Wie verhalten sich die für die physische Leistungsfähigkeit relevanten physikalischen Größen mit zunehmender Höhenlage? Erläutere dabei auch die Zusammenhänge zwischen den Größen!
Welche phyikalischen Parameter ändern sich mit zunehmender Höhenlage?
- Luftdruck ↓
- Sauerstoffpartialdruck ↓
- Luftdichte ↓
- Umgebungstemperatur ↓
- Wasserdampfdruck der Luft ↓
- Strahlungsintensität (Licht, UV, kosmische Strahlung, …) ↑
Zusammenhänge
- Die Partialdrücke der Luftgase ändern sich proportional zum Luftdruck
- Durch reduzierten Luftdruck verringert sich die Zahl der Gasmoleküle pro Liter Luft -> Abnahme der Luftdichte
- Wasserdampfdruck nimmt durch die reduzierte Temperatur ab
- Weniger absorbierende Luftschichten -> intensivere Sonnenstrahlung
Wie reagiert der Körper auf Belastung (Training) in Höhenlagen >1600m kurzfristig
(Sofortreaktion)?
Hypoxie (O₂-Mangel im Gewebe)
In 2000 m Höhe ist der O₂-Partialdruck gegenüber 0 m Höhe um 25 % reduziert
-> Abfall des O₂-Gehalts im Blut und im Gewebe
-> relativ schnelle Anpassungsmechanismen, die der akuten Hypoxie entgegenwirken
Anstieg des Atemminutenvolumens
Infolge der Signale von Chemo-Sensoren (O₂-/CO₂-Rezeptoren) wird die Atemfrequenz und das
Zugvolumen erhöht
- Weitstellung der Atemwege -> reduzierter Atemwiderstand
- Erhöhte Ventilation (Hyperventilationseffekt kompensiert einen Teil des reduzierten O₂-
Partialdrucks in den Alveolen)
Skizziere eine typische Sättigungskurve für die Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin
im Blut! Welche Erkenntnisse lassen sich daraus hinsichtlich der
Sauerstofftransportkapazität bei Belastungen in unterschiedlichen Höhen ableiten?
Für Höhen bis 3000 m wird die O₂-Sättigung des Blutes lediglich um 10 % beeinträchtigt
(nur geringer Abfall der Sättigungskurve)
Bei größeren Höhen (> 4000 m) fällt die Sättigung steil ab
Anpassung: Linksverschiebung der
Sättigungskurve (siehe rechte Grafik)
Skizziere den Verlauf der maximalen Sauerstoffaufnahme (%) in Abhängigkeit von der
Höhenlage (0-8000m)! Welche Einflussgrößen führen zur Reduktion der aeroben Leistungsfähigkeit mit zunehmender Höhe?
Generelle Befunde
- Reduzierte aerobe Leistungsfähigkeit: je länger die Belastungsdauer, desto höher die Defizite
gegenüber Meereshöhe
- Reduzierte VO₂-max-Werte-> intensive Belastungen enthalten einen höheren anaeroben Anteil
- Bis 2 Minuten Belastungsdauer keine nennenswerte Leistungseinbußen gegenüber Meereshöhe
- Reine Schnellkraftleistungen nicht nennenswert reduziert
Mit welchen Anpassungsmechanismen reagiert das Blut, das Herz-Kreislauf-System
und die Skelettmuskulatur auf einen über mehr als 2 Wochen anhaltenden Aufenthalt
in Höhen >1600m (Anpassungsreaktionen)?
Anpassung des Blutes an O₂-Mangel in der Höhe
- Vermehrte Ausschüttung von Erythropoetin (EPO)
- Polyglobulie (= Vermehrung der roten Blutkörperchen) nach 3-4 Wochen
- Abnahme des Plasmavolumens
- Erhöhung des Hämatokrits:
-> hohe Blutviskosität, erhöhte Herzarbeit (Strömungswiderstand)
-> Risiko der Kapillarverstopfung und Thrombenbildung
- Einschränkungen in der Thermoregulation (verminderte Durchblutung)
Bei Alpin-Bergsteigern erreicht der Hämatokrit Werte von 60-70 & (normal 45-50 %). Dies
betrifft insbesondere Mitglieder von Hochgebirgsexpeditionen. Die Werte sind auch durch
Dehydrierungseffekte bedingt (vermindertes Durstgefühl!).
Herz
- Verminderte Schlagleistung infolge des erhöhten Blutwiderstandes und der defizitären O₂-Versorgung
- Reduzierte VO₂-max-Werte und reduziertes maximales Herzminutenvolumen
Skelettmuskulatur
- Zunahme der Kapillarisierung, vor allem der ST- und FTO-Fasern
- Nach wenigen Wochen: Abnahme des Muskelquerschnitts -> Verkürzung der Diffusionsstrecken
- Verbesserung der aeroben Stoffwechselkapazität der ST- und FTO-Fasern, zum Teil auch in den
FTG-Fasern
- Reduktion des Muskelquerschnitts – betrifft alle Fasertypen
- Erhöhung des Myoglobingehalts
- Reduzierte Bicarbonat-Ausschüttung (im Muskel und im Blut) -> reduzierte Pufferkapazität
gegenüber H⁺ bzw. Laktat
-> reduzierte anaerobe laktazide Leistungsfähigkeit
- Unveränderte azyklische Schnellkraft (anaerob alaktazid)
Charakterisiere die Höhenkrankheit! Ab welcher Höhe, wen trifft es, welche Ausprägungen (3) gibt es? Welche Symptome treten auf (nach Schweregrad)?
Höhenkrankheit
- Gesundheitliche Beschwerden ab 2000-2400 m Höhe (immer möglich!)
- Veranlagungsbedingt, nicht vom allgemeinen Trainingszustand abhängig
- Anfälligkeit kann durch regelmäßige Höhenaufenthalte reduziert werden
- Man unterscheidet die akute Höhenkrankheit vom deutlich schwerwiegenderen
höhenindizierten Lungenödem oder dem höheninduzierten Hirnödem
- Ursachen nicht (kaum) bekannt, vermutlich Sauerstoffmangel
- Hypoxie (Sauerstoffmangel) verursacht primär eine Gefäßerweiterung im Gehirn
-> Druckerhöhung und Ödemneigung v.a. in Gehirn und Lunge
- Symptome der akuten Höhenkrankheit: starke Kopfschmerzen, Übelkeit und Erbrechen,
Schlafstörungen, Wassereinlagerungen in Geweben
- Behandlung: ausreichende Pause 24-72 h), dann Normalisierung, ansonsten Abstieg + Arzt,
Kortisongabe (hohe Dosen!)
- Prophylaxe: ausreichende Akklimatisierung (Zeit!), prophylaktische Medikation
Was ist Höhentraining (für wen, Höhe, Zeitraum, Effekte)? Zu welcher Zeit bieten sich Höhentrainingslager im Trainingszyklus an?
Für Wen?
Mittel- und Langstreckenläufer
Höhe
Zwischen 1800 und 2500 m Höhe für klassische Höhentrainingslager
Zeitraum
In der Regel 3(-4) Wochen
Auch 2x 10 Tage mit 1 Woche Unterbrechung (Flachlandtraining)
Effekte
Erhöhung der aeroben Kapazität
Höhentraining bewirkt aufgrund des geringeren Sauerstoff-Partialdruckes
Anpassungsreaktionen des Körpers auf die Belastungen unter Sauerstoffmangel
Erhöhung der Sauerstoff-Transportkapazitäten im Blut durch Vermehrung der Erythrozyten (rote Blutkörper)
Der Prozess der vermehrten Produktion von Hämoglobin setzt sich 1-3 Wochen über den Höhenaufenthalt hinaus fort
eine Art legales Blutdoping, das allerdings durch eine gut geplante und wohldosierte Belastung im Höhentrainingslager eingekauft werden muss
Charakterisiere die 3 Phasen eines systematischen Höhentrainingsprogramms! Welche Regeln müssen beim Höhentraining beachtet werden? Welche Risiken birgt Training in
Höhenlagen <1800m?
Phase 1 Akklimatisieren
- 3-6 Tage, umfangsorientiert, keine hohen Intensitäten
- 2-3 kurze TE / Tag
- Oft auch fremde Sportarten
- Viel Erholung / Schlaf
Phase 2 Haupttrainingsabschnitt
- Dauer: 12-14 Tage – oft in 2 MIZ mit kurzer Regenerationsphase
- Annäherung an die Umfänge / Intensitäten des Flachlandtrainings
- MIZ 1: Wechsel von langsamen Dauerläufen und extensiven längeren Intervallen
- MIZ 2: Wechsel von intensiven kürzeren Intervallen mit Kompensations-Dauerläufen
- Zwischen den TE viel Regeneration und aktive Erholung
Phase 3 Vorbereitung für den Übergang zum Flachlandtraining
- Wenig intensive Programme, überwiegend extensive Tempoläufe oder Dauerläufe
- Reduktion des Gesamtumfangs, dafür Integration von kurzen Einheiten mit Schnelligkeits-Schwerpunkt
Regeln
- Gesund anreisen!!!
- Es ist günstig, das Höhentraining durch einen kurzen Mesozyklus im Flachland vorzubereiten
mit Regenerationsphase
- Bei Anzeichen von Infekten oder Überlastungserscheinungen: v.a. INTENSITÄTEN
REDUZIEREN; Selbstbeobachtung; HF- und Laktat-Kontrollen
- Tempolaufzeit-Tabellen aus dem Flachland gelten in der Höhe nicht!!!
-> für identische Laufzeiten muss für Strecken >200 m intensiver gelaufen werden
- Beim ersten Höhentraining sparsam mit hohen Intensitäten umgehen
- Keine Experimente mit neuen Trainingsformen!
- Im Zweifelsfalle lieber Pause als um jeden Preis den Plan einhalten
- Genügend trinken, ausgewogen in kleinen Mahlzeiten essen
- Ausreichend Kompensation und Ruhephasen
- Angepasste Kleidung, Sonnenschutz
Risiken
- Hohes Infekt- und Übertrainingsrisiko
- Denn: Intensität für gleiche Laufgeschwindigkeit höher als im Flachland
- Erholungsphasen, insbesondere der Abbau einer Sauerstoffschuld, dauern länger als im
Flachland
- Klimatisch zum Teil kritische Bedingungen: Temperaturen, Wind, Niederschlag
- Dauerlaufstrecken oft mit ungewohnten Höhenmetern sowohl auf- als auch abwärts
- UV-Strahlung
- Trockene Luft (geringe Wasserdampfsättigung!)
- Bei unerfahrenen Athleten können unerwartete Verzögerungen oder auch Beschleunigungen
beim Ausprägen der sportlichen Form auftreten (Timing-Problem)
Nenne und beschreibe (3) Alternativen zum klassischen Höhentraining?
Sleeping/living high - training low
Schonende Form des “Höhentrainings” wobei im Flachland oder in geringen bis mittleren Höhen
trainiert wird und in Höhen um 3000 m geschlafen (z.T. sogar gelebt wird):
+ ebenfalls ca. 3 Wochen lang
+ höhere Spitzenintensitäten möglich, da kein Sauerstoffdefizit bei Belastungen
+ hoher Organisationsaufwand, vor allem bei Langzeitausdauer-Sportarten erfolgreich (z.B.
Langstreckenlauf, Triathlon, …)
Hypoxie-Räume oder Hypoxie-Zelt
- Schlafen in einer hermetisch abgeschlossenen Umgebung mit einem Luftgemisch, in dem nur 15
% Sauerstoff enthalten ist
-> Hämoglobinbildung wird verstärkt, eine Art „sleep high train low“
- Zertifizierte Systeme zur lebenswichtigen Gaskontrolle
Hypoxie Umgebung zum Training
- Zeltartige Abschirmung oder Kabine mit kontrollierter Luftzusammensetzung
- CO₂ der Atemluft wird durch spezielle Filtertechnik resorbiert
- Beim regelmäßigen Training: vermehrte EPO-Ausschüttung -> Anstieg der Produktion roter
Blutkörper + Hämoglobin-Anstieg
Unterdruckkammer
Beschreibe die Wärmebilanz (Mechanismen der Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe) sowie den Regelkreis zur Regulierung des Wärmehaushalts (Regelgröße, Sensoren, Regelzentrum, Stellglieder und Störgrößen)! Was passiert regeltechnisch bei
Überhitzung bzw. bei Unterkühlung?
Regelkreis des Wärmehaushalts
Überhitzung
Unterkühlung
Wie reagiert der Körper auf extrem kalte und extrem warme Umweltbedingungen?
Belastungsreaktion bei Hitze
Wasser- und Elektrolytverluste
- Hitze und Belastung -> vermehrte Verdunstung (Schweiß und Atemluft)
- Neben Wasserverlust auch geringe Elektrolytverluste ca. 3g Na/l Schweiß, eher unbedeutend,
Blut enthält ca. 9 g Na/l)
- Wasserdefizit von 2 % (1,5 l/70 kg BW à Durst)
- Wasserdefizit von 6 5 (ca. 4 l/70 kg BW à Reizbarkeit, Leistungsverlust)
- Wasserverlust à Anstieg der Kerntemperatur
- Bei mehr als 1,5 l Wasserdefizit à Abnahme des Blutplasmavolumens à Blutverdickung
Hauptproblem bei längeren Ausdauerbelastungen:
- Wasserverlust, der ausgeglichen werden muss!
Empfehlungen für Belastung bei höheren Umgebungstemperaturen:
- Zufuhr von ca. 1 l Wasser/Std., optimal in 4x ¼ l Portionen
- Zufuhr von verbrauchtem Brennstoff (ca. 50 g Zucker/l Wasser)
Sporttreiben bei Kälte
Reaktionen des Körpers auf anhaltend geringe Umgebungstemperaturen:
- Geänderte Verhaltensweise (angepasste Kleidung, Heizung einschalten, …)
- Kältezittern, setzt erst bei Absinken der Körperkerntemperatur ein
-> mäßige Erwärmungseffekte durch zusätzliche Muskelarbeit
- Anstieg des Ruheenergieumsatzes
Im Wintersport: Regelung zum Schutz der Athleten:
keine Wettbewerbe unter -18° C (nordischer Skisport) bzw. -20° C (Eisschnelllauf)
Effekte beim Sporttreiben in der Kälte:
- Unterhalb einer kritischen Temperatur (ca. -18° C,) kann die Wärmeproduktion die Wärmeverluste an die Umgebung nicht mehr ausreichen
- Reaktion: Wärmekonzentration auf den Körperkern -> verminderte periphere Durchblutung
-> Erfrierungen im distalen Bereich zugunsten der Körpertemperatur
Durch welche Faktoren wird ein Hitzschlag begünstigt? Nenne Symptome und Behandlungsempfehlungen (1.Hilfe)!
Überhitzung (Hyperthermie)
Symptome bei Hitzschlag
- Gereiztheit / Aggressivität (Vorstadium)
- Desorientierung (läuft falsche Wege)
- Blick starr und glasig, Gang unkoordiniert
- Schneller flacher Puls, Kollapsgefahr
- Kerntemperatur >40° C (rektal)
- Z.T. Bewusstlosigkeit
Begünstigt durch:
- Langes Stehen bei hohen Temperaturen (Blutverlagerung in die Beine)
- Körperliche Arbeit -> Gefäßweitstellung in den Muskeln
- Verringerte Blutzirkulation infolge von Wasserverlust
Behandlung:
- Person in den Schatten / in kühle Umgebung bringen, Wasserzufuhr
- Haut mit kaltem Wasser befeuchten, Luftventilation erzeugen
- Rückenlage, flacher Oberkörper, hohe Beine
Was versteht man unter dem Windchill-Phänomen?
Windchill-Problem
- Bei Wind werden die Umgebungstemperaturen bei Kälte in Abhängigkeit der Windstärke kälter
„gefühlt“ als gemessen
Beschreibe die ersten beiden Phasen der Hypothermie! Welche Maßnahmen der
Erstversorgung sind sinnvoll?
4 Phasen der Hypothermie:
1. Erregungsstadium: leichte Hypothermie, Körperkerntemp. (KKT): 32-35° C
- Kalte und blasse Haut, blaue Lippen
- Psychische Erregung, Schmerzen an Händen und Füßen
- Muskelzittern, vertiefte und schnelle Atmung
2. Erschöpfungsstadium: mittelschwere Hypothermie, KKT. 28-32° C
- Verringertes Muskelzittern, zunehmende Muskelstarre
- Verlangsamung, Müdigkeit, Eintrübung des Bewusstseins
- Oberflächliche und unregelmäßige Atmung
- Langsamer, unregelmäßiger und schwacher Puls
3. Lähmungsstadium: schwere Hypothermie, KKT: <28° C
4. Scheintod: schwerste Hypothermie
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