Energieumsatz des Menschen

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Energiezufuhr und Energieverarbeitung

Zur Aufrechterhaltung lebenswichtiger Funktionen benötigt unser Körper Energie, die wir ihm in Form von Nahrung zuführen. Die Energieträger in unserer Nahrung sind Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße. In Magen und Darm werden alle aufgenommenen Nährstoffe in ihre Bestandteile zerlegt: Kohlenhydrate werden in Zucker, Eiweiße in Aminosäuren und Fette in Fettsäuren umgewandelt. Diese Umwandlung ist notwendig, damit die aufgespaltenen Nährstoffe anschließend ins Blut überführt werden können. Sind sie im Blut, werden sie über den Blutkreislauf verteilt und in die Zellen geschleust. Der eigentliche Stoffwechsel (Metabolismus) findet erst in den Körperzellen statt. Je nachdem, welche Stoffe – Zucker, Aminosäuren, Fettsäuren, Mineralstoffe – verarbeitet werden, findet zum Beispiel ein Kohlenhydrat- oder Fettstoffwechsel statt.

Glykogenspeicher und ihre Funktion

Beim Kohlenhydratstoffwechsel wird aus Zucker (Glukose) Energie gewonnen. Glukose ist der wichtigste Energielieferant des menschlichen Körpers. Je nach Bedarf werden die aufgenommenen Kohlenhydrate umgewandelt, verarbeitet und zur Energiebereitstellung genutzt oder als Glykogen (Speicherform der Glukose) in der Muskulatur und Leber gespeichert. Das in den Muskelfasern gespeicherte Glykogen stellt Energie ausschließlich für statische und dynamische Muskelarbeit zur Verfügung. Das in der Leber gespeicherte Glykogen steuert den Blutzuckerspiegel. Sind die Speicher erschöpft, sinkt die geistige und körperliche Leistungsfähigkeit. Stehen mehr Kohlenhydrate zur Verfügung als die Speicher aufnehmen können, werden überschüssige Kohlenhydrate in Fett umgewandelt und in den Fettzellen gespeichert. Bei intensiven sportlichen Belastungen – einem intensiven Krafttraining oder hochintensiven Ausdauertraining – liefert das Muskelglykogen für circa 90 Minuten Energie. Längere Belastungen erfordern eine zusätzliche Aufnahme von Kohlenhydraten, zum Beispiel in Form kohlenhydratangereicherter Sportgetränke oder Wasser-Fruchtsaftmischungen und die Nutzung des Fettstoffwechsels.

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Wie läuft die Fettverbrennung ab?

In der Praxis verlässt sich der menschliche Körper bei der Energiegewinnung nicht nur auf die Glykogenspeicher, da diese nur begrenzt Energie bereitstellen können. Je nach Art, Intensität und Dauer der körperlichen Belastung verändert sich die anteilsmäßige Zusammensetzung der Quellen, die Energie liefern.
Bei einer Belastungsdauer von bis zu 10 Minuten kommt die Energie hauptsächlich von Glukose. Darüber hinaus wird parallel Energie aus den Fettzellen gewonnen. Die Fette werden mit Hilfe fettspaltender Enzyme (Lipasen) verstoffwechselt und zur Energiegewinnung genutzt. Je länger die Belastung dauert, desto höher ist der Anteil der Energie, die aus den Fettreserven bezogen wird. Die Energiegewinnung aus Fett kann aber nur unter Sauerstoffzufuhr (aerob) erfolgen, das heißt, bei längeren Belastungen mit geringer bis mittlerer Intensität. Sie trainieren dann im sogenannten „Fettverbrennungsbereich“. Steigt die Belastung zum Beispiel bei einem Dauerlauf kurzfristig stark an, um einen Sprint auszuführen, greift der Körper immer auf Glukose zurück.
Führen Sie ein intensives Kraft- oder Kraftausdauertraining aus, verbrauchen Sie absolut betrachtet mehr Energie als bei einem Training im Fettverbrennungsbereich und erhöhen auf Dauer auch den Grundumsatz.

Wofür braucht der Körper Energie?

Energie benötigt unser Körper zur Aufrechterhaltung grundlegender Körperfunktionen. Dazu gehören unter anderem Körpertemperatur, Gehirnaktivität, Atmung, die Funktion von Leber und Nieren und der Blutkreislauf. Darüber hinaus benötigen wir Energie für körperliche Aktivitäten sowie die Nahrungsverwertung. Jeder Mensch hat einen individuellen Gesamtenergiebedarf pro Tag = Gesamtumsatz, der sich aus dem Grund- und Leistungsumsatz sowie der Thermogenese berechnet.
Halten Sie über längere Zeit Ihr Körpergewicht, so ist Ihre Energiebilanz ausgeglichen. Steigt oder sinkt Ihr Körpergewicht, nehmen Sie zu viel oder zu wenig Energie über die Nahrung auf.

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Grundumsatz

Der Grundumsatz beschreibt die Energiemenge, die ein Mensch mit leerem Magen, bei völliger Ruhe und gleichbleibender Umgebungstemperatur von 27 Grad für die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur und der genannten lebenswichtigen Körperfunktionen in 24 Stunden benötigt.

Grundumsatz

Was beeinflusst den Grundumsatz und wie wird er berechnet?

Der Grundumsatz wird von mehreren Faktoren wie Gewicht, Größe, Alter, Geschlecht und Körperbau (Statur) beeinflusst. Darüber hinaus ist er direkt abhängig vom prozentualen Verhältnis zwischen Muskelmasse und Körperfett. Muskeln verbrauchen viel Energie und je höher die fettfreie Körpermasse ist, desto höher ist der Grundumsatz. Im Gegensatz dazu verbraucht Fettgewebe im Ruhezustand fast keine Energie. Zu den weiteren Faktoren, die den Grundumsatz beeinflussen, gehören unter anderem Stress, Hormone, Erkrankungen, Fieber und die Umgebungstemperatur. Neben der Muskulatur verbrauchen Leber, Gehirn, Nieren und Herz den überwiegenden Teil der Energie des Grundumsatzes.
Der Grundumsatz ist durchschnittlich für 50 bis 70% des Gesamtenergieumsatzes verantwortlich.

Berechnung des Grundumsatzes

Der Grundumsatz wird mit der Einheit Kilokalorien (kcal) oder der Einheit Kilojoule (kJ) pro Tag angegeben. Ein kcal entspricht 1000 cal (Kalorien). Es gilt folgender Umrechnungswert: 1 kcal = 4,186 kJ.
Mit einer einfachen Formal können Sie den Grundumsatz in kcal pro Tag annährend berechnen. Die unterschiedlichen Multiplikationswerte ergeben sich aus dem geringeren Anteil der Muskulatur am Gesamtkörpergewicht bei Frauen.

  • Körpergewicht in Kilogramm x 21,6 entspricht dem durchschnittlichen Grundumsatz der Frau.
  • Körpergewicht in Kilogramm x 24 entspricht dem durchschnittlichen Grundumsatz des Mannes.

Leistungsumsatz

Der Leistungsumsatz – auch Arbeitsumsatz genannt – ist die Energiemenge, die der Körper über den Grundumsatz hinaus für körperliche und geistige Aktivitäten, zur Regeneration nach Krankheit oder einem intensiven Training, bei Kindern und Jugendlichen für das Wachstum oder zur Wärmeregulation bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen benötigt. Er beschreibt das gesamte Ausmaß an körperlicher Aktivität und kann – im Gegensatz zum Grundumsatz – direkt beeinflusst werden.

Was beeinflusst den Leistungsumsatz und wie wird er berechnet?

Bereits leichte Tätigkeiten wie Büroarbeit oder Spazierengehen erhöhen den Leistungsumsatz, wenn auch nur geringfügig. Schwere körperliche Arbeit, ein Kraft- oder Kraftausdauertraining sowie langanhaltende körperliche Belastung, zum Beispiel eine Bergwanderung, erhöhen unseren Energiebedarf drastisch. Der Leistungsumsatz ist somit direkt abhängig von der Art und Länge der körperlichen Aktivität. Je intensiver diese ist beziehungsweise je länger sie andauert, desto mehr Energie wird verbraucht und demzufolge steigt auch der Leistungsumsatz. Aber auch nach einem intensiven Training wird vermehrt Energie für Regenerationsprozesse benötigt. Dieser sogenannte Nachbrenneffekt dauert an, bis alle Systeme reguliert sind und nahezu ihren Ausgangswert erreicht haben. Im Einzelnen werden unter anderem Muskelverletzungen repariert, Stoffwechselprodukte wie Laktat abgebaut, die Kohlenhydratspeicher aufgefüllt, die Atmung normalisiert und dabei auch die Muskeln und das Herz-Kreislauf-System auf die nächste Belastung vorbereitet.

Berechnung des Leistungsumsatzes

Zur Berechnung Ihres individuellen Energiebedarfs finden Sie im Netz sogenannte Energiebedarfsrechner. Bei normaler körperlicher Belastung wird durch den Grundumsatz mehr Energie verbraucht als durch den Leistungsumsatz. Der Leistungsumsatz ist bis zu 30% am Gesamtergieumsatz beteiligt, kann bei hochintensiven Belastungen aber auch 50% ausmachen.

Thermogenese

Nicht nur die Aufrechterhaltung von Körperfunktionen und körperliche Aktivitäten verbrauchen Energie, sondern auch die Aufnahme, der Transport und die Verdauung von Nahrung. Dieser Prozess wird als nahrungsinduzierte Thermogenese (Wärmebildung) bezeichnet. Die Thermogenese ist abhängig vom Geschlecht und Alter sowie von der Art und Menge der aufgenommenen Nahrung. Sie hält nach proteinreicher Kost etwa doppelt so lange an wie nach einer fett- und kohlenhydratreichen Mahlzeit gleichen Energiegehalts. Die Thermogenese macht bis zu 10% des Gesamtenergieumsatzes aus.

Energiebedarf im Alter

Veränderungen beim Energiebedarf im Alter

Mit zunehmendem Alter verändert sich der Stoffwechsel und der Energieverbrauch verringert sich. Je nach genetischer Veranlagung und körperlicher Aktivität beginnt mit Mitte bis Ende 30 ein Umbau der Muskulatur in Fettgewebe. Auch wenn die muskulären Verluste in den ersten Jahren nur äußerst geringfügig sind, nehmen sie in den folgenden Jahrzehnten immer weiter zu und steigen ab dem 60. Lebensjahr stärker an. Steuern Sie dem altersbedingten Muskelabbau nicht mit einem Kraft- oder Kraftausdauertraining entgegen, können Sie bis zum 80. Lebensjahr bis zu 50 Prozent Ihrer ursprünglichen Muskelmasse verlieren. Der Rückgang an Muskelmasse beeinträchtigt nicht nur Kraft, Beweglichkeit, Koordination und Balance, sondern verringert auch ganz erheblich den Grundumsatz. Die schleichende Gewichtszunahme ist somit eine direkte Folge des Alterungsprozesses.
Entgegen dem Trend, mit zunehmendem Alter nur noch Ausdauer zu trainieren, empfiehlt die Sportwissenschaft zur Erhaltung der körperlichen Leistungsfähigkeit Kraft- oder Kraftausdauertraining, zum Beispiel in Form eines Zirkeltrainings. Zahlreiche Studien belegen, dass die Leistungsfähigkeit im Alter nicht wesentlich abnehmen muss und ein Muskelaufbau auch nach dem 60. oder 70. Lebensjahr möglich ist. Ein gesundheitsorientiertes Training im Kraft- oder Kraftausdauerbereich kräftigt nicht nur die Muskulatur, verbraucht Energie und erhöht den Grundumsatz, sondern dient gleichzeitig zur Prophylaxe und Therapie der Osteoporose, stärkt das Herz-Kreislauf-System, fördert die Ausdauerfähigkeit der Muskulatur und verbessert die Koordination und Beweglichkeit.