Wie viele Kalorien verbrennt ein Lauf wirklich?

Die Regel herleiten statt sie zu erinnern

Das American College of Sports Medicine publiziert eine Stoffwechselgleichung fürs Laufen: Sauerstoffaufnahme in Millilitern je Kilogramm und Minute gleich 0,2 mal Geschwindigkeit in Metern pro Minute, plus 0,9 mal Geschwindigkeit mal Steigung als Bruch, plus 3,5. Der erste Koeffizient ist der Sauerstoffpreis der Horizontalbewegung, der zweite der des Höhengewinns, und die 3,5 sind der Ruheterm — das eine metabolische Äquivalent, das ohnehin jeder mit sich trägt.

Die Gleichung ist je Minute geschrieben, deshalb steht die Geschwindigkeit darin. Schreibe sie stattdessen je Kilometer. Bei einer Geschwindigkeit S in Metern pro Minute dauert ein Kilometer 1000 geteilt durch S Minuten, der Sauerstoffverbrauch je Kilogramm und Kilometer ist also (0,2S + 0,9SG + 3,5) × 1000/S, was sich zu 200 + 900G + 3500/S Millilitern ausmultipliziert. Die Geschwindigkeit hat sich aus den ersten beiden Termen vollständig herausgekürzt und überlebt nur im Ruheterm. Rechne Sauerstoff mit den üblichen 5 kcal je Liter in Energie um, und die Bruttokosten sind 1,0 + 4,5G + 17,5/S Kilokalorien je Kilogramm und Kilometer. Lass den Ruheterm weg, und die Nettokosten des Laufens in der Ebene sind exakt 1,00 — ohne jede Geschwindigkeit darin.

Das ist kein Zufall des Modells. Margaria, Cerretelli, Aghemo und Sassi maßen es 1963 auf dem Laufband mit zwei olympischen Mittelstrecklern, bei Geschwindigkeiten von 9 bis 22 km/h und Steigungen von −20 bis +15 %. Ihr Fazit, in ihren eigenen Worten: Die Nettokosten des Laufens in der Ebene betragen etwa 1 kcal je Kilogramm und Kilometer, und dieser Wert ist von der Geschwindigkeit unabhängig und hängt nur von der Steigung ab. Sie hielten außerdem fest, dass trainierte Athleten nur 5 bis 7 % ökonomischer waren als untrainierte, und dass Laufen in der Ebene etwa das Doppelte des Gehens bei dessen ökonomischster Geschwindigkeit von 4 km/h kostet.

Warum schneller laufen je Kilometer kaum mehr verbrennt

Die Tabelle oben lässt die Gleichung von 8 bis 18 km/h laufen. Die Sauerstoffaufnahme verdoppelt sich fast, von 30,2 auf 63,5 ml je Kilogramm und Minute — genau das, was dir deine Atmung sagt. Die Kosten je Kilometer sinken aber, von 1,131 auf 1,058 kcal je Kilogramm und Kilometer — eine Änderung von rund sechs Prozent, und zwar in die Richtung, die die meisten nicht erwarten. Doppelt so schnell zu laufen verbrennt je Minute etwa doppelt so viel und je Kilometer ganz leicht weniger, weil du deinen Ruheumsatz halb so lange mit dir herumträgst.

Praktisch heißt das: Das Tempo ist für eine Kalorienfrage der falsche Hebel, die Distanz der richtige. Zehn Kilometer sind zehn Kilometer, ob du fünfzig oder fünfundsiebzig Minuten brauchst; der Unterschied in der Summe liegt unter sechzig Kilokalorien, ein Bissen von irgendetwas. Soll die Zahl steigen, lauf weiter, lauf schwerer oder lauf bergauf. Härter zu laufen macht dich schneller, fitter und müder, ändert aber den Preis der Runde nicht nennenswert.

Brutto, netto und die Stunde, die du ohnehin gelebt hättest

Die 3,5 in der Gleichung ist der Ruheumsatz, und er steckt in der Bruttozahl, ob du läufst oder nicht. Ein metabolisches Äquivalent — 3,5 ml Sauerstoff je Kilogramm und Minute — ergibt 1,05 kcal je Kilogramm und Stunde, ein 70-kg-Läufer verbraucht also rund 74 kcal pro Stunde allein durchs Dasein. Bei einer Laufstunde mit 10 km/h sind das 74 von brutto 774 kcal, etwas weniger als ein Zehntel. Läufst du langsamer, wächst der Anteil: Bei 8 km/h ergibt dieselbe Stunde brutto 634 kcal, davon 74 Ruhe, fast ein Achtel. Wer einen Lauf von einer Tagesenergiebilanz abzieht, sollte die Nettozahl nehmen — der Ruheanteil steckte im Tagesbedarf schon drin.

Im Ruheterm selbst steckt eine Feinheit. Der Wert, der ein metabolisches Äquivalent mit 3,5 ml Sauerstoff je Kilogramm und Minute gleichsetzt, wurde von einem einzigen 70 kg schweren, 40-jährigen Mann abgeleitet. Als Byrne und Kollegen den Ruheumsatz bei 642 Frauen und 127 Männern zwischen 18 und 74 Jahren mittels indirekter Kalorimetrie maßen, lag der Mittelwert bei 2,6 ± 0,4 ml je Kilogramm und Minute beziehungsweise 0,84 ± 0,16 kcal je Kilogramm und Stunde. Ihr Schluss: Der Standardwert von 1 MET überschätzt die tatsächliche Ruhe-Sauerstoffaufnahme im Mittel um rund 35 % und den Ruheenergieumsatz um 20 %. Die Ruhekorrektur ist also real, sollte aber in keine Richtung zu selbstsicher angewandt werden.

Die Masse skaliert es, die Steigung verwandelt es

Die Körpermasse geht als reiner Multiplikator in die gesamte Gleichung ein — deshalb wird die Regel überhaupt je Kilogramm formuliert. Auf einer 10-km-Runde betragen die Nettokosten 500 kcal bei 50 kg, 700 bei 70, 900 bei 90 und 1 000 bei 100 — exakt linear, ohne Krümmung. Das heißt auch, dass die Zahl sinkt, während du abnimmst — die leise Arithmetik hinter einem Plateau: Dieselbe Runde wird billiger, je leichter du wirst, und wer zehn Kilogramm verloren hat, gibt auf je zehn Kilometern hundert Kilokalorien weniger aus als zuvor.

Die Steigung ist der Term, der die Antwort wirklich bewegt. In der Kilometerform steuert sie das 4,5-Fache der Steigung als Bruch zu den Kosten bei. Eine Steigung von 2 % legt 9 % auf die Nettokosten; 5 % legen 22,5 % drauf; 10 % legen 45 % drauf. Stelle das den 6 % gegenüber, die die gesamte Spanne der Laufgeschwindigkeiten wert ist, und die Rangfolge ist eindeutig: Ein Anstieg ist um ein Mehrfaches die größere Größe als ein Tempo. Ein Vorbehalt. Der Koeffizient 0,9 ist für Bergauflaufen validiert, und die Gleichung sollte nicht bergab extrapoliert werden — bergab kostet weniger als die Ebene, aber nicht so viel weniger, wie eine negative Steigung nahelegen würde, und das Modell hat keinen Term für die exzentrische Muskelarbeit, die einen langen Abstieg am nächsten Tag so bestrafend macht.

Wie genau ist eine Kilokalorie je Kilogramm und Kilometer?

Auf rund zehn Prozent genau — und es lohnt zu wissen, in welche Richtung sie irrt. Die Netto-Sauerstoffkosten der ACSM-Gleichung ergeben exakt 0,200 ml Sauerstoff je Kilogramm und Meter, daher die runde 1,00. Als di Prampero und Kollegen sie direkt an 36 Amateurläufern maßen, die einen Marathon oder Halbmarathon gelaufen waren, ergaben sich 0,179 ± 0,017 ml Sauerstoff je Kilogramm und Meter über Ruhe — und wieder unabhängig von der Laufbandgeschwindigkeit. Der ACSM-Wert liegt damit rund 12 % über dem gemessenen Mittel, etwa 1,2 Standardabweichungen hoch. Umgerechnet ergibt der Messwert rund 0,90 kcal je Kilogramm und Kilometer statt 1,00.

In der Umrechnung selbst steckt ein zweites, kleineres Wackeln. Fünf Kilokalorien je Liter Sauerstoff ist eine Konvention, die eine bestimmte Brennstoffmischung unterstellt. Das wahre kalorische Äquivalent reicht von rund 4,69 kcal je Liter bei reiner Fettverbrennung bis rund 5,05 bei reiner Kohlenhydratverbrennung — eine Spanne von knapp 8 %, die sich im Lauf verschiebt, während das Glykogen schwindet. Nimm beide Unsicherheiten zusammen, und die ehrliche Aussage lautet: Laufen kostet 0,9 bis 1,1 kcal je Kilogramm und Kilometer — genau so viel Präzision, wie die Frage verdient.

Uhren, Laufbänder, und warum Bewegung ein schwacher Hebel ist

Uhren am Handgelenk sind bei der Herzfrequenz viel besser als bei der Energie. Shcherbina und Kollegen schickten sieben handelsübliche Handgelenksgeräte durch kontrollierte Laboraktivitäten — Sitzen, Gehen, Laufen, Radfahren — mit 60 Teilnehmenden. Der mediane Herzfrequenzfehler reichte von 2,0 % beim besten bis 6,8 % beim schlechtesten Gerät. Der mediane Fehler beim Energieumsatz reichte von 27,4 % beim besten bis 92,6 % beim schlechtesten. Ihr Fazit: Die meisten Geräte messen die Herzfrequenz angemessen, schätzen den Energieumsatz aber schlecht, und Vorsicht bei der Nutzung dieser Schätzungen sei angebracht. Eine Uhr, die 640 kcal meldet, sagt dir, dass sie in der Gegend liegt.

Die Anzeige eines Laufbands ist noch einmal eine andere Größe. Sie meldet Bruttoenergie, meist auf Basis einer voreingestellten Körpermasse, wenn du deine nicht eingegeben hast, und sie meldet die Kosten des Laufens auf einem bewegten Band statt über Grund. Jones und Doust zeigten 1996, dass eine Laufbandsteigung von 1 % die Energiekosten des Laufens im Freien am genauesten nachbildet, weil drinnen kein Luftwiderstand zu überwinden ist. Ein Laufband bei 0 % ist also ein etwas billigerer Lauf als dasselbe Tempo auf der Straße, und seine Kalorienanzeige ist eine Bruttozahl, berechnet für eine fremde Person.

Setze die Rechnung zusammen, und eine Folgerung ergibt sich ganz ohne Ratschlag. Ein 70-kg-Läufer verbraucht auf 10 km netto rund 700 kcal, und Careau und Kollegen fanden bei der Analyse des Gesamtenergieumsatzes von 1 754 Erwachsenen eine mittlere Energiekompensation von 28 % — nur rund 72 % der zusätzlich für Bewegung aufgewandten Energie tauchen als zusätzlich verbrauchte Energie dieses Tages auf. Diese 10 km sind also etwa 500 kcal zusätzlichen Tagesverbrauchs wert. Dem gegenüber steht ein halber Liter Lager mit rund 209 kcal, also drei Kilometern, und ein Gin Tonic mit rund 141 kcal, also zweien. Laufen ist ein hervorragender Weg, ein besserer Läufer zu werden, und ein ziemlich schwacher, eine Energiebilanz zu verschieben — denn die Zufuhrseite bewegt sich schneller als die Beine.

Häufige Fragen

Verbrennt Sprinten je Kilometer mehr Kalorien als Joggen?

Je Kilometer ganz leicht weniger. Je Minute deutlich mehr. Die ACSM-Gleichung ergibt Bruttokosten von 1,131 kcal je Kilogramm und Kilometer bei 8 km/h und 1,058 bei 18 km/h — rund sechs Prozent weniger bei mehr als doppelter Geschwindigkeit, weil der Ruheanteil an der Summe schrumpft. Margarias Messungen von 1963 fanden dieselbe Geschwindigkeitsunabhängigkeit bis 22 km/h. Geht es also um eine Kalorienzahl, ist die Distanz die zu ändernde Größe; das Tempo ändert eher die Fitness.

Warum ist die Zahl meiner Uhr so viel höher als diese Rechnung?

Zwei Gründe, wahrscheinlich beide. Deine Uhr meldet Bruttoenergie, inklusive des Ruheumsatzes, den du ohnehin gehabt hättest — rund ein Zehntel einer langsamen Stunde. Und Energieschätzungen am Handgelenk sind schlicht nicht sehr genau: In einer kontrollierten Studie mit sieben Geräten und 60 Teilnehmenden reichte der mediane Fehler beim Energieumsatz von 27,4 % beim besten bis 92,6 % beim schlechtesten Gerät, gegenüber 2,0 bis 6,8 % bei der Herzfrequenz an denselben Handgelenken. Nutze die Uhr für Tempo, Distanz und Puls; nutze die Rechnung für Kalorien.

Wie viel legt ein Anstieg wirklich drauf?

Weit mehr als das Tempo. In der Kilometerform der ACSM-Gleichung legt der Steigungsterm das 4,5-Fache der Steigung als Bruch drauf: 2 % Steigung erhöhen die Nettokosten also um 9 %, 5 % um 22,5 % und 10 % um 45 %. Vergleiche das mit den rund 6 %, die den langsamsten Trab von 18 km/h trennen. Der Bergauf-Koeffizient darf nicht auf Abstiege extrapoliert werden: Bergab kostet weniger als die Ebene, aber nicht proportional, und das Modell hat überhaupt keinen Term für die Muskelschäden eines langen Abstiegs.

Verbrenne ich die Kalorien eines Laufs durch den Nachbrenneffekt doppelt?

Nein. Der Sauerstoffmehrverbrauch nach der Belastung ist real, aber für die Art Laufen, die die meisten betreiben, klein — und er wird von einem viel größeren gegenläufigen Effekt überdeckt. Careau und Kollegen fanden bei der Analyse des Gesamtenergieumsatzes von 1 754 Erwachsenen eine mittlere Energiekompensation von 28 %: Nur rund 72 % der zusätzlich für Bewegung aufgewandten Energie werden zu zusätzlich verbrauchter Energie dieses Tages, weil andere Umsatzanteile darauf hin sinken. Unter dem Strich ist ein Lauf etwas weniger wert als seine eigene Rechnung, nicht mehr.

Gilt die Regel auch fürs Gehen?

Nein — Gehen ist je Wegstrecke billiger und hängt, anders als Laufen, stark von der Geschwindigkeit ab. Margarias Arbeit von 1963 sagt es direkt: Laufen in der Ebene kostet etwa das Doppelte des Gehens bei dessen ökonomischster Geschwindigkeit von rund 4 km/h, und die Gehkurve wird mit steigender Geschwindigkeit fortschreitend steiler, während die Laufgerade flach bleibt. Deshalb ist die Laufregel so aufgeräumt und ihr Geh-Pendant nicht: Fürs Gehen brauchst du die Geschwindigkeit, fürs Laufen meist nicht.