Biologie Facharbeit Ausdauersport und die Auswirkungen auf den Körper - f ür Abiunity PDF PDF

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zusammenfassung...

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1 1. Vorwort

2

2. Veränderungen im Körper durch ein Ausdauertraining

3

2.1 Was bewirkt ein Ausdauertraining

3

2.2 Vorbereitung auf ein Ausdauertraining

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2.3 Der Puls

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2.4 Belastungszonen und ihr Ziel

7

3. Fragen und Antowrten mit Angela Moesch - Deutsche Meisterin im Halbmarathon und im Marathon der Altersklasse W50 im Laufen

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4. Das Selbstexperiment

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5. Auswertung des Selbstexperiments

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5.1 Darstellung meiner Pulswerte an 2D-Säulendiagramme

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5.2 Auswertung der Diagramme

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5.3 Auswertung Diagramm 1

13

5.4 Auswertung Diagramm 2

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5.5 Auswertung Diagramm 3

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5.6 Zusammenfassung der Auswertungen

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6. Fazit

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7. Literaturverzeichnis

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8. Erklärung

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2 Vorwort Ausdauertraining ist kein unbekannter Begriff. Im groben weiß man was es ist. Aber ist einem eigentlich bewusst, was genau mit dem Körper geschieht wenn man ein Ausdauertraining macht? Ziel dieser Arbeit ist es die Frage aufzuklären, was mit der Ausdauer im Körper trainiert wird mit besonderer Berücksichtigung auf das Lauftraining. Anhand eines Selbstexperiments werde ich mein Wissen auf eine praktische Ebene umsetzen und hier meine persönlichen Werte und Erfahrungen teilen. Ich interessiere mich sehr für den menschlichen Körper und dessen funktionen, da ich denke dass da so viel mehr Hinter steckt als man denkt. Deshalb habe ich das Thema „Ausdauertraining und die Auswirkungen auf den Körper“ mit dem Hintergedanken gewählt um mehr über unseren Körper zu erfahren und über die Verbesserungen durch das Ausdauertraining. Mich fesselt besonders die Frage ab wann man ein verbesserten Puls hat und wann genau an meinem Puls eine Besserung sieht. Mit dem Selbstexperiment lässt sich bestimmt meine Frage beantworten, worüber ich schon äußerst aufgeregt bin, aus dem Grund dass ich mich zuvor noch nie mit Pulswerten befasst habe und auch hierbei neues zu meinem Wissen gewinnen werde.

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2. Kapitel 1: Veränderungen im Körper durch ein Ausdauertraining 2.1 Was bewirkt ein Ausdauertraining? Bei dem Ausdauertraining wird jede Zelle im Körper trainiert, damit wir die Leistung des Ausdauersports erbringen können. Die Ausführung der einzelnen Bewegungen fangen bei den neurophysiologischen Komponenten an. Das Hirn leitet über das Nervensystem die Steuerung der Muskeln. Benötigt die Muskulatur Nährstoffe und Sauerstoff, so wird der Metabolismus durch das vegetativen Nervensystem, angeregt. Ausdauertraining wirkt sich besonders auf das Herz und den Blutkreislauf aus. Durch eine Hypertrophie1 nimmt das Herz an Muskelmasse auf. Das Herz der trainierten Person unterscheidet sich in vielen Hinsichten zu dem Herzen einer untrainierten Person: ein Beispiel ist das Gewicht, dass bei einem trainierten Herzen bis zu 500 Gramm wiegen kann. Ein Herz wiegt bei einer unsportlichen Person etwa 300 Gramm. Infolgedessen ereignet sich eine Steigung des Schlagvolumen und schließlich ein größeres Herzzeitvolumen. Das größere, trainierte Herz kann außerdem mehr Sauerstoff aufnehmen als ein untrainierten Herz. Das training der Ausdauer wirkt sich insofern positiv aus, dass sich durch die Bewegungen die Blutgefäße weiten und die Herz-Ruhefrequenz in der Ruhe als auch in der Belastung sinkt. Fakt ist, dass das Herz effizienter bei einem niedrigeren Puls arbeitet. Des Weiteren sinkt der Cholesterinwert welches die Verkalkung und Ablagerung von Fett in den Gefäßen und eine Verengung der Koronararterie vorbeugt. Der Lungenkreislauf startet in der rechten Herzhälfte und soll die äußere Atmung entlasten. Dabei wird das sauerstoffarme und kohlendioxidreiche Blut durch die Arteria pulmonalis zum Lungenkreislauf bewegt. Aus den Alveolen (Lungenbläschen) erfasst das sauerstoffarme Blut, aus der Atemluft Sauerstoff und das im Blut angelagerte Kohlendioxid wird abgegeben. Die Vene im Lungenkreislauf führt das sauerstoffreiche Blut zum linken „Vom normalen Wachstum unabhängige Größenzunahme eines Organs oder eines Gewebes durch Vergrößerung der einzelnen Zellen.“ (Quelle: https:// de.wikipedia.org/wiki/Hypertrophie) 1

4 Herzvorhof und aus der linken Herzkammer in die Aorta, unsere Hauptschlagader. Durch das trainieren der Ausdauer gelingt mehr Sauerstoff in unser Blut, da die Alveolen besser ventiliert werden. Im Muskel wird der Sauerstoff Austausch von einem Kapillarnetz2 gesteuert. Der Muskel wird mit arteriellen Blut versorgt und die, bei der Arbeit entstandenen, Abfallprodukte werden venös abtransportiert. Ist nicht genügend Sauerstoff im Muskel vorhanden, so baut der Muskel das Kapillarnetz ab. Dementsprechend verbessert das Ausdauertraining die Kapillarisierung der Muskulatur, welches den Muskel besser versorgt.

Die trainierte Ausdauer stellt diverse, fördernde Effekte im Körper dar. Der Aufbau des Herzenmuskels sowie das Blut wird verändert, die Lunge wird besser ventiliert und die Alveolen werden größer. Die Ausarbeitung des Kapillarnetzes wird am Muskel verändert und somit auch die Transportierung.

2.2 Vorbereitung auf das Ausdauertraining Ziel des Ausdauertraining ist es das Herz-Kreislauf-System zu verbessern. Die Trainingseinheiten und die Intensität variieren je nach Fitness-Niveau und hängt vom Ziel ab. Um Verletzungen vorzubeugen sollte man zuerst das richtige Tempo für sich finden, da gerade Anfänger dazu neigen sich mit einem zu schnellem training zu überforden und in ein Übertraining zu geraten. Darüberhinaus sollte man berücksichtigen ob man chronische Krankheiten, Herz- , Kreislauf- oder Gelenkprobleme hat und sich vor dem Ausdauertraining Rücksprache mit einem Arzt halten, da sich das Ausdauertraining in dem Fall schädlich auswirken kann. Bezieht man das Ausdauertraining auf das Laufen sollte man auch hier bei Fuß-, Hüft-, und Kniegelenke sowie bei Beschwerden an der Wirbelsäule

5 Rücksprache mit einem Facharzt halten. Ansonsten dient das Laufen als sehr gutes Ausdauertraining. Um die allgemeine Leistungsfähigkeit im Training zu steigern, ist es sinnvoll den Glykogen-Speicher zu füllen. Je nach Tageszeit sollte darauf geachtet werden was und wann man genau die Mahlzeiten verzehrt: denn je kürzer der Abstand zwischen training und Mahlzeit, desto kleiner sollte die Portion sein. Wenn vor dem training eine kleine Mahlzeit verzehrt wird, dann sollten die drei Hauptnährstoffe Kohlenhydrate, (gesunde-)Fette und Eiweiß enthalten sein. Hilfreich ist dass man auf fettreiche Mahlzeiten verzichtet, da die Fettverdauung sechs bis acht Stunden beanspruch. Um eine Verbesserung der Leistung zu sehen benötigt man einen festen Trainingsplan. Das ideale Trainingspensum für den Anfänger liegt bei drei Mal laufen in der Woche. Das training an sein Puls (Schläge pro Minute) anzupassen ist sinnvoll. Den Puls kann man an Stellen ertasten wo eine große Schlagader verläuft. Am besten eignet sich das Handgelenk, an der Arteria radialis. Dafür nimmt man den Zeige- und Mittelfinger und setzt sie am ausgewählten Handgelenk unter dem Daumen und sucht die pumpende Ader. Wichtig ist, dass die Finger nicht zu kräftig drücken dürfen, da man den Puls dann nicht mehr spüren kann. Außerdem sollte man auf keinen Fall den Daumen zum messen verwenden zumal der Daumen selber einen kräftigen Puls hat. Nun werden die Schläge 30 Sekunden lang gezählt. Die gezählten Schläge werden nun verdoppelt bzw mal zwei multipliziert und das Produkt dessen sind die Pulsschläge pro Minute (= Herzfrequenz). 2.3 Der Puls Um ein Effekt des Trainings zu sehen ist es vom Vorteil den Puls vor dem Trainig, bei Belastung und zehn Minuten nach dem training zu messen und protokollieren. Den Ruhepuls misst man am besten wenn der Körper unter keiner Belastung steht. Die Normalwerte des Ruhepuls lassen sich nochmal in den jeweiligen Altersklassen unterscheiden. Im Alter von 0 bis 13 Jahren liegt der Ruhepuls

6 im Durchschnitt bei 110 Schlägen pro Minute. Jugendliche von 14 bis 17 Jahren haben im Durchschnitt einen Ruhepuls von 85 Schlägen pro Minute. Frauen im Alter von 18 bis 64 haben Durschnittlich einen Ruhepuls von 75 Schlägen pro Minute und Männer im Alter von 16 bis 64 von 70 Schlägen pro Minute. Zu beachten ist, dass der Puls aus diversen Gründen langsamer oder schneller sein kann, dazu gehört Sport. Daher lässt sich der Puls auch zwischen Sportlern und nicht Sportlern differenzieren. Durch das trainieren der Ausdauer hat der trainierte Körper ein Sportlerherz entwickelt. Das Sportlerherz kann aufgrund der dickeren Herzwände und den vergrößerten Herzkammern mehr Blut in den Körper pumpen und muss weniger Schlagen, auch in der Belastung. Der Belastungspuls ist höher als der Ruhepuls, da man im Gegensatz zum Ruhepuls unter einer körperlichen Anstrengung, wie Sport, steht. Mit dem Ausdauertraining sinkt auch nach einem längeren Zeitraum der Belastungspuls, da sich der Körper an die Anstrengung anpasst. Nach der Anstrengung muss der Belastungspuls direkt gemessen werden, denn der Puls sinkt schnell in die Erholungsphase. Nach der Anstrengung gerät der Puls in eine Erholungsphase. Der Erholungspuls zeigt wie schnell sich der Puls nach der Belastung erholt und wird 1, 2, 6 und 10 Minuten nach der Anstrengung gemessen. „Je schneller er wieder abfällt, desto trainierter sind Herz und Kreislauf.“3 Der optimale Belastungspuls pro Minute lässt sich anhand von diversen Formeln errechen:

180 - Lebensalter = optimaler Belastungspuls (1) Persönliches Beispiel:

LandesSportBund NRW https://www.vibss.de/fileadmin/Medienablage/Sportpraxis/ PH_Praevention/PH_P_HKS_TN-Info_Belastungssteuerung__Pulsmessung_und_kurve__Trainingsprinzipien.pdf 3

7 180 - 18 = 162 (1’) Die maximale Ausbelastungsfrequenz 220 -

*Lebensalter* multipliziert mal 50-70% =

Belastungsherzfrequenz pro Minute (2) Persönliches Beispiel:

220 - 18 = 202 202 x 50% = 101 202 x 70% = 141,1 (2’) Meine Trainingsherzfrequenz liegt zwischen 101 und 141 Schlägen pro Minute. 2.4 Belastungszonen und ihr Ziel Mithilfe des ausgerechneten Belastungspulses kann man bestimmen in welcher Belastungszone man trainieren möchte. In der Gesundheitszone wird das Herz-Kreislauf-System gestärkt und die Belastung liegt bei 50% bis 60% der maximalen Herzfrequenz. Trainiert man in der Belastungszone von 60% bis 70% wird das Herz-Kreislauf-System so wie die körperliche Verfassung verbessert und gestärkt. Ebenfalls werden Kalorien aus Kohlenhydraten und Fett verbrannt - allerdings ist der Gesamtkalorienumsatz noch niedriger im vergleich zu der aeroben Zone, die durch längeres Training erreicht wird. Gelangt es einem länger zu trainieren, so trainiert man in einer Belastungszone von 70% bis 80%, in der aeoroben Zone. Hier wird explizit die Ausdauer verbessert, aus dem Grund dass sich das Herz- und Lungenvolumen erhöht. Die Fette und Kohlenhydrate werden mit der Hilfe des Sauerstoffes verbrannt. Steigert man die Belastung, trainert man auf maximum in der anaeroben Zone. Der Schwierigkeitsgrad ist hier intensiv, im Gegensatz zu der aeroben Zone die eine moderate Erreichbarkeit hat, denn der Körper trainiert auf einem hohen Leistungsniveau. In der anaeroben Zone kommt es zu einer Energiegewinnung durch Kohlenhydrate, die der Körper ohne Sauerstoff

8 sondern mithilfe von Milchsäuregärung, die . Durch das Überanstrengen der Muskeln produziert der Körper Laktat. 3. Kapitel 2: Fragen und Antworten mit — —4. Kapitel 3: Das Selbstexperiment Um zu schauen ob sich, die in Kapitel eins genannten, Effekte des Ausdauertrainings auch wirklich Beweisen lassen, habe ich mich dazu entschlossen ein Selbstexperiment durchzuführen. Bei dem Selbstexperiment habe ich mich bewusst für das Lauftraining entschieden, da das Laufen optimal ist für die Verbesserung der Ausdauer. Das Selbstexperiment werde ich innerhalb von 18 Tagen in einem zweiTages-Rhytmus durchführen indem ich morgens vor dem Frühstück eine zwei Kilometer Laufstrecke an der Emscher in Dortmund Hörde entlang laufe. Dabei werde ich mich größtenteils an den Empfehlungen von Angela Moesch (siehe Kapitel zwei) halten. Um Verbesserungen zu sehen, werde ich meine Pulswerte vor- , direkt danach und zehn Minuten nach dem Lauftraining messen und sie protokollieren um sie daraufhin auszuwerten. Ich vermute, dass das Lauftraining besonders am Anfang für mich schwer sein wird, da ich weder gerne Laufe noch gut darin bin. Da stellt sich dann Wiederrum ebenfalls die Frage, ob sich die Einstellung gegenüber des Lauftrainings im Laufe des Selbstexperiments verändert. In dem nächsten Kapitel werde ich die Ergebnisse meines Selbstexperiments vorstellen.

5. Kapitel 4: Auswertung des Selbstexperiments anhand von Diagrammen 5.1 Darstellung meiner Pulswerte an 2D-Säulendiagramme

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Belastungspuls 170

127,5

85

42,5

0 21.01.2021

25.01.2021

29.01.2021

2.02.2021

6.02.2021

Ruhepuls 90

67,5

45

22,5

0 21.01.2021

25.01.2021

29.01.2021

2.02.2021

6.02.2021

Erholungspuls

110

82,5

55

27,5

0

21.01.2021

25.01.2021

29.01.2021

2.02.2021

6.02.2021

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5.2 Auswertung der Diagramme Die Werte meines Selbstversuches, die in dem Zeitraum von dem 21.01.2021 bis zum 8.02.2021 ausgeführt wurden, habe ich selber anhand von drei 2D-Säulendiagrammen dargestellt. Innerhalb des Zeitraumes wurde der Puls im zwei-Tages-Rhythmus, vor und nach dem Training sowie 10 Minuten, nach dem ich mich vom Training erholt habe, gemessen. Die Werte in den Säulendiagrammen sind unterteilt in Ruhepuls (grün), Belastungspuls (orange) und Erholungspuls (blau). An der y-Achse befinden sich die Pulsschläge pro Minute und auf der xAchse ist das Datum angegeben an dem die Pulsschläge ausgewertet wurden. Zu beachten ist, dass die Pulswerte aufgrund der Einnahme von medikinet adult® 10 mg verändert sein können. Das Präparat hat die Häufige Nebenwirkung „Hoher Blutdruck, schneller Herzschlag (Tachykardie)“ (quelle:Beipackzettel)

5.3 Auswertung Diagramm 1 Bei dem Diagramm 1 handelt es sich um ein 2D-Säulendiagramm in grün und stellt die Auswertung meines Ruhepuls dar. Die Werte sind von dem 21.01.2021 bis zu dem 8.02.2021 dargestellt und haben einen zwei-tagesRhythmus. Am 21.01.2021 wurde der erste Ruhepuls vor dem training gemessen und hat einen Wert von 70 Schlägen pro Minute. Der letzte und auch der niedrigste Puls wurde am 8.02.2021 gemessen und hat einen Wert von 68 Schlägen pro Minute. Der höchste Puls, mit 84 Schlägen pro Minute, wurde am 27.01.2021 gemessen. Zwischen dem niedrigsten und höchsten Wert liegen 16 Schläge. In dem Zeitraum vom 21.01.2021 bis 27.01.2021 ist der

11 Ruhepuls angestiegen. Das Herz hat in der Ruhe mehr Herzschläge benötigt um das Blut durch den Körper zu pumpen. Nachdem der Ruhepuls in den sieben Tagen seinen höchsten Wert erreicht hat, ist der Ruhepuls ab dem 29.01.2021 bis zum 8.02.2021 gesunken und erreicht am 8.02.2021 den niedrigsten gemessenen Wert. Das Herz benötigt nun weniger Herzschläge um das Blut durch den Körper zu pumpen. Auffällig ist, dass der Wert 74 Schläge pro Minute, dreifach drankommt. Aus dem Diagramm lässt sich abschließend entnehmen, dass der Ruhepuls anfangs, zwar Durchschnittlich, aber im Vergleich zu dem maximal Wert niedrig war, kontinuierlich steigt und ab dem maximalwert von 84 wieder sinkt. 5.4 Auswertung Diagramm 2 Bei dem Diagramm 2 handelt es sich um ein 2D-Säulendiagramm in orange und stellt die Auswertung meines Belastungspuls dar, die ich in dem Zeitraum von dem 21.01.2021 bis zum 8.02.2021 in einem zwei-TagesRhythmus gemessen habe. Der erste Belastungspuls wurde am 21.01.2021 nach dem Laufen gemessen und es kam ein Belastungspuls von 143 Schläge pro Minute zustande. Die Messwerte vom 21.01.2021 bis zum 29.01.2021 zeigen einen schwankenden Verlauf. Gleich am zweiten Trainingstag wird der höchste Wert mit 164 Schlägen pro Minuten gemessen. Zwölf Tage nach Trainingsbeginn, am 2.02.2021, wird der niedrigste Belastungspuls gemessen mit 104 Schlägen pro Minute. Im Vergleich zu dem zweiten Trainingstag, benötigt mein Herz in der Belastung weniger Herzschläge um das Blut durch den Körper zu pumpen. Zwar steigt der Belastungspuls wieder minimal an, allerdings ist es in dem Fall nicht schlimm, da hauptsächlich der Ruhe- und Erholungspuls anzeigen dass es sich um einen guten Belastungspuls handelt. Aus der Auswertung des Belastungspuls lassen sich diverse und vorallem schwankende Werte entnehmen, die mit dem Ruhe- und Erholungspulswerten überprüft werden müssen um ein guten oder negativen Belastungspuls festzustellen.

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5.5 Auswertung Diagramm 3 Das Diagramm 3 stellt die Werte des Erholungspuls in einem 2DSäulendiagramm in blau dar. Der Erholungspuls wurde im Zeitraum von dem 21.01.2021 bis zum 8.02.2021 im zwei-Tages-Rhytmus, zehn Minuten nach dem Training in der Erholungsphase gemessen. Betrachtet man die vom ersten Trainingstag, den 21.01.2021, gemessenen Werte des Erholungspuls bis zum 31.01.2021 fällt auf dass die Werte jeweils wechselnd und nicht unter 86 Schlägen pro Minute sind. Das deutet daraufhin dass das Herz zwar weiterhin mehr Herzschläge benötigt um das Blut durch den Körper zu pumpen, andererseits muss man den Erholungspuls mit dem Belastungspuls prüfen um festzustellen ob der Erholungspuls tatsächlich schlecht bzw. noch zu hoch ist oder der Erholungspuls sich dem Belastungspuls gleichsetzt. Überraschend ist, dass ab dem 2.02.2021 sind die Werte des Erholungspuls erstmals im Bereich von 70 Schlägen pro Minute und bleibt bis zum letzten Trainingstag, den 8.02.2021, unter 80 Schläge pro Minute. Aus dem Diagramm lassen sich hohe und niedrige Werte entnehmen, die besonders mit dem Belastungspuls überprüft und verglichen werden müssen.

5.6 Zusammenfassung der Auswertungen Vergleicht man die Pulswerte aller drei Diagramme miteinander, fallen direkt die unterschiedliche Verläufe auf. Der Ruhepuls, der in Diagramm 1 dargstellt ist, steigt am Anfang von 70 Schlägen pro Minute auf 84 Schläge pro Minute und sinkt ab dem 29.01.2021 runter bis zu 68 Schläge pro Minute. Der in Diagramm 2 dargestellete gemessene Belastungspuls zeigt, im Vergleich zu dem Ruhepuls, schwankende Werte. Besonders vom 21.01.2021 bis zum 31.01.2021 scheint der Belastungspuls Markante und stark wechselnde Werte aufzuweisen. Am 2.02.2021 wurde der tiefste Pulswert mit 104 Schläge pro Minute ausgemessen. Seitdem steigt der Puls kontinuierlich, ohne Auffäligkeiten an.

13 Verglichen mit dem, in Diagramm 3 dargestellten Erholungspuls, sind die Pulswerte Anfang ebenfalls schwankend und erreicht am 29.01.2021 und 31.01.2021 zwei auffälig Hoche Pulswerte. Ab dem 2.02.2021 sind die Pulswerte am niedrigsten und steigen jeweils sehr langsam. Aus den drei Diagrammen ist zu entnehmen, dass die Werte bis zu dem 31.01.2021 höher sind, als die darauffolgenden Werte. Besonders auffällig in allen drei Diagrammen sind die Werte ab dem 2.02.2021. Der Ruhe- und Erholungspuls ähneln sich sehr und der Belastungspuls ist auch nicht besonders hoch. Daraus lässt sich konkludieren, dass sich Belastungs- und Erholungspuls dem Ruhepuls angepasst haben. Das bedeutet, dass mein Herz nach 12 Tagen weniger Herzschläge benötigt hat um das Blut durch den Körper zu pumpen. Mein Ruhepuls lag am letzten Trainingstag bei 68 Schlägen pro Minute, welches laut dem normalen Sinusrhytmus im durchschnittlichen Bereich eines gesundenen Erwachsenen liegt. Ausdauersportler haben häufig eine sogenannte bradykardie also eine langsame Ruheherzfrequenz mit unter 60 Schlägen in der Minute. Leistungssportler können ihren Puls im Ruhezustand auf unter 40 Schlägen pro Minute senken. Der Ruhepuls bei Ausdauersportle...