Open this publication in new window or tab >>2023 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]
Biathlon is an endurance-based winter sport that combines crosscountry (XC) skiing with rifle marksmanship. While skiing, biathletes carry the rifle (weighing ≥ 3.5 kg) on their backs. However, research regarding the effects of rifle carriage in biathlon is lacking. Therefore, the aim of this body of work was to investigate how rifle carriage in biathlon affects physiological and biomechanical variables related to biathlon skiing performance, and possible sex differences associated with rifle carriage. Physiological (Study I) and kinematical (Study III) effects of rifle carriage were tested in a laboratory using treadmill roller-skiing, whereas the effects of rifle carriage on gear distribution were tested in the field on snow (Study IV). In addition, the effects of supplementary rifle-carriage training on physiological variables and skiing performance were investigated (Study II).
The results of this thesis show that rifle carriage affects both physiological and biomechanical variables during biathlon skiing. From a physiological perspective, skiing with the rifle (WR) increased respiratory variables (oxygen uptake, ventilation rate and carbon dioxide production) and blood lactate concentration (BLa) at workloads around or above the lactate threshold during submaximal skiing, while the speed at 4 mmol of BLa (speed@4mmol) decreased compared to skiing without the rifle (NR) (Study I). During maximal treadmill roller-skiing the anaerobic metabolic rate (MRan) decreased when skiing WR, and MRan together with speed@4mmol explained ~ 80% of the variation in time trial (TT) performance WR (Study I). Rifle carriage also impaired TT performance during both treadmill rollerskiing in the laboratory (Study I) and on-snow skiing in the field (Study IV). From a biomechanical perspective, skiing WR decreased flexion/extension range of motion (ROM) in the shoulder and thorax, while abduction/adduction and internal/external rotation ROM in the shoulder and thorax increased compared to NR (Study III). Rifle carriage also decreased the maximal height of the shoulders during skiing (i.e., exhibiting a lower body position), which was related to a more forward tilt of the thorax compared to skiing NR (Study III). During the on-snow TT, skiing WR increased the use of gear 2, while the distance and time spent in gear 3 was decreased (Study IV). Although the relative mass of the rifle was greater for the women compared to the men (Study I–IV), the physiological, performance and biomechanical responses to rifle carriage were similar for both sexes. The only exception was a larger decrease in flexion/extension ROM in the thorax during skiing WR for the women compared to the men (Study III). During the training intervention, only ~ 10% of the endurance-based training was performed WR for the control group. Compared to the control group, one additional training session per week (~ 2 h∙week-1) WR over a 16-week period did not affect physiological variables or improve roller-skiing performance (Study II).
This body of work showed that rifle carriage affects physiological, biomechanical and performance aspects of biathlon skiing, and that a relatively low amount of the training is performed WR. This thesis contributes new knowledge of the unique demands of biathlon skiing, which can inform development of sport-specific training. To improve biathlon skiing performance, training WR may be individualized to each athlete, with specific focus on training intensities and technique development when skiing with the rifle.
Abstract [sv]
Skidskytte är en uthållighetsbaserad vinteridrott som kombinerar längdskidåkning med gevärsskytte. Under skidåkningsmomentet bär skidskytten sitt gevär (vikt ≥ 3.5 kg) på ryggen. Forskningen om hur geväret påverkar skidåkningen inom skidskytte är dock begränsad. Syftet med denna avhandling var därför att undersöka hur bärandet av geväret inom skidskytte påverkar fysiologiska och biomekaniska variabler relaterade till skidprestation, och eventuella könsskillnader associerade med bärandet av geväret. Fysiologiska (Studie I) och kinematiska (Studie III) effekter av bärandet av geväret undersöktes genom rullskidåkning på rullband i laboratoriemiljö, medan gevärets påverkan på växelval undersöktes i fält genom skidåkning på snö (Studie IV). Dessutom undersöktes hur en ökad mängd träning med geväret påverkar fysiologiska variabler och skidprestation (Studie II).
Avhandlingens resultat visade att bärandet av geväret under skidåkningsmomentet i skidskytte påverkar både fysiologiska och biomekaniska variabler. Från ett fysiologiskt perspektiv, så ökar skidåkning med gevär (WR) respiratoriska variabler (syreupptag, ventilation och koldioxidproduktion) och koncentrationen av blodlaktat (BLa) vid intensiteter nära eller över laktattröskeln vid submaximal skidåkning, medan hastigheten vid 4 mmol av BLa (speed@4mmol) minskade i jämförelse med utan gevär (NR) (Studie I). Vid maximal rullskidåkning på rullband WR minskade den anaeroba energiomsättning, vilken tillsammans med speed@4mmol förklarade ~ 80% av variationen i prestation för tidsloppet (TT) vid skidåkning WR (Studie I). Bärandet av geväret försämrade också TT prestationen både för rullskidåkning på rullband (Studie I) och för skidåkning på snö i fält (Studie IV). Från ett biomekaniskt perspektiv så minskade skidåkning WR rörelseomfånget (ROM) för flexion/extension i axel xv och torso, medan ROM för abduktion/adduktion och intern/extern rotation i axel och torso ökade i jämförelse med NR (Studie III). Bärandet av geväret minskade också den maximala höjden av axlarna under skidåkning (dvs. uppvisade en lägre kroppsposition), vilket var relaterat till en större framåtlutning av torson i jämförelse med NR (Studie III). För det TT som genomfördes på snö, så ökade skidåkning WR användandet av växel 2, medan distans och tid i växel 3 minskade (Studie IV). Även fast gevärets vikt i förhållande till kroppsvikt var högre för kvinnor än för män (Studie I–IV), så var den fysiologiska, prestationen och biomekaniska responsen till bärandet av geväret liknande för båda könen. Det enda undantaget var en större minskning i ROM för flexion/extension i torson för kvinnor jämfört med män vid skidåkning WR (Studie III). Under träningsinterventionen genomfördes endast ~ 10% av uthållighetsträningen WR för kontrollgruppen. I jämförelse med kontrollgruppen, så hade ett extra träningspass per vecka WR (~ 2 timmar∙vecka-1) under en 16 veckors period ingen effekt på fysiologiska variabler eller förbättrade skidprestationen (Studie II).
Denna avhandling visade att bärandet av geväret påverkar fysiologiska, biomekaniska och prestationsaspekter vid skidåkning, samt att en relativt liten mängd av träningen genomförs WR. Denna avhandling ökar vår kunskap om de unika krav som skidåkningsmomentet i skidskytte ställer, vilket kan vara viktigt för utvecklingen av den idrottsspecifika träningen. För att förbättra skidprestationen inom skidskytte bör träningen WR vara individuellt anpassad till varje atlet, med specifikt fokus på träningsintensitet och teknikutveckling vid skidåkning med gevär.
Place, publisher, year, edition, pages
Sundsvall: Mid Sweden University, 2023. p. 132
Series
Mid Sweden University doctoral thesis, ISSN 1652-893X ; 385
Keywords
3D-measurement, anaerobic energy contribution, crosscountry skiing, kinematics, lactate threshold, load carriage, oxygen uptake, performance, sex differences, sub-techniques, training
National Category
Sport and Fitness Sciences
Identifiers
urn:nbn:se:miun:diva-46878 (URN)978-91-89341-98-2 (ISBN)
Public defence
2023-02-17, O212, Kunskapens väg 8, Östersund, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Note
Vid tidpunkten för disputationen var följande delarbete opublicerat: delarbete 4 inskickat och under granskning.
At the time of the doctoral defence the following paper was unpublished: paper 4 submitted and in review.
2023-01-202023-01-182023-03-27Bibliographically approved