Robert Förstemann ist Welt-, Europa- und vielmaliger Deutscher Meister im Bahnradsport. Bekannter als für seine Titel ist er allerdings für seine eindrucksvollen Oberschenkel. Zwischen 74 und 78 Zentimeter Umfang messen sie. 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 Radsportler, 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 World-Tour-Mannschaften wie dem heutigen Alpecin-Premier Tech oder Red Bull-Bora-hansgrohe 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 vorne nach hinten und von Richtung Knie in Richtung Hüfte. In der ersten Druckphase trägt der Kniestrecker vorne 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.
Der Unterschied zwischen Hobbysportler und Profi
„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.
Bergauf mit Kraft
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 stärker 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 mit Haltung
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 Rennrad zu halten. „Die Muskelaktivität ist hier stärker von äußeren Einflüssen wie Untergrund und Fahrtechnik abhängig. Meines Wissens gibt es aber keine wissenschaftlichen Arbeiten, die sich mit der genauen Muskelaktivität im Oberkörper beim Bergabfahren 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. 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 Rennradfahren 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 einer 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.
Sprit für Sprints und Marathon
Denn ohne Energie können die Muskeln nicht arbeiten. Die Hauptenergiequellen bei sportlicher Aktivität sind Kohlenhydrate. Die sind schnell, aber begrenzt im Körper verfügbar. Außerdem stehen Fette als Energiequelle zur Verfügung. Die liefern langsamer, dafür aber quasi unbegrenzt Power. Drei verschiedene Stoffwechselprozesse helfen dem Menschen dabei, diese Energie in Vortrieb auf dem Rad zu verwandeln. Alle drei sind immer aktiv, werden aber je nach Belastungsdauer und -intensität unterschiedlich stark beansprucht: das alaktazide, das laktazide oder anaerobe sowie das aerobe System. Sie alle stellen ATP bereit, einen Energieträger, den die Muskulatur braucht, um sich zusammenzuziehen. Denn ohne Muskelkontraktion gibt es keine Fortbewegung.
„Das alaktazide System nutzt energiereiche Phosphate. Es ist das leistungsfähigste und sehr schnell, aber auch extrem limitiert. Schon nach wenigen Sekunden sind die Phosphate aufgebraucht. Mehr als ein kurzer Sprint ist nicht drin“, erklärt Björn Geesmann.
Energiesysteme
Das anaerobe System ist ebenfalls vergleichsweise leistungsfähig, da es Energie ohne Sauerstoff bereitstellt. Dazu zerlegt es Zuckermoleküle. Allerdings nicht vollständig, weshalb weniger ATP entsteht und sich mehr Laktat ansammelt. „Das anaerobe oder laktazide System ist aktiv bei hohen Intensitäten, aber nach wenigen Minuten ausgereizt. Limitierend sind hier der mit längeren Belastungen einhergehende Kohlenhydratverbrauch sowie die mögliche Übersäuerung der Muskulatur, wenn zu viele anaerobe Spitzen aufeinander folgen oder die Erholungszeit nicht ausreicht“, so der Sportwissenschaftler.
Bei längeren Belastungen übernimmt deshalb das aerobe System die Hauptarbeit. Hier wird Energie unter Verwendung von Sauerstoff aus Kohlenhydraten und Fetten gewonnen. Dieser Prozess ist langsamer, dafür aber deutlich effizienter und nachhaltiger. Allerdings ist er nicht selbsterhaltend: Im Gegensatz zu Fett, das selbst bei durchtrainierten Sportlern fast unendlich verfügbar ist, und entsprechend während der Belastung nicht nachjustiert werden muss, sieht es beim Glykogenhaushalt anders aus. „Hier brauchen wir Nachschub in Form von Kohlenhydraten, um auch über lange Zeiträume ausreichend Energie für die Muskelkontraktion verfügbar zu haben“, erklärt Björn Geesmann.
Wer früher tankt, ist länger schnell
Die Vorräte an Glykogen – der Speicherform der Kohlenhydrate in Muskeln und Leber – sind begrenzt. Wer verhindern will, dass ihm der Sprit ausgeht, muss unterwegs also nachtanken – und zwar frühzeitig: „In den ersten Belastungsstunden keine Kohlenhydrate zu sich zu nehmen, nur weil man denkt, es stünden ja genug in der Muskulatur bereit, ist unsinnig. Es geht ja gerade darum, diese Speicher zu schonen und erst gegen Ende anzuknabbern, respektive sich aus einem Mix aus exogenen, also von außen zugeführten, und endogenen Kohlenhydraten zu bedienen“, erklärt Björn Geesmann.
Zwischen 60 und 90 Gramm pro Stunde bei einem 1:2-Verhältnis von Fructose zu Glukose hält er für einen guten und mit etwas Gewöhnung machbaren Ansatz für Hobby- und Amateursportler. Erst bei extrem langen Belastungen wie einem Ultrarennen werden Fette und deren Aufnahme bedeutender, da es „irgendwann nicht mehr um die reine Versorgung mit Kohlenhydraten geht, sondern um die mit Energie und darum, ein Energiedefizit im Allgemeinen zu vermeiden. Zum Beispiel bei einer Belastung über mehrere Tage“.
Neben diesen Makronährstoffen sind auch einige Mikronährstoffe für die Leistungsfähigkeit relevant. Elektrolyte wie Natrium, Kalium und Magnesium sind entscheidend für die Funktion von Nerven und Muskeln. Ein Verlust durch Schweiß kann die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen, insbesondere bei langen oder intensiven Fahrten, sagt Björn Geesmann. Er rät: „Mineralstoffe wie Natrium sind wichtig für die Wasseraufnahmefähigkeit und damit die Thermoregulation und die Muskelfunktion. Den Verlust zu ersetzen, zum Beispiel über ein Sportgetränk, ist sinnvoll, wenn die Belastung länger als 90 Minuten dauert, sie intensiv oder das Wetter heiß ist.“ Also dem Getränk in der Radflasche ruhig ein bisschen Kochsalz oder eine Elektrolyttablette beimischen.
