Energiebereitstellung im Sport: anaerobes vs. aerobes Training

Damit unsere Muskeln während des Trainings mit Energie versorgt werden, nutzt unser Körper zwei Systeme: die aerobe Energiebereitstellung und die anaerobe Energiebereitstellung. Beide Systeme laufen immer gleichzeitig ab. Je intensiver eine Belastung jedoch ist, desto mehr gewinnt das anaerobe System die Oberhand. Ist die Einheit locker bis moderat, kommt die Energie vermehrt aus dem aeroben System.

Nachfolgend zeigen wir dir, welche Rollen beide Systeme im Training und bei der Steigerung deiner körperlichen Fitness spielen. Außerdem klären wir auf, was es mit der aerob-anaeroben Schwelle auf sich hat.

Die Basics: Was ist der Unterschied zwischen aerob und anaerob?

Die Begriffe aerob und anaerob beschreiben, wie die Zellen in unserem Körper das Energiemolekül Adenosintriphosphat (ATP) produzieren:

• Ist Sauerstoff an der ATP-Produktion beteiligt, sprechen wir von aerober Energiebereitstellung.
• Ist kein Sauerstoff involviert, sprechen wir von anaerober Energiebereitstellung.

Prinzipiell laufen alle Arten der Energiebereitstellung stets simultan ab, nur die Gewichtung ändert sich: Mal hat die aerobe Energiebereitstellung die Oberhand, mal die anaerobe. Ausschlaggebend hierfür sind Art und Dauer der Belastung.

Was passiert bei der aeroben Energiebereitstellung?

Bei der aeroben Energiebereitstellung dienen Glukose und freie Fettsäuren als Energiequelle. Unter Sauerstoffverbrauch werden die Nährstoffe verbrannt. Aus einem Molekül Fett oder Glukose entstehen so mehrere Energiemoleküle ATP.

Die aerobe Energiebereitstellung läuft bei leichten bis moderaten Belastungen auf Hochtouren.

Aerobe Glykolyse

Die aerobe Glykolyse ist die vollständige Verbrennung von Glukose zu ATP. Unter Sauerstoffverbrauch entstehen durch sie mehr Energiemoleküle, als bei jeder anderen Art der Energiebereitstellung. Als steter Energielieferant für lang andauernde Aktivitäten mit moderater Belastung bietet die aerobe Glykolyse konstanten Energienachschub.

Einziges Manko: Zum Anlaufen benötigt die aerobe Energiegewinnung aus Glukose länger als ihr anaerobes Pendant. Schließlich muss nicht nur Glukose, sondern auch Sauerstoff erstmal in die Muskelzelle transportiert werden. Weil jedoch irgendwann auch die größten Glukosereserven erschöpft sind (die Glykogenspeicher), gibt es glücklicherweise noch ein zweites aerobes System, das langandauernde Belastungen ermöglicht: die Beta-Oxidation der freien Fettsäuren.

Beta-Oxidation

Als Beta-Oxidation bezeichnet man die Verbrennung von freien Fettsäuren zu ATP. Gehen die Glukosevorräte zur Neige, werden bevorzugt Fette verbrannt. Die Fettverbrennung ermöglicht es dir, besonders lang andauernde Belastungen wie etwa Marathon-Läufe überhaupt durchführen zu können. 

Zwar ist die Verbrennung von Fetten langsamer als die aerobe Glykolyse, Reserven hat der menschliche Körper dafür aber zu genüge.

Was passiert bei der anaeroben Energiebereitstellung im Muskel?

Energiebereitstellung einfach erklärt: Bei der anaeroben Energiebereitstellung wird die Energie aus Kreatinphosphat und abgebautem ATP regeneriert bzw. aus Glukose gewonnen. Beides ist zwar weniger effizient als die aeroben Prozesse (die ATP-Ausbeute ist vergleichsweise gering), dafür ist die Geschwindigkeit der anaeroben Energiebereitstellung deutlich höher, weil nicht erst auf genügend Sauerstoff im Muskel gewartet werden muss.

Durch das anaerobe System kann ein Muskel sehr kurzfristig mit Energie für hohe Belastungsintensitäten versorgt werden. Nötig ist das zum Beispiel bei einem Wurf, Sprint oder Sprung oder beim Heben, Drücken und Ziehen im Kraftsport.

Anaerobe Energiebereitstellung durch Kreatinphosphat

Die Gewinnung von Energie aus Kreatinphosphat beruht auf Kreatinreserven in der beanspruchten Muskulatur. Durch Kreatinphosphat kann ein zu ADP (Adenosindiphosphat) verbrauchtes Energiemolekül blitzschnell zu ATP regeneriert werden. Da die Kreatinspeicher jedoch sehr begrenzt sind, sind sie nach nur etwa 15 Sekunden ausgeschöpft.

Anaerobe Glykolyse

Für sehr harte Anstrengungen, die etwas länger andauern, reichen die Kreatinreserven nicht aus. Hier übernimmt die anaerobe Glykolyse. Durch sie ist es möglich maximale Leistung bis zu einer Dauer von 60 Sekunden zu erbringen. 

Begrenzt ist die anaerobe Variante der Glykolyse allerdings durch den Anfall von sauer wirkenden Nebenprodukten, die den beanspruchten Muskel übersäuern und die Leistung abbremsen. In der Übersäuerung wird die Muskelkontraktion gehemmt und der Energienachschub durch die Glykolyse unterbunden. Ein Gefühl des Brennens macht sich im Muskel bemerkbar. Bei sehr intensiven Belastungen muss die Übung abgebrochen werden. 

Begleitet wird das Ganze durch einen ansteigenden Laktatspiegel. Aus diesem Grund wird Laktat gerne als Marker für Aktivitäten in der anaeroben Zone und Übersäuerung hergenommen. 

Mehr zum Thema Übersäuerung findest du hier.

Aerobes Training: Trainieren in der aeroben Zone

Die Herzfrequenz ist ein guter Maßstab für die Intensität der Trainingsbelastung, weil eine lineare Beziehung zwischen Herzfrequenz und Belastungsintensität besteht. Liegt dein Puls unter 80 Prozent der maximalen Herzfrequenz, befindest du dich aller Wahrscheinlichkeit nach in der sogenannten aeroben Zone. Hier haben die Prozesse der aeroben Energiegewinnung die Oberhand. Es werden bevorzugt Zucker und Fette unter Sauerstoffverbrauch verbrannt.

Was bringt das Training in der aeroben Zone?

1. Fettverbrennung:

In der aeroben Zone nutzt dein Körper vorwiegend Glukose und Fette als Energiequelle. Je länger die Belastung andauert, desto mehr verschiebt sich das Gewicht in Richtung Fettverbrennung. Durch aerobes Training lässt sich der aerobe Glukose- und Fettstoffwechsel ökonomisieren und die Fettverbrennungsrate steigern.

Willst du abnehmen, eignet sich das Training in der aeroben Zone mit einer maximalen Herzfrequenz von 60–70 % deshalb besonders gut, weil dieser Intensitätsbereich langfristig durchgehalten werden kann. Diesen Teil der aeroben Zone nennt man auch Fettverbrennungszone.

2. Verbesserung der aeroben Ausdauer

Aerobes Training verbessert die aerobe Ausdauer und kräftigt den Herzmuskel sowie das Kreislauf- und Atemsystem. Zudem lässt sich in einem Intensitätsbereich von 70–80 % der maximalen Herzfrequenz die sogenannte aerob-anaerobe Schwelle trainieren. Die aerob-anaerobe Schwelle ist die Trainingsintensität, bis zu der die aerobe Energiegewinnung noch gerade so überwiegt. Dadurch ist sie zugleich die höchste Trainingsintensität, die du über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten kannst, ohne dass deine Muskeln übersäuern.

Je höher deine persönliche aerob-anaerobe Schwelle liegt, desto leistungsstärker bist du über lange Strecken.

Anaerobes Training: Trainieren in der anaeroben Zone

Erhöhst du die Belastungsintensität, steigt dein Puls und du überschreitest die aerob-anaerobe Schwelle: Das anaerobe System übernimmt das Ruder. Man spricht auch von anaerobem Training. Liegt dein Puls beim anaeroben Training über 80 % der maximalen Herzfrequenz spricht das dafür, dass du dich bereits in der anaeroben Zone befindest. Bei einer Herzfrequenz von 80–90 % lässt sich hier kurzfristig für maximalen Leistungszuwachs trainieren.

Das Training in der anaeroben Zone kann zudem den Milchsäureabbau verbessern.

Energiebereitstellung Sport: Fazit

Unter der aeroben Energiebereitstellung versteht man also Systeme der Energiegewinnung unter Sauerstoffverbrauch. Unter der anaeroben Energiebereitstellung versteht man Prozesse, die ohne den Verbrauch von Sauerstoff Energie produzieren. Bei sportlicher Belastung entscheidet sich der menschliche Organismus nicht etwa für eine der beiden Systeme, sondern nutzt alle Bereitstellungsprozesse gleichzeitig. Je nach Intensität und Belastungsdauer werden die entsprechenden Mechanismen aber in unterschiedlichem Ausmaß beansprucht.

Beim Training in der aeroben Zone hat die aerobe Energiegewinnung die Oberhand, beim Training in der anaeroben Zone die anaeroben Energiegewinnung. Training in beiden Zonen hat seine individuellen Vorteile und ist wichtig für dein Fitnesslevel.

Während beim Training in der aeroben Zone anteilig mehr Fett verbrannt wird, ist das Training in der anaeroben Zone intensiver und erfordert dadurch in der gleichen Zeiteinheit mehr Energie. Der Glaube, dass Cardio Training das ideale Mittel zu Abnehmen ist, ist also nur bedingt korrekt. Ein sehr intensives aber kurzes Workout kann in Summe genau so viel Kalorien verbrennen, wie ein lang andauerndes moderates Cardiotraining.

Mit moderaten Trainingseinheiten innerhalb der aeroben Zone kannst du deine allgemeine Ausdauer verbessern und dein Herz-Kreislauf- und Atmungssystem stärken. Herz und Lungen werden durch aerobes Training kräftiger und effizienter, deine allgemeine Fitness steigt und du kannst härter und länger trainieren.

Intensive Trainingseinheiten innerhalb der anaeroben Zone hingegen sind eine großartige Möglichkeit, dein Fitnesslevel nochmals zu steigern, sobald du mit aerobem Training eine solide Basis aufgebaut hast.

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Quellen

Robert A. Robergs und Markus Amann (2003): Belastungsbedingte metabolische Azidose: Woher kommen die Protonen? Österreichisches Journal für Sportmedizin. 33, 3, S. 11-25.

aus der Fünten K., Faude O., Hecksteden A., Such U., Hornberger W., Meyer T. (2013), Anatomie und Physiologie von Körper und Bewegung, in: Güllich A., Krüger M. (Herausgeber), Sport. Das Lehrbuch fpr das Sportstudium, Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg, S. 69ff.

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