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Sieger des 27. Vienna City Marathons (2010), Kenias Henry Sugut beim Zieleinlauf

Mit Mathematik schneller ins Ziel

Ein Marathon ist selbst für gut trainierte Läufer eine Herausforderung. Denn wie bei jedem Ausdauersport entscheidet die Einteilung über den Erfolg. Das Verhältnis von Leistung und verfügbarer Energie muss optimal sein, sonst droht der vorzeitige Einbruch. Ein neu entwickeltes mathematisches Modell soll Sportler dabei unterstützen.

Marathon 22.10.2010

"Der Mann mit dem Hammer"

Benjamin Rapoport, Forscher an der Harvard Medical School und am Massachusetts Institute of Technology, ist selbst erfahrener Marathonläufer. 18 Mal ist er die Strecke von 42,195 Kilometern bereits gelaufen und seine persönliche Bestmarke beträgt immerhin zwei Stunden 55 Minuten.

Als er 2005 beim New York Marathon in Manhattan einlief, wurden seine Beine plötzlich bleischwer - er war nicht mehr imstande, das Lauftempo auf den letzten Kilometern durchzuhalten. Ein derartiger unvermittelter Leistungseinbruch ist ein bekanntes Phänomen des Ausdauersports. Erfahrene Läufer wissen: Der letzte Teil der Strecke ist der härteste. "Da kommt der Mann mit dem Hammer", wie Profis den Zustand unter anderem beschreiben. Der Körper hat alle Reserven aufgebraucht und zwingt den Sportler zu drosseln.

"Es ist eine große Enttäuschung. Man fühlt sich völlig kraftlos", so Rapoport. Laut dem Wissenschaftler erleben etwa 40 Prozent aller Teilnehmer eines Marathons den unangenehmen Zustand, ein bis zwei Prozent brechen den Lauf in der Folge ab.

Reserven reichen nicht aus

TV-Hinweis:
Über Highlights der letztwöchigen Laufveranstaltung "Tour de Tirol" berichtet orfsportplus am Sa, 23.10. um 21:30
Einen Beitrag über die Veranstaltung im Sport-Bild vom 17.10. kann man auf der TVthek abrufen.

Physiologisch lässt sich der Leistungsabfall einfach erklären: Der Körper braucht für anstrengende Ausdauersportarten wie Laufen in erster Linie Kohlehydrate. Fettspeicher sind zwar üblicherweise größer, aber nicht so schnell verfügbar. Kohlehydrate hingegen sind in Form von Glykogen in Leber- und Muskelzellen gespeichert, kleine Mengen von Glukose befinden sich auch im Blut. So kann der Körper rasch mit Energie versorgt werden.

Wenn alle Kohlehydratreserven aufgebraucht sind, kommt der gefürchtete Leistungseinbruch. Der Körper muss nämlich nun doch Fett verbrennen. Dabei verringert sich das Tempo um ungefähr 30 Prozent, Ketone - Nebenprodukte des Fettstoffwechsels - werden gebildet, sie verursachen Schmerzen und Erschöpfung.

Den Körper "volltanken"

Um diesen Zusammenbruch zu entgehen, versuchen Marathonläufer ihre Vorratsspeicher schon vor dem Wettkampf maximal zu füllen. Lauftrainer erstellen ausgeklügelte Ernährungspläne, um den Körper mit Glykogen "vollzutanken".

Dazu empfehlen sie, besonders in der letzten Woche und in den letzten Tagen vor dem Marathon vor allem Kohlehydrate zu sich zu nehmen - bis zu 70 Prozent der Nahrung sollten sie ausmachen, damit die Muskeln mit ausreichend Glykogen vollgepumpt sind. Sportler bezeichnen diese Praxis auch als "Carboloading".

Individuelle Leistungsgrenzen

Aber nicht nur eine optimale Ernährung im Vorfeld ist laut Rapoport entscheidend. Mindestens genauso wichtig sei es, die eigenen Fähigkeiten zu kennen, sodass man das optimale Tempo laufen kann, um ohne Leistungsabfall ins Ziel zu kommen.

Zwei physiologische Faktoren sind demnach für die individuelle Leistungsgrenze von Langstreckenläufern ausschlaggebend. Das ist einerseits die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit (VO2max). Sie gibt an, wie viel Sauerstoff der Körper maximal verwerten kann. Ohne Sauerstoff können die Muskeln die Glukose nicht vollständig aufschließen. Andererseits ist entscheidend, wie viel Kohlehydrate die Beinmuskeln als Glykogen speichern können.

Die VO2max eines untrainierten erwachsenen Mannes beträgt etwa 45 Milliliter pro Kilogramm in der Minute, Profimarathonläufern haben einen Umsatz von bis zu 75 ml/kg/min. Mittels eines Belastungstests am Laufband lässt sich der individuelle Wert messen, man kann ihn aber auch anhand der Herzfrequenz bei gemäßigter Anstrengung schätzen.

Die zweite wesentliche Einflussgröße ist die Muskelmasse der Beine, denn größere Muskeln können mehr Glykogen speichern. Beim durchschnittlichen Mann macht sie etwa 14 bis 27,5 Prozent des Körpergewichts aus, bei Frauen 18 bis 22,5 Prozent.

Optimale Auslastung

Diese individuellen Parameter bestimmen Rapoport zufolge die jeweilige Leistungsgrenze. Mit Hilfe seines mathematischen Modells könne nun jeder Läufer berechnen, mit welcher Geschwindigkeit er maximal laufen kann, bevor seine Kohlehydratreserven zur Neige gehen.

Ein Mann mit einer VO2max von 60 ml/kg/min könnte demnach beispielsweise den Marathon in drei Stunden und zehn Minuten absolvieren. Das entspricht der Zeit, die Männer zwischen 18 und 34 Jahren vorlegen müssen, um sich etwa für den Marathon in Boston zu qualifizieren. Bei Frauen mit einer VO2max von 52 ml/kg/min ergibt sich eine Zeit von drei Stunden und 40 Minuten. Recht viel schneller könne eine durchschnittliche Läuferin auch mit Training nicht werden. In beiden Beispielen sollte die Muskelmasse der Beine mindestens 7,5 Prozent des Körpergewichts ausmachen.

Die Leistung mit Nahrung erhöhen

Mit Rapoports Modell lässt sich außerdem kalkulieren, wie viele Kohlehydrate ein Läufer während des Marathons konsumieren muss, wenn er schneller sein möchte - ohne dem "Mann mit dem Hammer" zu begegnen. Ein Läufer mit einer VO2max von 50 ml/kg/min müsste etwa - wenn er ebenfalls drei Stunden und zehn Minuten schaffen möchte - zehn Kalorien aus Kohlehydraten pro Kilogramm Körpergewicht zu sich nehmen, vorausgesetzt seine Beinmasse beträgt mindestens 15 Prozent seines Gesamtgewichts.

Neben den körperlichen Faktoren spielen dem Forscher zufolge aber auch die mentale Stärke und die jeweilige Strecke eine große Rolle bei der Umsetzung. Rapoport rät jedoch, sich in jedem Fall an die optimale Schrittgeschwindigkeit zu halten - vor allem wer zu schnell startet, hätte schon verloren.

"Wenn man sein optimales Tempo gefunden hat, sollte man auf jeden Fall dabei bleiben", so der Wissenschaftler. "Manche sind am Tag des Laufs zu aufgeregt und werfen alle Pläne über den Haufen, das ist ein großer taktischer Fehler."

Eva Obermüller, science.ORF.at

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