Atmung


Der lebens- und leistungswichtigen Sauerstoff (O2) muss ständig nachgeliefert werden.
Gleichzeitig muss das entstandene Kohlendioxid (CO2)abgegeben werden.
Das Atemzentrum reguliert diese Prozesse optimal.
Eine besondere Atemtechnik ist deshalb im Sport nicht erforderlich.
 
 Leistungsgrößen der Lunge
 

Animation: "Animation Atemwege und Lunge auf ZDF.de"
 
Wenn bei einer sportlichen Belastung ein untrainiertes Herz mehr als 20 Liter Blut pro Minute durch den Körper pumpt und wenn die arbeitenden Muskelzellen aus diesem Blut sehr viel mehr Sauerstoff ausschöpfen als in Ruhe, sinkt der Sauerstoffgehalt des zentralvenösen Blutes, so dass in den Lungen wieder entsprechend mehr Sauerstoff zugeladen wird.

Die durchschnittliche maximale Sauerstoffaufnahme eines untrainierten Mannes zwischen dem 20. und 30. Lebensjahr liegt zwischen 3000 und 3500 ml/min. Die vergrößerten Sportherzen von hochausdauertrainierten Spitzensportlern  können pro Minute bis zu 40 Liter Blut durch den Körperkreislauf und durch den Lungenkreislauf pumpen.

Die ausdauertrainierten Muskelzellen dieser Sportler können dem vorbeiströmenden Blut sehr viel mehr Sauerstoff entnehmen als untrainierte Muskelzellen (größere arterio-venöse Sauerstoffdifferenz). Deswegen liegen die Werte für die maximale Sauerstoffaufnahme ausdauertrainierter Spitzensportler entsprechend höher zwischen 75 und 80 ml pro Kilogramm Körpergewicht und Minute. Werte von über 55 ml pro Kilogramm Körpergewicht und Minute werden normalerweise nur bei Sportlern gemessen, die regelmäßig Ausdauertraining  betreiben.

Die Faktoren, die die maximale Sauerstoffaufnahme begrenzen, sind die Beatmung der Lunge (Atemminutenvolumen), der Gasaustausch zwischen Lungenbläschen und Lungenkapillarblut (Diffusionskapazität), die Sauerstofftransportkapazität des Herz-Kreislauf-Systems (Herzminutenvolumen), der gemeinsame Sauerstoffverbrauch aller ruhenden und arbeitenden Organsysteme, insbesondere die biochemische Ausstattung der arbeitenden Muskelzelle (arterio-venöse Sauerstoffdifferenz), das Blutvolumen und die Gesamtzahl aller Hämoglobinmoleküle (Totalhämoglobingehalt des Blutes).

Bei einer intensiven sportlichen Belastung dürfte der wichtigste leistungsbegrenzende Faktor die Höhe des Herzminutenvolumens und die Möglichkeit der Sauerstoffausschöpfung durch die arbeitende Muskelzelle sein. Das subjektive Gefühl des Sportlers, «außer Atem» zu sein, wird offenbar mehr durch diese beiden Faktoren ausgelöst als durch die Fähigkeit der Lunge, den Sauerstoff aus der Umgebungsluft in das Blut aufzunehmen. Auch die Verbesserung der maximalen Sauerstoffaufnahme durch Ausdauertraining ist genauso von der Steigerung des Herzminutenvolumens und von der verbesserten Sauerstoffausschöpfung durch die trainierte Muskelzelle abhängig wie vom optimalen Funktionszustand des Atmungssystems. Im übrigen bewirkt Ausdauertraining über eine verbesserte Atemtechnik eine tiefere Atmung, einen Anstieg des maximal möglichen Atemminutenvolumens und insgesamt eine Ökonomisierung der Atmung.

(nach Roth - Sportmedizin)
Leistungsgrößen der Lunge - Lungenvolumina

Der Brustkorb nimmt nach einer normalen Ausatmung eine entspannte Mittelstellung ein, die sogenannte Atemruhelage. Durch die Messung des ein- und ausgeatmeten Luftvolumens kann man Rückschlüsse auf die Änderung des Lungenvolumens während der Atmung ziehen. 

Das Fassungsvermögen der Lunge schwankt von Mensch zu Mensch sehr stark und ist abhängig von der Körpergröße und dem Körpergewicht, dem Alter, der Konstitution und dem Geschlecht und nicht so sehr vom Trainingszustand.

Als Atemminutenvolumen bezeichnet man diejenige Luftmenge, die in einer Minute ein- und ausgeatmet (ventiliert) wird. Das Atemminutenvolumen ist das Produkt aus Atemzugvolumen und Atemfrequenz.

Atemzugvolumen ist das Luftvolumen, das bei einem normalen Atemzyklus ein- und ausgeatmet wird. In Ruhe beträgt es bei Erwachsenen ca. 0,5 Liter, unter Belastung kann es auf ca. 2,5 Liter ansteigen, bei ausdauertrainierten Spitzensportlern auf Werte bis um 4 Liter.

Inspiratorisches Reservevolumen heißt das Luftvolumen, das nach einer normalen Einatmung bei vertiefter Atmung zusätzlich eingeatmet werden kann.

Exspiratorisches Reservevolumen heißt das Luftvolumen, das man nach einer normalen Ausatmung mit Hilfe der Bauchpresse willentlich noch zusätzlich ausatmen kann.

Residualvolumen heißt das Luftvolumen, das selbst bei tiefster Ausatmung noch in der Lunge zurückbleibt. Es beträgt bei gesunden Erwachsenen ca. 1,3 Liter. Weil sich die Luft im Residualvolumen immer mit der eingeatmeten frischen Luft vermischt, enthält sie noch sehr viel Sauerstoff, der deswegen während der Ausatmungsphase weiterhin in das Lungenblut übertritt, wodurch der Gasaustausch zwischen den Lungenbläschen und dem Lungenblut gleichmäßig und unabhängig von der jeweiligen Atemphase abläuft.
 
 
Unter Vitalkapazität  wird die maximale Luftmenge verstanden, die nach einem Atemzug wieder ausgeatmet werden kann.
Auch wenn Ausdauersportler eine deutlich erhöhte Vitalkapazität aufweisen (bis zu 7 Litern - Untrainierte ca. 3-4 Liter/abhängig von Größe und Gewicht), so ist dies kein wirklich leistungsbestimmender Faktor.

Totalkapazität heißt das Luftvolumen, das sich nach maximaler Einatmung insgesamt in der Lunge befindet. Die Totalkapazität setzt sich aus dem Residualvolumen und der Vitalkapazität zusammen.

Als Totraum bezeichnet man die Summe all der Hohlräume, die zwar der Luftzuleitung dienen, jedoch nicht am Gasaustausch zwischen Luft und Lungenkapillarblut teilnehmen.

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