7. – 9. Schuljahr

Steffen Schaal

Warum Radrennfahrer Nudeln und Gewichtheber Steaks essen!

Erkenntnisse zur bedarfsgerechten Ernährung erlangen

Neben Talent, Training, und Taktik ist eine bedarfsgerechte Ernährung der Schlüssel zu sportlichem Erfolg. Wesentliche Ziele der Sporternährung sind die Verbesserung der sportlichen Leistungen und die Unterstützung der Regeneration nach der Belastung. Dazu wird die Ernährung individuell für den aktuellen Energiebedarf des Sportlers zusammengestellt.

Die Ernährung in verschiedenen Sportarten hängt von den physiologischen Anforderungen und den Leistungszielen ab: Ein Radrennfahrer in der Wettkampfvorbereitung (36h Training am Tag, 56 Trainingseinheiten in der Woche) deckt seinen Nährstoffbedarf u.a. mit etwa 810g Kohlenhydraten pro Kilogramm Körpergewicht und Tag. Er (70 kg Körpergewicht) hat demnach an einem Trainingstag mit 3h intensivem Bergtraining einen Kohlenhydratbedarf von rund 600 g. Das entspricht in etwa 2 kg gekochten Nudeln. Dagegen ist ein Fußballtorwart selbst in der Bundesligasaison mit etwa 5g Kohlenhydraten pro kg und Tag umfassend versorgt.
Voraussetzung für eine sportbiologische Betrachtung der Ernährung ist eine möglichst präzise Beschreibung des Nährstoffbedarfs. Nur so können SportlerInnen durch eine angemessene Nährstoffzufuhr bei ihrer Leistungsentwicklung unterstützt werden. Dabei sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: (1) individueller Gesamtenergieumsatz, (2) Stoffwechselsysteme in Abhängigkeit von Belastungsdauer und -intensität, (3) Anforderungsprofil der Sportart. 🔎
Sport und Gesamtenergiebedarf
Die Sporternährung ist eine einfache Bilanzrechnung: Ausgehend von einem Grundumsatz von etwa 1 kcal/kg Körpergewicht und Stunde zur Aufrechterhaltung der Vitalfunktion wird der Gesamtenergieumsatz (Material 3) maßgeblich vom Physical Activity Level (PAL) beeinflusst: Eingeteilt in verschiedene Gruppen (Tabelle 1) wird der Grundumsatz während der Aktivitätszeiten mit dem PAL multipliziert. 🔎
Der Trainingsumsatz wird je nach Energieumsatz der Sportart, Belastungsdauer und -intensität berücksichtigt. Der Energieumsatz pro Stunde angegeben in kcal/kg Körpergewicht liegt beim Mountainbiken zwischen 1112, bei verschiedenen Ballsportarten (z.B. American Football) bei 78 und beim Bodybuilding bei 68 (Tabelle 2). 🔎
Für Leistungssportler ist dabei nicht nur die eigentliche Trainingszeit relevant, sondern auch der so genannte „Nachbrenn-Effekt (Ruppert, UB 411): Nach sportlicher Aktivität müssen z.B. Gewebe regeneriert und „Energiespeicher wie das Glykogen („analog zur Stärke bei Pflanzen) im Muskel oder in der Leber wieder aufgefüllt werden. Währenddessen ist die Stoffwechselleistung des gesamten Organismus erhöht und verglichen mit einem Tag ohne Sport wird hierfür bis zu einem Drittel der während des eigentlichen Trainings umgesetzten Energie aufgewandt (Knab u.a. 2011).
Stoffwechselsysteme in Abhängigkeit von Belastungsdauer und -intensität
Die für die Muskelkontraktion benötigte Energie wird in erster Linie durch die Hydrolyse von ATP (Adensosintriphosphat) in ADP (Adenosindiphosphat) und Pi (Phosphatrest) bereitgestellt (UB 411). Der ATP-Vorrat im Muskel reicht bei maximaler Belastung des Muskels für höchstens zwei Sekunden. Daher muss ATP regeneriert beziehungsweise aus anderen Substraten neu gebildet werden. Hierbei werden anaerobe von aeroben Mechanismen der Energiegewinnung unterschieden (Behrends u.a. 2012) (Tabelle 3). 🔎
Diese Mechanismen laufen zeitlich nacheinander mit einem hohen Grad zeitlicher Überschneidung ab. So zeigt sich z.B. bei einem Fahrrad-Test mit maximaler Ausbelastung über 90s, dass bereits nach etwa 30s der Anteil aerober Energiebereitstellung den Anteil anaerobe Systeme übersteigt (Gastin 2001). So ist davon auszugehen, dass entgegen älterer Erkenntnisse bei einer Belastungsdauer von rund 75s die aeroben Systeme der Energiebereitstellung dominieren (ebd.).
Kaum eine Sportart ist gekennzeichnet durch konstante, gleich bleibende Belastungen. Ein 800m-Läufer muss kurzfristig auf einen Zwischensprint eines Gegners reagieren und im Fußball herrscht ein stetiger Wechsel von kurzen Antritten mit langsamerem Lauf vor. Für das Training, aber auch für die Sporternährung, ist daher das Belastungsprofil der jeweiligen Sportart ausschlaggebend. Grundsätzlich zeigt sich, dass bei hoher und maximaler Belastungsintensität (über 75 % der maximalen Sauerstoffaufnahme) überwiegend Glykogen zur Energiebereitstellung herangezogen wird. Bei Sportarten mit einer Belastungszeit von bis zu 90min ist zu beachten, dass die Glykogenspeicher vor dem Wettkampf ausreichend gefüllt sind. Neben und während des Wettkampfs kann neben einer ausreichenden Flüssigkeitsaufnahme die Zufuhr von kleinen Mengen leicht verwertbarer Kohlenhydrate (z.B. durch Sportgetränke) die Leistungsfähigkeit aufrecht erhalten werden.
Umgekehrt können Ausdauertrainierte auch bei mittelhohen Belastungen (70% der maximalen Sauer-stoffaufnahme) noch drei Viertel der Energie über Fettsäuren bereitstellen. Die Glykogenspeicher werden so geschont (Costill 1998). Die Fähigkeit zur landläufig als „Fettverbrennung bezeichneten β-Oxidation von Fettsäuren variiert individuell sehr nach Trainingszustand und genetischer Disposition (Dunford & Doyle 2015).
Anforderungsprofil der Sportart
Bei einem Marathonlauf laufen die Athleten der Weltspitze etwas mehr als 2h ein möglichst hohes Tempo. Im Strassenradsport dauert ein Rennen bis zu 7h. Rennfahrer bringen über lange Zeit Leistung und sie können auch „am Berg oder im abschließenden Zielsprint maximale Leistung abrufen.
Für die Ernährung in Training und Wettkampf bedeutet dies, dass die Nährstoffbilanz dem Anforderungsprofil der Sportart anzupassen ist (vgl. Konopka 2009, Raschka/Ruf, 2015). Ein Ausdauersportler, bei dem auch kurzfristig ein erhöhter Krafteinsatz notwendig ist (z.B. Radsport, Skilanglauf) hat einen höheren Kohlenhydratbedarf (5560% der Gesamtnahrungsaufnahme) als ein Kraftsportler (4555% der Gesamtnahrungsaufnahme) bei gleichzeitig geringerem Proteinbedarf (12 –15% beim Ausdauer- und 2025% beim Kraftsportler) (Tabelle 4). 🔎
Bei der Proteinzufuhr gilt das weit verbreitete Verständnis „viel hilft viel allerdings nicht: Pro Mahlzeit können lediglich 3040g Proteine aufgenommen werden, unverwertete Eiweiße gelangen unverdaut in den Dickdarm und werden dort von Bakterien verwertet. Dies führt zu Blähungen oder Durchfall.
Für die Ernährung von SportlerInnen gilt es, diese auf einen Durchschnittsbedarf normierten Angaben für den Sportler, seine Trainingsphase und im Idealfall auch persönlichen Ernährungsvorlieben anzupassen.
Low-Carb-Ernährung im Sport?
Bei der Low-Carb-Ernährung ist die Grundannahme, dass der Köper durch den Mangel an Kohlenhydraten in höherem Maße auf die verstärkt zugeführten Lipide zurückgreift und auf diese Weise die β-Oxidation von Fettsäuren trainiert wird. Bei figurbetontem Training soll so eine Abnahme des Köperfettgehalts erreicht werden, im Ausdauersport würde der Fettstoffwechsel verbessert und damit die Glykogenreserven im Wettkampf länger geschont werden. Zum Sinn oder Unsinn dieser Ernährungsform werden hitzige Debatten geführt (vgl. Noakes/Volek/Phinney 2014). Die Evidenz jedoch deutet auf wenig Nutzen, zum Teil sogar beeinträchtigter Leistungsfähigkeit unter einer restriktiv kohlenhydratarmen Ernährung hin (z.B. Jeukendrup 2003).
Unumstritten jedoch ist die Low-Carb-Diät in einer Phase, in der AusdauersportlerInnen bei niedriger Belastungsintensität die Grundlagenausdauer trainieren. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Verfügbarkeit und Verwertbarkeit von freien Fettsäuren im Vergleich zu einer kohlenhydratreichen Diät verbessert und damit die Glykogenreserven bei mittlerer Belastung geschont wurden (Zajac u.a. 2014). In Phasen intensiven Trainings jedoch kann auf eine kohlenhydratreiche Kost nicht verzichtet werden!
Überlegungen zum Unterricht
Freizeit- und LeistungssportlerInnen in den Ausdauer- und Kraftsportarten zeigen ein hohes Interesse an Ernährung (Ruf 2004). Für Jugendliche spielt in erster Linie der Trend zur Selbstoptimierung und Ästhetisierung ein wichtige Rolle (Großegger 2015). Das Interesse an Ernährungsfragen wird im Jugendalter häufig im Kontext der Körpermodellierung fokussiert (Bartsch 2011).
„DIE richtige Ernährungsempfehlung für SportlerInnen gibt es ebenso wenig wie „DIE gesunde Ernährung für Jugendliche. Am Beispiel der Ernährung von SportlerInnen wird der Nährstoffbedarf unter wechselnden Anforderungsprofilen dargestellt. Die SchülerInnen bestimmen den Gesamtenergiebedarf von Athletinnen und Athleten verschiedener Sportarten und sie schlüpfen dabei in die Rolle eines Beraters in Ernährungsfragen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse zur bedarfsgerechten Ernährung lassen sich auf den Alltag der Heranwachsenden auch unabhängig vom Kontext des (Leistungs-)Sport übertragen.
Für das Unterrichtsmodell werdenKenntnisse über (1) die Nährstoffe und deren Funktion im Energie- und Baustoffwechsel und (2) das Modell der gleitenden Filamente der Skelettmuskulatur vorausgesetzt.
Sportler ist nicht gleich Sportler
1. Unterrichtsabschnitt
Zum Einstieg erstellen die SchülerInnen einen allgemeinen Steckbrief zu den Anforderungsprofilen verschiedener Sportarten. Dazu werden drei Sportler/innen und ihre Sportarten vorgestellt (Material 1 ). Zudem wird eine Übersicht der Ener 🔎giebereitstellung zur Verfügung gestellt (Material 2 🔎).
Sporternährung ist eine Bilanzrechnung
2. Unterrichtsabschnitt
Anhand eines vertauschten Ernährungsplans (Material 3a 🔎 🔎) setzen sich die Lernenden mit dem Gesamtenergieumsatz und dessen Zusammenstellung auseinander. Hierzu wird zunächst die Bestimmung von Grund- und Leistungsumsatz eingeführt und mit Hilfe beispielhafter Bilanzierungen vertieft. Die SchülerInnen übersetzen einen Ernährungsplan in eine konkrete Zusammenstellung von Lebensmitteln.
Auf Kohlenhydrate verzichten auch für Sportler?
3. Unterrichtsabschnitt
Die SchülerInnen bewerten den Nutzen einer „Low Carb Diät anhand einer exemplarischen Sportart (Material 3b 🔎). Dabei geht es um den Abgleich von physiologischen Anforderungen und der darauf abgestimmten Zufuhr von Nährstoffen. Dazu werten die SchülerInnen grafische Repräsentationen aus und gleichen diese mit Aussagen von Hochleistungssportlern ab. 🔎
Literatur
Bartsch, S. (2011). Jugend isst anders. UGB-Forum, 5, S. 21417
Costill, D. (1988). Carbohydrate for exercise: Dietary demands for optimal performance. International Journal of Sports Medicine, 9(1), S. 18
Costill, D./Bowers, R./Branam, G./Sparks, K. (1971). Muscle glycogen utilization during prolonged exercise on successive days. Journal of Applied Physiology, 31(6), S. 834838
Davis, B./Philips, R./Roscoe, J./Roscoe, D. (2000). Physical Education and the Study of Sport. UK: Harcourt p.139
Dunford, M./Doyle, J. (2015). Nutrition for Sports and Exercise. Stamford: Cengage Learning
Freitag-Ziegler, G. (2015). Sportliche Aktivität und Ernährung. Ernährung im Fokus, 7/8, 206-209.
Großegger, B. (2015). Jugendliche als Trendsetter. Wie Jugendliche die Gesellschaft verändern. In Dr. Rainer Wild Stiftung (Hg.), Jugend und Ernährung. Zwischen Fremd- und Selbstbestimmung. Heidelberg: Dr. R. Wild Stiftung, S. 121-134
Hamm, M./König D. (2012). Ernährungsempfehlungen im Leistungssport. ErnährungsUmschau 1
Jeukendrup, A. (2003). High-carbohydrate versus high-fat diets in endurance sports. Schweizerische Zeitschrift für «Sportmedizin und Sporttraumatologie», 51 (1), S. 1723
Jeukendrup, A. (2011). Nutrition for endurance sports: Marathon, triathlon, and road cycling, Journal of Sports Sciences, 29 (1), S. 9199
Knab, A./Shanley, R./Corbin, K./Jin, F./Sha, W./Niemann, D. (2011). A 45-Minute Vigorous Exercise Bout Increases Metabolic Rate for 14 Hours. Medicine & Science in Sports & Exercise, 43(9), S. 16431648
Leitzmann, C./Müller, C./Michel, P. u.a. (2009). Ernährung in Prävention und Therapie. Stuttgart: Hippokrates
Noakes, T./Volek, J./Phinney, S. (2014). Low-carbohydrate diets for athletes: what evidence? British Journal of Sport Medicine, 48(14), S. 107778
Ruf, S. (2004). Untersuchung zum Interesse von Freizeit- und Leistungssportlern an der Sportlerernährung zur Entwicklung eines Internetportals. Dissertation, Gießen: Justus-Liebig-Universität [http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2005/1958/pdf/RufStephanie-2004-12-08.pdf]
Zajac, A./Poprzecki, S./Maszczyk, A./Czuba, M./Michalczyk, M./Zydek, G. (2014). The Effects of a Ketogenic Diet on Exercise Metabolism and Physical Performance in Off-Road Cyclists. Nutrients, 6(7), S. 24932508
Autor
Steffen Schaal, geb. 1972; Professor für Biologie und ihre Didaktik an der Pädagogischen Hochschule Ludwigsburg.
Ein weiteres Interview mit dem Hochleistungssportler Simon Beuttler (ehemaliger American Football Profi) finden Sie unter http://www.fr-v.de/ub53419.
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