FACHBEREICH 02 – Sozialwissenschaften, Medien und Sport Institut für Sportwissenschaft

der Johannes Gutenberg-Universität

Diplomarbeit zum Thema

Geschätzter Energieverbrauch beim Bergwandern im Berchtesgadener Land auf der Basis geographischer Wegdaten

vorgelegt von Irina Nichelmann

im WS 2010/2011 (22.11.2010)

Referenten: 1. Prof. Dr. med. H.-V. ULMER 2. Dipl-Sportwiss. Friedemann Ott

Auszug aus der Diplomarbeit 1. Einleitung In der KLINIK SCHÖNSICHT BERCHTESGADEN (o. A.) gehört das Bergwandern neben energiereduzierten Diäten sowie Ernährungs- und Verhaltensschulung zum festen Bestandteil des Angebotes „Bewegungstherapie“. Dort werden Kinder und Jugendliche mit verschiedenen Stoffwechselerkrankungen, speziell Adipositas, behandelt. Der Leiter1

der Klinik Schönsicht, der gleichzeitig Vorsitzender des Vereins ALPINES GESUNDHEITSFORUM BERCHTESGADEN2 (o. A.) ist, befasste sich mit Hinweisen über den tatsächlichen zusätzlichen3 Energieverbrauch auf den kliniküblichen Wanderrouten sowie auf den für Wochenendausflüge eingesetzten touristischen Routen im Berchtesgadener Land. Im Schrifttum findet man zwar Tabellenwerte über den Energieumsatz für das Gehen in der Ebene sowie bei wechselnden Steigungen und Neigungen, die aber nicht einfach für Wanderrouten mit verschiedenen Geländeprofilen umsetzbar sind. In alpinen Regionen werden Bergwandern und Bergsteigen immer beliebter (SCHWAMEDER, 2004, S. 11), zum Teil mit der ausdrücklichen Absicht, im Falle von Übergewicht dadurch einen gesundheitlich relevanten Effekt zu erzielen. Die sehr hohen Imagewerte hinsichtlich Sympathie, Gesundheit, Schönheit und sozialer Kontaktqualitäten sollen zusätzlich erwähnt werden, da sie das Bergwandern für die Touristen sehr attraktiv machen (WEISS & RUSSO, 1987, S. 5). Auch das regionale Touristikzentrum im Berchtesgadener Land (BGLT) zeigte Interesse gegenüber dem Klinikleiter. Es wäre ein Novum, könnten die im Internet anhand von GPS-Daten ausgewiesenen Wanderrouten bezüglich der zusätzlich verbrauchten „Kalorien“ klassifiziert werden. Auf der BGLT-Homepage (o. A.), die für Touristen zur Verfügung steht, gibt es zwar einen Algorithmus für einen sogenannten Kalorienrechner, der jedoch als „älter und eher ein Gimmick“ bezeichnet wird (HEISS, 2010). Diese Ausgangslage war der Anlass, exemplarisch den Energieumsatz über den Sauerstoffverbrauch mittels eines tragbaren Systems zu erfassen (GROSS-BÖLTING, 2010), was sich allerdings methodisch als sehr aufwändig erwies, so dass bisher nur für 2 Wanderrouten überhaupt Messergebnisse vorliegen. Ausgehend von diesen Überlegungen entstand die Vorstellung, mit Hilfe von vergleichbaren Abschätzungen den 1 Dr. Langhof, Chefarzt der Klinik Schönsicht, dem sei hier vielmals für die Unterstützung gedankt. 2 Dem Verein sei hier für die finanzielle Unterstützung vielmals gedankt. 3 Hier und im nachfolgenden Text versteht man unter dem zusätzlichen Energieverbrauch den Leistungszuschlag bzw. den Energieverbrauch während Arbeit (s. S. 9).

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zusätzlichen Energieverbrauch für die 24 Wanderrouten der BGLT-Homepage (o. A.) mit ihrem sehr variablen Geländeprofil anhand veröffentlichter Tabellenwerte für das Wandern bei verschiedenen Steigungen und Neigungen rechnerisch zu ermitteln. Die Thematik wurde der Kandidatin für eine Diplomarbeit angeboten und von ihr mit Interesse übernommen. Dabei sollten auch Hinweise zur Revision der BGLT-Homepage (o. A.) gegeben werden. In der Ernährungsmedizin ist es üblich und in der Fachwelt anerkannt, den Nährstoffgehalt von Nahrungsmitteln bei energiereduzierten Diäten anhand von Tabellen abzuschätzen (BURGERSTEIN, 2002, ELMADFA et al., 2004/05). Gleiches gilt in der Arbeitsmedizin für die Beurteilung schwerer körperlicher (dynamischer) Arbeit (Standardwerk: SPITZER et al., 1982). Dort findet man für zahlreiche Tätigkeiten – auch für das Gehen in der Ebene sowie bei wechselnden Steigungen und Neigungen – detaillierte Angaben zum Energieverbrauch. Ob diese als Berechnungsgrundlage geeignet sind, ist zunächst anhand eines vergleichenden Literaturstudiums zu prüfen. Im Falle einer Eignung ist im nächsten Schritt dann zu klären, ob und wie anhand geografischer GPS-Daten für das Gehen in der Ebene sowie bei wechselnden Steigungen und Neigungen auf definierten Teilstrecken eine rechnerische und vergleichbare Abschätzung des zusätzlichen Energieverbrauchs möglich ist. Für die gewünschten 24 auf der BGLT-Homepage angebotenen Wanderrouten existieren bereits mit einem GPS-Gerät ermittelte geographische Wegdaten. Beispielsweise ergaben sich für die Wanderroute Aschauerklamm von rund 14,6 km aus den geographischen Wegdaten 583 Einzelwerte für Zwischendistanzen und Höhendifferenzen. Kurzfristig ist eine Validierung des neuen Auswertungsverfahrens nur mit den Messwerten von GROSS-BÖLTING (2010) möglich, ergänzt um eine Plausibilitätskontrolle mit Energieumsätzen im Bereich bzw. etwas oberhalb der Dauerleistungsgrenze. Mittelfristig ist in späteren Untersuchungen geplant, die neuen Berechnungsergebnisse mit weiteren Messergebnissen (z. B. tragbares MetaMax-System) exemplarisch zu validieren. Der Aufwand für die 24 Wanderrouten wird allerdings erheblich sein. Aus diesem Grund soll zunächst die Brauchbarkeit des beschriebenen, neuen Auswertungsverfahrens geprüft werden. 7.4 Diskussion zur Revision der BGLT-Homepage Die bisherigen Ausführungen zu den über den Kalorienrechner gewonnenen Daten machen deutlich, dass dessen Angaben bzgl. des Kalorienverbrauchs nicht plausibel sind. Wie dargestellt, sind die Angaben zum Energieverbrauch pro Stunde für einen Großteil der 24 Wanderrouten gleich. Alle aufgezeigten Zusammenhänge von Energieverbrauch und zu überwindende Höhendifferenzen deuten darauf hin, dass bei den hauptsächlich bergauf führenden Wanderrouten (s. S. 34, Tabelle 20, Strecken-Nr.: 5, 6, 9, 14, 16 und 24) der Energieverbrauch pro Stunde höher sein muss als auf „bequemeren“ Wanderrouten bzw. ohne steilen Anstieg. Daher wird vorgeschlagen, die Energieverbrauchswerte des Kalorienrechners gegen die neu berechneten Werte auszutauschen. Eine Anpassung der neu berechneten Energieverbrauchswerte an andere Körpergewichtsklassen, unter Berücksichtigung der proportionalen Beziehung zwischen Energieverbrauch und Körpergewicht, ist mit den für einen 75 kg schweren Menschen berechneten Energieverbrauchswerten möglich.

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Weiterhin sollte eine mögliche Zusatzlast, wie z.B. ein Rucksack, mit in die Berechnung einfließen, in dem diese zum Körpergewicht dazu addiert wird. Die Ergebnisse der Tabelle 59 zeigen, dass auf der BGLT-Homepage für 9 von 24 Wanderrouten der Rückweg nicht ausgewiesen wird (s. S. 62). Für diese Wanderrouten ist es sinnvoll, den Hin- und Rückweg getrennt auszuweisen, da sowohl der Energieverbrauch sowie die Wegzeiten für die Gesamtstrecke sehr von den Angaben der BGL-Homepage abweichen. Da bei diesen 9 Wanderrouten sowohl Energieverbrauch als auch Wegzeiten für Hin- und Rückweg sehr unterschiedlich sind, bedeutet der fehlende Hinweis auf den erforderlichen Rückweg ein hohes Risiko, speziell für gesundheitlich Vorbelastete. Aber auch für den Normal-Touristrn wäre es wenig erfreulich, feststellen zu müssen, dass noch ein Rückweg zu bewältigen ist. Sowohl Vorbelastete als auch Gesunde können hier schnell an ihre Leistungsgrenze geraten, zumal bei einbrechender Dunkelheit. Aufgrund der problematischen Zeitangaben wird die Übernahme der neu berechneten Zeiten in die BGLT-Homepage empfohlen, sinnvoller Weise mit dem Hinweis auf „ambitioniertes Wandern“. Es besteht die unproblematische Möglichkeit, durch einen Zuschlag auf die Wegzeiten von 20-25% auch dem „beschaulichen Wanderer“ ein Angebot unterbreiten zu können. Zusätzlich wäre die Berücksichtigung von Pausenzeiten (10min/h) angebracht, da bei den neuen Berechnungen keine Pausen enthalten sind. Weiterhin sind die neu berechneten Energieverbrauchswerte in sich vergleichbar, da sie auf einer einheitlichen Basis berechnet wurden. Dazu repräsentiert Tabelle 61 eine Rangordnung der Energieverbrauchswerte für die 24 Wanderrouten (S. 4). 7.5 Schlussbetrachtung für die Klinik In der Klinik Schönsicht im Berchtesgadener Land werden in der Bewegungstherapie Standardwanderrouten zur Gewichtsreduzierung eingesetzt. An Wochenenden finden gelegentlich größere Wanderungen statt, für die andere Wanderrouten genutzt werden. Bei Vorliegen von GPS-Daten könnte mit dem neuen Auswertungsverfahren für jede beliebige Wanderroute eine Abschätzung des zusätzlichen Energieverbrauchs vorgenommen werden. Wegen eines vermuteten, schlechten Wirkungsgrades bei

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übergewichtigen Kindern und Jugendlichen ist zu überlegen, ob ein Zuschlag von 25 % nicht sinnvoll wäre. Tabelle 61: Rangliste für die neu berechneten Energieverbrauchswerte auf 24 Wanderrouten mit Berücksichtigung der neun besonderen Wanderrouten mit gleichem Hin- und Rückweg (Str. Nr. = Streckennummer; ber. = berechnet; En.V = Energieverbrauch; H-Diff. = Höhendifferenz zwischen Minimal- und Maximalhöhe der jeweiligen Wanderroute; ' = Angaben gemäß BGLT-Homepage) 8. Zusammenfassung Durch das Interesse des Leiters der Klinik Schönsicht sowie des regionalen Touristikzentrums (Berchtesgadener Land Tourismus GmbH – BGLT) entstand die Überlegung, wie man den zusätzlichen Energieverbrauch beim Bergwandern ermitteln könnte. Anfangs wurde der Energieumsatz über den Sauerstoffverbrauch mittels eines tragbaren Systems erfasst, was sich als sehr aufwändig erwies. Dies war der Anlass, den zusätzlichen Energieverbrauch anhand von Tabellenwerten auf 24 Wanderrouten im Berchtesgadener Land zu schatzen. Grundlage der Schätzung sollten die GPS-Daten der jeweiligen Wanderroute bilden. Aus diesen Daten wurden die Teilstrecken und Höhendifferenzen, die in z. T. sehr kurzen Intervallen zwischen den jeweiligen Meßpunkten vorlagen, erfasst, um auf dieser Basis Werte für den Energieverbrauch zu berechnen. Für die Umrechnung eigneten sich die Werte von SPITZER et al. (1982) besonders gut, da diese den Energieverbrauch beim Gehen sehr detailliert für verschiedene Steigungen und Neigungen beschreiben. Obgleich die Gehgeschwindigkeit in einem Bereich von 2-6 km/h auf den Energieverbrauch pro Meter keinen Einfluss hat, wurde diese aus Plausibilitätsgründen – in Anlehnung an Expertenmeinungen – für verschiedene Steigungen und Neigungen mit Bezug zu ambitionierten Wanderern festgelegt. Methodisch wurde folgendermaßen vorgegangen: Aus den GPS-Daten wurden zunächst Teilstrecken und Höhendifferenzen und daraus der entsprechende Steigungs- bzw. Neigungswinkel berechnet. Anhand von Werten aus SPITZER et al. (1982) wurde für diese Teilstrecken mit entsprechendem Steigungs- bzw. Neigungswinkel der zusätzliche Energieverbrauch berechnet. Fehlende Werte zum Energieverbrauch von SPITZER et al. (1982) für höhere Steigungen wurden inter- bzw. extrapoliert. Die Summe der Energieumsätze für die einzelnen Teilstrecken ergab den Gesamtenergieverbrauch einer Wanderroute. Zusätzlich wurden die Wegzeiten berechnet, denen adäquate Gehgeschwindigkeiten für die Teilstrecken und zugehörige Winkel zugrunde gelegt wurden. Das regionale Touristikzentrum bietet auf der BGLT-Homepage (o. A.) eine Möglichkeit an, den Energieverbrauch auf den 24 Wanderrouten mit einem Kalorienrechner zu ermitteln. Weiterhin wird auf der BGLT-Homepage (o. A.) der Zeitbedarf für die jeweilige Wanderroute angegeben. Die Ergebnisse des neuen Auswertungsverfahrens zeigen, dass die neu berechneten Daten für Energieverbrauch und Zeitbedarf sich von den Angaben der BGLT-Homepage (o. A.) z. T. stark unterscheiden. Beide Werte der BGLT-Homepage liegen systematisch höher als die neu berechneten Werte. Gemäß BGLT-Homepage (o. A.) werden für die Wanderroute Blaueis-Schärtenspitze (Str. Nr. 5) 3935 kcal und ein Zeitbedarf von 9 Stunden vorgegeben. Bei einer 6,6 km langen

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Strecke und 1250 m Höhendifferenz erscheinen diese Angaben als nicht vertrauenswürdig. Außerdem beträgt nach ULMER (1983) der Tagesumsatz bei schwerer Arbeit 2000 kcal. Weitere Ergebnisse zeigen, dass die BGLT-Homepage (o. A.) unvollständige Informationen bezüglich der 9 von 24 Wanderrouten vorgibt, die keinen Rundweg darstellen. Dabei ist der Rückweg (= Hinweg) dieser Wanderrouten nicht ausgewiesen. Das Fehlen der Hinweise zum Rückweg bzgl. des Energieverbrauchs sowie des Zeitbedarfs kann zu bedrohlichen Situationen führen. Des weiteren sind Angaben des Kalorienrechners zum Energieverbrauch in kcal/h kritisch zu sehen, denn für 18 von 24 Wanderrouten wird ein Energieverbrauch von 364 kcal/h vorgegeben, obwohl sich die Höhenprofile der Touren sehr deutlich voneinander unterscheiden. Dabei bleibt unberücksichtigt, dass auf Wanderrouten, bei denen es überwiegend bergauf geht, der Energieverbrauch höher sein muss als bei mehr horizontalen Wanderwegen. Dagegen ist eine deutliche Variabilität der neu berechneten Energieverbrauchswerte auf den 24 Wanderrouten je nach Höhenprofil zu verzeichnen. Darüber hinaus zeigen die neuen Berechnungen, dass der durchschnittliche zusätzliche Energieverbrauch von 367 Watt bei einem Wirkungsgrad von 25% im Bereich der Dauerleistungsgrenze liegt (25% von 367 = 92 Watt). Eine deutliche Übereinstimmung der Messergebnisse von GROSS-BÖLTING (2010) mit neu berechneten Werten über den zusätzlichen Energieverbrauch lässt vermuten, dass das neue Auswertungsverfahren repräsentative Schätzwerte über den zusätzlichen Energieverbrauch liefern kann. Außerdem wurden die neu berechneten Energieverbrauchswerte auf einer einheitlichen Basis berechnet und daher sind sie in sich vergleichbar. Eine Rangordnung der 24 Wanderrouten nach Energieverbrauch ist auf dieser Basis möglich. Dabei schwanken die Energieverbrauchswerte für die Gesamtstrecke zwischen 1648 und 226 kcal. Aus den oben genannten Gründen wird empfohlen, die Angaben der BGLT-Homepage (o. A.) zu Energieverbrauch und Zeitbedarf durch die neu berechneten Angaben zu ersetzen. Der neu berechnete Energieverbrauch auf 24 Wanderrouten ist auch in Watt angegeben und kann für jedes beliebige Körpergewicht umgerechnet werden. Gemäß Sachstand kann eine Zusatzlast zum Körpergewicht dazu addiert werden. Eine Übernahme der neu berechneten Zeiten ist mit dem Hinweis auf „ambitioniertes Wandern“ sinnvoll. Es besteht die unproblematische Möglichkeit, durch einen Zuschlag auf die Wegzeiten von 20-25% auch dem „beschaulichen Wanderer“ ein Angebot unterbreiten zu können. Die Berücksichtigung von Pausenzeiten von 10 min/h ist angebracht, da diese bei den neuen Berechnungen nicht enthalten sind.

Danksagung Dem Verein ALPINES GESUNDHEITSFORUM BERCHTESGADEN sei für die finanzielle Unterstützung vielmals gedankt.

Urspruengl. Dateiname: Nichelmann Kurzf. f. Homepage.doc