Wie reagiert unser Körper eigentlich auf Belastung?

3. September 2019

Nach einem anstrengenden Aufstieg bei bestem Bergwetter schaust du nach oben und hast fast schon den Gipfel erreicht, aber auf einmal fühlen sich die Beine wie Pudding an und jeder Schritt wird zu einer Herausforderung. Was ist da nur los? Vielleicht etwas zu schnell gegangen? Eigentlich sollte das Training in den vergangenen Wochen ja ausgereicht haben. Aber ob Klettern auch so viel für die Fitness beim Wandern bringt? Und vielleicht hätte ich bei der Pause auf der letzten Hütte doch nicht so viel auf einmal essen sollen.

Um die nächste Berg- und Klettertour nicht so enden zu lassen, wollen wir heute einmal auf die physiologischen Grundlagen beim Wandern, Bergsteigen, Klettern und Trailrunning eingehen und uns ansehen, was in unserem Körper da genau passiert.

So arbeitet deine Muskulatur beim Bergsport

Den Energiehaushalt des Körpers besser zu verstehen, kann helfen, die eigenen Kräfte besser zu nutzen. Vor allem bei langen Wanderungen ist das von Vorteil.

Alle unsere Bewegungen beruhen auf dem Zusammenspiel aus Nervensystem und Muskulatur. Dabei ist es egal, ob du kletterst oder die Maus am Computer klickst. Die etwa 600 Skelettmuskeln unseres Körpers machen etwa 45 Prozent des gesamten Körpergewichts aus. Muskeln ziehen sich auf „Befehl“ der Nervenbahnen zusammen und entspannen anschließend wieder.

Jede Muskelgruppe hat zwei oder mehrere Ansatzpunkte an den zu bewegenden Knochen. Ein einfaches Beispiel ist der Unterarm. Winkeln wir ihn an, wird der große Bizepsmuskel am Oberarm angespannt. An seinen Enden läuft er in sogenannte Sehnen aus, die auf der einen Seite am Schulterknochen und auf der anderen Seite am Unterarmknochen verankert sind.

Kontrahiert (=anspannen) sich der Muskel, so bewegen sich diese Ansatzpunkte aufeinander zu, das dazwischen liegende Gelenk wird gebeugt. Gleichzeitig muss der entgegengesetzt arbeitende Streckmuskel, der Trizeps, entspannt werden. Dieses Prinzip nennt sich fachmedizinisch Agonist und Antagonist, im übertragenen Sinn sprechen wir von Spieler und Gegenspieler.

Die Muskeln brauchen Treibstoff

Damit ein Muskel sich an- und wieder entspannen kann, braucht er Energie. Durch eine exotherme Reaktion wird chemische in mechanische Energie umgewandelt. Die für die Muskelkontraktion benötigte Energie wird zum größten Teil durch die Hydrolyse (Wasseranlagerung) von Adenosintriphosphat (ATP) in Adenosindiphosphat (ADP) und Phosphat (Pi) zur Verfügung gestellt.

Das ATP ist quasi der Hauptversorger und primäre Energielieferant der Muskulatur. Da der Vorrat im menschlichen Körper jedoch begrenzt ist, muss die Muskulatur während des Wanderns oder Kletterns weiterhin ATP herstellen, um nicht vorzeitig zu ermüden. Die für den Wiederaufbau benötigte Energie wird durch Oxidation aus Kohlenhydraten, Fettsäuren und Eiweißen bzw. Aminosäuren gewonnen.

„Man isst und trinkt nicht am Berg, um Hunger und Durst zu stillen, sondern um die Leistungsfähigkeit zu erhalten!“ – Dieses Zitat stammt von einem Bergsteiger und gilt nach wie vor.

Energiebereitstellung – wann verbrennt der Körper was?

Wer beim Trailrunning sofort los sprintet wird nicht lang durchhalten – denn der Muskel hat die Laktatschwelle erreicht und übersäuert.

Entscheidend für die Energiebereitstellung im Muskel ist, ob diese mit ausreichender Sauerstoffaufnahme (aerob) oder unzureichender Sauerstoffaufnahme (anaerob) geschieht und ob dabei Laktat (Milchsäure) entsteht, welches sich in den Muskelfasern ansammelt.

Wer beim 2000 Meter Lauf Vollgas gibt, kann diese Anstrengung nur kurz durchhalten. Hierbei verbrennen die Muskeln nur Kohlenhydrate. Bei einer fünfstündigen Bergwanderung verbrennt der Organismus sowohl Kohlenhydrate als auch Fette. Dies hängt mit der deutlich niedrigeren Intensität zusammen. Das Problem ist, dass der Kohlenhydratspeicher des Körpers nicht sehr groß ist – ganz im Gegensatz zum Fettspeicher.

Umso besser der individuelle Fettstoffwechsel trainiert ist, desto weniger Glykogen (Kohlenhydratspeicher im Muskel) wird benötigt, um die Anstrengung aufrecht zu erhalten. Die Energiebereitstellung ist abhängig vom Trainingszustand und zu einem großen Teil auch von der Ernährung. Bei vielen Volksläufen findet am Abend vor dem Rennen häufig die sogenannte „Pasta Party“ statt, um die Glykogenspeicher in den Muskeln vor dem Wettkampf noch einmal aufzufüllen.

Die muskulären Glykogenreserven sind bei intensiver Belastung beim Bergsport je nach Trainingszustand nach etwa 60 bis 90 Minuten so gut wie verbraucht. Bei anhaltender Ausdauerbelastung ist der Muskelstoffwechsel nun auf eine vermehrte Fettverbrennung angewiesen. Die Energiebereitstellung durch Fette benötigt allerdings deutlich mehr Sauerstoff und erfolgt nur halb so schnell wie durch die Kohlenhydrate.

Wer schon einmal einen Marathon gelaufen ist, hat vielleicht schon vom berühmten „Mann mit dem Hammer“ gehört. Dieses Phänomen beschreibt die Erschöpfung der Kohlenhydrat-Speicher im Muskelgewebe. Durch die langsamere Freisetzung der Energie durch die Fette muss die Intensität deutlich verringert werden, um überhaupt noch weiterlaufen zu können. Intensität und Dauer der maximalen Leistung verhalten sich also gegenläufig zueinander. Je mehr ATP in den Zellen gebildet werden kann, desto höher ist auch die Leistung.

Wer beim Wandern oder Klettern zu schnell startet sorgt zudem dafür, dass sich Laktat in den Muskeln ansammelt. Wird die Intensität nicht verringert, ist irgendwann die sogenannte Laktatschwelle erreicht. Diese ist bei jedem Menschen anders und kann während einer Leistungsdiagnostik ermittelt werden. Beim überschreiten der anaeroben Schwelle „übersäuert“ der Muskel und kann nicht mehr richtig arbeiten. Der Muskel kann nicht mehr so viel Energie produzieren, um weiter den Berg hinauf gehen zu können. Die Intensität muss deutlich verringert werden, um die Bergtour überhaupt noch fortsetzen zu können.

Leistungslimitierende Faktoren am Berg

Nicht nur der Mangel an Ausdauer kann einem am Berg zu schaffen machen. Auch psychische Faktoren, wie z.B. Höhenangst sollten beachtet werden.

Allgemein lässt sich das Leistungslimit des Körpers dadurch definieren, dass die beanspruchten Muskeln nicht mehr in der Lage sind, eine für eine bestimmte Belastungsintensität geforderte Leistung zu erbringen, sie also zunehmend ermüden. Wie im Beispiel mit der körperlichen Erschöpfung kurz vor dem Gipfel in der Einleitung.

Die Ausdauerleistungsfähigkeit hängt somit von den physiologischen Prozessen ab, die eine Ermüdung der Muskeln herbeiführen. Es ist wissenschaftlich noch nicht vollständig geklärt, wie groß der Anteil verschiedener Prozesse an der individuellen Ausdauerleistungsfähigkeit ist. Aber folgende Faktoren haben auf jeden Fall einen großen Einfluss auf unser Leistungsvermögen:

  • VO2max (maximale Sauerstoffaufnahme)
  • Koordination (Trittsicherheit, Schwindelfreiheit)
  • Psychologische Aspekte (ausgesetztes Gelände, Höhenangst)
  • Muskelfaserzusammensetzung (Training)
  • Energiebereitstellung
  • Wärmeregulation (Hitze/Kälte)
  • Wasser- und Elektrolythaushalt
  • Orthopädische Beschwerden

Die Gefäßkapazität in den Muskeln könnte etwa das Vierfache der durch das Herz verfügbaren Blutmenge nutzen. Bei Ausdauersportarten wie dem Bergwandern, Bergsteigen und Trailrunning ist somit die Transportkapazität des Herz-Kreislauf-Systems leistungslimitierend. Jedoch sagt die maximale Durchflussrate in den Blutgefäßen noch nichts über die Effizienz der Sauerstoffversorgung der Muskeln beim Sport aus, die mit regelmäßigem Training gesteigert werden kann, damit die Muskeln beim nächsten Mal eben nicht kurz vor dem Gipfel „schlapp“ machen, sondern bis zum Rückweg am Parkplatz nach der Tour brav ihren Dienst erfüllen.

Die berühmte Ausdauer, von der man gar nicht genug haben kann

Als „Ausdauer“ bezeichnet man die Widerstandsfähigkeit des menschlichen Organismus gegen Ermüdung und die rasche Regenerationsfähigkeit nach einer körperlichen Belastung wie Klettern oder Bergwandern. Ausdauer beschreibt aber auch die motorische Fähigkeit, eine bestimmte Intensität (zum Beispiel die Lauf- oder Aufstiegsgeschwindigkeit) über eine möglichst lange Zeit aufrechterhalten zu können, ohne vorzeitig körperlich zu ermüden. Ebenso beschreibt sie die Zeit, die nach einer Tour am Berg für die Regeneration benötigt wird.

Durch verbesserte Ausdauer (Training) ist von Beginn an eine höhere Intensität möglich und die zu Verfügung stehenden Energiespeicher des Körpers können deutlich effizienter genutzt werden. Die menschliche Ausdauer stellt neben Kraft, Schnelligkeit, Koordination und der auf Mobilität und Dehnfähigkeit beruhenden Beweglichkeit eine grundlegende motorische Fähigkeit unseres Körpers dar. Jede einzelne Sportart erfordert und trainiert diese Grundfertigkeiten in unterschiedlichen Maßen, deswegen muss im nächsten Abschnitt auch noch auf die unterschiedlichen Bergsportarten eingegangen werden.

Unterschiedliche Belastung bei verschiedenen Spielarten des Bergsports

Das Klettern an einer Kletterwand belastet den Körper meist nur für ein paar Minuten. Beim Alpinklettern können die Felswände die eigene Ausdauer auch mal deutlich länger beanspruchen.

Generell können die meisten Sportarten am Berg als Ausdauersportarten bezeichnet werden. Der limitierende Faktor, der eine Tour oft schneller scheitern lässt als geplant, ist die körperliche Fitness. Besonders beim Wandern und dem klassischen Bergsteigen gerät das Herz-Kreislauf-System bei einem steilen Aufstieg schnell an seine Grenzen und der Plus geht so steil nach oben wie der Wanderweg.

Ein weiterer Faktor ist die muskuläre Belastung, vor allem beim Abstieg. Bei einem Abstieg von 1000 Höhenmetern ins Tal müssen die Muskeln der Beine jeden Schritt nach unten quasi „auffangen“, indem sie sich anspannen und das Körpergewicht halten. Viele kennen bestimmt den berühmten Muskelkater, der am nächsten Tag nach der ersten Bergtour der Saison eintritt. Bei diesem Phänomen sind die Muskeln am Ende des Abstieges komplett überfordert und verweigern dann erstmal ein paar Tage ihren Dienst.

Beim Alpinklettern, auf Hochtouren und auf Klettersteigen kommen häufig psychische Belastungen durch Ausgesetztheit oder Höhenangst im alpinen Gelände hinzu. Das klassische Felsklettern in den Bergen hat sich durch die zunehmende Popularität von Kletterhallen im städtischen Bereich auch zu einer Indoor Sportart (Sportklettern, Bouldern) entwickelt.

Beim Bouldern findet eine anaerobe Belastung statt: In kurzer Zeit werden die Muskeln intensiv belastet.

Das Klettern ist in erster Linie durch eine kraftbetonte Belastung der oberen Extremität (Arme, Schultern, Rücken) gekennzeichnet, während der unteren Extremität (vor allem die Beine) meistens eine stützende und stabilisierende Funktion übernimmt.

Beim Sportklettern in der Halle dauert die Belastung oft nur wenige Minuten an, weil die Routen relativ kurz sind. Hier ist vor allem die Muskelausdauer der limitierende Faktor, wenn die gewünschte Route auch nach dem fünften Versuch immer noch nicht funktionieren will. Bei länger andauernden, alpinen Touren ist ein Kletterer oft mehrere Stunden unterwegs und die generelle körperliche Ausdauerfähigkeit steht auf jeden Fall im Vordergrund.

Anaerobe Belastungen (Energiebereitstellung ohne Sauerstoff), wie wir sie im Absatz über die Energiebereitstellung kennen gelernt haben, finden sich beim Bergsport im Bereich des Wettkampfkletterns und beim Bouldern. Hier werden oft kurze Routen in möglichst schneller Zeit bewältigt und die Kletterer kommen gar nicht erst in den „Ausdauerbereich“ der Energieversorgung des Körpers.

Trailrunning beansprucht die eigene Ausdauer, Muskelkraft und Koordinationsfähigkeit.

Beim Trailrunning ist der Großteil der physiologischen Belastung derselbe wie beim Laufen im flachen. Allerdings kommt besonders in technischem Gelände ein erhöhtes Maß an erforderlicher Koordination hinzu, wenn es darum geht, gekonnt über Steine oder Wurzeln zu tänzeln. Steile Auf- und Abstiege fordern die Muskulatur genauso, wenn nicht sogar noch mehr als das Bergwandern im gleichen Gelände. Regelmäßiges Lauftraining am Berg zahlt sich aus, um die Muskeln an das Laufen in den Bergen zu gewöhnen.

Fazit und weitere Artikel zum Thema

Abschließend bleibt zu sagen, dass unser menschlicher Körper sich insgesamt sehr gut anpassen und auf Veränderungen einstellen kann.

Regelmäßiges Training beugt plötzlicher Erschöpfung vor. So dass wir es rauf und auch wieder runter schaffen.

Auch wenn orthopädische Probleme, schwere Beine oder die leeren Energiespeicher die letzte Bergtour doch etwas länger haben werden lassen als ursprünglich geplant, heißt das nicht, dass es beim nächsten Mal wieder so kommen muss. Durch die richtige Vorbereitung, ein an die persönliche Fitness angepasstes Gehtempo und ausreichende Verpflegung wird die nächste Gipfelbesteigung garantiert zu einem vollen Erfolg!

Dieser Artikel über die physiologischen Grundlagen und die körperliche Belastung beim Bergsport ist der Auftakt zu einer kleinen Artikelserie im Basislager der Bergfreunde. Nachdem wir heute die Grundlagen geklärt haben, geht es nächstes Mal noch etwas spezifischer zur Sache und wir sprechen über die Ernährung beim Bergsteigen. Worauf gilt es in der Höhe besonders zu achten? Was sollte unbedingt in die Brotzeitdose und was bleibt lieber daheim?

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