Das Sportspiel Beachvolleyball hat seine Ursprünge in den 1920er Jahren an den
Stränden der USA und entwickelte sich in den letzten Jahrzehnten von einer
Randsportart zu einem der Publikumsmagneten, z.B. bei den olympischen Spielen
(Künkler, 2009). Nachdem 1992 in Barcelona lediglich einige Athleten an einem
Demonstrationswettbewerb teilnahmen, erschien 1996 in Atlanta Beachvolleyball
erstmals im olympischen Programm und wurde aufgrund des Erfolges bei den Zuschauern
folgerichtig 2000 in Sydney in den Kanon der olympischen Sportarten
fest aufgenommen (Fekete, 2008; Künkler, 2009). Deutsche Athleten feierten in
den frühen Jahren bereits Erfolge, wie z.B. das Duo Ahmann/Hager, das 2000 in
Sydney die Bronze-Medaille gewinnen konnte. Mit diesem Erfolg ging neben der
steigenden weltweiten Aufmerksamkeit auch ein nationaler Aufschwung der
Sportart in Deutschland einher, und in den Jahren 2002 und 2004 konnte sich das
Team Markus Dieckmann/Jonas Reckermann zweimal in Folge den Europameistertitel
sichern (Künkler, 2009). Seitdem spielen deutsche Athleten im Männer- wie
im Frauenbereich auf internationalem Spitzenniveau auf der World-Tour mit. Eine
Konsequenz dieser Entwicklung ist eine sich ständig vergrößernde Gemeinde an
aktiven Beachvolleyballern in Deutschland und infolge dessen auch seit Mitte der
1990er Jahre ein wachsendes Interesse der Wissenschaft an dieser Sportart sowohl
im internationalen Spitzen-, als auch im mittleren Leistungsbereich (siehe
Kapitel 2).
Für mich persönlich ergibt sich ein besonderes Interesse an dieser Sportart, da ich
seit vielen Jahren als Spieler und auch als Trainer aktiv im Volleyball-Sport tätig
bin und im Laufe dieser Zeit speziell Beachvolleyball immer weniger als Freizeitsport,
denn als alternative Wettkampfform zum Hallenvolleyball wahrgenommen
habe. Einhergehend mit dieser Entwicklung stieg für mich auch das Interesse an
den strukturellen Hintergründen und den leistungsbestimmenden Faktoren dieser
Sportart, und so ergab sich aufgrund einer aktuellen Änderung im internationalen
Beachvolleyball die dieser Arbeit zugrunde liegende Fragestellung, die im Folgenden
kurz skizziert und in Kapitel 4 ausführlich behandelt werden soll. [...]
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
2 Gegenwärtiger Stand der Forschung
2.1 Forschungsperspektiven
3 Physiologische und leistungsdiagnostische Grundlagen - Komponenten der Leistungsfähigkeit
3.1 Energiebereitstellung
3.1.1 ATP-Bildung
3.2 Leistungsdiagnostik - eine Definition
3.3 Messparameter intermittierender Ausdauerbelastung
3.3.1 Das Herz
3.3.2 Laktat als Messgröße des Energiestoffwechsels
3.3.3 Die Atmung
4 Strukturanalyse des Sportspiels Beachvolleyball
4.1 Spezielles Beanspruchungsprofil von Beachvolleyball
4.1.1 Modus und Spielzeit
4.1.2 Sprungbelastung im Sand
4.1.3 Physiologische Messwerte
4.2 Analyse der neuen Regelauslegung von 2011
5 Fragestellung/Hypothesen der Studie
6 Material und Methoden
6.1 Probandenkollektiv
6.2 Verwendete Messgeräte
6.2.1 Suunto® Memory Belt
6.2.2 Suunto® Training Manager
6.2.3 Laktatmessung mittels EKF Diagnostic Biosen C-Line
6.3 Untersuchungsdesign
6.3.1 Der Yo-Yo Intermittent Recovery Test
6.3.2 Beachvolleyball Feldtest
6.4 Statistische Analyse
7 Ergebnisse
7.1 Laktat
7.2 ΔLaktat
7.3 Herzfrequenz
7.4 Atemfrequenz
7.5 Sauerstoffaufnahme (VO2)
7.6 EPOC
8 Diskussion
9 Fazit und Ausblick
10 Zusammenfassung
11 Literaturverzeichnis
12 Anhang
Hinweis
Zur Vereinfachung wird in dieser Arbeit ausschließlich die männliche Form der Anrede benutzt. Dies geschieht völlig wertfrei und schließt selbstverständlich die weibliche Form mit ein
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 3.1: Herzfrequenzverläufe eines Dauerlaufs auf dem Laufband bei 8 km/h (oben) und eines Beachvolleyballspiels (unten)
Abbildung 3.2: Herzfrequenzverläufe trainiert vs. untrainiert (aus: Klinke & Silbernagel, 1996, S. 518)
Abbildung 3.3: Verlaufskurven von Herzfrequenz HR (oben) und absoluter Sauerstoffaufnahme VO2 (unten)
Abbildung 3.4: Sauerstoffaufnahme und -bedarf bei (A) leichter und (B) erschöpfender Arbeit (aus: Klinke & Silbernagel, 1996, S. 516)
Abbildung 4.1: Zwei grundsätzliche Spielsituationen im Beachvolleyball: Annahme (A) und Feldabwehr (B) (nach: Künkler, 2009, S. 92f.)
Abbildung 6.1: Laufmarkierungen des Yo-Yo Intermittent Recovery Tests (aus: http://www.topendsports.com/testing/tests/yo-yo-intermittent.htm, aufgerufen am 25.06.2012)
Abbildung 7.1: Vergleich der Blutlaktatkonzentration (mmol/l) zu den Messzeitpunkten 1. Auszeit (M1), 1. Satzpause (M2), 2. Auszeit (M3) und Spielende (M4) im Spiel nach der alten bzw. der neuen Regel. Dargestellt sind Mittelwerte und Standardfehler. **=signifikanter Unterschied zwischen den Regeln
Abbildung 7.2: Vergleich der ΔBlutlaktatkonzentration (mmol/l) zu den Messzeitpunkten 1. Auszeit (M1), 1. Satzpause (M2), 2. Auszeit (M3) und Spielende (M4) im Spiel nach der alten bzw. der neuen Regel. Dargestellt sind Mittelwerte und Standardfehler. *=signifikanter Unterschied zwischen den Regeln
Abbildung 7.3: Vergleich der Herzfrequenz (Schläge/Minute) zu den Messzeitpunkten 1. Auszeit (M1), 1. Satzpause (M2), 2. Auszeit (M3) und Spielende (M4) im Spiel nach der alten bzw. der neuen Regel. Dargestellt sind Mittelwerte und Standardfehler. **=signifikanter Unterschied zwischen den Regeln
Abbildung 7.4: Vergleich der Atemfrequenz (Atemzüge/Minute) zu den Messzeitpunkten 1. Auszeit (M1), 1. Satzpause (M2), 2. Auszeit (M3) und Spielende (M4) im Spiel nach der alten bzw. der neuen Regel. Dargestellt sind Mittelwerte und Standardfehler. *=signifikanter Unterschied zwischen den Regeln
Abbildung 7.5: Vergleich der spezifischen VO2 (ml/kg*min-[1] ) zu den Messzeitpunkten 1. Auszeit (M1), 1. Satzpause (M2), 2. Auszeit (M3) und Spielende (M4) im Spiel nach der alten bzw. der neuen Regel. Dargestellt sind Mittelwerte und Standardfehler. **=signifikanter Unterschied zwischen den Regeln
Abbildung 7.6: Vergleich der EPOC-Werte (ml/kg) zu den Messzeitpunkten 1. Auszeit (M1), 1. Satzpause (M2), 2. Auszeit (M3) und Spielende (M4) im Spiel nach der alten bzw. der neuen Regel. Dargestellt sind Mittelwerte und Standardfehler. *=signifikanter Unterschied zwischen den Regeln
Abbildung 8.1: Modell der Herzfrequenz-basierten VO2-Berechnung. HRmax=HFmax; RespR=Atemfrequenz (aus: FirstbeatTechnologiesLtd., 2005)
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1.1: Vergleich der Ballwechseldauer 2009 und 2011 im Durchschnitt mit Standardabweichung (±SD)
Tabelle 3.1: Substrate und deren Kerngrößen (nach: Boutellier, 2011, S. 856)
Tabelle 4.1: Steckbrief Beachvolleyball (nach: Künkler, 2009, S. 17)
Tabelle 4.2: Unterschiede in der Struktur des Beachvolleyballspiels nach einer Regeländerung 2004 (modifiziert nach Singer, 1995)
Tabelle 6.1: Anthropometrische Daten des Probandenkollektivs
Tabelle 6.2: Spielreihenfolge bei der Wettkampfsimulation
Tabelle 7.1: Spieldauer der einzelnen Spiele brutto und netto
Tabelle 7.2: Übersicht der Dauer von Ballwechseln und Pausen im Mittelwert in Sekunden
Tabelle 7.3: Übersicht der Blutlaktatkonzentration zu den jeweiligen Messzeitpunkten im Mittelwert mit (±SD) in mmol/l
Tabelle 7.4: Übersicht der ΔBlutlaktatkonzentration zu den jeweiligen Messzeitpunkten im Mittelwert mit (±SD) in mmol/l
Tabelle 7.5: Übersicht der mittleren Herzfrequenz zu den jeweiligen Messzeitpunkten im Mittelwert mit (±SD) in Schlägen/Minute
Tabelle 7.6: Übersicht der mittleren Atemfrequenz zu den jeweiligen Messzeitpunkten im Mittelwert mit (±SD) in Atemzügen/Minute
Tabelle 7.7: Übersicht der spezifischen VO2 zu den jeweiligen Messzeitpunkten im Mittelwert mit (±SD) in ml/kg*min-[1]
Tabelle 7.8: Vergleich der geschätzten VO2max-Werte von Suunto® Software und Yo-Yo Test
Tabelle 7.9: Übersicht der EPOC-Werte zu den jeweiligen Messzeitpunkten im Mittelwert mit (±SD) in ml/kg
Tabelle 12.1: Übersicht der Blutlaktatkonzentrationen zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.2: Übersicht der ΔBlutlaktatkonzentrationen zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.3: Übersicht der Daten zur mittleren Herzfrequenz zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.4: Übersicht der Daten zur relativen Herzfrequenz zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.5: Übersicht der Daten zur Sauerstoffaufnahme zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.6: Übersicht der Daten zur relativen O2-Aufnahme zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.7: Übersicht der Daten zur Atemfrequenz zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.8: Übersicht der EPOC-Werte zu den Messzeitpunkten
Tabelle 12.9: Übersicht aller ermittelten Werte im Mittelwert mit (SD)
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Einleitung
Das Sportspiel Beachvolleyball hat seine Ursprünge in den 1920er Jahren an den Stränden der USA und entwickelte sich in den letzten Jahrzehnten von einer Randsportart zu einem der Publikumsmagneten, z.B. bei den olympischen Spielen (Künkler, 2009). Nachdem 1992 in Barcelona lediglich einige Athleten an einem Demonstrationswettbewerb teilnahmen, erschien 1996 in Atlanta Beachvolleyball erstmals im olympischen Programm und wurde aufgrund des Erfolges bei den Zu- schauern folgerichtig 2000 in Sydney in den Kanon der olympischen Sportarten fest aufgenommen (Fekete, 2008; Künkler, 2009). Deutsche Athleten feierten in den frühen Jahren bereits Erfolge, wie z.B. das Duo Ahmann/Hager, das 2000 in Sydney die Bronze-Medaille gewinnen konnte. Mit diesem Erfolg ging neben der steigenden weltweiten Aufmerksamkeit auch ein nationaler Aufschwung der Sportart in Deutschland einher, und in den Jahren 2002 und 2004 konnte sich das Team Markus Dieckmann/Jonas Reckermann zweimal in Folge den Europameis- tertitel sichern (Künkler, 2009). Seitdem spielen deutsche Athleten im Männer- wie im Frauenbereich auf internationalem Spitzenniveau auf der World-Tour mit. Eine Konsequenz dieser Entwicklung ist eine sich ständig vergrößernde Gemeinde an aktiven Beachvolleyballern in Deutschland und infolge dessen auch seit Mitte der 1990er Jahre ein wachsendes Interesse der Wissenschaft an dieser Sportart so- wohl im internationalen Spitzen-, als auch im mittleren Leistungsbereich (siehe Kapitel 2).
Für mich persönlich ergibt sich ein besonderes Interesse an dieser Sportart, da ich seit vielen Jahren als Spieler und auch als Trainer aktiv im Volleyball-Sport tätig bin und im Laufe dieser Zeit speziell Beachvolleyball immer weniger als Freizeit- sport, denn als alternative Wettkampfform zum Hallenvolleyball wahrgenommen habe. Einhergehend mit dieser Entwicklung stieg für mich auch das Interesse an den strukturellen Hintergründen und den leistungsbestimmenden Faktoren dieser Sportart, und so ergab sich aufgrund einer aktuellen Änderung im internationalen Beachvolleyball die dieser Arbeit zugrunde liegende Fragestellung, die im Folgen- den kurz skizziert und in Kapitel 4 ausführlich behandelt werden soll.
1 Einleitung
Im Laufe der Jahre wurden durch die FIVB1 regelmäßig Regeländerungen ange- regt und durchgeführt, um die Sportart für die (Fernseh-)Zuschauer so interessant wie möglich zu gestalten. So auch im Jahre 2011, als eine Regel bezüglich Spiel- verzögerungen im Zusammenhang mit dem Aufschlag und seiner Ausführung neu ausgelegt wurde (für eine genauere Beschreibung der Regel siehe Kapitel 4.2). Diese veränderte Regelauslegung verkürzt die Regenerationsphasen zwischen zwei Ballwechseln und stellt die Athleten somit vermutlich vor eine neue Heraus- forderung, was ihren Energiehaushalt anbelangt. Dass eine verkürzte Pausenlän- ge zwischen den Ballwechseln einen Einfluss auf das Spiel hat legt zumindest ein Vergleich nahe, bei dem jeweils die Dauer der Ballwechsel der 32 besten Männer- und Frauen-Teams bei den Weltmeisterschaften 2009 in Stavanger (gespielt nach der alten Regelauslegung), sowie 2011 in Rom (gespielt nach der neuen Regel- auslegung) untersucht wurden:
Tabelle 1.1: Vergleich der Ballwechseldauer 2009 und 2011 im Durchschnitt mit Stan dardabweichung ( ± SD).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
In Tabelle 1.1 ist sowohl bei den Frauen als auch bei den Männern erkennbar, dass sich die Dauer eines Ballwechsels inklusive der entstehenden Pausen von 2009 bis 2011 verkürzt hat. Da sich die Struktur der Ballwechsel und deren reine Aktionszeit laut U23-Bundestrainer Jörg Ahmann in dieser Zeit nicht verändert hat (persönliche Kommunikation), ist davon auszugehen, dass die kürzere Ballwech- seldauer durch eine Verkürzung der Pausen und somit durch die neue Regelaus- legung zustande kommt. Da kürzere Pausen für den Athleten kürzere Erholungs- zeiten bedeuten, ist desweiteren davon auszugehen, dass sich das Beanspru- chungsprofil der Sportart im Bezug auf die Energiebereitstellung verändert. Wie sich also das energetische Profil von Beachvolleyball darstellt bzw. ob sich durch die neue Regelauslegung eine Veränderung der leistungsbestimmenden Faktoren ergibt, diesen Fragen soll im Wesentlichen im Verlauf dieser Arbeit nachgegangen werden.
2 Gegenwärtiger Stand der Forschung
Die ersten sportwissenschaftlichen Untersuchungen zum Thema Beachvolleyball entstehenüberwiegend im deutschen Raum und gehen mit der steigenden Popu- larität der Sportart in Deutschland einher. Zuerst erstellte Brammertz (1993) einen ersten Beitrag zum Thema und daran anknüpfend Hömberg und Papageorgiou (1994) eine erste Strukturanalyse der Sportart im Vergleich deutscher und ameri- kanischer Spitzenturniere. Beide Untersuchungen beziehen sich eher auf die Struktur der Sportart, was ihre zeitlichen und taktischen Elemente angeht. Zusätz- lich wurde bei Hömberg und Papageorgiou auch eine Laktatbestimmung durchge- führt, um eine Einschätzungüber die körperliche Belastung während eines Beach- volleyballspiels im nationalen Spitzenbereich abgeben zu können. Singer (1995) greift diesen Aspekt auf und bezieht ihn auf den mittleren Leistungsbereich. Alle Untersuchungen interessieren sich aber eher für das Belastungsprofil der Sportart und weniger für das Beanspruchungsprofil in Bezug auf die physiologische Reak- tion des menschlichen Organismus. Die Untersuchungen von Fekete (2008) und Künkler sind recht aktuell, beziehen sich jedoch abermals eher auf die strukturel- len Aspekte der Belastungsdauer und -intervalle, bzw. sie versuchen, durch ge- naue Spielbeobachtung und -analyse technische wie taktische Handlungsmuster der internationalen Spitzensportler zu erfassen, um daraus für die eigenen Athle- ten entsprechende Handlungsoptionen ableiten zu können (Künkler, 2009). Bishop (2003), Giatsis et al. (2004) und Vetter et al. (2004) untersuchen die Unterschiede zwischen festem Untergrund und Sand, um in der Folge Variationen in Absprung- verhalten und Bodenreaktionskräften bestimmen zu können, je nachdem auf wel- cher Oberfläche gespielt wird. Eine entscheidende Veränderung des Reglements durch die FIVB im Jahre 2004, welche die Zählweise veränderte und somit eine veränderte Struktur der Ballwechsel, und vor allem eine veränderte Gesamtlänge eines Spiels zur Folge hatte, führte zu einer Studie mit der Fragestellung, inwie- fern sich diese Veränderung auf die Spielstruktur, also Länge der Ballwechsel, taktische Elemente oder Gesamtperformance der Athleten in einem Spiel auswirkt (Grgantov et al., 2005). Neueste Entwicklung ist eine komplexe Leistungsdiagnos- tik von Schlesinger (Schlesinger & Sibum, 2012), die sich jedoch auf eine Kraftdi- agnostik beschränkt und somit keine Aufschlüsseüber die Beanspruchung der kardiorespiratorischen Mechanismen eines Beachvolleyballspielers im Wettkampf zulässt.
2.1 Forschungsperspektiven
Die letzten Untersuchungen, die eine Entwicklung von Blutlaktatwerten im Laufe eines Beachvolleyballspiels betrachten sind von Singer bereits vor der Verände- rung des Reglements bezüglich der Zählweise 2004 durchgeführt worden (1995) und haben somit nur noch geringe Aussagekraft für ein nach aktuellem Reglement ausgetragenes Beachvolleyballspiel. Neuere Untersuchungen im Beachvolleyball beschäftigen sich hingegen vorrangig mit technischen und taktischen Elementen der Sportart. Somit fehlen Erkenntnisseüber das Belastungs- und Beanspru- chungsprofil der aktuellen Spielweise völlig. Die Energiebereitstellungsprozesse und das Beanpruchungsprofil aktueller Beachvolleyballspiele werden auf der Basis früherer Erkenntnisse geschätzt, sind jedoch eigentlich unbekannt, da sich seit den entscheidenden Regeländerungen noch nicht mit der Frage beschäftigt wur- de, inwieweit aerobe oder anaerobe Prozesse anteilig zu der Leistungfähigkeit eines Beachvolleyballers beitragen. Ob die neue Regelauslegung von 2011 be- züglich der Verkürzung der Pausen zwischen den einzelnen Ballwechseln eine Auswirkung hat und wie diese aussieht, ist bisher noch in keiner Studie untersucht worden und stellt insofern eine Pionierleistung dar.
3 Physiologische und leistungsdiagnostische Grundlagen - Komponenten der Leistungsfähigkeit
Um eine Aussage darüber treffen zu können, was für eine Belastung und welche Beanspruchung ein Beachvolleyballspiel für einen Athleten bedeutet, ist es erfor- derlich, verschiedene Paramater zu messen und miteinander in Verbindung zu setzen. Dazu gehören vor allem die Entwicklung der Laktatkonzentration im Blut, die Herzfrequenz und die Sauerstoffaufnahme, die durch eine Belastungssituation beansprucht werden und im Gegenzug Rückschlüsseüber die Art der Belastung zulassen.
3.1 Energiebereitstellung
Die Veröffentlichungen von Boutellier (2011), Klinke (1996) und Hohmann, Lames et al. (2003) bilden im Wesentlichen die Grundlage für die Ausführungen in diesem Kapitel.
3.1.1 ATP-Bildung
Jede körperliche Leistung beruht auf Muskelkontraktionen, für die energiereiche Substrate als Energielieferanten abgebaut werden müssen. Als primärer Energiebereitstellungsprozess wird ATP, welches in geringen Konzentrationen (ca. 5 µmol/g Muskel) im Muskel gelagert ist, in ADP und ein Phosphat gespalten, wobei Energie für die Kontraktion frei gesetzt wird. Da diese Menge an ATP nur für sehr wenige Muskelkontraktionen für ca. 2 Sekunden ausreicht (Hohmann et al., 2003), bedarf es verschiedener Prozesse, um ATP zu resynthetisieren. Dafür stehen der Muskelzelle folgende Prozesse zur Verfügung:
Hydrolyse von Kreatinphosphat: Ein energiereiches Phosphat wird im Zyto- plasma der Muskelzelle vom Kreatin auf das ADPübertragen. Dieser Stoff- wechselvorgang verläuft schnell und ohne Sauerstoffverbrauch. Die Kreatinre- serven sind jedoch ebenfalls sehr gering ausgeprägt und reichen demnach nur für etwa 20 s bei maximaler Intensität. Diesen Prozess nennt man anaerob alaktazide Energiebereitstellung.
Anaerobe Glykolyse: Bei der anaeroben Glykolyse, die bei intensiven Belas- tungen nach einem vollständigen Ausschöpfen der Kreatinphosphatspeicher eintritt, wird Glukose zu Pyruvat abgebaut, und mit diesem Prozess geht eine Resynthese von ATP aus freiem Phosphat einher. Auch dieser Prozess ver- braucht keinen Sauerstoff. Das durch die Glykolyse anfallende Pyruvat kann nicht vollständig in aktivierte Essigsäureüberführt werden, wird daher zu Laktat hydriert und nimmt dabei Wasserstoffionen auf. Man spricht in diesem Fall von anaerob laktazider Energiebereitstellung. Pro Mol Glukose können auf diesem Wege 2 Mol Kreatinphosphat wiederhergestellt werden, was wie- derum die Resynthese von 2 Mol ATP ermöglicht. Steigt der Laktatspiegel weiter an, kommt es an einem gewissen Punkt zu einer Übersäuerung der Muskulatur. Dieser Punkt ist erreicht, wenn das Gleichgewicht von Laktat- Akkumulation und Laktat-Elimination nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Entgegen der ursprünglichen Annahme, angesammeltes Laktat sei die Ursache für einen Leistungsabfall der Muskulatur, ist man mittlerweile zu der Erkenntnis gekommen, dass die damit einhergehende Akkumulation der Was- serstoffionen und damit ein Absinken des pH-Werts im Blut (die sogenannte Azidose) die Ursache für eine zunehmende Ermüdung des Muskels darstellt (Tesch, 1980; Klinke & Silbernagel, 1996).
Oxidation von Kohlenhydraten: Pyruvat und NADH werden bei der Oxidation von Kohlehydraten zu Wasser und Kohlendioxid (CO2) verstoffwechselt, wofür Sauerstoff benötigt wird. Die aus dem Glykogen gewonnene aktivierte Essig- säure wird in den Citratzyklusüberführt. Dieser Citratzyklus und dasüber die Atmungskette zugeführte O2 ermöglichen die Bereitstellung von großen Men- gen ATP. Zwar ist die Energieflussrate deutlich geringer und somit die Ener- giebereitstellung erheblich langsamer als die anaerobe Glykolyse, jedoch kön- nen durch den vollständigen Abbau von 1 Mol Glukose zu CO2 und Wasser 36 Mol Kreatinphosphat wiederhergestellt werden. Dieses wiederum kann zu 36 Mol ATP reynthetisiert werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als aerobe Energiebereitstellung.
Oxidation von Fettsäuren: Eine weitere Form der aeroben Energiebereitstellung ist die Oxidation freier Fettsäuren. Triglyzeride, die „körpereigene Speicherform von Fett“ (Hohmann et al., 2003, S. 57) werden in Glyzeride und freie Fettsäuren gespalten. Hierbei ist die Bereitstellungsgeschwindigkeit noch einmal deutlich geringer, wodurch diese Stoffwechselprozesse nur bei einer Leistungsintensität von ca. 50% oder weniger der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max) erfolgen können (Boutellier, 2011).
Tabelle 3.1: Substrate und deren Kerngröß en (nach: Boutellier, 2011, S. 856).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tabelle 3.1 stelltübersichtlich dar, inwiefern eine Laufleistung und der entsprechende Verbrauch der einzelnen Substrate miteinander zusammenhängen und zeigt den maximal möglichen Umsatz von ATP (µmol/g/s) der vier verschiedenen Energiebereitstellungsprozesse. Daraus ergibt sich, dass lange andauernde Muskelaktivität (z.B. Ausdauersport > 20 min) nur mittels aerober Energiebereitstellung möglich ist, da die anaeroben Prozesse zu viel Glykogen verbrauchen und evtl. zu einer Übersäuerung der Muskulatur führen würden.
Es wurde lange davon ausgegangen, dass anaerobe und aerobe Energiebereit- stellungsmechanismen aufeinander aufbauen und sozusagen hintereinander ge- schaltet auftreten. Diese Annahme wurde aber mittlerweile nachhaltig widerlegt, und es herrscht weitestgehend Einigkeit darüber, dass die drei hauptsächlichen Energie liefernden Prozesse (anaerob-alaktazid, anaerob-laktazid und aerob) mit unterschiedlicher Dominanz bei jeglicher Ausdauerleistung genutzt werden (Gastin, 2001).
3.2 Leistungsdiagnostik - eine Definition
Die Leistungsdiagnostik beschäftigt sich allgemein mit der körperlichen Leistung eines Sportlers und versucht diese zu analysieren. Sie dient dazu Leistung ein- schätzen zu können, um so ggf. verschiedene Sportler miteinander vergleichen zu können und vor allem auch verschiedene Parameter körperlicher Leistung mitei- nander in Verbindung setzen zu können (Hohmann et al., 2003). Hohmann et al. unterscheiden zwischen trainingswissenschaftlicher Leistungsdiagnostik, welche die Strukturierung sportlicher Leistung und sportlicher Leistungsfähigkeit zur Auf- gabe hat, und trainingspraktischer Leistungsdiagnostik, welche einen Vergleich von Ist- und Sollwerten anstrebt, um daraus Stärken und Schwächen eines Athle- ten erkennen und entsprechend im Trainingsprozess verbessern zu können (2003).
Zur Ermittlung sportlicher Leistungsfähigkeit oder Fitness wurden verschiedene Testmethoden und -verfahren entwickelt, die darauf abzielen, die jeweiligen Messparameter (HF, VO2, BLK2 etc.) möglichst präzise zu bestimmen. Dazu gehö- ren z.B. Untersuchungen, welche die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) zur Analyse sportlicher Leistungsfähigkeit heran ziehen, oder auch solche, die das AOD (accumulated oxygen deficit), die sogenannte Sauerstoffschuld zu Analyse- zwecken erheben. Dazu gibt es eine Vielzahl verschiedener Ausdauertests, wel- che unter Laborbedingungen auf Laufbändern oder Fahrradergometern durchge- führt werden können. Seit einigen Jahren gibt es zusätzlich Feldtests, welche nä- her an der jeweiligen Sportart orientiert unter entsprechenden Bedingungen im Freien oder mit mehreren Personen zeitgleich durchgeführt werden können. Diese Entwicklung ist besonders für Mannschafts- und Spielsportarten ein deutlicher Fortschritt, da Laufband- oder Ergometer-Tests in der Regel nur von einzelnen Sportlern absolviert werden können. Eine vollständige Leistungsdiagnostik erfasst also alle sportartspezifischen Teilkomponenten, und das möglichst eng am Wett- kampfergebnis der jeweiligen Spezialdisziplin orientiert (Dickhuth et al., 1996). Die besten Methoden zur Evaluation anaerober Anteile an der Energiebereitstellung sind bis dato die Muskelbiopsie und die Erhebung des Sauerstoffdefizits. Zur Erhebung von Daten zur aeroben Energiebereitstellung gestaltet sich die Analyse der Sauerstoffaufnahme besonders günstig (Gastin, 2001).
Aufgrund der besonders gesicherten Validität und Reliabilität sportwissenschaftli- cher Verfahren unter Laborbedingungen sind Ausdauersportarten bereits hinrei- chend erforscht. Spielsportarten sind jedoch durch ein wesentlich komplexeres Beanspruchungsprofil, wie z.B. unregelmäßige Wechsel zwischen Belastungspha- sen und Pausen, gekennzeichnet und befinden sich daher noch nicht so lange im Fokus sportmedizinischer Untersuchungen (Ewen, 2011). Gerade im Bereich der Spielsportarten mit laufintensivem Belastungsprofil (Fußball, Rugby, Handball oder Hockey) konnte aber nachgewiesen werden, dass Ausdauerleistungsfähigkeit und Schnelligkeitsausdauer in engem Zusammenhang mit der positiven Bewältigung einer Spielsituation stehen (Dickhuth et al., 1996; Bangsbo et al., 2008; Stone & Kilding, 2009; Ewen, 2011). Daher besteht in einigen Sportspielen, wie z.B. beim Beachvolleyball noch dringender Bedarf, die Ausdauerleistungsfähigkeit und die damit zusammenhängende allgemeine Leistungsfähigkeit in der Wettkampfsituati- on zu untersuchen.
3.3 Messparameter intermittierender Ausdauerbelastung
Ausdauer wird definiert als Ermüdungswiderstandsfähigkeit sowie Regenerations- fähigkeit (Hohmann et al., 2003) oder als die Fähigkeit, das durch anhaltende Muskelarbeit verbrauchte ATP zu resynthetisieren (Dickhuth et al., 1996). Natür- lich hat jede Sportart ihr ganz eigenes Anforderungsprofil was die Ermüdungswi- derstandsfähigkeit betrifft, z.B. kann sich ein Mannschaftssportler während einer Belastungsphase ggf. vorübergehend etwas schonen, während Einzelsportler die- se Möglichkeit nicht haben und allein für ihren Erfolg oder Misserfolg verantwort- lich sind. Die Sportart Beachvolleyball ist in diesem Zusammenhang ein Sonder- fall, da sie eigentlich eine Mannschaftssportart darstellt, jedoch durch die Tatsa- che, dass ein Team aus lediglich zwei Spielern besteht, jeder Akteur die gleiche Verantwortung für den Erfolg trägt, an allen Aktionen beteiligt ist und sich nicht vorübergehend etwas schonen kann.
Ein Merkmal von Spielsportarten ist ihre intermittierende Belastungsstruktur (Stone & Kilding, 2009). D.h. dass sie nicht durch eine gleich bleibende bzw. gleichmäßige Belastungsintensität charakterisiert sind, sondern dadurch, dass auf kurze, intensive bis maximale Krafteinsätze weniger intensive Phasen folgen, die eventuell gar der Erholung dienen können. Die Struktur einer Sportart lässt sich sehr deutlich z.B. an einer Herzfrequenzverlaufskurve erkennen. Während sich ein Ausdauersportler - wie z.B. ein Langstreckenläufer - größtenteils in einem be- stimmten Bereich seiner Herzfrequenz belastet, ist die Herzfrequenzverlaufskurve eines Beachvolleyballers eher von Unregelmäßigkeiten und starken Schwankun- gen geprägt (siehe Abbildung 3.1). Die im Folgenden aufgeführten Messgrößen stellen keine vollständige Liste aller diagnostischen Möglichkeiten dar, sondern beschränken sich lediglich auf solche Parameter, die im Rahmen dieser Studie zur Datenerhebung verwendet wurden.
Abbildung 3.1: Herzfrequenzverläufe eines Dauerlaufs auf dem Laufband bei 8 km/h (oben) und eines Beachvolleyballspiels (unten).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.3.1 Das Herz
Das menschliche Herz ist ein zur Einschätzung und Beurteilung körperlicher Be- lastung sehr gut geeignetes Organ. Schon bei leichten Belastungen reagiert es unmittelbar und passt sich der körperlichen Aktivität an. Zum Teil vor (Startreakti- on oder Vorstartzustand) aber spätestens gleichzeitig mit einer Belastung reagiert der Sympathikus, welcher Teil des vegetativen Nervensystems ist und die Hand- lungsbereitschaft steuert bzw. erhöht. Er steigert die Energiebereitstellung und führt zu einer Aktivierung von Kreislauf- und Atemfunktionen (Klinke & Silbernagel, 1996; Boutellier, 2011). Infolge dessen reagiert das Herz auf verschiedenen Ebe- nen auf eine Belastung.
3.3.1.1 Herzfrequenz
Die Herzfrequenz wird in der Anzahl der Schläge pro Minute gemessen und liegt bei gesunden Menschen in Ruhe zwischen 60 - 90 bpm3. Neben dem Einfluss des Sympathikus auf die Herzfrequenz reagiert diese auch direkt auf die Atmung, d.h. beim Einatmen kommt es zu einer Zunahme der Herzfrequenz und beim Ausat- men nimmt diese ab (Kunzelmann & Thews, 2011). Bei einer leichten körperlichen Aktivität steigt die Herzfrequenz auf bis zu 130 bpm und erreicht dort einen steady state, welcherüber mehrere Stunden aufrecht erhalten werden kann (Boutellier, 2011). Nach einer solchen niedrigen Belastung erreicht das Herz relativ schnell wieder seinen Ruhezustand. Bei konstanter mittlerer bis schwerer körperlicher Be- lastung dagegen steigt die Herzfrequenz bis zu einem erschöpfungsbedingten Leistungsabbruch stetig an (bezeichnet als Ermüdungsanstieg), braucht aber an- schließend auch wesentlich länger, um sich wieder dem Ruhewert anzunähern
Abbildung 3.2: Herzfrequenzverläufe trainiert vs. untrainiert (aus: Klinke & Sil bernagel, 1996, S. 518).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
(Klinke & Silbernagel, 1996; Boutellier, 2011). Je geringer ausgeprägt der Trainingszustand ist, desto schneller steigt die Herzfrequenz bei einer gleichen Belastung im Vergleich zu einem gut trainierten Sportler an (siehe Abbildung 3.2). Desweiteren verhalten sich die Herzfrequenz und die Sauerstoffaufnahme in weiten Bereichen proportional. In Abbildung 3.3 ist deutlich zu erkennen, dass beide Kurven nahezu parallel zueinander ansteigen.
Abbildung 3.3: Verlaufskurven von Herzfrequenz HR (oben) und absoluter Sauerstoffauf nahme VO 2 (unten).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.3.1.2 Maximale Herzfrequenz (HFmax)
Die maximale Herzfrequenz ist die höchst mögliche individuelle Herzfrequenz, die unter Belastung erreicht werden kann. Es gibt einige Formeln, mit denen man die HFmax ungefähr abschätzen kann. Eine traditionelle Formel ist „HF max = 220 - Lebensalter“, eine modernere lautet „HFmax = 207 - (0,7 x Lebensalter)“. Alle diese Formeln bezüglich der HFmax sind aber lediglich Schätzwerte, die z.B. die HFmax jüngerer Menschen tendenziellüberschätzen und die älterer Menschen unterschätzen (Cleary et al., 2011). Daher sollte die maximale Herzfrequenz für wissenschaftliche Studien im Idealfall direkt gemessen werden, um so eine größtmögliche Reliabilität der Ergebnisse zu gewährleisten.
3.3.1.3 Prozentuale maximale Herzfrequenz (%HFmax)
Dieser Wert errechnet sich aus dem Quotienten der maximalen und der absoluten Herzfrequenz. Durch die Ermittlung dieses Wertes können Probanden, in dieser 22 Studie Spieler, miteinander verglichen werden, da ihre absoluten HF-Werte im direkten Vergleich keine Aussagekraft besitzen. Interessanter ist dagegen, ob sich die Spieler in einer bestimmten Spielsituation in ähnlichen oder gleichen Regionen ihrer jeweiligen maximalen kardialen Leistungsfähigkeit befinden.
3.3.1.4 Herzfrequenzvariabilität (HRV)
Die Herzfrequenzvariabilität ist eine Messgröße, die im Rahmen dieser Studie nicht weiter berücksichtigt wurde, jedoch kommt sie in den Berechnungen der Trainings- und Analysesoftware der Firma Suunto®, welche im Rahmen dieser Studie zur Kalkulation und Auswertung der kardiorespiratorischen Parameter ge- nutzt wurde, zum Tragen und soll daher an dieser Stelle erwähnt werden.
Sie beschreibt den Abstand zwischen zwei Herzschlägen und wird z.B. beim EKG an der sogenannten R-Zacke der Herzfrequenzkurve gemessen (daher auch der Name R-R-Intervall). In Ruhe ist die HRV, d.h. ständige Veränderung der Herzzeit- intervalle größer und nimmt mit zunehmender Belastungsintensität ab (Hottenrott, 2000). Gut trainierte Sportler haben in Ruhe eine niedrigere Herzfrequenz als un- trainierte, gleichzeitig aber eine höhere Herzfrequenzvariabilität. Sollte die HRV nach einem Belastungszustand nicht wieder auf ihren eigentlichen Ruhebereich absinken, kann das auch auf mangelnde Erholung zurückzuführen sein. Somit lässt sie nicht nur Rückschlüsseüber die Fitness eines Sportlers zu, sondern auchüber den Trainings- und einen eventuellen Übertrainingszustand (Hottenrott, 2000).
3.3.2 Laktat als Messgröße des Energiestoffwechsels
Die verschiedenen Mechanismen zur Bereitstellung von ATP wurden in Kapitel 3.1 bereits hinlänglich beschrieben. Daher soll an dieser Stelle lediglich auf das bei der anaeroben Glykolyse anfallende Laktat eingegangen werden. Die Messung des während sportlicher Belastung anfallenden Laktats nimmt in der Leistungsdi- agnostik neben der Herzfrequenz einen wichtigen Platz zur Trainings- und Belas- tungssteuerung ein. Eine Trainings- oder Wettkampfbelastung kann durch die Er- mittlung des Laktatwerts auf ihr energetisches Profil hin untersucht werden, da eine Belastung, je nach Intensität und Dauer, unterschiedlichen Stoffwechselwir- kungen unterliegt (Boutellier, 2011). Die Höhe der an das Blut abgegebenen und damit mittels Blutabnahme messbaren Laktatkonzentration unterscheidet sich von der Konzentration in der arbeitenden Muskulatur. Dort liegt in der Regel eine höhere Konzentration vor, die jedoch nur mittels einer Muskelbiopsie erfasst werden kann, was wiederum im Erhebungsverfahren unter Wettkampfbedingungen nicht durchführbar ist (ACSM, 2010). Nichtsdestotrotz stellt der Messwert eine gute Vergleichsmöglichkeit in Bezug auf körperliche Belastung dar.
Der Körper produziert auch in Ruhe ständig Laktat und baut dieses auch wieder ab. Dieser Ruhelaktatwert liegt durchschnittlich bei etwa 0,8 mmol/l (0,5 - 1,5 mmol/l) (Neumann et al., 2006). Fällt bei einer intensiven Belastung vermehrt Laktat an, so wird dieses mit einer leichten Verzögerung aus der Zelle an das Blut abgegeben. Bei sehr kurzen, hochintensiven Anstrengungen kann diese Verzöge- rung bis zu 20 Minuten dauern, bevor der höchste Laktatwert, welcher bis zu 23 - 25 mmol/l betragen kann, erreicht wird (Neumann et al., 2006). Bei Trainings- oder Wettkampfbelastungen wird unterschieden zwischen aeroben, aerob-anaeroben undüberwiegend anaeroben Belastungen, wobei für die Übergänge von der aero- ben zur aerob-anaeroben Mischform und von dieser zurüberwiegend anaeroben Energiebereitstellung jeweils verschiedene Schwellenwerte in der Laktatkonzent- ration festgelegt wurden. Diese aerobe Schwelle und anaerobe Schwelle genann- ten Übergangsbereiche sind von verschiedenen Autoren unterschiedlich festge- legt. Die Definition von Mader legt die aerobe Schwelle bei 2 mmol/l fest und die anaerobe Schwelle bei 4 mmol/l (Mader et al. in: Hohmann et al., 2003). Neumann et al. wiederum beschreiben den aerob-anaeroben Übergang zwischen 3 und 7 mmol/l (2006).
Genauso wie der menschliche Organismus in Ruhe fortwährend Laktat produziert, baut er selbiges auch permanent ab, damit es nicht zu einer Anhäufung des Stof- fes kommt. Diese Eliminationsrate in Ruhe beträgt pro Minute bei Leistungssport- lern ca. 0,5 mmol/l und bei untrainierten Menschen 0,3 mmol/l (Neumann et al., 2006). Während sportlicher Anstrengung verhält es sich ähnlich mit der Laktateli- mination, d.h. dass das anfallende Laktat schon während der Belastung mittels Sauerstoff wieder oxidiert wird, wobei die entstehende Energie dazu genutzt wer- den kann, einen Teil des in die Leberzellen gelangenden Laktats wieder zu Gluko- se aufzubauen (Glukoneogenese) (Boutellier, 2011). Neben der Leber, in der 50% des anfallenden Laktats abgebaut werden, dienen auch die belastete Muskulatur (30%), sowie Herz und Nieren (je 10%) ebenfalls zum Abbau von Laktat (Neumann et al., 2006). Untersuchungen mittels intensiver Ergometertest von Medbo et al. haben gezeigt, dass sogar bis zu der Hälfte des in den Belastungs- phasen anfallenden Laktats während einer Erholungsphase von 45 Minuten direkt in der Arbeitsmuskulatur wieder zu Glykogen resynthetisiert werden kann (2006).
3.3.3 Die Atmung
Die Atmung und die damit verbundene Aufnahme von Sauerstoff sind, ebenso wie die Herzfrequenz und die Blutlaktatkonzentration ein wichtiger Messfaktor zur Be- urteilung und Einschätzung sportlicher Belastung (Klinke, 1996; Neumann, 2006; ACSM, 2010). Im Rahmen der vorliegenden Studie wurden die Atemfrequenz
(AF), die Sauerstoffaufnahme (VO2) und die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max), sowie die Post-exercise Oxygen Consumption (EPOC) erhoben.
Zu Beginn einer körperlichen Belastung steigt der Sauerstoffbedarf des Organis- mus stark an, die Aufnahme von Sauerstoff startet aber erst mit einer Verzögerung von 2-3 Minuten (Boutellier, 2011). Daraus resultiert ein sogenanntes Sauerstoff- defizit, welches bis zum Ende der Belastung bestehen bleibt. Die Menge an Sau- erstoff, die nochüber das Belastungsende hinaus aufgenommen wird und somit das Defizit ausgleicht, wird als Sauerstoffschuld bezeichnet. Bei geringeren Belas- tungen liegt zwischen O2-Defizit und O2-Schuld ein steady state, bei dem die auf- genommene Menge an O2 genau dem Bedarf der oxidativen Prozesse entspricht (Klinke & Silbernagel, 1996). Wenn jedoch eine intensive körperliche Leistung ab- gerufen werden muss, steigt die Sauerstoffaufnahme bis zum Abbruch zunächst steil und dann relativ flach an, und ein steady state kann nicht erreicht werden (siehe Abbildung 3.4). Die erhöhte Sauerstoffaufnahme nach einer Belastung dient zusätzlich zum Laktatabbau, wofür - wie in Kapitel 3.3.2 bereits beschrieben - Sauerstoff benötigt wird (Klinke & Silbernagel, 1996; Boutellier, 2011).
Abbildung 3.4: Sauerstoffaufnahme und -bedarf bei (A) leichter und (B) erschö p fender Arbeit (aus: Klinke & Silbernagel, 1996, S. 516).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.3.3.1 Die Sauerstoffaufnahme (VO2)
Die Sauerstoffaufnahme ist die Menge in Litern, die pro Minute aus der eingeat- meten Luft im Organismus aufgenommen werden kann. Für die Beurteilung des aeroben Anteils an einer erbrachten Leistung eignet sie sich daher besonders gut (ACSM, 2010). Sie kann entweder als Netto-Wertüber einen bestimmten Zeitraum erhoben werden, oder im Sinne besserer Vergleichbarkeit von verschiedenen Probanden oder Messzeitpunkten als spezifische O2-Aufnahme in ml/kg/min.
Nach einheitlicher Meinung der Fachautoren aus der Physiologie ist ein direkter Zusammenhang von VO2 und HF gegeben (Klinke & Silbernagel, 1996; Boutellier, 2011), und somit stützen sich mittlerweile einige gängige Messgeräte (Suunto®, Polar® etc.) auf die Herzfrequenz zur Abschätzung der Sauerstoffaufnahme. Vali- dierungsarbeiten existieren in diesem Zusammenhang vielfach (Pulkkinen et al., 2004; Pulkkinen et al., 2005; Smolander et al., 2008; Montgomery et al., 2009).
3.3.3.2 Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max)
Die VO2max wird in ml/kg(Körpergewicht)*min-[1]angegeben und beschreibt die maximal mögliche Menge an Sauerstoff, die der Körper bei maximaler Ausbelas- tung verwerten kann. Sie lässt Rückschlüsseüber die Ausdauerleistungsfähigkeit eines Menschen zu, da sie bei trainierten Athleten höher liegt, als bei untrainierten Menschen.
[...]
1 Die Fédération International de Volleyball ist der internationale Dachverband aller nationalen und kontinentalen Volleyballverbände.
2 BLK: Blutlaktatkonzentration
3 Schläge/Minute (engl.: beats per minute)
- Citation du texte
- Jonas Stroth (Auteur), 2012, Belastungs- und Beanspruchungsprofil im mittelklassigen Beachvolleyball nach der Regelauslegung 2011, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/199747
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