Pacing in swimming - variability and effects of manipulations

Abstract

Introduction: In any athletic event, the ability to appropriately distribute energy, is essential to prevent premature fatigue prior to the completion of the event. In sport science literature this is termed ‘pacing’. Within the past decade, research aiming to better understand the underlying mechanisms influencing the selection of an athlete’s pacing during exercise has dramatically increased. It is suggested that pacing is a combination of anticipation, knowledge of the end-point, prior experience and sensory feedback. To date, most of this research has been conducted in running or cycling, with studies focusing on pacing in swimming currently lacking. This is surprising considering that minor fluctuations in velocity during swimming may have meaningful influences on performance due to elevation in energy cost caused by the high fluid resistance in this sport. As such, pacing is likely to have an even greater influence on overall performance in swimming compared to land-based endurance sports. The aim of this thesis was to determine if pacing is consistent in simulated and actual competitive events performed by highly-trained junior and elite swimmers, and determine the influence of pacing manipulation on overall performance during middle-distance swimming. Methods: To analyse variability in pacing during simulated middle-distance swimming competition, highly-trained junior swimmers performed swimming events of varying distance (200 m, 400 m and 800 m) twice on separate occasions and under standardized conditions. Additionally, based on the world’s top-50 swimmers of the year 2010 split times of 362 races (182 finals, 180 heats) of 158 different elite swimmers were analysed, retrospectively, to assess variability between and within real competitions. In order to examine the influence of pacing manipulation on middle-distance swimming performance the starting strategy of 400 m front-crawl races was manipulated. Within this study swimmers completed the initial 100 m slower (4.5% ± 2.2%) or faster (2.4% ± 1.6%) than a previous self-paced 400 m trial. Results: The pacing pattern in middle-distance swimming seems to be consistent during simulated competitions in highly-trained junior swimmers, especially in the first three quarters of the race. Moderate manipulations of the starting speed during simulated 400 m front-crawl competitions seem to negatively affect overall performance. Nonetheless, seven out of fifteen swimmers recorded faster times during a manipulated trial (three when starting faster, four when starting slower).Compared to highly-trained but junior swimmers elite athletes show an even smaller variation between competitions and within one event. Indeed, mixed modelling results revealed that within-subject standard deviation was higher compared to between-subject standard deviation leading to the hypothesis that variability in pacing seems to be related to the swimmer himself rather than to different competitors or competitions. Discussion/Conclusion: High-level junior swimmers can perform middle-distance simulated competitions with high reproducibility. The theoretical hypothesis that pacing profiles are stable has been confirmed especially for the first three quarters of each event, however, the last quarter showed greater absolute variability. Variability in elite swimmers was small from one competition to the next as well as within one event, supporting the importance of prior experience. Whether the chosen pacing pattern, self-selected by athletes, is optimal for each individual swimmer remains unclear. Indeed, when manipulating pacing it was observed that some swimmers may not self-select an optimal pattern, since their performance improved. As such, the findings from this thesis indicate that individual swimmers may benefit from experimenting with small variations in pacing during training and competition in an attempt to find the individual pattern that works best under specific conditions. Future research should aim at identifying which athletes might benefit from pacing manipulation. Influencing factors may not be limited to physiological variables indicating ‘optimal’ pacing for an individual but could also include psychological factors such as personality aspects, affect, attentional focus, emotions and motivation.

Für Ausdauersportler ist die Einteilung aller energetischen Ressourcen für eine optimale Gesamtleistung im Wettkampf von entscheidender Bedeutung. Dabei ist es wichtig, die Geschwindigkeit so einzuteilen, dass eine frühzeitige Ermüdung vermieden, aber dennoch die individuell bestmögliche Leistung erbracht wird. In der Sportwissenschaft wird dies als ‘pacing’ (zu dt. Renneinteilung) definiert. In den vergangenen Jahren hat das wissenschaftliche Interesse an ‘Pacingmustern’ und den zugrunde liegenden Mechanismen deutlich zugenommen. Es wird angenommen, dass die ‘Wahl’ einer bestimmten Pacingstrategie von Antizipation, Erfahrung, sensorischem Feedback sowie dem Wissen über die zurückzulegende Gesamtdistanz beeinflusst wird. Bislang wurden die meisten Pacingstudien im Rad- oder Laufsport durchgeführt. Zu pacing im leistungsorientierten Schwimmen gibt es bislang jedoch nur unzureichend Daten. Allerdings kann vermutet werden, dass (optimales) pacing gerade im Schwimmsport bedeutend sein könnte, da aufgrund des höheren Widerstandes im Wasser bereits minimale Veränderungen der Geschwindigkeit zu einer relevanten Erhöhung des Energieverbrauchs führen und dadurch die Gesamtleistung beeinflusst werden kann. Daher war es das Ziel dieser Dissertationsarbeit zu untersuchen, ob Pacingmuster von leistungsorientierten Juniorenschwimmern sowie von Weltklasse Schwimmern in simulierten bzw. realen Wettkämpfen gut reproduzierbar sind. In einem weiteren Schritt sollte der Einfluss einer Manipulation der Anfangsstrategie auf die Gesamtleistung in simulierten 400 m Rennen erfasst werden. Um die Variabilität von pacing bei leistungsorientierten Juniorenschwimmern zu untersuchen, wurden über drei verschiedene Strecken (200 m, 400 m und 800 m) je zwei simulierte Wettkämpfe innerhalb einer Woche unter möglichst standardisierten Bedingungen durchgeführt. Weiterhin wurden insgesamt 362 Rennen (182 Endläufe, 180 Vorläufe) von 158 verschiedenen Weltklasse Schwimmern (basierenden auf der Weltrangliste von 2010) retrospektiv analysiert, um die Variabilität zwischen bzw. innerhalb (Vor- zu Endlauf) von realen Wettkämpfen zu bestimmen. In einer abschließenden Studie wurde dann die Anfangsgeschwindigkeit in einem 400 m Kraulrennen manipuliert. Dabei sollten leistungsorientierte Juniorenschwimmer die ersten 100 m einmal 4.5% (± 2.2%) langsamer und einmal 2.4% (± 1.6%) schneller angehen als in einem zuvor durchgeführten selbst eingeteilten Rennen. Es kann festgestellte werden, dass die Renneinteilung von leistungsorientierten Juniorenschwimmern innerhalb simulierter Wettkämpfen vor allem im ersten Drittel des Rennens gut reproduzierbar ist. Eine moderate Manipulation der Anfangsgeschwindigkeit hat insgesamt einen negative Effekt auf die 400 m Gesamtleistung, allerdings muss festgehalten werden, dass sieben von fünfzehn Schwimmern eine bessere Leistung in einem manipulierten Rennen zeigten (drei bei einem schnelleren, vier bei einem langsameren Start). Im Vergleich zu leistungsorientierten Juniorenschwimmern wurde bei Weltklasse Schwimmern sowohl zwischen als auch innerhalb eines Wettkampfes eine geringere Variabilität im Pacingmusters festgestellt. Aufgrund der Ergebnisse des gemischten linearen Modells kann angenommen werden, dass die Gesamtvariabilität eher auf die Variation innerhalb eines Schwimmers als dem externen Einfluss verschiedener Gegner und/oder Wettkämpfen zurückzuführen ist (höhere intraindividuelle Standardabweichung im Vergleich zur interindividuellen). Leistungsorientierte Juniorenschwimmer zeigen in simulierten Mittelstrecken Rennen eine gute Reproduzierbarkeit ihrer Pacingmuster. Dabei wird die theoretische Annahme, dass Ausdauerathleten innerhalb ihrer Karriere ein stabiles pacing entwickeln vor allem für das erste Drittel eines Rennens bestätigt. Allerdings zeigte das letzte Drittel eine höhere Variabilität. Bei Weltklasse Schwimmer konnte sowohl von einem Wettkampf zum nächsten als auch innerhalb eines Wettkampfes eine geringere Variation im pacing festgestellt werden. Dadurch lässt sich annehmen, dass die Erfahrung aus früheren Rennen bedeutend für das Pacingmusters zu sein scheint. Allerdings ist bislang noch unklar, ob solch ein gefestigtes Muster bei jedem Athleten zur individuell besten Leistung führt. In diesem Zusammenhang konnte innerhalb der vorliegenden Dissertation bei sieben von fünfzehn trainings- und wettkampferfahrenen Schwimmern eine Verbesserung der 400 m Leistung gezeigt werden, wenn die Anfangsstrategie manipuliert wurde. Daher kann angenommen werden, dass einzelne Schwimmer davon profitieren könnten ihr gefestigtes Pacingmusters in Training und Wettkampf zu variieren, um die individuell beste Renneinteilung zu finden.