Fragt man einen Marathonläufer eine Woche vor seinem großen Rennen, was er gerade macht, wird er mit Sicherheit die Wetter-App auf seinem Handy aktualisieren. Das liegt daran, dass feuchte Bedingungen, eiskalter Regen oder sogar ein zu sonniger und heißer Tag zu schlechteren Zeiten führen können als während des Trainings. Läuferinnen und Läufer trainieren monatelang für einen Marathon, und es kann verheerend sein, wenn ihre hart erarbeitete Leistung durch etwas beeinträchtigt wird, auf das sie keinen Einfluss haben, wie zum Beispiel das Wetter. Jetzt haben diese Athleten möglicherweise einen weiteren Faktor, über den sie sich in den Tagen vor ihrem Lauf Gedanken machen müssen: die Luftqualität.

Eine neue Studie, die im Dezember 2024 in der Fachzeitschrift »Sports Medicine« veröffentlicht wurde, fand einen Zusammenhang zwischen höherer Luftverschmutzung – wenn auch unterhalb der von der US-amerikanischen Environmental Protection Agency festgelegten Normen – und schlechteren Marathonzeiten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass selbst geringe Mengen an Luftverschmutzung die sportliche Leistung beeinträchtigen können.

Die Forscher konzentrierten sich auf eine Art von Luftverschmutzung, die als Feinstaub bekannt ist. Dabei handelt es sich um mikroskopisch kleine Partikel, die sich durch eine Vielzahl von Schadstoffen wie landwirtschaftliche Abfälle und Autoabgase in der Luft anreichern. Die Partikel sind so klein, dass sie leicht tief in die Lunge und sogar in den Blutkreislauf gelangen können. Frühere Forschungen haben diese winzigen Luftpartikel bereits mit verschiedenen medizinischen Problemen in Verbindung gebracht. In Studien wurden Zusammenhänge zwischen einer erhöhten Feinstaub-Exposition, sowohl über kurze als auch über längere Zeiträume, und einer Reihe von Gesundheitsproblemen festgestellt, darunter Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Lungen-Erkrankungen.

Studien haben auch gezeigt, dass körperliche Betätigung in Zeiten schlechter Luftqualität – zum Beispiel bei einer hohen Konzentration dieser Feinstaubpartikel in der Luft -nachteiligfür unsere Gesundheit ist. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, wie sich diese Art der Luftverschmutzung auf die Leistung bei Ausdauerwettkämpfen wie Marathonläufen auswirkt, bei denen die Sportler stundenlang im Freien trainieren und schwer atmen müssen.

Um dies besser zu verstehen, verwendeten die Forschenden ein Modell basierend auf maschinellem Lernen, um abzuschätzen, wie viel Feinstaub an jeder Kilometermarkierung auf der Strecke von neun Marathons in den USA zwischen 2003 und 2019 in der Luft war. Ihr Modell kombinierte dabei Daten aus verschiedenen Quellen, einschließlich Luftsensoren, mit Längen- und Breitenkoordinaten, Wetter und Topografie. Anstatt sich auf Messstationen zu verlassen, die oft kilometerweit von der Marathonstrecke entfernt sind, konnten die Forschenden mit Hilfe dieses Modells die Luftqualität auf der gesamten Strecke genauer einschätzen, oft bis auf die Meile genau (eine Meile entspricht ungefähr 1,6 Kilometern).

Anschließend verglichen sie diese Daten mit den entsprechenden Zielzeiten für die Marathonveranstaltungen aus mehr als 1,5 Millionen Zielzeiten von männlichen Läufern und etwas mehr als einer Millionen Zielzeiten von weiblichen Läufern. Die Forschenden berücksichtigten auch andere Wetterfaktoren, die die Zeiten beeinflussen könnten, wie große Hitze oder hohe Luftfeuchtigkeit.

Schlechtere Laufzeiten bei mehr Feinstaub in der Luft

Die Ergebnisse zeigten, dass ein Anstieg der Feinstaubbelastung um nur ein Mikrogramm pro Kubikmeter mit einer um 32 Sekunden langsameren Zielzeit für männliche Marathonläufer und einer um 25 Sekunden langsameren Zielzeit für weibliche Läufer verbunden war. Darüber hinaus waren diese Auswirkungen bei Läufern, die in der Studie als »schneller als der Median« bezeichnet wurden, am stärksten ausgeprägt – mit anderen Worten, bei Läufern, die zwar schnell waren, aber nicht unbedingt zu den Spitzenläufern gehörten.

Elvira Fleury, Doktorandin an der Harvard T. H. Chan School of Public Health und Hauptautorin der Studie, sagt, dass Marathonläufer die Luftverschmutzung am Wettkampftag ähnlich wie andere Wetterbedingungen, etwa Hitze und Feuchtigkeit, betrachten sollten. »Denken Sie bei der Bewertung Ihrer Leistung so, wie Sie auch bei Hitze denken würden. Wenn es am Tag des Marathons sehr heiß war, könnten Sie sich sagen: ›Es ist okay, dass ich etwas langsamer gelaufen bin, weil es so heiß war‹ «, sagt Fleury, die selbst Ausdauersportlerin ist. »Genau das kann man mit diesen Daten tun und sagen: ›Die Luftverschmutzung war wirklich hoch; vielleicht bin ich deshalb etwas langsamer gelaufen.‹ «

»Die Ergebnisse machen deutlich, wie wichtig es ist, zu untersuchen, wie sich die ›wirksame Dosis‹ eines bestimmten Schadstoffs unter sportlichen Bedingungen verändert und was das für die Gesundheit bedeuten könnte«, sagt Matthew Ely, Assistenzprofessor für Humanphysiologie am Providence College, dessen Arbeit sich auf die kardiovaskuläre Physiologie und den Einfluss von Umweltfaktoren auf die sportliche Leistung konzentriert. Ely war nicht an der aktuellen Studie beteiligt.

Obwohl der Zusammenhang zwischen der Luftqualität und der Leistung bei Ausdauerwettbewerben im Allgemeinen noch nicht sehr gut erforscht ist, entspricht die neue Studie dem derzeitigen Kenntnisstand. Eine kleine Studie, die 2023 in Scientific Reports veröffentlicht wurde, verfolgte 334 männliche College-Athleten von 46 Universitäten in den USA und maß ihre Belastung durch Luftverschmutzung und Ozon während eines 21-tägigen Trainingszeitraums für einen 5-Kilometer-Meisterschaftslauf. Die Forscher fanden heraus, dass diejenigen, die während des Trainings höheren Feinstaub- und Ozonwerten ausgesetzt waren, das Rennen im Durchschnitt langsamer beendeten.

Abgesehen von den Laufzeiten werfen die Ergebnisse neue Fragen zu Sport, Luftverschmutzung und Sicherheit von Läufern auf. Zum einen möchten die Forschenden besser verstehen, was auf physiologischer Ebene geschieht, wenn Menschen bei schlechter Luftqualität laufen. Da in dieser Studie nur ein Zusammenhang zwischen der Laufleistung und der Luftqualität festgestellt wurde, wäre ein grundlegender nächster Forschungsschritt, so Fleury, zu verstehen, was dabei im Körper vor sich geht und zu den schlechteren Leistungen führt. Die Forschenden spekulieren, dass die Zunahme von Feinstaub die Laufleistung durch Verengung der Blutgefäße, vermehrte Entzündungen und Beeinträchtigung der Lungen- und Gehirnfunktion verringern könnte, doch sind weitere Forschungen erforderlich, um die genauen Mechanismen zu ermitteln.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Luftqualität eine tiefergreifendere Auswirkung auf das Training haben könnte als bisher angenommen. Die meisten großen Marathons finden in großen städtischen Gebieten statt, so Ely. »Wir alle wissen, dass Bewegung wichtig für uns ist. Wir wissen aber auch, dass in Großstädten Umweltschadstoffe vorhanden sind«, sagt er. »Ist das etwas, dem wir nun mehr Aufmerksamkeit schenken müssen?«