Was ist Ausdauer? Wieso scheinen Menschen besonders begabte Ausdauertiere zu sein und wie können wir Ausdauer bestimmen und verbessern? In unserer vierteiligen Serie, beleuchten wir die Geschichte der Ausdauer, deren Komponenten und wie sie differenziert bestimmt werden kann.
Der Mensch, das Ausdauertier
Wer an Ausdauer denkt, hat meist Marathonläufer, die Tour de France oder einen Ironman vor Augen. Vegiss das bitte einmal kurz und spann deine Beinmuskel an, denn dort sitzt dein evolutionäres Erbe drin, das überhaupt Ausdauer ausmacht. Wenn man es genau nimmt, ist Ausdauer eine Fusion aerober Bakterien und anaerober Eukaryonten, die sich in Form von Mitochondrien ausdrücken – den Kraftwerken unserer Zellen. Genau diese Kraftwerke machen es uns es möglich, oder dem Leben auf der Erde allgemein (fast allem Leben), Energie zu produzieren.
"Every morning in Africa, a gazelle wakes up. It knows it must run faster than the fastest lion or it will be killed. Every morning a lion wakes up. It knows it must outrun the slowest gazelle or it will starve to death. It doesn’t matter whether you are a lion or a gazelle: when the sun comes up, you’d better be running."
Du weißt jetzt, dass Mitochondrien, die Grundvoraussetzung für Ausdauer sind. Wie konnte aber der Mensch sich so von allen anderen Lebewesen absetzen?
Die Vorfahren des Menschen entwickelten eine spezielle Methode, um Tiere zu erlegen – sie hetzten sie zu Tode. Noch heute wird diese Jagd von traditionell lebenden südafrikanischen Bevölkerungsgruppen praktiziert. Die Jäger rennen dabei der Beute in der Hitze des Tages so lange hinterher, bis das Tier erschöpft zusammenbricht. Diese Fähigkeit erforderte von den frühen Menschen massive Veränderungen: der Verlust des Fells, eine große Zahl an Schweißdrüsen, die Optimierung des Energiestoffwechsels und die Anpassung des Herzmuskels. Den vielleicht größten Anteil oder besser den Anstoß dieser Veränderungen brachte der Verlust des Gens CMAH. Studien an genetisch veränderten Mäusen zeigten, dass es bei Inaktivität des Gens zu einer erhöhten Ausdauer beim Laufen kam, sie entwickelten zudem kräftigere und stärker durchblutete Beinmuskeln. Dieser Verlust des Gens fand nach Schätzungen von Genetikern von etwa 2 Millionen Jahren statt. Also zu der Zeit, als die frühen Menschen in die Savanne zogen - raus aus dem Urwald.
Das Herz in Veränderung
Mit dem Verlust des Gens mussten weitere Strukturen angepasst werden: Unser Herz wurde im Laufe der Evolution auf Ausdauer getrimmt – so wie es Studien an Schimpansen zeigen. Während für Schimpansen kraftintensive und kurze Aktivitäten bestimmend sind, führten die urzeitlichen Jäger und Sammler ausdauernde Intensitäten aus – und das über deutlich längere Zeiträume. Der Vergleich zeigt: Die Herzkammern von Schimpansen und Menschen unterscheiden sich in einigen wesentlichen Merkmalen. Der linke Ventrikel beim Affen ist runder ist und dickwandiger, beim Menschen hingegen ist er dünnwandiger und lang gestreckt. Die Veränderung führt dazu, dass das Herzzeitvolumen anhaltend hochgehalten werden kann.
Bessere Schwitzer
Bekannt ist weiterhin, dass sich unser Organismus unter anderem auf Ebene der Thermoregulation im Laufe der Jahrmillionen an diese Lebensweise angepasst hat. Das klingt kryptisch, aber mehr zu schwitzen ist ein echter Ausdauervorteil. Das zeigen viele Studien. Wir möchten dafür eine besondere herausziehen. Der Forscher Martin Hora (Anthropologe, Duke University in Durham) verglich dabei Menschen, Neandertaler und Pferde. Generell gilt für Menschen: Sie können lange laufen und die dabei erzeugte Hitze gut wieder abgegeben, da sie über eine große Körperoberfläche verfügen und schwitzen können – wichtige Eigenschaften in Orten wo es wo es im Sommer über dreißig Grad werden kann. Hora erstellte dabei ein Temperatur-Ausgleichsmodell, das zeigte das Neandertaler und Unsereins eine sehr ähnliche Hitzebeständigkeit hatten. Sie konnte beide sehr lange rennen und jagen und waren in dieser Hinsicht beide gleichauf.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass der geringe Körperhöhenunterschied zwischen Neandertaler und Homo sapiens keine Auswirkungen auf die Ausdauer hat. Sie konnte beide sehr lange rennen und jagen. In dieser Hinsicht waren beide gleichauf. Das war sehr überraschend."
Martin Hora
Viel spannender hingegen: welche Tiere hätten diese Läufer damals zu Tode hetzen können? Martin Hora entschied sich für Wildpferde und simulierte die Tiere mit verschiedenen Körpergewichten. Im Modell mussten diese Pferde ebenfalls bei verschiedenen Temperaturen, Luftfeuchtigkeitswerten und Geschwindigkeiten bis zur Erschöpfung rennen. Anschließend verglich der Forscher die Daten von Jäger und Beutetier. Dabei wurde klar: Die Menschen konnten theoretisch große Beute machen - kleinere Pferde tolerierten dabei die Hitze besser als große. Denn große Pferde überhitzen schneller, weil sie mehr Wärme produzieren und im Verhältnis zu ihrer Masse eine geringere Körperoberfläche haben, über die sie die Hitze wieder loswerden können.
"Das Ergebnis ist eindeutig: es ist viel einfacher, ein großes Pferd zu fangen als ein kleines. Die Jagdsaison für kleine Pferde betrug damals nur ein oder zwei Monate, wenn es richtig heiß war."
Martin Hora
Anatomie - der geborene Läufer
Laufen ist den meisten von uns selbstverständlich. Ausstehen, auf beide Füße und los. Wer von ihnen schon Kinder hat, weiß wie zäh der Weg dorthin ist. Für unseren Nachwuchs ist Laufen lernen eine kognitive und mechanische Höchstleistung. Das Geniale: wir Menschen lernen es einfach so. Wer sich ein wenig mit Robotik auseinandersetzt merkt schnell – laufen auf zwei Beinen ist mechanisch wie auch von der Rechenleistung her eine unfassbar komplizierte Aufgabe. Wir staunen oft darüber, wie schnell Computer oder Roboter Dinge erledigen können, aber komplexe Aufgaben, die eventuell kreative Lösungen erfordern stellen diese Maschine vor fast unlösbare Aufgaben.
Große Teile unserer Anatomie sind vom Laufen geprägt. Das beginnt bei der Form der Füße und setzt sich über die Muskulatur und Sehnen in den Beinen fort. Die Form des Fußes erinnert an eine Blattfeder, die aufgenommene Energie wieder abgeben kann. Sehnen, besonders die Achillessehne macht das gleiche. Rechnungen habe ergeben, dass etwa 25 Prozent unserer Laufenergie allein über die Achillessehne entstehen. Auch das Becken, die Wirbelsäule und der Brustkorb zeigen spezifische Anpassungen an den aufrechten Gang und das zweibeinige Laufen. Sogar unser Schädel sitzt so auf den Halswirbeln, dass wir, wenn wir rennen, immer noch gut geradeaus blicken können. Unsere nächsten Verwandten, die Schimpansen, können das nicht: Wenn diese auf zwei Beinen rennen stellt man fest, das sie mit dem Oberkörper und Kopf gleichzeitig rotieren. Der Mensch läuft ohne diese Verzerrung und hat seine Beute so immer im Blick. Weiterhin: Im Vergleich zu den nächsten Verwandten aus dem Tierreich läuft der Mensch sehr effektiv. Betrachtet man den Muskelmasseneinsatz von Schimpansen beim Laufen, stellt man fest, dass die Affen wesentlich mehr Muskelmasse für den aufrechten Gang benötigen. Die Tiere sind ineffektiv.
Im nächsten Teil
Jetzt weißt du, dass du ein über Million Jahre hochentwickeltes Ausdauertier bist. Ein Säugetier, das ganz oben an der Spitze der Ernährungspyramide steht. Nicht nur wegen seiner kognitiven Fähigkeiten - die kamen vielleicht erst später hinzu oder wurden durch die neue Ausdauerfähigkeit beschleunigt. Vor allem aber wegen seiner Dominanz im Bereich der Ausdauer, seiner biomechanischen und energetischen Überlegenheit.
Menschen sind geborene Ausdauermaschinen, wir müssen nur unser über Millionen Jahre gereiftes Potential erkennen und stimulieren. Aber wie liegt das individuelle Potential? Ist man ein schneller Jäger oder einer der langsam aber sehr ausdauernd sein Ziel erreicht. Wo das eigene Potential steckt und wie dieses auf den Sport übertragbar oder verbesserbar ist erklären wir in den nächsten Artikeln.
Björn Kafka trainiert Radprofis im Bereich Mountainbike, Straßen und Bahnradsport. Darunter Welt-, Europa und National-Meister. Bei Aerotune entwickelte er zusammen mit Sebastian Schluricke den Powertest und arbeitet an der ständigen Verbesserung der Auswertungsmöglichkeiten von Leistungstests und Trainingseinheiten.
