Aerobe und anaerobe Schwelle: Was Pulsuhren dir nicht sagen

Kilometer 10, ein Sonntagslauf, eigentlich im lockeren Tempo geplant. Die Beine fühlen sich gut an, also ein bisschen schneller. 5 Minuten später kippt etwas. Die Atmung wird hörbar, die Beine werden schwer, das Tempo, das eben noch mühelos war, fühlt sich plötzlich wie Arbeit an.

Die meisten nennen das „in die Übersäuerung laufen“ und lassen es dabei bewenden. Was dort tatsächlich passiert, hat einen Namen, zwei Namen sogar. Wer sie versteht, versteht auch, warum die meisten Trainingspläne raten statt rechnen.

Zwei Schwellen, nicht eine

Der Körper hat nicht einen Umschaltpunkt, sondern zwei. Die erste, die aerobe Schwelle, ist der Moment, an dem der Stoffwechsel beginnt, nennenswert Laktat zu produzieren. Laktat ist ein Nebenprodukt der Energiegewinnung, das bei niedriger Intensität so schnell abgebaut wird, wie es entsteht. Unterhalb dieser Schwelle liegt die Grundlagenausdauer, die Zone, in der man stundenlang unterwegs sein kann, ohne dass sich etwas aufstaut.

Die zweite, die anaerobe Schwelle, markiert den Punkt, an dem sich das Blatt wendet. Laktat wird jetzt schneller gebildet, als der Körper es entsorgen kann. Es sammelt sich an, und mit ihm die Ermüdung. Zwischen den beiden Schwellen liegt eine breite Grauzone: anstrengend, aber noch eine Weile durchzuhalten. Oberhalb der zweiten Schwelle tickt eine Uhr, egal wie fit jemand ist.

Diese Struktur ist nicht neu. Kölner Sportmediziner um Alois Mader beschrieben sie bereits in den 1970er-Jahren, und Kindermann, Simon und Keul benannten kurz darauf den Bereich zwischen den beiden Schwellen als „aerob-anaerobe Übergangszone“. Was seitdem passiert ist, ist vor allem eines: die Erkenntnis, dass die feste Zahl, mit der viele diese Schwelle bis heute gleichsetzen, für den Einzelnen fast nie stimmt.

Was im Muskel wirklich passiert

Der Körper hat 3 Wege, Energie für Bewegung bereitzustellen. Einen extrem schnellen, aber winzigen Speicher für die ersten Sekunden. Einen schnellen chemischen Prozess, der ohne Sauerstoff auskommt und Energie für Sekunden bis wenige Minuten liefert. Und einen langsameren, aber praktisch unerschöpflichen Prozess, der Sauerstoff braucht und in den Kraftwerken der Zelle abläuft, den Mitochondrien. Für die beiden Schwellen ist vor allem das Wechselspiel der letzten beiden entscheidend.

Der schnelle, sauerstofffreie Prozess endet chemisch bei einem Stoff namens Pyruvat. Läuft die Belastung langsam genug, dass die Mitochondrien mit der Verarbeitung mithalten, wird Pyruvat direkt dort weiterverbrannt, sauber und praktisch ohne Nebenwirkung. Steigt die Belastung schneller, als die Mitochondrien es abnehmen können, wird aus Pyruvat stattdessen Laktat. Das sieht nach einer Notlösung aus, ist aber ein cleverer Umweg: Die Umwandlung zu Laktat hält den schnellen Energieweg am Laufen, indem sie ein Molekül zurückliefert, das dieser Weg zum Weiterarbeiten braucht.

Lange galt genau dieser Laktatanstieg als der Grund, warum die Muskeln bei harter Belastung „sauer“ werden und brennen. Das Bild ist zu einfach und in Teilen inzwischen umstritten. Eine viel beachtete Arbeit aus dem Jahr 2004 rechnete vor, dass ausgerechnet die Umwandlung zu Laktat chemisch eher puffert als ansäuert. Als eigentliche Hauptquelle der sauren Wasserstoff-Ionen identifizierten die Autoren einen anderen Prozess: den Abbau des unmittelbaren Energiemoleküls ATP selbst, der bei hoher Belastung schneller läuft, als er sich regenerieren lässt. Andere Arbeitsgruppen haben dieser Rechnung seitdem widersprochen und halten an der klassischen Kopplung zwischen Laktat und Übersäuerung fest. Der Streit ist bis heute nicht entschieden.

Was unabhängig davon feststeht: Bei harter Belastung sinkt der pH-Wert im Muskel messbar, gleich welchem Molekül man im Detail die Hauptrolle zuschreibt. Und der Punkt, an dem das passiert, an dem der schnelle Energieweg die Kapazität der Mitochondrien spürbar übersteigt, ist genau der Punkt, um den es hier geht: die anaerobe Schwelle.

Welche Muskelfasern dabei zuerst arbeiten, ist nicht zufällig. Ausdauerfasern, spezialisiert auf oxidative Verbrennung, werden bei niedriger Belastung zuerst aktiviert. Sie können anfallendes Laktat direkt selbst wieder als Brennstoff nutzen. Erst mit steigendem Tempo schaltet der Körper zunehmend schnelle, glykolytische Fasern dazu, die deutlich mehr Laktat produzieren, als sie selbst verwerten können. Dieses Wechselspiel, mehr produzierende Fasern aktiv, während die verbrennenden mit der Verwertung nicht mehr hinterherkommen, ist der muskuläre Kern dessen, was sich an der anaeroben Schwelle zeigt.

Trainierbar ist an dieser Stelle vor allem eine Sache: wie leistungsfähig die verbrennenden Fasern sind. Mehr Kraftwerke in der Zelle, mehr Transportkapazität, und die Verwertung wird effizienter. Die anaerobe Schwelle verschiebt sich nach oben, ohne dass sich die grundsätzliche Verteilung der Fasertypen ändert. Das ist der physiologische Kern dessen, was ein gutes Grundlagenausdauertraining bewirkt. Und genau deshalb ist die Frage, in welcher Zone jemand tatsächlich trainiert, keine Nebensächlichkeit.

Warum zwei Menschen mit gleichem Training unterschiedlich landen

Wie viele verbrennende und wie viele produzierende Fasern ein Muskel hat, ist zu einem erheblichen Teil vorgegeben. Simoneau und Bouchard haben das 1986 an eineiigen und zweieiigen Zwillingen sowie an Brüderpaaren quantifiziert. Von den Unterschieden im Anteil der Ausdauerfasern gehen nach ihrer Rechnung rund 45 Prozent auf Vererbung zurück, etwa 40 Prozent auf Umwelteinflüsse, der Rest auf die Messmethode selbst. Vererbung ist damit der größte einzelne Anteil, aber sie erklärt nicht alles.

Wer von Natur aus mehr Ausdauerfasern mitbringt, hat trotzdem eine strukturell andere Schwellenlage als jemand mit mehr schnellen Fasern, und zwar bei exakt demselben Trainingsplan und demselben Fleiß. Entmutigend ist das nicht. Es erklärt nur, warum derselbe Plan bei zwei Menschen unterschiedlich ankommt.

Trainierbar bleibt, wie effizient die vorhandenen Fasern arbeiten. Die Grundausstattung selbst bleibt weitgehend, wie sie ist. Zwei Athletinnen, die identisch trainieren, können deshalb an unterschiedlichen Punkten in ihre Schwelle laufen. Ein Trainingsplan, der von einer Durchschnittsperson ausgeht, trifft damit strukturell nur einen Teil der Menschen, die ihn befolgen.

Was die Pulsuhr nicht sieht

Die meisten verlassen sich auf die Herzfrequenz, um ihre Zonen zu steuern. Das Problem liegt nicht in der Uhr. Es liegt in dem, was Herzfrequenz überhaupt misst: einen indirekten Marker, der die Stoffwechsellage nur so lange abbildet, wie die Umstände gleich bleiben.

Bei exakt gleichbleibendem Tempo und gleichbleibender Stoffwechsellage steigt der Puls über die Dauer einer Belastung trotzdem an: Die Körperkerntemperatur klettert, das Plasmavolumen im Blut sinkt, und das Herz muss schneller schlagen, um dieselbe Menge Blut zu bewegen. Dieses Phänomen trägt in der Sportmedizin einen eigenen Namen, kardiovaskuläre Drift, und ist seit Jahrzehnten beschrieben.

Praktisch bedeutet das: Derselbe Pulswert kann in Minute 10 einer Belastung noch unterhalb der eigenen Schwelle liegen und in Minute 60 bereits darüber, bei identischem Tempo und identischer Anstrengung. Eine feste Pulszone, aus einer Alters- oder Feldformel abgeleitet, kann diese Verschiebung nicht abbilden. Sie zeigt eine Zahl, die mit fortschreitender Belastungsdauer und steigender Umgebungstemperatur zu einer immer ungenaueren Annäherung an das wird, was im Muskel tatsächlich passiert.

Die Zahl, die alle kennen und die meistens nicht stimmt

4 mmol Laktat pro Liter Blut. Diese Marke geistert seit 50 Jahren durch Trainingsratgeber, Pulsuhren-Apps und Fitnessforen als die anaerobe Schwelle. Sie stammt aus einem konkreten Testprotokoll der 1970er-Jahre und war nie als Universalwert gedacht. Dazu gemacht wurde sie, weil sie sich einfach kommunizieren ließ.

Das Problem: Menschen sind keine Durchschnittswerte. Der physiologische Goldstandard für die tatsächliche Schwelle ist das maximale Laktat-Steady-State, also die höchste Intensität, die sich über längere Zeit halten lässt, ohne dass das Laktat weiter ansteigt. Untersuchungen, die Schwellenbestimmungen direkt damit verglichen haben, zeigen ein konsistentes Bild: Die feste 4-mmol-Marke weicht vom gemessenen Wert regelmäßig ab, und zwar in beide Richtungen. Bei manchen Athleten liegt die reale Schwelle bei 2 mmol, bei anderen bei 6 oder mehr. Beides ist normal, und beides wird falsch eingeordnet, wenn man die Standardzahl übernimmt. Verfahren, die den tatsächlichen Kurvenverlauf einer Person auswerten, treffen den Wendepunkt deutlich besser als ein Fixwert.

Das heißt im Klartext: Wer nach der 4-mmol-Regel trainiert, trainiert nach einer Zahl, die im Zweifel nicht seine eigene ist. Manche laufen ihre „Schwellenläufe“ zu lasch und wundern sich, warum sich nichts bewegt. Andere laufen konstant zu hart in eine Zone hinein, die sich wie Training anfühlt, aber vor allem Erschöpfung produziert, und das über Wochen, manchmal Monate, bevor sie merken, dass der Fortschritt stockt.

Warum das mehr ist als Zahlenspielerei

Die aerobe Schwelle zu kennen heißt zu wissen, wie hoch man das Tempo bei langen Einheiten tatsächlich fahren kann, ohne die eigentliche Grundlagenarbeit zu sabotieren. Das ist der Fehler, der bei ambitionierten Freizeitsportlern am häufigsten vorkommt: zu schnelle „lockere“ Läufe, die weder Grundlage noch Intervall sind und in einem ineffizienten Mittelmaß landen.

Die anaerobe Schwelle zu kennen heißt zu wissen, wo die Grenze zwischen „hart, aber tragfähig“ und „hart, aber teuer“ verläuft. Das ist entscheidend für jeden, der Wettkampftempo steuern will, ob beim Zehner, beim Marathon oder in einer HYROX-Stationsfolge, wo dieselbe Frage in Sekunden statt in Kilometern beantwortet wird.

Und für alle, die nicht auf Bestzeiten schauen, sondern einfach wissen wollen, warum das Training sich zäh anfühlt oder der Rücken nach langen Tagen zumacht: Auch hier spielt die Frage eine Rolle, in welcher Zone jemand tatsächlich unterwegs ist, wenn er glaubt, „locker“ zu trainieren. Die gefühlte Anstrengung und die tatsächliche Stoffwechsellage laufen bei Untrainierten wie bei sehr erfahrenen Sportlern oft weiter auseinander, als beide vermuten, und zwar in beide Richtungen.

Schätzen oder wissen

Pulsformeln, Uhren-Schätzungen und Online-Rechner nach Alter und Geschlecht versuchen alle, die individuelle Schwelle aus Annahmen abzuleiten, die für eine Gruppe im Mittel stimmen und für den Einzelnen fast beliebig danebenliegen können. Das ist keine Kritik an den Menschen, die sie nutzen. Es ist schlicht der Unterschied zwischen einer Schätzung, die auf einem Bevölkerungsdurchschnitt beruht, und einer Messung, die auf der eigenen Stoffwechselkurve beruht.

Die Methode, die diese Kurve sichtbar macht, ist ein Stufentest mit tatsächlicher Laktatanalyse: Schritt für Schritt steigende Belastung, an jeder Stufe ein Tropfen Blut aus dem Ohrläppchen, und am Ende ein Kurvenverlauf, der zeigt, wo die eigenen zwei Schwellen wirklich liegen. Nicht die einer durchschnittlichen 35-jährigen Person. Die eigenen.

Der Sonntagslauf, an dem plötzlich alles kippt, ist kein Zufall und kein Formtief. Das ist der Punkt, an dem der eigene Körper eine Frage beantwortet, die sich mit einer Pulsuhr schätzen, aber nur mit einer Messung wirklich beantworten lässt.