Abstract des Autors

Als Wirkungsgrad η einer Energieumwandlung bezeichnet man in der Sportphysiologie das Verhältnis zwischen mechanischer Muskelleistung und metabolischem Energieumsatz. Man unterscheidet ηbrutto (Leistung/Gesamtenergieumsatz), ηnetto (Leistung/(Gesamtenergieumsatz–Ruheumsatz)), ηArbeit (Leistung/(Gesamtenergieumsatz–Umsatz bei Leerbewegung)), ηdelta (∆Leistung/∆Energieumsatz). ηnetto des isolierten Muskels beträgt 30%. Aufgrund zusätzlichen Energieaufwandes für andere Zell- und Körperfunktionen erhält man in vivo bei positiver aerober Arbeit niedrigere Werte. Bei negativer Arbeit speichert der Körper oft Energie (elastisch, potentiell, kinetisch), die bei Wiederverwertung den Wirkungsgrad erhöht. Die Messung erfolgt mittels Ergometern (Drehkurbelergometer, Laufband u. a.) und indirekter Kalorimetrie (VO2 und VCO2). Wichtig ist die Bestimmung beider Gase, da wechselnde Anteile von Fett- und Kohlenhydratoxidation den Energieumsatz beeinflussen. Bei Intensivbelastung wird die anaerobe Energielieferung aus Sauerstoffdefizit oder Blutlaktatkonzentration ermittelt. Die Messungen müssen standardisiert sein, da Bewegungsfrequenz und Leistungshöhe η beeinflussen. Für Vergleiche eignet sich besonders ηnetto, der wenig von der Leistung abhängt. In der Sportpraxisliegen die Werte zwischen 1 (Bogenschießen) und 50% (Laufen). Die Messung des Energieumsatzes je m Weg und kg Körpermasse ist ein praktikables Verfahren zur Wirkungsgradabschätzung. Der Wirkungsgrad komplexer Bewegungen kann durch Übung verbessert werden, weil wegen Koordinationsoptimierung Energie gespart wird. Alter und Ermüdung haben deshalb auch Einfluss. Dagegen scheint die mitochondriale Energielieferung nicht trainierbar zu sein. Eindeutige Geschlechtsunterschiede wurden nicht gefunden. Eine Verbesserung des Wirkungsgrades durch Hypoxie ist unwahrscheinlich, VO2 sinkt durch eine relative Zunahme des Kohlenhydratumsatzes. Eine Verbesserung des Wirkungsgrades durch Nitratgabe ist umstritten.

Abstract des Autors

The efficiency η of energy conversion is defined as the ratio between muscular power and metabolic energy expenditure. Following definitions are used: ηgross(muscular power/total energy expenditure), ηnet (muscular power/(total energy expenditure–resting energy expenditure)), ηwork (muscular power/(total energy expenditure–idling energy expenditure)), ηdelta (∆muscular power/∆energy expenditure). ηnet of isolated muscles amounts to 30%. Because of supporting functions, lower values result in vivo during positive exercise. During negative exercise the body often stores energy (elastic, potential, kinetic) which markedly improves η if reused. Measurements are performed using ergometers (cycle ergometers, treadmill etc.) and indirect calorimetry (VO2 and VCO2). Determination of both gases is essential, because varying proportions of fat and carbohydrate oxidation influence energy turnover. For intense exercise, the anaerobic energy yield is calculated from oxygen deficit or blood lactate. Measurements have to be standardized, because movement frequency and power influence η. For comparisons ηnetis preferable which little depends on power. During sports, values vary between 1 (arching) and 50%(running). Measurement of energy expenditure per m distance and kg of body mass is also applicable for efficiency estimation. The efficiency of complex movements can be improved by practicing, since optimized coordination reduces energy need. Aging and fatigue are therefore also influential. The mitochondrial function is probably not trainable. Clear sex differences have not been observed. An improvement of efficiency in hypoxia is improbable; a relative increase of carbohydrate metabolism reduces the need for oxygen. An increase of efficiency by nitrate consumption is under discussion.