Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis.......................................................................................................................   4

1.  Einleitung  5

2.  Definition und Erklärung des Energieumsatzes  5

2.1.  Der Grundumsatz  6

2.2.  Der Ruheumsatz  8

2.3.  Der Arbeitsumsatz und Wirkungsgrad.  8

3.  Messmethoden des Energieumsatzes  9

3.1.  Fahrradergometrie  10

3.2.  Laufbandergometrie  10

4.  Methoden zur Messung des Energieumsatzes.  11

4.1  Direkte Kalorimetrie  11

4.2  Indirekte Kalorimetrie  12

4.2.1.  Geschlossenes Spirometer.  13

4.2.2.  Offenes Spirometer  14

5.  Der Energieumsatz bei differierenden Sportarten.  15

6.  Fazit.  17

Literaturverzeichnis.   18

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1. Einleitung

„Jede lebende Zelle benötigt zur Aufrechterhaltung ihrer allgemeinen und speziellen Funktions- und Leistungsfähigkeit einen ständigen Energiefluss“ (Geiss/Hamm, 1992, S. 17). Da der menschliche Körper aus biologischer Sicht ein großer Verband von Zellen und Zellstrukturen ist, die in Zusammenarbeit unterschiedliche Handlungen ausüben, wird ersichtlich, dass wir in allem was wir tun unserem Körper Energie abverlangen. Je nach Handlung ist dieser Energieverbrauch des Körpers kleiner (z.B. beim Schlafen) oder größer (z.B. bei Schwerstarbeit). Entscheidend ist es nun, dass der Mensch genügend Energie aufnimmt, um diesen Energieverbrauch - auch Energieumsatz genannt - wieder auszugleichen und somit seine Körperfunktionen und seine Leistungsfähigkeit aufrecht zu erhalten. Energiespender ist hierbei die Nahrung, welche die dem Menschen sehr bedeutsamen Nährstoffe Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße enthält. Der Frage nach der Zusammensetzung und Menge der Mahlzeiten kommt in der heutigen Gesellschaft, in der Übergewicht und Fettsucht weitreichende Probleme darstellen, eine große Bedeutung zu. Um die Antworten zu verstehen ist es notwendig, dass man sich der Bedeutung des Energieumsatzes bewusst wird.

Wie sich dieser zusammensetzt, von welchen Faktoren der Energieumsatz abhängt, mit Hilfe welcher Methoden er sich bestimmen lässt, welche Bedeutung er für einzelne Sportarten und deren Ausübung hat und wieso trotz vieler wissenschaftlicher Untersuchungen immer noch eine gewisse Uneinigkeit im Themenkomplex des Energieumsatzes vor allem bezüglich des Sporttreibens vorherrscht, wird in dieser Seminararbeit zur Sprache kommen.

2. Definition und Erklärung des Energieumsatzes

Wie eben erwähnt, benötigt der Mensch in der Hauptsache Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße um Energie zu gewinnen. Jeder Nährstoff liefert bei Verbrennung ein bestimmtes Maß an Energie, den so genannten physikalischen Brennwert. Während sowohl Kohlenhydrate wie Fette einen durchschnittlichen physikalischen Brennwert von 17,3 kJ/g bzw. 38,9 kJ/g aufweisen, der gleichzeitig ihrem physiologischen Brennwert entspricht, verhält es sich bei den Proteinen etwas anders. Hier kann unser Organismus bei der Oxidation Eiweiß nicht ausschließlich bis zu den energielosen Endstufen CO 2 und Wasser abbauen. Es fällt noch energiereicher (10,5 kJ/g) Harnstoff an, der über den Urin ausgeschieden wird. Somit besitzt Eiweiß neben seinem physikalischen Brennwert von 23,9 kJ/g einen niedrigeren physiologischen Brennwert von 17 kJ/g) (Geiss/Hamm, 1992, S. 17-19). Ein grober Richtwert

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zum richtigen Ernährungsverhältnis von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen für sportlich orientierte Menschen wird von Ernährungsberatern mit 60:25:15 angegeben. Der Mensch wandelt diese Stoffe stufenweise in Energie um. Jedoch wird bei diesem Nährstoffabbau ein großer Anteil der Energie nicht in Arbeit sondern - gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik - in Wärme umgewandelt, die der Mensch an die Umgebung abgibt. Die Bedeutung dieses Faktes wird in der Folge noch näher erläutert.

2.1. Der Grundumsatz

Dass der Mensch zur Aufrechterhaltung seiner vitalen Funktionen Energie benötigt kam oben schon zur Sprache. Nun ist es - im speziellen für die Medizin z.B. zur Überprüfung der Schilddrüsenaktivität - von Wichtigkeit einen Richtwert zu ermitteln, der sozusagen den täglichen Mindestenergieverbrauch eines Menschen verdeutlicht. Hierzu hat man folgende Voraussetzungen getroffen, unter welchen dieser Richtwert, als Grundumsatz bezeichnet, Gültigkeit besitzt: Die untersuchte Person muss sich vor sowie während der Untersuchung in vollständiger Ruhe befinden, was bedeutet, dass die Person im Liegen zu untersuchen ist und sie vorher keine körperliche Anstrengung unternommen haben darf. Weiterhin muss der Untersuchte nüchtern sein (12 Stunden ohne Nahrungsaufnahme), wobei insbesondere im Voraus auf eine Aufnahme von Eiweißen zu verzichten ist, da dies eine erhöhte Stoffwechselaktivität von bis zu 24 Stunden zur Folge haben kann. Als letzter Punkt zur Erfüllung der Grundumsatzkriterien muss erwähnt werden, dass sich die Person in Behaglichkeits- bzw. Indifferenztemperatur befinden muss (ca. 20-22 °C) und keine erhöhte Körperkerntemperatur besitzen darf (Bartels&Bartels, 2001, S. 87). SCHMIDT und THEWS beschreiben diesen Umstand als „morgendlichen Ruhe-Nüchternumsatz bei Indifferenztemperatur“ (1997, S. 641).

Trotz dieser Standardisierung der Messbedingungen ergeben sich differierende Ergebnisse. Dies lässt sich auf den Einfluss weiterer Faktoren zurückführen. Vornehmlich wären dies Körpermasse bzw. Körperoberfläche (ermittelbar über Abb. 2), Geschlecht sowie Alter. In Abbildung 1 erkennt man sehr deutlich, dass gerade im Wachstum der Grundumsatz bis um die Hälfte höher liegt als bei einem erwachsenen Menschen ab ca. 20 Jahren, wobei sich dessen Grundumsatz im Vergleich zu dem eines 60-70 jährigen auf einem 15% höheren Level befindet. Auch die geschlechtsspezifischen Unterschiede sind gut zu erkennen. So hat der Mann einen durchschnittlich 10% höheren Umsatz als die Frau, was sich durch die stoffwechselsteigernde Wirkung des männlichen Sexualhormons Testosteron, sowie durch die

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relativ geringere stoffwechselaktive Muskulatur der Frau und deren relativ größeren Fettgewebeanteil erklären lässt (de Marées, 2002, S. 388).

Abb. 1: Abhängigkeit des Grundumsatzes von Alter und Geschlecht (aus: Geiss/Hamm, 1992, S.21)

Aber auch Tages- und Jahreszeit (im Winter erhöht sich der Grundumsatz), eben erwähnte hormonelle wie zentralnervöse Einflüsse als auch eine Veränderung der Körpertemperatur durch endogene (z.B. Fieber) und exogene Faktoren (z.B. das Klima) haben eine den Grundumsatz verändernde Wirkung.

Horst de Marées führt als Faustregel für die Größe des Grundumsatzes folgende Formel an:

Gehirn mit 18, das Herz zu 9 und die Nieren zu 7 Prozent am gesamten Grundumsatz beteiligt. (de Marées, 2002, S. 388)

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