Modul Fitness

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• Mag. Dr. Manuela Lindmayr

• Studium Sportwissenschaften

• Personaltrainerin

• Vortragender in der Erwachsenbildung

• Leistungsdiagnostikerin

• betr. Gesundheitsförderung

www.2beunlimited.at

manuela.lindmayr@flexyfit.com

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• MAS Ratz Markus

• Sportpädagoge

• Postgraduate Studium für Health and Fitness

• Vortragender in der Erwachsenbildung

• Direktor der größten Wiener Sportmittelschule

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Trainingswissenschaft - „Ein Lehrbuch in 14 Lektionen“Sportwissenschaft Studieren Band 7Meyer&Meyer VerlagKuno Hottenrott/Georg Neumann

(die meisten Grafiken und Tabellen Abbildungen sind diesem Buchentnommen)

(Buch als Lernhilfe von der Fitnessacademy - erhältlich beim Kursstart)

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Weiterführende Literaturtipps:

• Optimales Training, Jürgen WeineckSpitta; Auflage: 16. Auflage. (1. Dezember 2009)

• Trainingslehre - Trainingswissenschaft: Leistung-Training-Wettkampf, Günter Schnabel, Jürgen Krug, Hans-Dietrich HarreMeyer & Meyer Verlag; Auflage: 2., aktualisierte Auflage (28. Januar 2011)

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• Im Ruhezustand befinden sich die Systeme in einem dynamischen Gleichgewichtszustand (= Homöostase)

• Regelungsmechanismus, der die physiologischen Vorgänge/Abläufe ausgleicht (z.B. Zellreparatur nach Krafttraining oder Glykogenspeicher Aufbau nach Ausdauerbelastung)

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• zeitlich begrenzter Gleichgewichtszustand (Herz-Kreislauf und Atmung und Stoffwechsel)

• Lässt sich durch Training gezielt verändern

• Anlaufzeit notwendig

• Bei Maximalbelastung kommt es zur Überschreitung

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• Störung des Gleichgewichts zum Beispiel durch einen Trainingswirksamen Reiz

• Um Anpassungen auszulösen, bedarf es mehrwöchiger Reizeinwirkungen

• Training ist eine organisierte Heterostase, die zu Anpassungen an neue Funktionszustände führen soll

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1. Umstellung:

• Reaktionen der Funktionssysteme während der körperlichen Belastung

• Abhängig von Umfang, Art und Intensität

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2. Anpassung:

• Erste Anpassungsstufe: Veränderung im Bewegungsprogramm

• Zweite Anpassungsstufe: Vergrößerung der Energiespeicher

• Dritte Anpassungsstufe: Optimierung geregelter Systeme und Strukturen

• Vierte Anpassungsstufe: Koordinierung leistungsbeeinflussender Systeme

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Erste Anpassungsstufe:Veränderung im Bewegungsprogramm

• Ansteuerung der Muskeln wird optimiert

• Kommunikation der Muskeln untereinander wird verbessert. (Intermuskuläre Koordination)

• Bewegungen fallen leichter und Bewegungsabläufe werden flüssiger

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Zweite Anpassungsstufe:Vergrößerung der Energiespeicher

• Vergrößerung der Energiespeicher (Kreatinphosphat/ aerob-anaerob verfügbares Glykogen)

• Enzymaktivität und Mitochondriendichte wird erhöht

• Strukturumbau in den Muskelzellen: Aktin, Myosin, TitinDurch muskulären Belastungsstress (Mikrotraumata) werden neue Muskelproteine gebildet.

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Dritte Anpassungsstufe:Optimierung geregelter Systeme und Strukturen

• Optimierung zwischen den neue gebildeten Strukturen und den sportlichen Anforderungen (z.B. durch die Mitochondrienzunahme werden der Fettstoffwechsel und die aerobe Glykolyse optimiert, oder durch die gesteigerte Proteinsynthese kommt es zu einer Hypertrophie des Muskels Kontraktionskraft wird erhöht)

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Vierte Anpassungsstufe:Koordinierung leistungsbeeinflussender Systeme

• Abstimmung mit folgenden Systemen: Vegetatives Nervensystem, Zentralnervensystem (Neuromuskuläres System), Herz- Kreislaufsystem, Elektrolythaushalt, Energiestoffwechsel, Hormonsystem, Immunsystem

• Adaptation ist abgeschlossen wenn die Systeme aufeinander abgestimmt sind

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Abb. 1/2.3: Modellvorstellung zum Ablauf der Anpassung. Nach drei Wochen ansteigender Belastung sollte eine Entlastungswoche zur autoregulativen Reizverarbeitung folgen. Danach ist die Belastung weiter zu steigern. Nach sechs Wochen Training müsste ein Zustand erhöhter funktioneller Leistungsfähigkeit mit Adaptation in muskulären Strukturen eingetreten sein

• Prinzip der individualisierten Belastung&Belastungssteuerung

• Prinzip der alters- und geschlechtsspezifischen Belastung

• Prinzip des wirksamen Trainingsreizes

• Prinzip der progressiven Belastungssteigerung

• Prinzip der optimalen Relation von Belastung und Erholung

• Prinzip der zeitlichen Strukturierung der Trainingsbelastung

• Prinzip der rechtzeitig zunehmenden Spezialisierung

• Prinzip der variierenden Belastung

• Prinzip der richtigen Belastungsfolge

• Prinzip des langfristigen Leistungsaufbaus

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• Prinzip des wirksamen Trainingsreizes

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• Prinzip des wirksamen Trainingsreizes

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• Prinzip der progressiven Belastungssteigerung

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• Prinzip der optimalen Relation von Belastung & Erholung

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• Prinzip der rechtzeitig zunehmenden Spezialisierung

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• Prinzip des langfristigen Leistungsaufbaus

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Einfluss des Trainings auf:1. Herz Kreislauf System

2. Sauerstoffaufnahme

3. Energiespeicher

4. Kohlenhydratstoffwechsel

5. Fettstoffwechsel

6. Proteinstoffwechsel

7. Nervensystem

8. Muskulatur

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1. Herz Kreislauf System:

• Anpassung des Herzens: Hypertrophie und Dilatation; Zunahme des Herzminutenvolumens und dadurch der Sauerstoff-transportkapazität

• Anpassung der Ruheherzschlagfrequenz: Bedingt durch die Herzvergrößerung und den vergrößerten Einfluss des Parasympathikus wird eine Verringerung der Ruheherzfrequenz ermöglicht

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1. Herz Kreislauf System:

• Anpassung der Belastungsherzfrequenz: unter gleichbleibender Belastung ( z.B. 10 km/h) reduziert sich die Herzfrequenz als langfristige Trainingsanpassung

• Anpassung des Blutdrucks: Belastungsdruck bis 250/70 möglich- Gefahren bei Risikokunden! Ausdauertraining senkt den Ruheblutdruck

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1. Herz Kreislauf System:

• Anpassung der Herzfrequenzvariabilität (=Ungleichmäßigkeit des Herzschlages): nimmt durch Ausdauertraining zu, bzw. gibt Aufschluss über den Trainingszustand. (hohe Aktivität des Parasympathikus)

• Anpassung des Blutes: Zunahme des Blutvolumens, Pufferkapazität des Blutes, HDL und LDL verändern sich

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2. Sauerstoffaufnahme:

• Zur Sauerstoffaufnahme gehören die O2 aufnehmenden, O2

transportierenden und O2 verwertenden Teilsysteme:• Die O2 Aufnahme mit der Atemluft und der Gasaustausch in der Lunge

• Die O2 Bindung an die Erythrozyten im Blut

• Der Transport des O2 im Hämoglobin mit dem Blut

• Die Abgabe an das bedürftige Gewebe und die Nutzung des O2 zur Energiegewinnung

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2. Sauerstoffaufnahme:

• VO2max – maximale Sauerstoffaufnahme:

• Genetisch disponiert

• Weltspitze: 80mml/min/kg

• Bruttokriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit

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2. Sauerstoffaufnahme:

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Sportartengruppe Männer Frauen

Ausdauersportarten 77-85 60-70

Sportspielarten 55-60 45-52

Zweikampfsportarten 60-65 50-53

Schnellkraftsportarten 50-55 45-50

Technische Sportarten 50-60 45-50

Tab. 1/3.2: Relative maximale Sauerstoffaufnahme (ml/kg·min) in den Sportartengruppen (nach Neumann, Pfützner & Berbalk, 2007)

3. Energiespeicher:

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Abb. 1/3.3: Geschwindigkeit der Bildungsrate von Adenosintriphosphat (ATP) durch die Substrate Kreatinphosphat, Glykogen und freie Fettsäuren. Die Resynthese des ATP aus Adenosindiphosphat (ADP) verläuft unterschiedlich schnell. Das Kreatinphosphat (CP) ermöglicht die schnellste Resynthese von ATP (Hottenrott & Neumann, 2007)

3. Energiespeicher:

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Abb. 2/3.3: Anteil des Substratumsatzes in Abhängigkeit von der Belastungsintensität. Bei 85% Belastungsintensität dominiert der Glykogenabbau (nach Romijn et al., 1995)

3. Energiespeicher:

• Kreatinphosphatspeicher: ca. 20% vergrößerbar

• Glykogenspeicher: lassen sich von ca. 300g auf 520g erweitern. Auch das Leberglykogen lässt um 50% steigern

• Intramuskuläre Triglyceride: vermehrte Einlagerung durch Ausdauertraining (kein sichtbares subkutanes Fett)

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4. Kohlehydratstoffwechsel:

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Abb. 1/3.4: Schema der Energiegewinnung aus den Substraten (Kohlenhydrate, Fettsäuren, Proteine). Die zentrale Schaltstelle im Stoffwechsel ist die Bildung der aktivierten Essigsäure (Acetyl-CoA). Über das Acetyl-CoA werden die meisten Substrate in den Zitratzyklus eingeschleust. Wenn bei intensiven Belastungen die Sauerstoffversorgungnicht ausreicht, kommt es aus dem Pyruvat zur Bildung von Laktat

4. Kohlenhydratstoffwechsel:

• Anaerobe Glykolyse: Veränderung der Anaeroben Schwelle, Laktattoleranz

• Aerobe Glykolyse: Veränderung der Aeroben Schwelle, Laktat Steady State, Ökonomisierung des Stoffwechselvorganges

• Der bevorzugte Weg der Energiegewinnung im Sport ist die aerobe Glykolyse und der Fettstoffwechsel

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5. Fettstoffwechsel:

• Anpassung des Fettstoffwechsels erst ab einer Stunde und unter 65% der HF max (klassisches Grundlagetraining)• Erhöhung der Lipoproteinlipase

• LDL nimmt ab und HDL wird mehr – gesundheitsfördernde Wirkung

• Bei hoher Laktatbildung über 7mmol wird der Fettstoffwechsel unterdrückt

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Abb. 1/3.5: Veränderungen der hauptsächlichsten Energieträger bei unterschiedlichen Ausdauerbelastungen mit einer Intensität von 60% der VO2max (nach Jeukendrup & Gleeson, 2004)

6. Proteinstoffwechsel:

• Muskulatur zu 40% aus Proteinen, davon 1/5 Aktin, Myosin, Titin und Nebulin (kontraktile Elemente)

• Belastungsbedingt ein täglicher Verschleiß von 2-6% (bei normalen Training), -15% („Hardcoretraining“)

• Proteinaufnahme: bis zu 3g/kg Körpergewicht – max. bis zu 5g/kg Körpergewicht

• Proteinsyntheserate – neuer Strukturaufbau durch trainingswirksame Reize (Hypertrophiemethode)

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7. Nervensystem:

• Zentralnervensystem:• Stabilisierung von Bewegungsprogrammen

• Nutzung für die Entwicklung von konditionellen Fähigkeit

• Vegetatives Nervensystem• Vagotonus wird durch Training verbessert

Exkurs:

• Vagotone Übertraining: Leistungsfähigkeit unterschiedlich

• Sympathikotone Übertraining: Erholungsfähigkeit herabgesetzt, schneller überwindbar

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7. Nervensystem:

• Neuromuskuläres System:• Sensomotorik:

motorische Einheiten haben unterschiedliche physiologische Funktionen

• Schnell kontrahierende Ermüdungsanfällige Einheiten (FTG)

• Schnell kontrahierende ermüdungsresistente Einheiten (FTO)

• Langsam kontrahierende ermüdungsresistent Einheiten(ST)

• Propriozeption:• „Bewegungsmelder“ in den Muskel, Sehnen, Bändern, Gelenken und Fascien

(z.B. Muskelspindeln, freie Nervenendigungen, Golgi Apparat, ...)

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8. Muskulatur:

• Durch Ausdauertraining können schnellkontrahierende Fasern in langsam kontrahierende umgewandelt werden, aber nicht umgekehrt

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8. Muskulatur:

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Abb. 1/3.8: Aufbau der muskulären Kontraktionseinheit im Sarkomer mit den Kontraktionsproteinen Actin und Myosin sowie den Stabilisierungsproteinen Titin und Nebulin (nach Cialdella, 2007)

8. Muskulatur:

• Belastungsreiz der das Signal zur Hypertrophie der Muskulatur gibt: Muskelfaser Zerstörung führt zu einer anschließenden Zellvergrößerung und zu einem Vermehrung von Satellitenzellen

• Kapillarisierung: Entstehung von neuen Blutgefäßen (Wachstum und Erweiterung) – beim Ausdauertraining bis zu 40% Wachstum

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Die Belastungs-Beanspruchungs-Interaktion lässt sich nicht durch eine linearfunktionale Beziehung abbilden, sie ist vor allem gekennzeichnet durch Nichtlinearität und einen systemdynamischen Zusammenhang.

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Der Begriff Belastung umfasst die Summe aller auf den Sportler einwirkenden Trainings- und Leistungsanforderungen, einschließlich der biomechanischen und psychischen Belastungen.

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Die Beanspruchungsreaktionen zeigen sich in der unterschiedlichen Inanspruchnahme der organismischen Funktionssysteme (Herz-Kreislauf-System, Atmungssystem u. a.); sie sind abhängig von den kognitiven, emotionalen, motivationalen und volitiven (Widerstandsfähigkeit) Leistungsvoraussetzungen.

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Abb. 1/3.5: Veränderungen der hauptsächlichsten Energieträger bei unterschiedlichen Ausdauerbelastungen mit einer Intensität von 60% der VO2max (nach Jeukendrup & Gleeson, 2004)

Die Interaktion zwischen Belastung & Beanspruchung wird durch eine Vielzahl von Einflussgrößen bestimmt:

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Abb. 1/12.1.5: Beziehung zwischen den methodischen Steuergrößen der Trainingsbelastung und deren Einfluss auf beanspruchte Funktionssysteme in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit

Periodisierung:

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Abb. 1/12.3.1: Schematische Darstellung unterschiedlicher Trainingsperiodisierungen. Die Pfeile symbolisieren die Hauptwettkämpfe

Bei der Periodisierung eines Trainingsjahres wird folgende Reihenfolge & Schwerpunktlegung allgemein eingehalten:

• Entwicklung allgemeiner Leistungsvoraussetzungen und hoher

allgemeiner Belastbarkeit (=allgemeine Vorbereitungsperiode),

• Entwicklung sportartspezifischer und disziplinspezifischer

Leistungsvoraussetzungen (=spezielle Vorbereitungsperiode),

• Ausprägung der komplexen Wettkampfleistung

(=Wettkampfperiode) und physische und psychische Erholung

(=Übergangsperiode)

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Tab. 1/12.3.1: Planungsabschnitte der zyklischen Gestaltung des Trainings

Ein- und Mehrjahreszyklus Ein-, Zwei- und Vierjahreszyklus (Olympiazyklus)

Makrozyklus1-3 Monate (Vorbereitungs-, Wettkampf-,

Übergangsperioden)

Mesozyklus 2-4 Wochen

Mikrozyklus 1 Woche

Tageszyklus1-4 Trainingseinheiten

Beispiel im Mesozyklus für 4 Wochen:• über 3 Wochen Belastungssteigerung (Umfang, Intensität)

• 4. Woche Regenerationswoche

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Abb. 1/2.3: Modellvorstellung zum Ablauf der Anpassung. Nach drei Wochen ansteigender Belastung sollte eine Entlastungswoche zur autoregulativen Reizverarbeitung folgen. Danach ist die Belastung weiter zu steigern.

Belastungsproportionierung

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Tab. 1/12.3.2: Proportionen der Belastungsbereiche für die Fähigkeitsentwicklung im Hochleistungsbereich

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Definition:

Trainingsplanung ist das strukturierte Vorgehen zur methodischen Gestaltung eines Trainingsprozesses in einem definierten Zeitraum, um systematisch Ziele in verschiedenen Anwendungsfeldern des Sports zu erreichen.

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Abb. 1/12.4.1: Schritte zur Erstellung eines Jahrestrainingsplans

Trainingsprotokollierung:

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Tab. 1/12.4.2: Beispiel eines Trainingsprotokolls

Beispiel einer Trainingsanalyse im Profiradsport:

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Abb. 1/12.4.3: Trainingsanalyse im Straßenradsport mittels gespeicherter Herzfrequenzdaten. Die Intensitätsbereiche (REKOM, GA, WSA) wurden über die Leistungsdiagnostik festgelegt.

Fallbeispiele - Vorgaben der Referenten:

• Vorgabe von Geschlecht

• Alter

• Trainingsvergangenheit

• BMI

• Krankheitsgeschichte

• Zielsetzung

• mögliche Zeitressourcen

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Übung

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Herzfrequenz: • reagiert empfindlich auf Veränderungen der

Leistungsfähigkeit und es erfolgt bereits nach wenigen Tagen eine Anpassung (in beide Richtungen)

Laktat: • Blutlaktatkonzentration beträgt in Ruhe im arterialisierten Blut

0,8-1,5 mmol/l

• Abhängig von der Art der Energiebereitstellung

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VO2 max: • Bruttokriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit

• Abhängig von der Mitochondriendichte

• Genetisch disponiert, max. bis 90ml/min/kg

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Walking-Index (WI):

Männer:

420 – (min x 11,6 + s x 0,20 + HF x 0,56 + BMI x 2,6 – Alter x 0,2)

Frauen:

304 – (min x 8,5 + s x 0,14 + HF x 0,32 + BMI x 1,1 – Alter x 0,2)

Erklärungen:

• min: Gehzeit in Minuten; s: Gehzeit in Sekunden

• HF: Belastungsherzfrequenz (min-1) nach 2.000 m

• BMI: Body-Mass-Index (kg/m2)

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Berechnete VO2max:

Männer:

184,9 - 4,65 x min - 0,22 x HF- 0,26 x Alter-1,05 x BMI

Frauen:

116,2 - 2,98 x min - 0,11 x HF - 0,14 x Alter - 0,39 x BMI

Erklärungen:

• min: Gehzeit in Minuten; s: Gehzeit in Sekunden

• HF: Belastungsherzfrequenz (min-1) nach 2.000 m

• BMI: Body-Mass-Index (kg/m2)

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Berechnete HFmax:

Männer:

147,5 +0,49 x HF – 0,51 x VO2max

Frauen:

147,5 +0,49 x HF – 0,51 x VO2max

Erklärungen:

• min: Gehzeit in Minuten; s: Gehzeit in Sekunden

• HF: Belastungsherzfrequenz (min-1) nach 2.000 m

• BMI: Body-Mass-Index (kg/m2)

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Laufstrecke (m) in 12 min VO2max (ml/kg·min) Aerobe Leistungsfähigkeit

2.200-2.400 30-40 Durchschnittlich

> 2.040-2.600 > 40-45 Gut

> 2.600-2.700 > 45-50 Gut

> 2.700-2.800 > 50-55 Sehr gut

> 2.800-2.900 > 55-60 Sehr gut

> 2.900-3.100 > 60-65 Ausgezeichnet

Tab. 1/13.2.2a: Schätzung der Leistungsfähigkeit und der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max) beim 12-min-Lauftest nach Cooper (1970; 1984) bei Frauen

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Laufstrecke (m) in 12 min VO2max (ml/kg·min) Aerobe Leistungsfähigkeit

> 2.500-2.700 > 30-40 Durchschnittlich

> 2.700-2.900 > 40-45 Gut

> 2.900-3.000 > 45-50 Gut

> 3.000-3.100 > 50-55 Gut

> 3.100-3.300 > 55-60 Sehr gut

> 3.300-3.400 > 60-65 Sehr gut

Tab. 1/13.2.2b: Schätzung der Leistungsfähigkeit und der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max) beim 12-min-Lauftest nach Cooper (1970; 1984) bei Männern

Abb. 1/5.4.2: Belastungsbereiche für den Langstreckenlauf. Der individuelle Herzfrequenzbereich für das Lauftraining wird prozentual von der HF am Deflektionspunkt (HFd) abgeleitet (nach Hottenrott, 1993)

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Aerobe Ausdauer bis 2 mmol/l Laktat

Aerob- anaerobe Ausdauer >2- 6 mmol/l Laktat

Anaerob- aerobe Ausdauer >6-10 mmol/l Laktat

Anaerobe Ausdauer >10 mmol/l Laktat

Tab. 2/5.2: Klassifizierung der aeroben und anaeroben Ausdauer bezüglich der Laktatkonzentration aus trainingsmethodischer Sicht

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Abb. 4/13.4: Die Rechtsverschiebung der Laktat-Geschwindigkeits-Kurve im Lauffeld-Stufentest (6 x 1.200 m) nach 10 Monaten Lauftraining einer hochtalentierten Athletin