So funktioniert der Sportler-Körper Teil 1: So entfalten Biker Kraft und Ausdauer

​Um auf dem Bike vorwärtszukommen, müssen die Beine kreisen. Doch welche Muskeln genau sind aktiv? Für alle, die im Biologie-Unterricht den Bezug zum Mountainbiken vermisst haben, erklären wir in diesem Artikel wie Kraft und Ausdauer im Körper zustande kommen.

​Ohne Kraft in den Beinen und Ausdauer im System kommt kein Biker weit und erst recht kein Profi aufs Podium. Robert Förstemann ist Welt-, Europa- und vielfacher Deutscher Meister im Bahnradsport. Bekannter als für seine Titel ist er allerdings für seine eindrucksvollen Oberschenkel. Zwischen 74 und 78 Zentimeter Umfang messen sie im Schnitt. Das entspricht in etwa dem einer 100-Kilo-Hantelscheibe – und seine Beine „haben einen Haufen Power“, sagt er. Auch wenn Förstemann eine absolute Ausnahme ist: Kräftige Beine wünscht sich wohl jeder Biker, egal in welcher Disziplin. Denn die leisten den Hauptanteil der mechanischen Arbeit im Sattel.

Der Kraft-Kreislauf

Innerhalb der Beinmuskulatur übernehmen jedoch nicht alle Muskelgruppen die gleiche Rolle – oder arbeiten zur gleichen Zeit. „Welche Muskulatur wann an der Pedalumdrehung beteiligt ist, lässt sich mittels Elektromyographie sehr gut nachvollziehen. Entsprechend gibt es gute wissenschaftliche Analysen der Muskelaktivität während des Tretvorgangs“, erklärt Björn Geesmann. Der Sportwissenschaftler leitet HYCYS, das größte privat geführte wissenschaftliche Institut für Coaching, Leistungsdiagnostik und Bikefitting in Deutschland, das in den vergangenen Jahren unter anderem mit Athleten wie dem ehemaligen Swiss-Epic-Sieger Reto Indergand zusammengearbeitet hat.

„Der größere Teil der Leistung wird in der Abwärtsbewegung erbracht“, erklärt der Experte. Das ist die Kurbelstellung 0 bis 180 Grad. Diese Phase wiederum lässt sich einteilen in die frühe Druckphase, in der die Oberschenkelmuskeln Quadrizeps und Rectus femoris die Hauptarbeit leisten. In der weiteren Druckphase ist der Gluteus maximus, der große Gesäßmuskel, stärker beteiligt, mit Unterstützung der hinteren Oberschenkelmuskulatur, den Hamstrings. Die Aktivität verlagert sich also von vorn nach hinten und von Richtung Knie in Richtung Hüfte. In der ersten Druckphase trägt der Kniestrecker vorn mehr als der Kniebeuger hinten. Der untere Totpunkt, der auf die Druckphase folgt, ist gar nicht so tot: Hier begleiten Hamstrings und zweiköpfiger Wadenmuskel (Gastrocnemius) den Übergang in die Zugphase. In dieser Rückholphase arbeiten vermehrt der Hüftbeuger und der vordere Schienbeinmuskel.

„Das ist natürlich etwas vereinfacht dargestellt. Die Muskelaktivität ist nicht streng nach Phasen unterteilt, sondern läuft parallel ab. Die Muskulatur arbeitet gleichzeitig, aber mit unterschiedlicher Gewichtung“, weiß Björn Geesmann, und auch, dass die Aktivität der Muskulatur vom Leistungsstand abhängt: „Selbst bei gut trainierten Hobbysportlern ist der Gluteus weniger an der Pedalumdrehung beteiligt, Profisportler haben dagegen einen sehr ausgeprägten großen Gesäßmuskel“, führt er aus. Das liegt vermutlich unter anderem daran, dass dieser Muskel bei einer tiefen Sitzposition und Trainingszeiten von fünf, sechs oder mehr Stunden pro Tag ganz anders beansprucht wird und Profis oft lernen, den Gluteus über den gesamten Trittzyklus aktiv anzusteuern. Hobbyfahrer dagegen erzeugen die Kraft oft hauptsächlich über den Quadrizeps.

Stark hoch, stabil runter

Die Fähigkeit des Nervensystems, Muskeln gezielt über Impulse zu aktivieren, heißt neurologische Ansteuerung. Sie bestimmt Koordination, Geschwindigkeit und Effizienz von Bewegungen und spielt vor allem auch bei langen Bergauffahrten eine Rolle; je größer die Ermüdung, desto mehr. Denn lassen neurologische Fähigkeiten und intramuskuläre Koordination nach, ist die Muskulatur – in diesem Fall vor allem der Knie- und Hüftstrecker – schlechter ansteuerbar und die Trittfrequenz wird geringer. In Anstiegen ist Letztere aber mit leistungsbestimmend. Denn Leistung ist das Produkt aus Kraft und Kadenz. „Möchte oder muss man bei gleicher Leistung die Trittfrequenz verändern, sagen wir von 90 Umdrehungen pro Minute auf 60, muss man einen deutlich größeren Kraftanteil bringen, um die gleiche Leistung aufrechtzuerhalten, weil die Kadenz geringer ist“, fasst Björn Geesmann zusammen. Mehr Kraftaufwand bedeutet eine größere Muskelbelastung und schnellere Ermüdung, während ein geringerer Kraftanteil die Muskulatur entlastet und sich durch deren schnelle An- und Entspannungszyklen die Durchblutung verbessert.

Bergab hingegen stabilisiert die Muskulatur eher, als dass sie aktiv Kraft erzeugt. Insbesondere Muskeln, die vorrangig in der Rückholphase aktiv sind, zum Beispiel die Hüftbeuger, spielen hier eine untergeordnete Rolle. In abschüssigem Gelände sind insbesondere die Oberschenkelmuskulatur, aber auch die Waden und die Muskulatur rund um Hüfte und Rumpf gefordert. Sie fängt Vibrationen und Stöße ab und hilft, die Position auf dem Bike zu halten. „Die Muskelaktivität ist hier stärker von äußeren Einflüssen wie Gelände und Fahrtechnik abhängig. Meines Wissens gibt es aber keine wissenschaftlichen Arbeiten, die sich mit der genauen Muskelaktivität im Oberkörper beim Downhill beschäftigen“, ergänzt Sportwissenschaftler Geesmann.

Kraft ist nicht gleich Kraft

Innerhalb der muskulären Leistungsfähigkeit lassen sich verschiedene Formen der Kraft unterscheiden.

• Maximalkraft beschreibt die größtmögliche Kraft, die ein Muskel erzeugen kann, unabhängig von der Zeit. Sie ist zum Beispiel an kurzen, steilen Anstiegen gefragt oder beim Überfahren von Wurzeln. Hier sind hauptsächlich Muskelfasern vom Typ II (schnell zuckende / Fast Twitch) aktiv.
• Schnellkraft hingegen bezieht sich auf die Fähigkeit, Kraft möglichst schnell zu entwickeln, beispielsweise bei (Ziel-)Sprints. Auch hier sind die Typ-II-Fasern dominant.
• Kraftausdauer ist für das Mountainbiken besonders relevant. Das ist die Fähigkeit, über einen längeren Zeitraum eine bestimmte Leistung zu erbringen, ohne dass diese signifikant abfällt. Hierfür braucht es eher langsam kontrahierende Muskelfasern vom Typ I (Slow Twitch).

Kapitale Kapillaren

Auch für lange Touren oder Marathonrennen bedarf es einiger gewissen Leistungsfähigkeit. Die definiert sich aber nicht über die maximale Kraft, die aufs Pedal gelangt. Dicke Muskeln sind hier nicht entscheidend. Vielmehr ergibt sich eine solide Ausdauerleistung durch eine optimale Energiebereitstellung – unter anderem bestehend aus einer guten VO2max. Diese Kenngröße bezeichnet die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit des Körpers und definiert, wie viel Sauerstoff wir maximal in der Lage sind, in der Muskulatur zu verarbeiten und in Vortriebsenergie umzuwandeln.

Ein zentrales Element hierbei ist das Herz-Kreislauf-System. Im Gegensatz zum System einer inaktiven Couch Potato zeichnet sich ein leistungsfähiges Herz-Kreislauf-System durch ein hohes Schlagvolumen des Herzens aus. Das bedeutet, es wird mehr Blut pro Herzschlag transportiert. Je mehr Blut das Herz pro Schlag pumpt, desto mehr Sauerstoff gelangt zu den arbeitenden Muskeln.

Gleichzeitig ist die Kapillardichte in der Muskulatur bei Menschen mit hohem VO2max erhöht. Das sind feinste Blutgefäße, die das Muskelgewebe versorgen. Gibt es viele Kapillaren, kann die Muskulatur mehr Sauerstoff und Nährstoffe verarbeiten sowie Abfallprodukte besser abtransportieren. Die Leistungsfähigkeit steigt. „Außerdem sind für eine anhaltend gute Ausdauerleistungsfähigkeit ein adäquater Fettstoffwechsel und eine gute Energieversorgung notwendig“, ergänzt Björn Geesmann.

Fazit

Biker, die in ihrer Disziplin etwas erreichen wollen, müssen kein Sportstudium absolviert haben. Trotzdem kann es nicht schaden über den eigenen Körper Bescheid zu wissen. Nur wer die Abläufe in der Muskulatur und die Rolle des Herz-Kreislauf-Systems kennt, kann an Defiziten arbeiten, sein Training effizient gestalten und seine Leistung gezielt verbessern. - Jan Timmermann, BIKE-Redakteur