2:03:03 Kenenisa Bekele (ETH) Berlin 25.9.2016
3 2:03:05 Eliud Kipchoge (KEN) London 24.4.2016
4 2:03:13 Emmanuel Mutai (KEN) Berlin 28.9.2014
5 2:03:13 Wilson Kipsang (KEN) Berlin 25.9.2016
Tabelle 3: Weltbestleistungen im Marathon der Frauen (Steffny, 2018)
Rang Zeit (h:min:sek) Name (Land) Ort und Datum
1 2:15:25 Paula Radcliffe (GBR) London 13.04.2003
2 2:17:01 Mary Keitany (KEN) London 23.04.2017
3 2:17:56 Tirunesh Dibaba (ETH) London 23.04.2017
4 2:18:31 Vivian Cheruiyot (KEN) London 22.04.2018
5 2:18:47 Catherine Ndereba (KEN) Chicago 07.10.2001


Mit diesem Phänomen beschäftigen sich seither auch große Sportmarken wie z.B. Nike, die die besten Läufer der Welt dabei unterstützen, den zuletzt aufgestellten Weltrekord zu toppen und die Marathondistanz unter zwei Stunden zu laufen. Mit dem Projekt „Breaking2“ setzt Nike in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern, Biomechanikern, Produktdesignern und Therapeuten auf die Betreuung von dem Halbmarathon-Weltrekordler Zersenay Tadese aus Eritrea, dem Olympiasieger Eliud Kipchoge aus Kenia und Lelisa Desisa aus Äthiopien. Der Favorit Eliud Kipchoge wurde wie geplant abwechselnd von sechs Tempomachern unterstützt, was nicht den Regeln des Leichtathletik-Weltverbandes IAAF entspricht. Daher wird seine unglaubliche neue Bestzeit von 2:00:25 Stunden nicht als offizieller Weltrekord gewertet. Trotz oder vielleicht gerade weil die große Schwelle von zwei Stunden nicht gebrochen werden konnte, sind das Team um Nike aber auch unzählige Wissenschaftler zuversichtlich, weiter an den richtigen Stellschrauben zu drehen und die bedeutenden Faktoren zu verbessern, um neue Möglichkeiten für das Ziel „sub2“ zu erzielen. Denkbar wären hier Verbesserungen im mentalen Bereich zu erzielen. Aber auch hinsichtlich neuer Trainingsmethoden und Innovationen rund um das Laufmaterial, insbesondere dem Laufschuh, sehen Experten noch mehr Potential (sub-2-hours, 2011).

verfasst von Nina Kilian


4. Kraftleistungsfähigkeit

Die konditionelle Basisfähigkeit Kraft lässt sichin weitere drei leistungsbestimmende motorische Fähigkeiten hinsichtlich ihrer Erscheinungsform untergliedern. Die Kraftausdauer (KA) wird durch den Energiestoffwechsel und die Muskelfaserzusammensetzung beeinflusst und beschreibt die Widerstandsfähigkeit im Rahmen von lang andauernden, sich wiederholenden Belastungen bei statischer oder dynamischer Arbeitsweise wider. Die neuromuskuläre Fähigkeit hingegen ist bei der Schnellkraft (SK) von hoher Bedeutung. Und die Maximalkraft, auf die im Folgenden näher eingegangen wird. (Bös et al. 2009) Bevor der Frage nach dem maximal möglichen Kraftpotenzial bzw. der Maximalkraft nachgegangen wird, muss diese zunächst definiert werden:
Maximalkraft: „Die Maximalkraft stellt die höchstmögliche Kraft dar, die das Nerv-Muskel-System bei maximaler willkürlicher Kontraktion auszuüben vermag“ (Weineck, 2007, S.371).

Diese kann weiterhin in statische und dynamische Maximalkraft unterschieden werden (Weineck, 2007). Nach der Frage, nach dem maximal möglichen Kraftniveau das vom Mensch erreicht werden kann, muss man zunächst die Abhängigkeitsparameter der Maximalkraft betrachten. Neben dem physiologischen Muskelquerschnitt sind ebenfalls die Muskelfaserzusammensetzung sowie die Intra- und Intermuskuläre Koordination des Muskels ausschlaggebend für maximale Kraftleistungen (Hohmann, Lames & Letzelter 2003; Schnabel, Harre & Krug, 2008). Neben den genannten drei Parameter sind noch weitere Aspekte wie beispielsweise die Motivation oder Muskelfaserlänge und der Zugwinkel, sowoe die Technik mit verantwortlich (Letzelter & Letzelter 1986). Um den Rahmen dieser Arbeit nicht zu sprengen wird allerdings nur auf die vier erstgenannten Themen näher eingegangen Im Folgenden werden nun die wichtigsten Parameter erläutert und beschrieben.

verfasst von Janik Dreiseitl


4.1. Muskelquerschnitt

Jeder cm² kann eine Last von 6kg heben (Weineck, 2007 nach Hettinger, 1966). Diese Aussage unterstreicht die Wichtigkeit der Muskelquerschnittsgröße auf die Kraftleistung. Mithilfe von Training, speziell Krafttraining, erreicht der Muskel eine Hypertrophie und erlangt somit eine Vergrößerung der Querschnittsfläche. Neben der Hypertrophie kann es ebenfalls zu einer Hyperplasie, also der Neubildung von Muskelfasern, kommen. Dies konnten bereits einige Untersuchungen belegen. Am sinnvollsten bewähren sich Trainingsmethoden mit einer Intensität von 60-80% (bei untrainierten 40-60%) um optimalen Muskelaufbau zu erzielen (Weineck, 2007). Die Querschnittsfläche des Muskels unterliegt allerdings Begrenzungen in ihrer Größenzunahme. So kann beispielsweise, ohne die Hilfe illegaler Substanzen, nur eine bestimmte Muskelmasse aufgebaut werden. Mit der Frage wieviel Muskelmasse aufgebaut werden kann, haben sich Wissenschaftler unlängst beschäftigt. Hierbei wird vor allem der FFMI (Fettfreier Mass Index) zu Rate gezogen. Dieser beschreibt die Fettfreie Masse, also das Körpergewicht abzüglich der Körperfettmasse, bezogen auf die Körpergröße, welche mit folgender Formel beschrieben werden kann:

<note>FFMI = FFM / KG x KG + 6,3 x (1,8 – KG)</note>

Kouri et al. (1995) untersuchte an 157 Bodybuildern den maximal erreichbaren FFMI. Unter den 157 Athleten befanden sich 83 Sportler, die unerlaubte Substanzen einnahmen und 74 die ihre Muskelmasse ohne die Hilfe dieser Substanzen erreicht haben. Kouri ermittelte, dass die naturalen Sportler maximal auf einen Wert von 25 kamen während die „Users“ diesen Wert deutlich überbieten konnten. Schlussfolgernd aus dieser Untersuchung benannte Kouri et al. den Natural maximal erreichbaren Wert bei einem FFMI von 25. Weiterhin gibt es Modelle einiger Autoren, die Aussagen über die maximal erreichbare Muskelmasse geben.

Martin Berkhan’s Lean Gain Methode: Maximalgewicht in kg bei 5-6% Körperfett = Körpergröße in cm – 100 Das Modell von Martin Berkhan begrenzt das Maximale Gewichtslimit auf die Körpergröße in cm - 100 unter Voraussetzung eines sehr geringen Körperfettanteils von 5-6%.

Casey Butt‘ Skelettgrößen Methode: Casey Butt beschreibt die Möglichkeit des maximalen Muskelaufbaus abhängig von Körpergröße, Hand- und Fußgelenksumfang an. Nach Casey Butts Aussage ist die maximale Muskelmasse abhängig vom Umfang der Hand und Fußgelenken, sowie der Körpergröße. So scheint das Limit vor allem auf diese genetischen Voraussetzungen beschränkt zu sein.

<note>Größe^1.5 x [(√Handgelenk)/22.6670 + (√Sprunggelenk)/17.0104] x [(KFA%/224) + 1] </note>

Die Modelle von Alan Aragon und Lyle McDonalds beschreiben dagegen, die in einer bestimmten Zeit erreichbare Erhöhung der Muskelmasse. Nach diesen Modellen können Sportler im Anfängerstatus innerhalb eines Monats/Jahres einen sehr hohen Muskelaufbau erreichen. Dieser lässt im Fortgeschrittenen Status nach 3-4 Jahren deutlich nach, sodass ein Sportler mit langer Trainingserfahrung nur noch sehr langsam Muskeln aufbauen kann.

Ein weiterer Aspekt, der großen Einfluss auf die Maximalkraftleistung hat, ist der der Muskelfaserzusammensetzung.

verfasst von Janik Dreiseitl


4.2. Muskelfaserzusammensetzung

In diesem Kapitel wird nun auf den Strukturtyp der Muskelfasern eingegangen. Hier wird in Typ I-Fasern, den sogenannten Slow-Twitch Fasern (ST-Fasern) und Typ II-Fasern, den Fast-Twitch Fasern (FT-Fasern) unterschieden, die von Motoneuronen rekrutiert werden (Carl, Martin & Lehnertz, 1993). Die sogenannten Fast Twitch Fasern können weiterhin in Typ IIx-Fasern, TypIIb-Fasern und Typ IIc-Fasern unterschieden werden. Die Fasertypen unterschieden sich u.a. hinsichtlich der Ermüdbarkeit und dem Gehalt an Mitochondrien, aber auch an Eigenschaften wie Kontraktions-Zeit, Querschnitt und Kraft etc. (Weineck, 2007).
Gerade der Anteil der Typ-II Fasern hat einen hohen Einfluss auf maximale- und Schnellkraftleistungen (Ivy et al. 1981, Thorstensson et al. 1977). Dieser Fasertyp wird vor allem bei hohen Lasten rekrutiert, während bei kleinen Lasten ausschließlich die langsamen Einheiten herangezogen werden. Die FT-Fasern sind zudem in der Lage schneller ATP umzusetzen (Carl, Martin & Lehnertz, 1993) und mehr Kraft zu erzeugen (Weineck, 2007). Die Faserverteilung ist individuell sehr verschieden und weitgehend genetisch festgelegt und daher dauerhaft nur sehr bedingt veränderbar (Schnabel, Harre & Krug, 2008).
Bei einer Untersuchung von Komi et al. (1977) konnte festgestellt werden, dass Sportler verschiedener Sportarten unterschiedliche Verteilungen der Fasertypen aufwiesen. Es konnte festgestellt werden, dass Kraftsportler und Sprinter einen weitaus höheren Anteil der FT-Fasern am M. vastus lateralis besaßen als Sportler die aus Ausdauersportarten, wie Skilanglauf und Langstreckenlauf, kamen. Zu ähnlichen Ergebnissen kam ebenfalls Badtke (1999):

Tab. Auszug aus „Trainingswissenschaft“ Hottenrott & Neumann nach Badtke 1999

Tabelle 4: Sportartspezifische Unterschiede in der Faserverteilung (Hottenrott & Neumann, 2010 nach Badtke, 1999)
Sportart FT-Fasern ST-Fasern
Gewichtheber 68 32
Werfer 70 30
Mittelstreckenläufer 55 45
Langstreckenläufer 15 85

An dieser Tabelle ist zu erkennen, dass Sportler die einen großen Kraftaufwand erbringen müssen, einen hohen Anteil an FT-Fasern aufweisen.

Ein weiterer Faktor der maximal erreichbaren Kraft ist die neuromuskuläre Anpassung der Muskulatur die vor allem von der Intra- und Intermuskulären Koordination abhängig ist (Weineck, 2007).

verfasst von Janik Dreiseitl


4.3. Intramuskuläre Koordination

Definition: „Nerv-Muskel-Zusammenspiel eines einzelnen Muskels innerhalb eines gezielten Bewegungsablaufs. Gekennzeichnet durch das Wechselspiel von Nervensystem und Skelettmuskulatur in Bezug auf Einsatz und Beanspruchungsgröße der motorischen Einheiten“ (Sportunterricht.de).
Durch eine Verbesserung dieser, kann das Kraftpotenzial gesteigert werden, ohne jedoch eine Vergrößerung des Muskelquerschnitts herbeiführen zu müssen. Dies ist beispielsweise bei einem Krafttraining mit hoher Intensität und geringer Wiederholungszahl möglich (Weineck, 2007). Eine verbesserte Intramuskuläre Koordination sorgt für eine verbesserte Innervation des Muskels. D.h. mehr Muskelfasern im Muskel können synchron aktiviert werden (Schnabel, Harre & Krug, 2008).

Das durch die Ausübung von Krafttraining die Intramuskuläre Koordination verbessert wird bewies Komi (1986) in einer Studie. Dabei konnte durch die Durchführung eines Krafttrainings im Anschluss eine erhöhte EMG-Aktivität im Muskel festgestellt werden bei gleichzeitig steigender Kraftleistung. Das für die Steigerung der Kraft nicht zwingend eine Muskelquerschnittsvergrößerung erzielt werden muss, konnten Moritani und DeVries 1979 in einer Studie belegen in der die Probanden nur einen Arm trainierten, sich die EMG-Aktivität und Kraft aber an beiden Armen erhöhte. Dies ist eine Folge des Transfer-Effekts (Weineck, 2007).

verfasst von Janik Dreiseitl


4.4. Intermuskuläre Koordination

Um die sportliche Leistung und damit auch das Kraftniveau zu steigern hilft neben der Intramuskulären Koordination ebenfalls eine Verbesserung der Intermuskulären Koordination. Eine Verbesserung dieser führt zu einer effektiveren und ökonomischeren Muskelarbeit (Weineck, 2007). Die Intermuskuläre Koordination beschreibt die Koordination zwischen den Muskeln, die bei einer Bewegung benötigt werden (Weineck, 2007). Erst bei einem optimalen Zusammenwirken aller Beteiligten Muskeln, sowohl den an der Bewegung beteiligten Agonisten, aber auch der Antagonisten und damit einer Steigerung der intermuskulären Koordination, kann die sportliche Leistung und somit auch das Kraftpotenzial optimal erbracht werden (Schnabel, Harre & Krug 2008).

Zusammenfassung Intra- und Intermuskuläre Koordination:
Insgesamt kann also gesagt werden, dass durch sportliches Training die intra- und intermuskuläre Koordination verbessert werden kann, wodurch es zu einer Steigerung der Kraft kommt ohne jedoch zwingend die Muskelquerschnittsgröße zu erhöhen. Zum einen können mehr Muskelfasern aktiviert werden zum anderen kann intermuskulär besser gearbeitet werden. Um das maximal mögliche Ergebnis herausholen und die vorhandenen physischen Voraussetzungen optimal zu nutzen muss eine Optimierung dieser Fähigkeiten angestrebt werden.

verfasst von Janik Dreiseitl


4.5.Fazit:

Zum Erreichen der optimalen Kraftfähigkeit spielen viele Faktoren eine Rolle, die allesamt optimiert werden müssen. Zusätzlich spielen genetische Faktoren eine Rolle, sodass nicht jeder Mensch die gleichen Voraussetzungen besitzt. Wo genau die Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit im Bereich der Kraft liegen ist nicht bekannt. Um einen ungefähren Richtwert zu geben sind im Folgenden die Weltrekorde der Kraftdreikampfdisziplinen aufgelistet. Ob diese Leistungen ohne Hilfsmittel erreicht wurden, ist allerdings zweifelhaft, da einige Verbände bei ihren Athleten keine Dopingkontrollen durchführen.

Männer:

Tabelle 5: Weltrekorde der Männer im Powerlifting aller Verbände (Quelle: powerliftingwatch.com)
Übung Name Leistung
Kniebeuge Ray Williams 477 kg
Bankdrücken Kirill Sarychev 335 kg
Kreuzheben Benedikt Magnusson 460 kg
Kreuzheben mit Zughilfe Eddie Hall 465 kg

Frauen:

Tabelle 6: Weltrekorde der Frauen im Powerlifting (Quelle: powerliftingwatch.com)
Übung Name Leistung
Kniebeuge April Mathis 279 kg
Bankdrücken April Mathis 207 kg
Kreuzheben Chakera Holcomb 282 kg

Aufgrund der nicht Nachweisbarkeit von Dopingmitteln in einigen Verbänden werden nun speziell auf die Kraftdreikampf-Bestleistungen der IPF dargestellt, da dieser Verband sowohl bei Wettkämpfen als auch außerhalb von Wettkämpfen regelmäßig Dopingkontrollen durchführt.

Männer

Tabelle 7: Weltrekorde der Männer in der IPF (Quelle: powerfifting-ipf.com)
Übung Name Leistung
Kniebeuge Ray Williams 477,5 kg
Bankdrücken Ilyas Boughalem 281,5 kg
Kreuzheben Ray Williams 398,5 kg

Frauen

Tabelle 8: Weltrekorde der Frauen in der IPF (Quelle: powerlifting-ipf.com)
Übung Name Leistung
Kniebeuge Bonica Brown 273 kg
Bankdrücken Bonica Brown 151,5 kg
Kreuzheben Bonica Brown 247 kg

verfasst von Janik Dreiseitl


5. Schnelligkeitsfähigkeit am Beispiel Sprint

Schnelligkeit und die damit verbundene Geschwindigkeit spielen eine existenzielle Rolle im Leben eines Menschen sowie anderer Lebewesen. Betrachtet man die frühzeitlichen evolutionären Rahmenbedingungen der Menschheit/Tierwelt wird ersichtlich, wer schnell ist, hat bessere Chancen auf ein längeres Leben. Auch heute gilt in der Tierwelt noch der Grundsatz, je schneller ein Lebewesen jagen bzw. vor dem Jäger fliehen kann, desto höher sind seine Überlebenschancen (Fressen oder Gefressen werden).

Abb. 3 Jäger und Gejagter im Sprintduell

Heutzutage ist der Mensch dank technologischer Entwicklungen keineswegs mehr in der Rolle eines schnellen Jägers oder Gejagten, weshalb die Schnelligkeit keine lebensnotwendige Fähigkeit mehr darstellt. Schnelligkeit wird heute mit großer Faszination betrachtet und erhält im Alltag sowie im Sport große Aufmerksamkeit. Vor allem im Sport ist es von großer Bedeutung schnell zu sein. Wer schnell ist kann je nach ausgeübter Sportart, erfolgreicher und besser darin sein als andere. Dies manifestiert sich optimal in der Königsdisziplin der Schnelligkeit, dem Sprint. Doch was genau ist Schnelligkeit aus wissenschaftlicher Sicht?

5.1 Schnelligkeit

Bei der Schnelligkeit handelt es sich um einen vielfältigen Fähigkeitskomplex, welcher in fast allen Sportarten in Erscheinung tritt. So besitzt dieser Komplex viele Erscheinungsformen von Schnelligkeit, welche sich je nach Sportart spezifisch voneinander unterscheiden. Die Schnelligkeit ist eine motorische Hauptbeanspruchungsform, die eine Zuteilung zu den konditionellen Fähigkeiten - Ausdauer und Kraft- als auch zu den koordinativen Fähigkeiten zulässt (Weineck, 2014). Andere Ansichten besagen das es sich bei der Schnelligkeit ausschließlich um eine konditionelle Fähigkeit handelt, welche die Leistungsvoraussetzung darstellt, um motorische Aktionen mit hoher bis höchster Intensität in kürzester Zeit zu ermöglichen (Schnabel, Thieß, 1993). Diese Annahme scheint allerdings sehr veraltet, da sie die Bedeutung der zentral-nervösen Ansteuerung von Muskulatur nicht berücksichtigt. Eine umfassendere Definition der Schnelligkeit formuliert Grosser (1991; 13): <note>„… Schnelligkeit im Sport [ist] die Fähigkeit, aufgrund kognitiver Prozesse, maximaler Willenskraft und der Funktionalität des Nerv-Muskel-Systems höchstmögliche Reaktions- und Bewegungsgeschwindigkeiten unter bestimmten gegebenen Bedingungen zu erzielen.“</note>

Grundlegend lassen sich nach Weineck (2010) 7 Arten von Schnelligkeitstypen für Spielsportarten unterscheiden:

  • Wahrnehmungsschnelligkeit = Fähigkeit zur Wahrnehmung von Spielsituationen und ihren Veränderungen in möglichst kurzer Zeit
  • Antizipationsschnelligkeit = Fähigkeit zur geistigen Vorwegnahme der Spielentwicklung und insbesondere des Verhaltens des direkten Gegenspielers in möglichst kurzer Zeit
  • Entscheidungsschnelligkeit = Fähigkeit sich in kürzester Zeit für eine der potenziell möglichen Handlungen zu entscheiden
  • Reaktionsschnelligkeit = Fähigkeit zur schnellen Reaktion auf nicht vorhersehbare Entwicklungen des Spiels
  • zyklische und azyklische Bewegungsschnelligkeit = Fähigkeit zur Ausführung von zyklischen und azyklischen Bewegungen ohne Ball in hohem Tempo
  • Aktionsschnelligkeit = Fähigkeit zur schnellen Ausführung spielspezifischer Handlungen mit Ball unter Gegner- und Zeitdruck
  • Handlungsschnelligkeit = Fähigkeit schnellstmöglich und effektiv im Spiel zu handeln unter komplexer Einbeziehung seiner kognitiven, technisch-taktischen und konditionellen Möglichkeiten

Als reine Schnelligkeitsformen identifiziert Schiffer (1993, 6) die Reaktionsschnelligkeit, Aktionsschnelligkeit und Frequenzschnelligkeit<note important>Frequenzschnelligkeit ist in diesem Fall nichts anderes als die von Weineck definierte zyklische & azyklische Bewegungsschnelligkeit, lediglich die Namensgebung unterscheidet sich.</note>

verfasst von Erik Giegerich


5.2 Anatomisch-physiologische Grundlagen der Schnelligkeit

Die konditionelle Komponente der Schnelligkeit ist abgängig von der anatomischen und physiologischen Konstitution des einzelnen Athleten. So spielen vor allem die Energiebereitstellung durch ATP, KP und anaerobe Glykolyse als auch die Muskelfaserzusammensetzung eine leistungdeterminierende Rolle. Eine optimale Energiebereitstellung garantiert die ausreichende Versorgung der beteiligten Muskulatur, während der Belastung, ohne frühzeitigen Leistungseinbruch. Ist die Energiebereitstellung nicht auf sehr hohem Niveau trainiert wird der Athlet niemals seine maximale Leistungsgrenze erreichen. Doch da die Energiebereitstellung sehr gut trainierbar ist, wirkt sie im Hochleistungssport kaum leistungsbegrenzend. Im Gegensatz zur sehr gut trainierbaren Energiebereitstellung wirkt die Muskelfaserzusammensetzung stärker leistungslimitierend, da sie nur in geringem Maße manipulierbar ist. Grundsätzlich unterscheidet man 2 Typen von Muskelfasertypen, welche je nach Sportart mehr oder weniger in der Muskulatur auftreten.

  1. Typ I (ST-Fasern) = Bei den Slow twitch handelt es sich um langsam zuckende Fasern welche in ausdauernden Sportarten dominieren. Ausdauersportler weisen einen Anteil von bis zu 90% auf.
  2. Typ II (FT-Fasern) = Fast twitch sind im Gegenteil zu den ST Fasern, schnell zuckende Muskelfasern, welche im Sprint dominieren. Die weltbesten Sprinter weisen ebenfalls einen Anteil von bis zu 90% dieser auf

<note important>Es exisitieren weitere Arten von Muskelfasertypen, welche jedoch als Intermediärfasern zwischen Typ I (ST) und Typ II (FT) Fasern angesehen werden. Vor allem Kinder und Untrainierte weisen einen höheren Anteil dieser Intermediärfasern auf.</note>

Die Kontraktionsgeschwindigkeit eines Muskels ist in hohem Maße davon abhängig, welchen Anteil an Typ II Fasern (FT) dieser aufweist. So zeigen bioptische Untersuchungen, dass der Anteil an schnellzuckenden Fasern mit der Schnelligkeit einer Bewegung korreliert (Weineck, 2010). So sind beispielsweise der M. biceps brachii ( zweiköpfige Armmuskel) und der M. vastus medialis (Innere Schenkelmuskel) durch ihren relativ geringen Anteil an Typ I Fasern (ST), typische „Schnelligkeitsmuskel“ (Tittel, 2012).

Abb. 4: Kraftentwicklung der unterschiedlichen Fasertypen

Dieses Erkenntnis ist wichtig, da bei einem Krafttraining vor allem die Typ II Fasern hypertrophieren und sich so das prozentuale Verhältnis von langsamen zu schnell zuckenden Fasern verändern lässt (Weineck, 2010). Nun könnte man davon ausgehen, dass der Sprinter den maximal erreichbaren Muskelquerschnitt anstreben sollte um eine maximale Schnelligkeit realisieren zu können, dem ist jedoch nicht so. Das Kraft-Last-Verhältnis sorgt dafür, dass ab einer bestimmten Grenze der Nutzen einer maximalen Querschnittsfläche aufgrund von zu hoher Gewichtszunahme verloren geht. Ziel eines Krafttrainings für Sprinter sollte dementsprechend die Realisierung eines optimalen Kraft-Last-Verhältnisses sein. Betrachtet man das zweite Newtonsche Axiom aus der Sicht der Beschleunigung wird die Bedeutung eines optimalen Kraft-Last-Verhältnisses deutlich. <note>Kraft = Masse × Beschleunigung [F = m × a] (2.Newtonsche Axiom) </note> <note>Beschleunigung = Kraft/Masse [a = F/m] (umgestellte Formel) </note>

Ist das Verhältnis zwischen Kraft und Masse optimal, steht der maximalen Beschleunigung des Athleten nichts mehr im Wege. Hier kommt es zum Einsatz einer spezifischen Form der Kraft, der Schnellkraft. Diese beinhaltet die Fähigkeit des Nerv-Muskelsystems, den Körper, Extremitäten des Körpers oder sportartspezifische Geräte (Schläger, Bälle, Speer, usw.) mit maximaler Geschwindigkeit zu bewegen (Weineck, 2010). Schnabel, Harre & Krug (2008, S.588) definieren diese als: <note>„Fähigkeit, bei willkürlicher Kontraktion die Muskelkraft schnell zu mobilisieren, das Kraftmaximum in optimal kurzer Zeit zu erreichen und dem eigenen Körper bzw. dem Sportgerät eine maximale Beschleunigung zu erteilen“</note> So benötigt ein Sprinter nach dem Startsignal ein sehr hohes Maß an Schnellkraft um seinen Körper möglichst schnell aus der Ruheposition in die Beschleunigungsphase zu bringen um schnellstmöglich seine maximale Geschwindigkeit zu erreichen. Schnellkraft und Schnelligkeit sind in hohem Maße voneinander abhängig, weshalb sie sehr oft in Verbindung miteinander auftreten (Weineck, 2010).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Grenze der menschlichen Leistungsfähigkeit in puncto Schnelligkeit, vor allem durch die Muskelfaserzusammensetzung und das dazugehörige Kraftniveau determiniert wird. So haben bestimmte ethnische Gruppen, dank ihrer genetischen Voraussetzungen, ein sehr großes Potenzial Bestleistungen im Sprint zu erbringen. So schreibt (Dickhuth, 2004, S.8): <note>„Die weltbesten Sprinter kommen dagegen aus Westafrika südlich der Sahara und denjenigen ethnischen Gruppen, die historisch aus diesem Gebiet und damit einem umschriebenen genetischen Pool stammen, wie z.B. US-Schwarz-Amerikaner, Karibianer und diejenigen Westafrikaner, die aus den Kolonien nach Europa emigriert sind“</note>

verfasst von Erik Giegerich


5.3 Weltbestleistungen und Prognose für die Zukunft

In einer immer stärker konkurierenden Gesellschaft, in der der Leistungsgedanke zu einem stetig antreibendem Leitmotiv geworden ist, ist es nicht verwunderlich das auch im Sport Höchstleistungen mit einer immer größer werdenden Faszination beobachtet werden. Fragt man nach dem schnellsten Mensch der Welt, wird einem zwangsläufig nur ein Name einfallen. Usain Bolt aus Jamaika, welcher bereits seit knapp 10 Jahren die Bestzeiten des 100 sowie 200 Meter Sprints innehat. Doch was macht ihn so außergewöhnlich gegenüber anderen Top Sprintern? Betrachtet man seine körperlichen Merkmale wird deutlich, dass er größer als andere Topsprinter ist.

Usain Bolts größte Stärke ist seine mittlere Laufgeschwindigkeit auf der Bahn. Während andere Sprinter am Start schneller sind, holt Bolt, wenn er seine Laufgeschwindigkeit gesteigert hat, sehr schnell auf und zieht dann mit seiner überragenden Endgeschwindigkeit davon. Um auf diese Tatsache detailierter eingehen zu können, sollte noch kurz verdeutlicht werden, wie die Laufgeschwindigkeit zustande kommt. Die zwei biomechanischen Komponenten der Laufgeschwindigkeit sind die Schrittfrequenz und die Schrittlänge. Zwischen diesen besteht eine funktionelle Abhängigkeit. Dabei ist die mittlere Laufgeschwindigkeit (v) das Produkt aus der mittleren Schrittfrequenz (f) und der mittleren Schrittlänge 1. Dabei wird die Schrittfrequenz als Schritte pro Sekunde [1/s] und die Schrittlänge in Meter [m] angegeben. Daraus ergibt sich die Formel:

<note>V = 1 × f</note>

Hat ein Sprinter beispielsweise eine mittlere Schrittlänge von 2,2 Meter und eine mittlere Schrittfrequenz von 4 Schritten pro Sekunde ergibt sich für seine mittlere Laufgeschwindigkeit folgendes: <note>V = 2,2m × 4/s ⇒ V = 8,8m/s </note>

Um eine hohe Laufgeschwindigkeit zu erreichen ist es also notwendig ein hohe Schrittfrequenz mit großer Schrittlänge zu realisieren. Die Problematik in der Steigerung der Laufgeschwindigkeit durch diese beide Einflussgrößen liegt nun in deren gegenseitiger Abhängigkeit. Steigert man die Schrittfrequenz über ein gewisses Niveau leidet die Schrittlänge darunter. Genauso verhält es sich umgekehrt wenn die Schrittlänge gesteigert wird. Eine optimale Abstimmung zwischen Schrittfrequenz und Schrittlänge scheint also je nach individueller Körperkonstitution sinnvoll zu sein (Schöllhorn, 2011). So weisen kleinere Sprinter eine höhere Schrittfrequenz auf da sie die kleinere Schrittlänge kompensieren müssen. Größere Sprinter haben dementsprechend eine größere Schrittlänge und benötigen dafür weniger Schritte pro Lauf. Hier kommt Usain Bolt ins Spiel.

Mit 1,96 Körpergröße besitzt Bolt eigentlich nicht den typischen Körperbau eines Sprinters. Und trotzdem scheint seine Körperkonstitution und seine Lauftechnik das Nonplusultra des Sprints zu sein. Bolt benötigt aufgrund seiner Körpergröße und Masse zum Start hin etwas mehr Zeit als kleinere Sprinter beim Beschleunigen. Jedoch schafft er es ziemlich schnell, aufgrund perfekter Lauftechnik und optimalem Zusammenspiel von Schrittfrequenz und Schrittlänge, seinen eher schwächeren Start zu kompensieren. Seine Stärke entfaltet sich wenn er einmal Fahrt aufgenommen hat. Bolt erreichte bei seinem Weltrekord 2009 in Berlin eine mittlere Laufgeschwindigkeit von 10,43m/s ,umgerechnet 37,55[km/h]. Seine maximale Endgeschwindigkeit betrug dort 44,72 [km/h]. Ein weiteres Geheimnis seines Erfolgs besteht darin, dass er im Vergleich zu anderen Topsprintern, seine maximale Endgeschwindigkeit erst etwas später erreicht und demenstprechend länger aufrechthalten kann. Während die anderen Athleten an Geschwindigkeit verlieren , hält Bolt sein Tempo (Gomez, Marquina & Gomez, 2013).



Tabelle 9: Weltrekorde 100m Sprint Männer
Platz Name Land Zeit Jahr Ort
1. Usain Bolt Jamaika 9,58s 2009 Berlin
2. Usain Bolt Jamaika 9,69s 2008 Peking
3. Usain Bolt Jamaika 9,72s 2008 New York
4. Asafa Powell Jamaika 9,74s 2007 Rieti
5. Asafa Powell Jamaika 9,77s 2005 Athen
6. Maurice Greene USA 9,79s 1999 Athen
7. Donovan Bailey Kanada 9,84s 1996 Atlanta
8. Leroy Burell USA 9,85s 1994 Lausanne



Betrachtet man die 100m Sprint Weltrekorde der Männer seit 1994, fällt auf das die jeweiligen Bestzeiten immer nur knapp unterboten wurden. Deshalb kann man davon ausgehen, dass der nächste Weltrekord nur eine Frage der Zeit sein wird. Doch wann dies der Fall sein wird kann niemand mit genauer Sicherheit sagen. Anhand von Zukunftsprognosen und mathematischen Rechenmodellen haben schon einige Wissenschaftler versucht einen Ausblick zu geben, wie sich die Bestzeiten in Zukunft entwickeln werden. So haben Magnus und Einmahl im Jahre 2008 in ihrer Publikation Records in athletics through extreme value theory olympische Leichtathletikdisziplinen untersucht und Prognosen errechnet. In ihrer Arbeit suchten sie mithilfe der Extremwerttheorie nach den ultimativen Weltrekorden der von ihnen untersuchten Disziplinen. Untersucht wurden 14 Disziplinen bei den Herren und Damen. Errechnet wurden diese Prognosen durch die Extremwerttheorie, welche extreme Ereignisse anhand von Wahrscheinlichkeiten ermittelt. In die Berrechnung flossen Bestleistungen von über 1200 Athleten mit ein. Dabei wurden Bestleistungen und Weltrekorde, welche unter zweifelhaften Umständen zustande kamen, nicht berücksichtigt. Als zweifelhaft galten handgestoppte Bestzeiten, Bestzeiten mit Verdacht auf starken Rückenwind, Doping oder minimalen Frühstart. Das Ergebnis ihrer Berechnung besagt das der Grenzwert für den 100m Sprint bei 9,29 Sekunden liegt (Einmahl & Magnus, 2008). Das wären nochmal 0,30 Sekunden schneller als der aktuelle Weltrekord von Usain Bolt. Inwiefern diese Berechnung realistisch ist wird die Zukunft zeigen.

verfasst von Erik Giegerich




6. Grenzüberschreitung der Leistungsfähigkeit

Das Erreichen von Grenzen der Leistungsfähigkeit ist ein Ziel für viele herausragende Athleten. Das Erreichen von absoluten Spitzenleistungen stellt für den Leistungssportler eine einmalige Gelegenheit dar, sein Können unter Beweis zu stellen. Dabei scheitern viele an dieser natürlichen Grenze der Leistungsfähigkeit, welche individuell vorgegeben zu sein scheint. Doch was sind die natürlichen Grenzen der Leistungsfähigkeit in der heutigen Zeit. Ein Problem bei der Feststellung dieser Grenzen ist das Thema „Doping“. Wie bereits im Abschnitt „Muskelquerschnitt“ erörtert, ist durch die Einnahme bestimmter Hilfsmittel eine deutlich bessere Leistungsfähigkeit erreichbar (vgl. Kouri et al. 1995).
Auch in der Vergangenheit konnten hohe Auffälligkeiten einer Leistungssteigerung mit Dopingmittel in Verbindung gebracht werden. Im Kugelstoßen der Frauen konnte die Leistung mit dem Aufkommen des systematischen Dopings anaboler Substanzen in wenigen Jahren deutlich gesteigert werden. Die Leistung reduzierte sich zeitgleich mit der Einführung von Trainingskontrollen. Auch im Leistungsverlauf des Langstreckenlaufs in Bezug mit dem Dopingmittel Erythropoietin sind derartige Verläufe erkennbar (Hohmann, Lames & Letzeler 2003).
Eine weitere Auffälligkeit betrifft vor allem den Sprint. Hier wurden neun der 10 schnellsten Läufer aller Zeiten bereits positiv auf Dopingmittel getestet bzw. mit der Verwendung dieser vor Gericht belastet.
Eine weitere veröffentlichte Studie von Ulrich et al. aus dem Jahre 2018 zeigt die hohe Dunkelziffer dopender Athleten am Beispiel Leichtathletik auf. Anhand dieser Untersuchung wurde ein Schätzwert von über 43% dopender Athleten bei den Weltmeisterschaften 2011 in Daegu ermittelt. Die große Problematik am Thema Doping ist wie öffentlich damit umgegangen wird. Anstatt strukturelle Voraussetzungen und auslösende Ursachen zu erforschen, wird in den meisten Fällen der einzelne Athlet für seine Verfehlung geächtet und bestraft. Auch kommen immer wieder neue Substanzen zum Einsatz, welche noch nicht auf der Dopingliste vermerkt sind. Diese werden dann solang genutzt, bis sie offiziell verboten werden. Doping wird heutzutage nicht nur im Leistungssport praktiziert, sondern auch im Breitensport greifen immer mehr Leute zu SUbstanzen um ihre Leistung zu steigern oder aufrecht zu erhalten. So werden sportartübergreifend leistungssteigernde Substanzen konsumiert. Vor allem im Fitness Studio starten oft „User Karrieren“ (Kläber, 2011). Den meisten Nutzern von Dopingsubstanzen scheint die Auswirkung auf das körperliche Wohlbefinden sekundär relevant solange sie ihre Leistung verbessern können. In der heutigen Gesellschaft werden extrem Leistungen positiv konnotiert, weshalb das eigene Wohl zweitranging werden kann.

verfasst von Janik Dreiseitl und Erik Giegerich


7. Zusammenfassung und Ausblick

Die Entwicklung von Grenzen menschlicher Leistungsfähigkeit wird in den meisten Sportarten gerne anhand von Weltrekordkurven oder Verlaufstendenzen veranschaulicht (Schnabel, 2008). Viele Wissenschaftler kamen aufgrund mehrerer Untersuchungen zu der Aussage, dass zwar einerseits immer noch eine schwache aber kontinuierliche Leistungsverbesserung in den Disziplinen Sprint und Marathon angestrebt werden, es aber zunehmend deutlich wird, dass die Sportler in unmittelbarer Nähe der menschlichen Leistungsgrenze angekommen sind (Berthelot et al., 2008).
Unter den weltbesten Sprintern konnte in den vergangenen 15 Jahren keine enorme Entwicklung mehr festgestellt werden und im Rahmen des Marathons dreht sich die volle Aufmerksamkeit rund um das Brechen der zwei-Stunden-Schwelle. Dem Wissenschaftler Joyner (1991) zufolge liegt die absolute menschliche Grenze im Marathon bei 1:57:59 Stunden, die ein Mensch unter optimalen Bedingungen und Voraussetzungen jemals erreichen würde. Dies könnte nur von einem Läufer mit optimaler genetischer Voraussetzungen, einer herausragenden maximalen Sauerstoffaufnahme und Laufökonomie sowie eine an die Hochleistungsausdauer angepasste anaerobe Schwelle bewältigt werden. Im Kraftsport sind die Grenzen menschlicher Leistungsfähigkeit noch eher weniger erforscht bzw. werden ihnen weniger Aufmerksamkeit zuteil. Die für einen Kraftsportler prädestinierte Muskelfaserzusammensetzung besteht aus dem schnellzuckenden Muskelfasertyp ll, auch den sogenannten Fast-Twitch-Fasern, die für das Tragen von hohen Lasten essentiell sind (Carl, Martin & Lehnertz, 1993). Ein weiterer Faktor, der leistungsbestimmend hohe Betrachtung gewidmet werden muss, ist die neuromuskuläre Anpassung der Muskulatur – insbesondere der Intra- und Intermuskulären Koordination (Schnabel, Harre & Krug 2008).
Es ist festzuhalten, dass Hochleistungssportler besonders bei der Schnelligkeit und der Ausdauerleistungsfähigkeit an die maximale physiologische Leistungsgrenze herannahen. Im Umkehrschluss wird in den nächsten Jahrzehnten keine allzu große Leistungssteigerung ohne Manipulation und Doping zu vernehmen sein, was jedoch auch bei den aktuell erreichten Weltbestleistungen zunehmend kritisch registriert und untersucht wird (Dickhuth, 2003). Um neue Leistungsgrenzen zu entdecken und zu erfahren setzen sich Experten und Wissenschaftler weiterhin mit effektiveren Trainingsmethoden, der Weiterentwicklung von Sportmaterialien sowie der Sporttechnik und Sportstätten auseinander (Neumann & Berbalk, 2000).

verfasst von Nina Kilian


Themenvorschläge für Folge-Wikis

  1. Die geschlechtsspezifischen Unterschiede zum Entwicklungsverlauf der Weltbestzeiten im Marathon
  2. Einfluss der Kraftleistung auf den Erolg in Kraftorientierten Sportarten
  3. Grenzen im Sport


Fragen

  1. Welche Ursachen führten in den letzten Jahren zu der enormen Leistungssteigerung im Hochleistungssport?

<spoiler | 2. Was sind die Schlüsselfaktoren , die leistungslimitierend im Marathonlauf sind?>

  • Vo2max
  • Anaerobe Schwelle
  • Laufökonomie

</spoiler> <spoiler | 3. Welcher Fasertyp ist für eine gute Kraftleistung prädestinierter? >

  • Typ ll Fast Twitch

</spoiler>

Abbildungs- und Videoverzeichnis

Video 1: Nike Breaking2 Trailer
Abb. 1: Differenzierung motorischer Fähigkeiten nach Bös et al. (1987, S. 94)
Video 2: #breaking2 - was sagt die Wissenschaft zum Marathon unter 2 Stunden?
Abb. 2: Entwicklung und Verlaufstendenzen der Marathonbestzeiten seit 1930 bis 2035 (Joyner, Ruiz & Lucia, 2011)
Video 3: RAW Bench Press World Record 2015
Abb. 3: Jäger und Gejagter im Sprintduell
Video 4: Creating new speed - adidas
Abb. 4: Kraftentwicklung der unterschiedlichen Fasertypen
Video 5: Usain Bolt 9.58 100m New World Record
Video 6: How Usain Bolt smashed the 100m

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Leistungsbestimmende Faktoren der Ausdauerleistungsfähigkeit (Dickhuth, 2003; Weineck, 2004; Dickhuth et al., 2007)
Tab. 2: Weltbestleistungen im Marathon der Männer (Steffny, 2018)
Tab. 3: Weltbestleistungen im Marathon der Frauen (Steffny, 2018)
Tab. 4: Sportartspezifische Unterschiede in der Faserverteilung (Hottenrott & Neumann, 2010 nach Badtke, 1999)
Tab. 5: Weltrekorde der Männer im Powerlifting aller Verbände (Quelle: powerliftingwatch.com)
Tab. 6: Weltrekorde der Frauen im Powerlifting (Quelle: powerliftingwatch.com)
Tab. 7: Weltrekorde der Männer in der IPF (Quelle: powerfifting-ipf.com)
Tab. 8: Weltrekorde der Frauen in der IPF (Quelle: powerfifting-ipf.com)
Tab. 9: Weltrekord 100m Sprint Männer

Literatur

Badtke, G. (1999). Organe und Systeme. Badtke G, Lehrbuch der Sportmedizin, 82-265.

Berthelot G, Thibault V, Tafflet M, Escolano S, El Helou N, Jouven X, et al. (2008) The Citius End: World Records Progression Announces the Completion of a Brief Ultra-Physiological Quest. PLoS ONE 3(2): e1552. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0001552

Bös, K. (op. 1987): Handbuch sportmotorischer Tests. Göttingen [etc.]: Verlag für Psychologie Hogrefe.

Bös, K., Worth, A., Opper, E., Oberberger, J., Romahn, N., Wagner, M., … & Woll, A. (2009). Motorik-Modul: eine Studie zur motorischen Leistungsfähigkeit und körperlich-sportlichen Aktivität von Kindern und Jugendlichen in Deutschland; Abschlussbericht zum Forschungsprojekt.

Dickhuth, H. H. (2003). Genetik und Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit. Leistungssport, 34(1), 5-11.

Einmahl, J. H., & Magnus, J. R. (2008). Records in athletics through extreme-value theory. Journal of the American Statistical Association, 103(484), 1382-1391.

GDFPF – Rekorde (12.06.2018) Abgerufen am 12.06.2018. Verfügbar unter: http://gdfpf.de/wettkaempfe/rekorde.php

GNBF - GNBF Anti-Doping-Maßnahmen ab 2014 (08. Januar 2014). Abgerufen am 11.06.2018. Verfügbar unter: https://www.gnbf.net/2014/01/08/gnbf-anti-doping-ma%C3%9Fnahmen-ab-2014/

Gómez, J. H., Marquina, V., & Gómez, R. W. (2013). On the performance of Usain Bolt in the 100 m sprint. European Journal of Physics, 34(5), 1227.

Grosser, M. (1991). Schnelligkeitstraining: Grundlagen, Methoden, Leistungssteuerung, Programme. BLV.

Heck, H. (2006). Muskulärer Energiestoffwechsel und sportliche Aktivität. Blickpunkt der Mann. 4(4):23-28.

Hirtz, P. (2002). Von der Gewandtheit zu den koordinativen Fähigkeiten. B. Ludwig & G. Ludwig.

Hochmuth, G. (1967). Biomechanik sportlicher Bewegungen. Frankfurt (a. M.): Limpert-Verlag GmbH.

Hohmann, Lames & Letzelter (2003). Einführung in die Trainingswissenschaft (3.Auflage). Limpert, Wiebelsheim

Hollmann, W., & Strüder, H. K. (2009). Sportmedizin: Grundlagen für körperliche Aktivität, Training und Präventivmedizin ; mit 91 Tabellen (5., völlig neu bearb. und erw. Aufl). Stuttgart, New York, NY: Schattauer.

Hottenrott, K., & Neumann, G. (2010). Trainingswissenschaft–Ein Lehrbuch in 14 Lektionen, Band 7 der Reihe Sportwissenschaft studieren hrsg. von Brettschneider, W. D./Kuhlmann, D., Meyer & Meyer Verlag Aachen.

Gómez, J. H., Marquina, V., & Gómez, R. W. (2013). On the performance of Usain Bolt in the 100 m sprint. European Journal of Physics, 34(5), 1227.

IPF- International Powerlifting Federation – (26.07.2018) Abgerufen am 26.07.2018. Verfügbar unter: https://www.powerlifting-ipf.com/anti-doping/adams-whereabouts.html

IPF – International Powerlifitng Federation – Recorde (26.07.2018) Abgerufen am 26.07.2018 Verfügbar unter: http://www.powerlifting-ipf.com/championships/records.html

Ivy, J. L., Withers, R. T., Brose, G., Maxwell, B. D., & Costill, D. L. (1981). Isokinetic contractile properties of the quadriceps with relation to fiber type. European journal of applied physiology and occupational physiology, 47(3), 247-255.

Jaeger, C. (2015). Leistungsfähig sein und bleiben. In Leistungsfähigkeit im Betrieb (pp. 27-39). Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg.

Joyner, M. J., Ruiz, J. R., & Lucia, A. (2011). The two-hour marathon: who and when?. Journal of Applied Physiology, 110(1), 275-277.

Kläber, M., & zum Vortrag, H. (2011). Medikamentenmissbrauch im Breitensport. Medikamentenmissbrauch in Deutschland: Eine gesamtgesellschaftliche Herausforderung, 1-9.

Komi, P. V., Rusko, H., Vos, J., & Vihko, V. (1977). Anaerobic performance capacity in athletes. Acta Physiologica, 100(1), 107-114.

Komi, P. V. (1986). Training of muscle strength and power: interaction of neuromotoric, hypertrophic, and mechanical factors. International Journal of Sports Medicine, 7(S 1), S10-S15.

Kouri, E. M., Pope Jr, H. G., Katz, D. L., & Oliva, P. (1995). Fat-free mass index in users and nonusers of anabolic-androgenic steroids. Clinical journal of sport medicine: official journal of the Canadian Academy of Sport Medicine, 5(4), 223-228.

Letzelter, & Letzelter, (1986). Krafttraining Theorie Methoden Praxis. Reinbeck bei Hamburg. Rowohlt

Martin, D., Carl, K., & Lehnertz, K. (1993). Handbuch trainingslehre. Hofmann.

Maslow M. - Wieviel Muskeln kannst Du auf natürlichem Weg aufbauen? (11.Juni 2018) Abgerufen am: 11.06.2018. Verfügbar unter: https://www.marathonfitness.de/natural-bodybuilding/

McDonald L. - Genetisches Limit: Wie viel Muskeln kannst du aufbauen? (24. Januar 2018). Abgerufen am: 11.06.2018. Verfügbar unter: https://aesirsports.de/2017/01/genetisches-limit-wie-viel-muskeln-kannst-du-aufbauen/

Moritani, T. (1979). Neural factors versus hypertrophy in the time course of muscle strength gain. American journal of physical medicine, 58(3), 115-130.

Neumann, G., & Berbalk, A. (2000). Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit in den Ausdauersportarten. Leistungssport, 1, 24-30.

Pauls, J. (2011). Das große Buch vom Krafttraining: Jan Pauls. Stiebner

Powerliftingwatch - All-Time Historical World Powerlifting Records (03.01.2018). Abgerufen am 12.06.2018. Verfügbar unter: http://www.powerliftingwatch.com/records

Roth, K., & Willimczik, K. (1999). Bewegungswissenschaft. Rowohlt Taschenbuch Verlag.

Schiffer, J. (1993). Schnelligkeit: Trainingsmethodische, biomechanische, leistungsphysiologische und leistungsdiagnostische Aspekte: eine kommentierte Bibliographie. Sport und Buch Strauss, Edition Sport.

Schnabel, G., Harre, H. D., & Krug, J. (2008). Trainingslehre–Trainingswissenschaft. Aachen: Meyer & Meyer.

Schöllhorn, W. (2011). Schneller Sprinten und Laufen in allen Sportarten. Hofmann.

Sportunterricht.de - Intramuskuläre und intermuskuläre Koordination (12.06.2018) Abgerufen am 12.06.2018 Verfügbar unter: http://www.sportunterricht.de/lksport/intermusk.html

Steffny, H. (2018, 22.April). Ewige Weltbestenliste im Marathonlauf. Abgerufen von http://www.herbertsteffny.de/statistik/weltbestenliste.htm

sub-2-hrs (o.D.). Abgerufen von https://www.runup.eu/sub-2-hrs/

Team-Andro - Der kleine Powerlifting-Verbandsguide (06.07.2010). Abgerufen am 12.06.2018. Verfügbar unter: https://www.team-andro.com/der-kleine-powerlifting-verbands-guide.html

Thorstensson, A., Larsson, L. A. R. S., Tesch, P., & Karlsson, J. (1977). Muscle strength and fiber composition in athletes and sedentary men. Medicine and science in sports, 9(1), 26-30.

Ulrich, R., Pope, H. G., Cléret, L., Petróczi, A., Nepusz, T., Schaffer, J., … & Simon, P. (2018). Doping in two elite athletics competitions assessed by randomized-response surveys. Sports Medicine, 48(1), 211-219.

Weineck, J. (2007). Optimales Training unter besonderer Berücksichtigung des Kinder-und Jugendtrainings.

Weineck, J. (2010). Optimales Training: Leistungsphysiologische Trainingslehre unter besonderer Berücksichtigung des Kinder-und Jugendtrainings. Spitta Verlag GmbH & Co. KG.

Zeit.de (03.Juni 2016) abgerufen am 22.06.2018. Verfügbar unter: https://www.zeit.de/news/2016-06/03/leichtathletik-schnellste-100-m-laeufer-neun-von-zehn-mit-doping-vergangenheit---nur-bolt-unbelastet-03182604


Bewertung des Wiki-Moduls

Kategorie Janik D. Erik G. Nina K. Anmerkungen
Inhalt (max. 10) 9 Pkt 9 Pkt 9 Pkt kritische Auseinandersetzung mit der Thematik vorhanden; roter Pfaden ebenfalls vorhanden
Form (max. 5) 3 Pkt 3 Pkt 3 Pkt viele Videos; kein (Standpunkt); wenig interne/externe Verlinkungen; nicht alle Bilder/Medien mit Quellen versehen (Abb.VZ entspricht nicht den Uni/IfS Konvetionen )
Bonus (max. 2) 1 Pkt 1 Pkt 1 Pkt da sehr ordentlich und ästhetisch
Summe 13 Pkt 13 Pkt 13 Pkt 39/45 Pkt = 86%
Einzelbewertung 13/15=86% 13/15=86% 13/15=86%


biomechanik/aktuelle_themen/projekte_ss18/atsb1801.txt · Zuletzt geändert: 30.10.2018 22:47 von Filip Cengic
GNU Free Documentation License 1.3
Driven by DokuWiki Recent changes RSS feed Valid CSS Valid XHTML 1.0