Leistungsphysiologische Beanspruchung beim Alpinen Skilauf und beim Tourenskilauf 2

am 19.01.2006 - 11:32 Uhr

Leistungsphysiologische Anforderungen an Breitensportler beim Alpinen Skilauf und beim Tourenskilauf

1 Einleitung
In der vorliegenden Studie werden die spirometrischen, kardiozirkulatorischen und metabolischen Belastungen während des Alpinen Ski­laufs und des Tourenskilaufs mit einer Vita maxima-Belastung zweier Laboruntersuchungen auf dem Fahrrad­ergometer und einem skispezifschen Tourenskitest auf dem Laufbandergometer verglichen.

2 Methode
15 Alpine Schneesportler (47,2 ± 8,9 Jahre, 179,7 ± 4,4 cm, 76,1 ± 6,7 kg, BMI 23,9 ± 1,6 kg/m2) wurden im Institut für Prävention und Sportmedizin in der Bad Wildunger Klinik am Homberg nach dem 1 W/kg KG-Ver­fahren nach Nowacki auf dem Fahrradergometer erschöpfend ausbelastet. Nach vollständiger Erholung wurde ein anaerober Schnelligkeitsausdauertest (Wingate) nach Szögy auf dem Fahrradergometer und ein tourenskibespezifischer Imitationstest auf dem Lauf­bandergometer durchgeführt. Von Oktober bis Dezember 2004 absolvierten die Probanden einen Ski Alpin- und einen Tourenski-Feldtest auf dem Hintertuxer Gletscher. Diese Studien wurden als Kooperationsprojekt des Instituts für Präven­tion und Sportmedizin, des Instituts für Sportmedizin der JLU Gießen, des Instituts für Sport- und Sportwissenschaft der Universität Karlsruhe und der Firma W. L. GORE & Associates GmbH durchgeführt.
Im Labor wurde für die Erfassung der spiroergometrischen Daten die Oxycon alpha der Fa. Jaeger verwendet. Die EKG-Aufzeichnungen erfolgten mit einem Hellige 12-Kanal-EKG. Die Laktatwerte wurden mit der Super ambulance GL der Fa. Müller Gerätebau ermittelt.
Im Feldversuch wurde die spiroergometrische Messung beim Alpinen Skilauf und beim Skitourenlauf mit der mobilen MetaMax® 3 B der Fa. Cortex durchgeführt. Mittels des Polar S810iTM Herzfrequenzmessgerätes und des RR-Messgerätes Curamed der Fa. Medion wurde die kardiozirkulatorische Leistungsfähigkeit erfasst. Zur Ermittlung der Laktat­konzentrationen fand der Lactate Scout der Fa. SensLab GmbH Verwendung.

3 Ergebnisse
Im Stufenbelastungstest nach Nowacki sitzend auf dem Fahrradergometer konnte eine absolute bzw. relative Wattstufe von 342 ± 69 W respektive 4,7 ± 0,7 W * kg-1 ermittelt werden.
Als korrespondierende Vita maxima-Parameter wurde eine Herzfrequenz von 178 ± 10 * min-1, eine absolute Sauerstoffaufnahme von 4010 ± 676 mlSTPD * min-1 und eine rela­tive VO2max von 52,2 ± 7,6 mlSTPD * kg-1 * min-1 ermittelt. Unmittelbar nach Belastungsabbruch betrug die Laktatkonzentration 12,8 ± 2,8 mmol * l-1 und stieg bis zur 3. Erholungsminute auf 14,5 ± 3,2 mmol * l-1 an.

Beim Anaeroben Schnelligkeitsausdauertest nach Szögy wurde über eine Minute drehzahlabhängig sitzend auf dem Fahrrad­ergometer eine durchschnittliche Watt­stufe von 478 ± 57 W bzw. 6,4 ± 0,8 W * kg-1 absolviert.
Am Ende der erschöpfenden Wingate-Ausbelastung betrug die Herzfrequenz 175 ± 9 * min-1. Für die maximale absolute bzw. maximale relative O2-Aufnahme ergaben sich 3703 ± 990 mlSTPD * min-1 respektive 50,5 ± 12,5 mlSTPD * kg-1 * min-1. Bei Belastungsabbruch betrug die Laktatkonzentration 7,9 ± 3,5 mmol * l-1. Danach stiegen die Laktatwerte über die 3. Erholungsminute (15,3 ± 4,5 mmol * l-1) bis zur 5. Erholungsminute auf 17,7 ± 3,5 mmol * l-1 an.

Bei dem Tourenskiimitationstest auf dem Laufbandergometer betrug die maximale Herzfrequenz bei Belastungsabbruch 168 ± 16 * min-1. Für die maximale absolute Sauerstoffaufnahme wurden 3760 ± 590 mlSTPD * min-1 und für die maximale relative O2-Aufnahme 47,8 ± 5,8 mlSTPD * kg-1 * min-1 registriert. Der Sofort-Laktatwert nach Belastungsabbruch ergab 7,2 ± 2,4 mmol * l-1. Der Laktatgipfel lag mit 7,6 ± 3,1 mmol * l-1 in der 3. Erholungsminute.

Beim Alpinen Skilauf wurde eine mittlere maximale Herzfrequenz von 154 ± 16 * min-1, eine durch­schnittliche VO2-Bedarfsspitze von 2860 ± 550 mlSTPD * min-1 respektive ein re­lativer VO2-Peak von 36,2 ± 6,9 mlSTPD * kg-1 * min-1 ermittelt. Der Sofort-Laktatwert unmittelbar nach Belastungsabbruch betrug 4,8 ± 2,8 mmol * l-1.

Während der Skitourenbelastung betrug die mittlere Herzfrequenz 154 ± 10 * min-1. Während der mittleren Skitourenzeit von 33:30 min wurde eine absolute Sauerstoffaufnahme von 2870 ± 430 mlSTPD * min-1 und eine rela­tive VO2max von 38,4 ± 7,1 mlSTPD * kg-1 * min-1 registriert. Der Sofort-Laktatwert unmittelbar nach Skitourenende ergab im Mittelwert 2,7 ± 4,6 mmol * l-1.

4 Diskussion
In der sportartspezifischen Situation des Freizeit- und Breitensports Alpiner Skilauf liegen keine erschöpfenden kardiozirkulatorischen, kardiorespiratorischen und metabolischen Vita maxima-Ausbelastungen vor.
Die maximalen biologischen Leistungsdaten im Stufenbelastungstest werden nicht erreicht. Dies ist überwiegend durch den intervallartigen Charakter des alpinen Skisports bedingt, der während der Anstehzeiten im Lift und bei den Liftfahrten zum Teil Pausen mit vollständiger Erholung gestattet. Eine sukzessive Ermüdungs­aufstockung mit zunehmender Laktatakumulation ist nicht zu beobachten.
In der vorliegenden Studie liegen die Herzfrequenzspitzen im Umlaufbetrieb bei 40 bis 60 Sekunden dauernden Belastungsintervallen bei ca. 80 - 87 % (154 ± 16 * min-1) der maximalen Herz­frequenz. Während der Belastungsspitzen war ein Sauerstoffbedarf von ca. 70 - 75 % (3760 ± 590 mlSTPD * min-1) der VO2max erforderlich. Die Laktatkonzentration unmittelbar nach Belastungsabbruch betrug 4,8 ± 2,8 mmol * l-1 und ist oberhalb der gängigen aerob/anaeroben Schwellenkonzepte anzusiedeln. Dies ist unter anderem mit dem skispezifischen Fertigkeitsniveau der Testpersonen sowie mit der Geländewahl zu begründen. Im steilen Gelände wurden auf harter Piste große vertikale Bodenreaktionskräfte aufgebaut, die während der reaktiven Muskelarbeit zu einem hohen Muskeltonus und somit zur Vasokonstriktion führten. Infolgedessen war ein anaerober Meta­bolismus erforderlich, der in Einzelfällen zu Laktatwerten > 10 mmol * l-1 führte.
Diese vorliegenden Ergebnisse werden von der Literatur bestätigt. Aufgrund unter­schiedlicher Belastungsschemata, differierender mechanisch-physikalischer Unter­such­ungs­­situationen (Schwungwinkel, Schwungradius, Hangneigung, Geschwin­dig­keit, Oberflächen­härte und -form, mechanische Eigenschaften des Ski­materials), verschiedener Probandenklientels und Fertigkeits­niveaus ergeben sich jedoch zwischen den Feldstudien betragliche Differenzen.
Röder (2002) ermittelte auf einem Carving-Bojen-Parcour im mittelsteilen Gelände bei Belastungsintervallen zwischen 15 und 40 Sekunden ähnliche Herzfre­quenz­bereiche.

Kipp und White (1996) haben in ihrer Studie den Energieaufwand zwischen Telemark und Alpinem Skilauf verglichen. Auf einem Kurs mit 12 Toren und 10 m Abstand zwischen den Toren wurden Durchgänge mit Alpin- und Telemark­ausrüstung durchgeführt. Die Fahrzeit bei der Alpintechnik betrug 35,44 s. Die maximalen Herzfrequenzen beim Alpinen Skilauf lagen bei 153 ± 7,0 * min-1 und für die Laktatkonzentration wurden 1,76 ± 0,35 mmol * l-1 registriert.
Burtscher, Raschner, Zallinger, Schwameder und Müller (2000) verglichen unter standardisierten Bedingungen die kardiorespiratorischen und metabolischen Werte zwischen konventionellen Ski und Carving-Ski. Die Fahrzeit betrug 71.9 ± 3.7 s bei nicht sehr eisigen Schneeverhältnissen. Für die Herzfrequenz ergaben sich 167 ± 17 * min-1. Nach Belastungsabbruch wurde eine Laktatkonzentration von 5.9 ± 2 mmol * l-1 ermittelt. Die Sauerstoffsättigung lag bei den Testfahrten bei 94 ± 2 %.

Für die Belastung beim Tourenskilauf gestatten sich leistungsphysiologische Ver­gleiche zu den klassischen Ausdauersportarten, was eine kontinuierliche Dauerbe­lastung im aeroben Stoffwechselbereich unterhalb der Dauerleistungsgrenze be­deutet.
Während des Tourenskiauf­stiegs lag eine durchschnittliche Herzfrequenz von 154 ± 10 * min-1 (ca. 87 % der maximalen Herzfrequenz) vor. Der durchschnittliche O2-Bedarf lag mit 2870 ± 430 mlSTPD * min-1 bei ca. 72 % der VO2max. Nach Belastungsabbruch wurde eine mittlere Laktatkonzentration von 2,7 ± 4,6 mmol * l-1 ermittelt. Diese Laktatkonzentration liegt unterhalb der gängigen aerob/anaeroben Schwellenkonzepte.
Berghold (1987) hat für den Aufstieg beim Tourenskilauf Laktatwerte von 3,1 ± 1,6 mmol/l ermittelt. Seiner Meinung nach sollte die Intensität des Aufstiegs den submaximalen Belastungsbereich nicht überschreiten. Die Laktatkonzentration nach der Abfahrt lag bei 2,5 ± 0,9 mmol/l.
Schlicher, Schwameder, Lindenhofer und Ring (2003) haben in ihrer Studie die mechanischen und physiologischen Aspekte von unterschiedlichen Bindung-Schuh-Systemen im Tourenskilauf auf dem Laufband bei 2,5 km/h und 15° Steigung untersucht. Die kardiorespiratorische Beanspruchung lag im Durchschnitt zwischen 35,7 ml/kg/min vs. 36,6 ml/kg/min.

Die kardiozirkulatorischen und kardiorespiratorischen Belastungen der Feldver­suche sind mit einer Belastungsstufe von 3 W/kg KG auf dem Fahrrad­ergometer im Stufenbelastungstest nach Nowacki vergleichbar. Die mittlere Herzfrequenz bei 3 W/kg KG im Stufenbelastungstest unterscheidet sich statisch nicht signifikant von den Herzfrequenz-Peaks im Feldtest Ski Alpin und im Feldtest Skitour.
Die maximalen relativen O2-Peaks beider Felduntersuchungen lassen ebenfalls keine statistisch gesicherten Mittelwertsunterschiede zur submaximalen Belastung der Fahrradergometrie erkennen.
Der Laktatgipfel beim Alpin-Feldtest ist vergleichbar mit der Laktatkonzentration der submaximalen Belastungsstufe von 3 W/kg KG auf dem Fahrradergometer. Die vorliegenden Mittelwertsdifferenzen sind zufällig und statistisch nicht signifikant. Die Laktatkonzentrationen der submaximalen Fahrradergometrie und des Alpin-Feld­tests unterscheiden sich jedoch beide statistisch signifikant (p <.001) von der Laktatkon­zentration, die nach dem Tourenskiaufstieg ermittelt wurde.

5 Zusammenfassung
Die Herzfrequenzspitzen beim Alpinen Skilauf und beim Tourenskilauf liegen beim Freizeit- und Breitensport im Rahmen der Empfehlungen der Europäischen Gesell­schaft für Kardiologie, wobei die maximale Schlagfrequenz deutlich unter der Vita maxima-Frequenz des Stufen­belastungstests, des Anaeroben Schnelligkeitsaus­dauertests (= Wingate) und des tourenskispezifischen Imitationstests bleibt.
Im Vergleich zu den Studien von Kipp und White (1996), Burtscher et al. (2000), Röder (2002), Berghold (1987) und Schlicher, Schwameder, Lindenhofer und Ring (2003) werden in der skisportspezifischen Situation für die vorliegende Studie ähnliche Herzfrequenzbereiche ermittelt.
Die Herzfrequenz-Peaks und die erforderliche relative Sauerstoffaufnahme beider Feldtests sind vergleichbar mit einer submaximalen Belastung von 3 W/kg KG im Stufen­belastungstest nach Nowacki.
Zusammenfassend erfordert ein freizeit- und breitensportlich orientierter Alpiner Skisport und Tourenskilauf eine ausreichende bis befriedigende körperliche Lei­stungs­fähigkeit, die einer relativen Wattstufe von 3 W/kg KG und einer relativen VO2max von 30 bis 40 mlSTPD * kg-1 * min-1 entspricht. Beim Alpinen Skilauf wird die individuelle aerob-anarobe Schwelle überschritten. Metabolisch ist eine mittlere Azidosetoleranz erforderlich.

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Autoren
Vater, H.-H.¹, Nowacki, P. E.², Bauer, U.⁴, Röder, Y.¹, Vater, K.-U.¹, Härtel, S.³, Neumann, R.³, Buhl, B.³ & Bös, K.^3
1Institut für Prävention und Sportmedizin, Klinik am Homberg, Bad Wildungen, Deutschland
²Institut für Sportmedizin, Justus-Liebig-Universität Gießen, Deutschland
³Institut für Sport und Sportwissenschaften, Universität Karlsruhe (TH), Deutschland
⁴W. L. GORE & Associates GmbH, Textile Technologies Division, Westerham, Deutschland


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