15.07.15

Der lange Weg zum (Dauer)Läufer?

Bei YouTube habe ich einen guten Beitrag zur "Wissenschaft des Marathonlaufes" (Science of Marathon Running) gefunden!


 

In vielen körperliche (anatomisch & physiologisch) Besonderheiten unterscheiden wir Menschen uns von anderen Lebewesen. Dieser YouTube Video, welcher einfach und anschaulich die wissenschaftlichen Dinge rund um den Marathonlauf zusammenfasst, beschreibt warum wir Menschen durch die Evolution geprägt zu Läufern wurden.

Von meiner Seite gibt es gibt es heute eine deutsche Übersetzung mit einigen Original Screen-Shots!



Angefangen hat alles 490 v. Christus als die Athener von den Persern angegriffen wurden. Nach den Sieg der Athener spurtete der griechische Bote Pheidippides (auch bekannt unter dem Namen Diomedon) die 40 Kilometer von Marathon nach Athen. Dort angekommen soll er noch „Wir haben gesiegt!“ gerufen haben, worauf er auf dem Marktplatz tot zusammenzubrach!




Trotz des tödlichen Ausgangs beim historischen Vorbild, fasziniert der Marathon heutzutage Millionen von Menschen, rund um die Erde. Die entscheidende Frage ist jedoch, wie ist unser Körper in der Lage diese Anstrengung zu meistern?

Unser Training begann viele Millionen Jahre bevor wir zum ersten Mal an die Startlinie getreten sind. Der wichtige Fortschritt bei der Entwicklung der Menschen war die Entwicklung zum aufrechten Gang, welcher nur bei wenigen Lebewesen existiert. Neben einigen Vögeln wird er z.b bei Affen zeitweise als Fortbewegungsart genutzt. Der aufrechte Gang hat sich bei unsere Forfahren vor 3.Mio. Jahren entwickelt. Bereits kurze Zeit später lief der Mensch. Man könnte sagen, dass wir für das Laufen perfekt entwickelt wurden!

Einige Tiere sind bessere Sprinter als wir Menschen. Doch selbst der Gepard,  das schnellste Landlebewesen der Welt, hält diese hohe Geschwindigkeit nur für eine gewisse Distanz. Nach 1,5 Meilen (ca. 2,8 km) droht der Hitzekollaps! Die schnellsten Marathonläufer laufen die Distanz in etwas mehr als 20 km/h. Schneller oder ausdauernder sind nur wenige Tiere (z.b. Schlittenhunde).

Ausdauerlauf-Hypothese
Eine Theorie der menschlichen Evolution besagt, dass unsere Anpassung an den Langstreckenlauf uns zu erfolgreichen Jägern gemacht hat und Grundlagen zu unserer weiteren Entwicklung gelegt hat!



So führte die ergiebigere und nährstoffreiche Nahrung der Jagd zur Entwicklung größerer und komplexerer Hirnstrukturen! Der aufrechte Mensch (Homo erectus) war der erste Großwildjäger und Langstreckenläufer unserer Ahnenreihe. Es gibt eine umfangreiche Liste von körperlichen Merkmalen, die uns für den Langstreckenlauf prädestiniert!

große Gehörkanäle - Augenreflex - kurze Arme - dünne Knöchel

Große Gehörkanäle: In den Innenohren des menschlichen Kopfes sitzten winzige, schlauchförmige Gebilde, die Gleichgewichtsorgane (Vestibularapparate). Sie unterstützen die Balance während wir laufen (Gleichgewichtssinn)!





Der Vestibularapparat: Das Gleichgewichtsorgan im Innenohr besteht aus drei Bogengängen und zwei Vorhofsäckchen, die mit Flüssigkeit gefüllt sind. Bei Bewegungen des Kopfes bewegt sich auch die Flüssigkeit. Sinneshärchen bewegen sich mit und melden Veränderungen über Nervenbahnen ans Gehirn. Durch die zusätzliche Berührung der feinen Ohrsteine nehmen die Sinneszellen in den Vorhofsäckchen Tempoveränderungen wahr. Die Bogengänge stehen jeweils senkrecht zueinander und erfassen so Drehbewegungen in allen drei Dimensionen des Raumes.

(Quelle Internet: AOK - Wunderwerk Körper)

Die Augenreflexe stabilisieren den Kopf beim ständigen Auf und Ab während des Laufes!

Kurze Arme (im Vergleich zum Menschenaffen) lassen sich während des Laufens  mit geringerem Aufwand schwingen. Der Schwung balanciert uns aus und trägt zu einem ruhigen Lauf bei!

Die großflächigen Gelenke (Knie,- & Hüftgelenke) dienen der Stoßadsorption. Dünne Knöchel und verstärkte Kniegelenke. Beim Laufen wirkt das Zwei- bis dreifache des Körpergewichts auf die Beine ein. Durch die verstärkten Kniegelenke und der damit verbundenen vergrößerten Auflagefläche verteilt sich der Druck des Aufprall besser.

breite Schultern - dünne Hüften - schmales Becken

Durch unsere breiten Schultern, der schmalen Hüfte und Becken gleichen wir die Rotation des Körpers um die sich bewegenden Beine beim Laufen perfekt aus! Unsere Schultern sind sehr mobil, können Ausgleichbewegungen unterstützen und so dabei helfen, die Balance zu halten!


Schweißdrüsen - geringe Körperbehaarung - großer dünner Körper

Durch die zwei bis vier Millionen Schweißdrüsen, die geringe Körperbehaarung und den großen schmalen Körper können wir Wärme besser ableiten und den Körper effektiv vor Überhitzung schützen! Besonders viele Schweißdrüsen sitzen auf den Handflächen und am Kopf. Der Schweiß verdunstet und kühlt dabei den Körper.

Adergeflecht am Hinterkopf - großer Gesäßmuskel Knie mit großer Auflagefläche

Ein Adergeflecht in der Kopfhaut am Hinterkopf fungiert wie ein Wärmetauscher und sorgt für Abkühlung, indem das darin zirkulierende Blut Wärme an die Umgebung abgibt.

Der große Gesäßmuskel (Gluteus maximus) stabilisiert den Oberkörper bei jedem Schritt und ermöglicht einen aufrechten, ruhigen Lauf!

Darüberhinaus sind unsere unteren Extremitäten wie Gummibänder entwickelt und tragen dadurch zur Adsorption von Stößen sowie zum kraftvollen Laufstil bei. Dies ist mit Abstand die interessanteste Anpassung an das Laufen. Jedes mal, wenn die Füße des Läufers den Boden berühren entsteht eine Kraft vom achtfachen des eigenen Körpergewichts! Das sind über 635 Kilogramm!


Während eines Marathonlaufes über 42,2 km dämpft das Fußgewölbe den Aufprall wie Stoßdämpfer und adsorbiert wirkungsvoll die auftretenden Stöße! Unser Fuß ist ein komplexes, ungemein elastisches Konstrukt, das den Aufprall dämpft. Die Zehen sind relativ kurz, was das Abstoßen vom Boden erleichtert.


Achillessehne

Eine bedeutende Rolle spielt die Achillessehne. Sie ist mit bis zu 20 cm die längste Sehne im Bewegungsapparat. Beim Aufsetzen des Fußes werden die Bindegewebsfasern gedehnt und dadurch mit Energie "aufgeladen". Beim Abstoßen, schnellt die Sehne in Ihre ursprüngliche Form zurück und es wird 50 Prozent dieser Energie in kinetischer Energie freigesetzt.



Man kann jedoch keinen Marathon nur mit Bändern und Sehnen bestehen. Deshalb ist die Muskulatur von besonderer Bedeutung. Und man braucht viel Energie. Man braucht ATP!




Unsere quergestreifte Muskulatur ist von verschiedene Strukturen aufgebaut. Unzählige Myofilamente (fadenförmige Proteine, die den Hauptbestandteil einer Muskelzelle darstellen. Sie bestehen im wesentlichen aus Aktin und Myosin.Aktin und Myosin bilden zusammen einen Komplex der für die Kraftentwicklung verantwortlich ist. Die Kräfte entstehen durch Umwandlung von chemischer in mechanische Energie mittels des Aktin-Myosin-Komplexes in den einzelnen Muskelzellen, der wiederum seine chemische Energie aus der Hydrolyse von ATP bezieht.






Unser Körper hat jedoch nur einen begrenzten Vorrat an ATP zur Verfügung. In den "Kraftzellen" unserer Zellen, den Mitochondrien muss ständig ATP als Energieträger nachgebildet werden! Während einer so intensiven Belastung, wie es ein Marathon darstellt, bildet unser Körper fast 75kg an ATP zur Verfügung. Die freie Energie dieser Menge gespaltenen ATP´s entspricht der Energie von 1kg TNT!




Unserem Körper stehen dazu verschiedene Stoffwechselwege zur Synthese von ATP zur Verfügung. Bei einem schnellen (Full-Speed) Lauf, wird ATP vorrangig über die Glykolyse (anaerob - 2 ATP pro Glukose Molekül) aufgebaut. Wesentlich mehr ATP wird bei einem langsameren (Langlauf) Tempo im Zitratzyklus und der Atmungskette (aerob - 38 ATP je Glukose-Molekül) aufgebaut!





Obwohl wesentlich umfassendere Energiequellen zur Verfügung stehen, bevorzugt der Körper Glukose als schnell verfügbare Energiequelle. Genauer gesagt die Speicherform der Glukose, das Glykogen! 




Dies ist der Grund, warum Läufer vor einem Laufevent, in Form eines "Carboloading" die Glykogenspeicher  bis zur Aufnahmegrenze befüllen. Trotz intensiver "Beladung" reichen die Glykogenspeicher für den Marathon nicht vollständig aus. Deshalb muss der Verlust während des Laufes ausgeglichen werden. Wer dies vernachlässigt läuft Gefahr dem "Man mit dem Hammer" (The Dreaded Wall) zu begegnen. 




Es tritt eine rasche Erschöpfung auf, weil der Körper, aufgrund der leeren Glykogen-Depots, nur noch unzureichend ATP bilden kann. Den Muskeln fehlt letztlich der benötigte "Brennstoff"!

Zusätzlich registriert das Gehirn den Glukosemangel und es entsteht ein Gefühl von Unwohlsein und Schwindel.In Konkurenz mit der Muskulatur um die Glukose im Blut signalisiert das Gehirn damit einen Alarmzustand, der den "Konkurenten" um die bereitstehende Energie stoppen soll!


Wer noch niemals einen Marathon gelaufen ist, wird bei der Premiere feststellen, dass es ein nicht zu vergleichendes Sportevent ist. Man konkurriert nicht nur mit den vielen anderen Teilnehmern. Es ist ein permanenter Kampf gegen sich selbst und die eigene Pschyche. Alle Gefühle, wie Freude, Müdigkeit und Schmerz entstehen "im eigenen Bewußtsein". Das Bewußtsein ist jedoch fest verknüpft mit den energiebildenden (Mitochondrien) und energieverbrauchenden (Muskeln) in unserem Körper.


Quellen: 

  1. YouTube Video Science of Marathon Running 
  2. Internet AOK-Wunderwerk Körper
  3. Geo-Magazin 05/2014 - Wie der Mensch zum Läufer wurde

Das YouTube Video findet Ihr hier:


Science of Marathon Running




Bis bald

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