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Schaub Robin, Gasser Benedikt
Departement für Sport, Bewegung und Gesundheit, Grosse Allee 6, 4052 Basel
Abstract
Orienteering is a combination of cognitive and physical capabilities of cardiovascular and musculoskeletal system. However, especially for juniors, there is often the risk of running too fast compared to map-reading skills, which ends up in search actions. This yields directly to the aim of the study to analyze the steadiness of speed for course times in junior orienteering runners.
Material and methods: Results from the Swiss long distance orienteering championships of the year 2020 were analyzed to calculate average speed and steadiness per control for the categories D14, D16, D18, D20 and H14, H16, H18, H20 with the concept of performance km.
Results: Male juniors were significantly faster than female in all analyzed categories (p < 0.01). Both, female (R2 = 0.6573) and male (R2 = 0.7937) juniors showed an age-dependent average performance kilometer decrease and in consequence increase of running speed. Analyses from the standard deviation of the percentage deviation to a control and the ranking position indicated that the steadier the run, the better the result, whereby for some categories high coefficients of determination, e.g., D18 (R2 = 0.679) were identified. Moreover, analyses by control indicated, that especially to the first control respectively the first part of the race was uneven paced.
Discussion: Analyses show a clear age dependence of running speed in female and male junior orienteers. Furthermore, the steadier the run, the better the rank. This implies, that even pacing yields to faster course times, which is also supported by biological restrictions known from long-distance running. In addition, it is detectable, that particularly the first part of the orienteering course respectively the first control was uneven paced. This is probably a consequence of an often too high speed in the beginning of a course with corresponding search actions. In consequence, the first control should be consciously addressed in training and the ability to directly start highly focused should be in consequence specifically trained e.g., with starting exercises.
Zusammenfassung
Orientierungslaufen stellt eine Kombination von kognitiven und physischen Faktoren dar, wobei für diese insbesondere das kardiovaskuläre und muskuloskeletale System entscheidend sind. Gerade in den Jugendjahren besteht jedoch oft die Gefahr, dass Läuferinnen und Läufer zu schnell laufen im Vergleich zu ihren kartentechnischen Fähigkeiten, was in entsprechenden Suchaktionen endet. Dies führt unmittelbar zur Zielsetzung der Studie, die Konstanz der Laufgeschwindigkeit während des Orientierungslaufens bei jugendlichen OL-Läuferinnen und -Läufern zu analysieren.
Material und Methoden: Anhand der Schweizer Meisterschaften im Langdistanz-OL des Jahres 2020 wurden die durchschnittlichen Laufzeiten der Kategorien H12, H14, H16, H18, H20 sowie D12, D14, D16, D18, D20 hinsichtlich der durchschnittlichen Laufzeiten mithilfe des Konzepts des Leistungskilometers analysiert.
Resultate: Es zeigte sich, dass in allen analysierten Alterskategorien bei den männlichen Jugendlichen signifikant schneller gelaufen wurde als bei den weiblichen Jugendlichen (p < 0.01). Wobei sich sowohl bei den Juniorinnen (R2 = 0.6573) als auch bei den Junioren (R2 = 0.7937) eine Abnahme der altersbedingten durchschnittlichen Leistungskilometer respektive eine Zunahme der Laufgeschwindigkeit zeigte. Weiter zeigte sich zwischen der Standardabweichung der prozentualen Abweichung und dem Rangplatz eine Tendenz, dass je gleichmässiger gelaufen wird, umso besser scheint das Resultat, wobei teilweise hohe Varianzaufklärungen beispielsweise in der Kategorie D18 mit R2 = 0.679 resultierten. Werden die Analysen nach Posten gemacht, so imponiert, dass vor allem im ersten Teil des Rennens die Posten mit unterschiedlich gleichmässig angelaufen wurden und insbesondere beim ersten Posten eine hohe Varianz der Anlaufzeit imponiert.
Diskussion: Die Analysen zeigen eine deutliche Altersabhängigkeit. Weiter gilt, je gleichmässiger gelaufen wird, umso besser der Rang. Der erste Posten wurde überdurchschnittlich häufig gesucht, was entsprechend im Training beispielsweise mit Startübungen angegangen werden könnte.
Schlüsselwörter: Kartentechnik, Leistungskilometer, Techniktraining
Einleitung
Orientierungslauf erfreut sich zunehmender Beliebtheit in zahlreichen Ländern. War die Sportart noch bis um 1990 hauptsächlich in Skandinavien zu Hause, zeigt sich eine zunehmende Präsenz in zahlreichen Ländern mit regelmässigen Anlässen und Möglichkeiten des Absolvierens von Läufen in interessantem Gelände mit hochwertigen Karten. Die Einführung neuer Technologien in Form von «elektronischem Stempeln» und «GPS-Überwachung» hat sodann neue Analysebereiche eröffnet und erlaubt es, die OL-Handlung besser zu verstehen [1–4]. Die Anforderungen beim Orientierungslaufen können sodann arbiträr in kognitive und biologische Faktoren unterteilt werden [2]. Kognitive Faktoren können zusammengefasst werden mit dem Navigieren mit Karte & Kompass und der damit verbundenen Interpretation von Geländeobjekten, der Wahl der adäquaten Laufgeschwindigkeit (nur so schnell laufen, wie der Kartenkontakt noch aufrechterhalten werden kann) oder der Wahl der schnellsten Route zwischen zwei Kontrollposten [3–9]. Dabei haben routinierte Orientierungsläufer sich oft einen über Jahre entwickelten kognitiven Vorteil in den Kartenlesefähigkeiten angeeignet [6–10]. Neben den kognitiv-kartentechnischen Aspekten sind die physisch-biologischen Anforderungen zu erwähnen. Orientierungslauf stellt eine Ausdauerlaufdisziplin dar, die sich von anderen Laufsportarten insbesondere durch die Art des Geländes, welches auch heute noch oft Wald darstellt, unterscheidet [11]. Interessanterweise sind aufgrund biologischer Unterschiede bzw. unterschiedlicher Somatotypen unterschiedliche Routen, z.B. möglichst nahe an der kürzesten Verbindung (Laufen am Strich) versus ein Tal umlaufen entsprechend schneller [12]. Dabei gibt es eindeutige Hinweise, dass eine hohe Schwellengeschwindigkeit respektive die Fähigkeit, möglichst lange aerob zu laufen, von Orientierungsläufern mit einem hohen Leistungsniveau korreliert [13–17]. Die Anforderungen des Laufens sind in unwegsamem Gelände verglichen mit beispielsweise dem Laufen auf einer Strasse stark erhöht, und Hinweise ergaben, dass der Sauerstoffbedarf im Wald im Vergleich zum Strassenlauf etwa ein Viertel höher war [11]. Verantwortlich dafür waren vor allem biomechanische Unterschiede im Schrittmuster bedingt durch den erhöhten Wiederstand (beispielsweise in Sümpfen mit tiefem Einsinken), die zu diesem erhöhten Bedarf beitragen [11,13–17]. Gleichwohl wird deutlich, dass die Leistung durch die Kapazität des kardiovaskulären Systems und Bewegungsapparates determiniert wird [13–17]. Diese Prämisse wird aus biologischer Sicht des Schwellenkonzepts unterstützt, das im Langstreckenlauf gut untersucht und akzeptiert ist und besagt, dass ein konstantes Tempo leicht unter der Schwelle eine Optimierung der Gesamtzeit ermöglicht [18]. Aufgrund der Tatsache, dass der Skelettmuskel (im Orientierungslauf vor allem der unteren Extremität) regelmässig mit Energie versorgt werden muss, werden theoretisch die besten Ergebnisse bei möglichst gleichmässigem Laufen erzielt [13–18]. Für das kardiovaskuläre System ergibt sich somit eine regelmässige Herzfrequenz einige Schläge unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle, was bedeutet, dass der Körper eine Laktatkonzentration zwischen 1 und maximal 4 mmol/l zu tolerieren hat [13–18]. Studien zeigen sodann, dass (Elite-)Orientierungsläufer sich so pacen, dass ihre mittlere Herzfrequenz leicht unter der aerob-anaeroben Schwelle bleibt (identifizierter Bereich zwischen 167 bis 172 Schläge/min), wobei für Hobbyläufer breitere Bereiche der mittleren Herzfrequenz (140 bis 180 Schläge pro Min.) identifiziert wurden [20–23]. Interessanterweise betrug in allen Rennen bei den erfolgreichen Läufern die Standardabweichung weniger als 3 Schläge pro Minute, was die wichtige Tatsache impliziert, mit konstantem Tempo zu laufen [20–23]. Um möglichst regelmässig zu laufen, muss versucht werden, kartentechnische Fehler zu vermeiden [2,3,20–23]. Auch kann vermutet werden, dass die Gesamtzeit umso niedriger ist, je konstanter ein Orientierungsläufer unterwegs ist respektive je gleichmässiger dieser läuft. Dies ermöglicht es, die Fragestellung der Studie auszuformulieren, ob bessere jugendliche Orientierungsläufer konstanter laufen. Als Hypothese mit möglicher Falsifikation sei postuliert, (i) dass die Gleichmässigkeit der Laufgeschwindigkeit keinen Einfluss auf die absolute Leistung eines Orientierungsläufers hat [24].
Material und Methoden
Probanden
Anhand der Rangliste der Schweizer Meisterschaften in der Langdistanz des Jahres 2020 wurden die Laufzeiten für die Kategorien der Damen 14 (D14), Damen 16 (D16), Damen 18 (D18), Damen 20 (D20) und Herren 14 (H14), Herren 16 (H16), Herren 18 (H18) und Herren 20 (H20) hinsichtlich der Laufzeiten analysiert. Zugang zu den Daten erhielt man via des Ranglistenverzeichnisses des Schweizerischen Orientierungslaufverbandes (www.swiss-orienteering.ch)
Vorgehen
Anhand der Schweizer Meisterschaften in der Langdistanz wurden die durchschnittlichen Laufzeiten für die Kategorien D14, D16, D18, D20 sowie H14, H16, H18, H20 hinsichtlich der Laufgeschwindigkeiten mithilfe des Konzepts des Leistungskilometers quantifiziert (Winkler Brehm 2008a; Winkler-Brehm 2008b). Die durchschnittlichen Geschwindigkeiten wurden mithilfe des Konzepts des Leistungskilometers berechnet, wobei gilt, dass als Leistungskorrelat 1 km Horizontaldistanz und 100 Höhenmeter gelten, wobei das totale Leistungsmass sich als Summe ergibt [25,26].
Statistische Analysen
Für jede Kategorie wurde die durchschnittliche Zeit zu einem Posten sowie die Standardabweichung berechnet. Weiter wurde eine Polynominterpolation zweiten Grades zwischen dem Alter und der durchschnittlichen Geschwindigkeit mit Berechnung des Bestimmtheitsmasses (R2) durchgeführt. Um die Gleichmässigkeit während dem Laufen zu analysieren, wurde die prozentuale Abweichung vom schnellsten Läufer zu jedem Posten berechnet. Zwischen der sodann kalkulierten Standardabweichung der prozentualen Abweichung zu jedem Posten und dem Rangplatz wurden für jede Kategorie lineare Regressionen der Form SD der prozentualen Abweichungi = alphai + beta * Rangplatzi mit Bestimmung des Bestimmtheitsmasses R2 durchgerechnet. Um Unterschiede zwischen den Juniorinnen und Junioren zu berechnen, wurden zweiseitige heteroskedastische t-tests durchgerechnet. Die Berechnungen erfolgten mit Microsoft Excel (Microsoft Inc., Redmond, Washington, USA) und Graphpad Prism (GraphPad Software, Inc., La Jolla, California, USA).
Resultate
Tabelle 1 zeigt die deskriptive Statistik der durchschnittlichen Laufgeschwindigkeiten der OL-Juniorinnen und OL-Junioren, wobei die durchschnittlichen Laufgeschwindigkeiten durch Quantifizierung der Strecke und Höhe mit dem Konzept des Leistungskilometers berechnet wurden. Dabei zeigt sich, dass in allen analysierten Alterskategorien bei den männlichen Jugendlichen signifikant schneller gelaufen wurde als bei den weiblichen Jugendlichen (p < 0.01).
Abbildung 1 zeigt sodann die altersbedingte Abnahme der durchschnittlichen Leistungskilometerschnitte respektive die Zunahme der Laufgeschwindigkeit, wobei sowohl bei den Juniorinnen (R2 = 0.6573) und Junioren (R2 = 0.7937) eine hohe Varianzaufklärung vorliegt.
Diskussion
Das Ziel dieser Studie war es, die Relevanz der Gleichmässigkeit des Laufens bei Schweizer OL-Juniorinnen und Junioren zu analysieren. Obwohl detaillierte Analysen bezüglich der Leistungsentwicklung existieren, sind doch die Bedingungsfaktoren der optimalen OL-Handlung von Juniorinnen und Junioren wenig untersucht [2,3,27]. Grundsätzlich scheint die aufgestellte Hypothese, wonach die Gleichmässigkeit des Laufens keinen Einfluss auf die absolute Leistung eines Orientierungsläufers hat, verwerfbar. Dabei muss die Limitation beachtet werden, dass nur die Zwischenzeiten zwischen zwei OL-Posten analysiert wurden. Ob zwischen diesen zwei OL-Posten regelmässig bei 15 km/h gelaufen wurde, oder ob manchmal 18 km/h gelaufen wurde, und dazwischen der Athlet stehen geblieben ist (stop and go), ist aufgrund der methodischen Limitationen nicht nachvollziehbar. Bezüglich des Effektes des Alters ist zu erwähnen, dass sich allgemein zu zeigen scheint, dass sowohl die Juniorinnen als auch die Junioren erwartungsgemäss mit zunehmendem Alter schneller laufen. Weiter laufen die Juniorinnen zwischen einer halben Minute und anderthalb Minuten pro Leistungskilometer langsamer als die Junioren, was teilweise mit den Erkenntnissen aus dem Langstreckenlauf korreliert [18,28,29]. Allerdings sind aufgrund der grossen Differenz zwischen Juniorinnen und Junioren nicht nur anthropometrisch-geschlechtsspezifische Unterschiede ursächlich, sondern auch eine vermutete geringere Leistungsdichte bei Juniorinnen versus Juniorenursächlich [28,29]. Die berechneten Polynominterpolationen zweiten Grades zeigen weiter, dass das Alter einen hohen Erklärungsanteil für die Laufgeschwindigkeit aufweist [28,29]. Weiter lässt sich aus den Analysen ableiten, dass insbesondere der erste Posten beziehungsweise der erste Teil des Laufes besonders anfällig auf Fehler zu sein scheint. Vermutlich wird gerade zu Beginn eines Kurses der Kartenkontakt bei den Nachwuchsläufern nicht sofort gefunden und es dementsprechend schwierig zu sein scheint, die passende Laufgeschwindigkeit zu finden. Wahrscheinlich wird oft ein zu hohes Tempo gewählt, die Junioren verlieren dadurch den Kartenkontakt und Suchaktionen von (des ersten) Posten sind die Folge. Auf der anderen Seite könnte man argumentieren, dass Juniorinnen und Junioren eine sehr langsame Laufgeschwindigkeit zu Beginn wählen, um einen adäquaten Start zu finden. Da bei der detaillierten Analyse der Laufanlangen jedoch deutlich wurde, dass der erste Kontrollpunkt nicht zwingenderweise einfacher oder schwieriger war, verdeutlicht die wohl höhere Relevanz des ersten Argumentes. Versucht man die prinzipielle Validität des Leistungskilometerkonzeptes und der damit verbundenen Durchschnittszeiten bei den Juniorinnen und Junioren zu beurteilen, kann erwähnt werden, dass der Sauerstoffbedarf unmittelbar mit der aerob-anaeroben Leistungsfähigkeit korreliert und entsprechend dem durchschnittlich rund ein Viertel höheren Bedarf die durchschnittlichen Laufzeiten ebenfalls rund ein Viertel höher sein dürften im Vergleich beispielsweise zu einem Strassenlauf [11]. Betrachtet man als Beispiel die Junioren bis 20 Jahre (Kategorie H20), so resultierte ein Durchschnitt von rund 5.8 ± 0.7 pro Leistungskilometer. Unter der Annahme der Validität des Leistungskilometerkonzeptes resultiert somit ein durchschnittlicher Schnitt pro (Leistungs-)Kilometer von 4.35 Minuten. Dies würde, um die Analogie mit einem Halbmarathonlauf zu suchen, zu einer Endzeit von rund 90 Minuten führen. Berechnet man den Durchschnitt der drei Besten wieder unter der Annahme, dass rund ein Viertel mehr physische Leistung erbracht werden muss, so resultiert eine durchschnittliche Zeit von 74 Minuten. Das Erwähnte scheint nicht nur für die Validität der Berechnungen zu sprechen, sondern verdeutlicht auch die vermutlich realistische Annahme der stark erhöhten Anforderungen um rund einen Viertel im Gelände [11]. Dabei ist zu berücksichtigen, dass weitere rund 7–15 Prozent langsamere Zeiten aufgrund des Kartenlesens und sogar bei Spitzenläufern für allfällige Umwege resultieren [28]. Dies würde sodann zu Spitzenzeiten im Bereich von 65–70 Minuten bei den 20-jährigen Junioren führen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Analysen eine deutliche Altersabhängigkeit der Laufgeschwindigkeit sowohl bei Juniorinnen als auch Junioren zeigen, was zu erwarten war [28,29]. Darüber hinaus zeigte sich auch, dass je gleichmässiger das Tempo gewählt wurde, desto besser war die Platzierung mit teilweise hoher Varianzaufklärung von über 0,6 (R2). Dies impliziert, dass eine konstante Laufgeschwindigkeit zu optimalen Kurszeiten führt, was auch durch biologische Restriktionen unterstützt wird, die man aus dem Langstreckenlauf kennt [18].
Praktische Implikationen
Die Analysen zeigen eine deutliche Altersabhängigkeit der Laufgeschwindigkeit sowohl bei den Juniorinnen als auch bei den Junioren.
Weiter zeigt sich zudem, dass je regelmässiger gelaufen wird umso besser ist die Rangplatzierung mit teilweise hoher Varianzaufklärung (R2 = 0.6). Dies verdeutlicht, dass ein möglichst regelmässiges Tempo zu optimalen Zeiten führt.
Weiter zeigt sich, dass insbesondere im ersten Teil des Laufes respektive der erste Posten am unregelmässigsten angelaufen wird. Dies ist vermutlich eine Konsequenz eines oft zu schnellem Angehens verbunden mit entsprechenden Suchaktionen. Aus dem Erwähnten sollte bewusst im Training der erste Posten thematisiert werden und gezielt mit beispielsweise Startübungen das Problem angegangen werden. Spezielle Startsprints wären eine Möglichkeit, wobei eine kurze Strecke von ca. 500–800 Metern (ca. 3–5 Minuten für das Laufen je nach Schwierigkeitsgrad des Geländes) bestehend aus zwei bis vier Posten eine Möglichkeit darstellen könnte.
Corresponding author
Robin Schaub
Departement für Sport, Bewegung und Gesundheit
Abteilung Rehabilitative und Regenerative Sportmedizin
Universität Basel
Birsstrasse 320B, CH-4052 Basel
<email-pii>
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