Thea Heidi Fühner

• The relevance of physical fitness for children’s and adolescents’ health is indisputable and it is crucial to regularly assess and evaluate children’s and adolescents’ individual physical fitness development to detect potential negative health consequences in time. Physical fitness tests are easy-to-administer, reliable, and valid which is why they should be widely used to provide information on performance development and health status of children and adolescents. When talking about development of physical fitness, two perspectives can be distinguished. One perspective is how the physical fitness status of children and adolescents changed / developed over the past decades (i.e., secular trends). The other perspective covers the analyses how physical fitness develops with increasing age due to growth and maturation processes. Although, the development of children’s and adolescents’ physical fitness has been extensively described and analyzed in the literature, still some questions remain to be uncovered that will be addressed in theThe relevance of physical fitness for children’s and adolescents’ health is indisputable and it is crucial to regularly assess and evaluate children’s and adolescents’ individual physical fitness development to detect potential negative health consequences in time. Physical fitness tests are easy-to-administer, reliable, and valid which is why they should be widely used to provide information on performance development and health status of children and adolescents. When talking about development of physical fitness, two perspectives can be distinguished. One perspective is how the physical fitness status of children and adolescents changed / developed over the past decades (i.e., secular trends). The other perspective covers the analyses how physical fitness develops with increasing age due to growth and maturation processes. Although, the development of children’s and adolescents’ physical fitness has been extensively described and analyzed in the literature, still some questions remain to be uncovered that will be addressed in the present doctoral thesis. Previous systematic reviews and meta-analyses have examined secular trends in children’s and adolescents’ physical fitness. However, considering that those analyses are by now 15 years old and that updates are available only to limited components of physical fitness, it is time to re-analyze the literature and examine secular trends for selected components of physical fitness (i.e., cardiorespiratory endurance, muscle strength, proxies of muscle power, and speed). Fur-thermore, the available studies on children’s development of physical fitness as well as the ef-fects of moderating variables such as age and sex have been investigated within a long-term ontogenetic perspective. However, the effects of age and sex in the transition from pre-puberty to puberty in the ninth year of life using a short-term ontogenetic perspective and the effect of timing of school enrollment on children’s development of physical fitness have not been clearly identified. Therefore, the present doctoral thesis seeks to complement the knowledge of children’s and adolescents’ physical fitness development by updating secular trend analysis in selected components of physical fitness, by examining short-term ontogenetic cross-sectional developmental differences in children`s physical fitness, and by comparing physical fitness of older- and younger-than-keyage children versus keyage-children. These findings provide valuable information about children’s and adolescents’ physical fitness development to help prevent potential deficits in physical fitness as early as possible and consequently ensure a holistic development and a lifelong healthy life. Initially, a systematic review to provide an ‘update’ on secular trends in selected components of physical fitness (i.e., cardiorespiratory endurance, relative muscle strength, proxies of muscle power, speed) in children and adolescents aged 6 to 18 years was conducted using the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analysis statement guidelines. To examine short-term ontogenetic cross-sectional developmental differences and to compare physical fitness of older- and younger-than-keyage children versus keyage-children physical fitness data of 108,295 keyage-children (i.e., aged 8.00 to 8.99 years), 2,586 younger-than-keyage children (i.e., aged 7.00 to 7.99 years), and 26,540 older-than-keyage children (i.e., aged 9.00 to 9.99 years) from the third grade were analyzed. Physical fitness was assessed through the EMOTIKON test battery measuring cardiorespiratory endurance (i.e., 6-min-run test), coordina-tion (i.e., star-run test), speed (i.e., 20-m linear sprint test), and proxies of lower (i.e., standing long jump test) and upper limbs (i.e., ball-push test) muscle power. Statistical inference was based on Linear Mixed Models. Findings from the systematic review revealed a large initial improvement and an equally large subsequent decline between 1986 and 2010 as well as a stabilization between 2010 and 2015 in cardiorespiratory endurance, a general trend towards a small improvement in relative muscle strength from 1972 to 2015, an overall small negative quadratic trend for proxies of muscle power from 1972 to 2015, and a small-to-medium improvement in speed from 2002 to 2015. Findings from the cross-sectional studies showed that even in a single prepubertal year of life (i.e., ninth year) physical fitness performance develops linearly with increasing chronological age, boys showed better performances than girls in all physical fitness components, and the components varied in the size of sex and age effects. Furthermore, findings revealed that older-than-keyage children showed poorer performance in physical fitness compared to keyage-children, older-than-keyage girls showed better performances than older-than-keyage boys, and younger-than-keyage children outperformed keyage-children. Due to the varying secular trends in physical fitness, it is recommended to promote initiatives for physical activity and physical fitness for children and adolescents to prevent adverse effects on health and well-being. More precisely, public health initiatives should specifically consider exercising cardiorespiratory endurance and muscle strength because both components showed strong positive associations with markers of health. Furthermore, the findings implied that physical education teachers, coaches, or researchers can utilize a proportional adjustment to individually interpret physical fitness of prepubertal school-aged children. Special attention should be given to the promotion of physical fitness of older-than-keyage children because they showed poorer performance in physical fitness than keyage-children. Therefore, it is necessary to specifically consider this group and provide additional health and fitness programs to reduce their deficits in physical fitness experienced during prior years to guarantee a holistic development.…
• Die Relevanz der körperlichen Fitness für die Gesundheit von Kindern und Jugendlichen ist unbestritten und es ist von entscheidender Bedeutung, den individuellen körperlichen Fitnesszustand von Kindern und Jugendlichen regelmäßig zu untersuchen und zu bewerten, um mögliche negative gesundheitliche Folgen rechtzeitig zu erkennen. Tests zur Bewertung der körperlichen Fitness sind einfach durchzuführen, reliabel und valide, weshalb sie in großem Umfang eingesetzt werden sollten, um Informationen über die Entwicklung der körperlichen Fitness und den Gesundheitszustand von Kindern und Jugendlichen zu erhalten. Bei der Betrachtung der Entwicklung der körperlichen Fitness lassen sich zwei Perspektiven unterscheiden. Die eine Perspektive untersucht, wie sich die körperliche Fitness von Kindern und Jugendlichen in den letzten Jahrzehnten verändert bzw. entwickelt hat (sog. säkulare Trends). Die andere Perspektive analysiert, wie sich die körperliche Fitness mit zunehmendem Alter aufgrund von Wachstums- und Reifungsprozessen entwickelt. ObwohlDie Relevanz der körperlichen Fitness für die Gesundheit von Kindern und Jugendlichen ist unbestritten und es ist von entscheidender Bedeutung, den individuellen körperlichen Fitnesszustand von Kindern und Jugendlichen regelmäßig zu untersuchen und zu bewerten, um mögliche negative gesundheitliche Folgen rechtzeitig zu erkennen. Tests zur Bewertung der körperlichen Fitness sind einfach durchzuführen, reliabel und valide, weshalb sie in großem Umfang eingesetzt werden sollten, um Informationen über die Entwicklung der körperlichen Fitness und den Gesundheitszustand von Kindern und Jugendlichen zu erhalten. Bei der Betrachtung der Entwicklung der körperlichen Fitness lassen sich zwei Perspektiven unterscheiden. Die eine Perspektive untersucht, wie sich die körperliche Fitness von Kindern und Jugendlichen in den letzten Jahrzehnten verändert bzw. entwickelt hat (sog. säkulare Trends). Die andere Perspektive analysiert, wie sich die körperliche Fitness mit zunehmendem Alter aufgrund von Wachstums- und Reifungsprozessen entwickelt. Obwohl die Entwicklung der körperlichen Fitness von Kindern und Jugendlichen in der Literatur ausführlich beschrieben und analysiert wurde, sind noch einige Fragen offen, welche in der vorliegenden Doktorarbeit adressiert werden. Frühere systematische Überblicksbeiträge und Meta-Analysen haben säkulare Trends in der körperlichen Fitness von Kindern und Jugendlichen untersucht. Da diese Analysen jedoch mittlerweile 15 Jahre alt sind und Aktualisierungen nur für ausgewählte Komponenten der körperlichen Fitness zur Verfügung stehen, ist es notwendig, die Literatur neu zu analysieren und säkulare Trends für ausgewählte Komponenten der körperlichen Fitness (d. h. aerobe Ausdauer, relative Muskelkraft, Schnellkraft und Schnelligkeit) zu untersuchen. Darüber hinaus wurden die verfügbaren Studien über die Entwicklung der körperlichen Fitness von Kindern sowie die Effekte moderierender Variablen wie Alter und Geschlecht in einer langfristigen ontogenetischen Perspektive untersucht. Die Effekte von Alter und Geschlecht beim Übergang von der Vorpubertät zur Pubertät im neunten Lebensjahr unter einer kurzfristigen ontogenetischen Perspektive und die Effekte des Zeitpunkts der Einschulung auf die Entwicklung der körperlichen Fitness von Kindern sind jedoch bislang nicht eindeutig identifiziert worden. Die vorliegende Doktorarbeit hat daher das Ziel, den Wissensstand über die Entwicklung der körperlichen Fitness von Kindern und Jugendlichen zu ergänzen, indem säkulare Trendanalysen ausgewählter Komponenten der körperlichen Fitness aktualisiert werden, kurzfristige ontogenetische Entwicklungsunterschiede in der körperlichen Fitness von Kindern im Querschnitt untersucht werden und die körperliche Fitness von älteren und jüngeren Kindern im Vergleich zu Stichtagskindern analysiert wird. Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Informationen über die Entwicklung der körperlichen Fitness von Kindern und Jugendlichen, um möglichen Defiziten in der körperlichen Fitness so früh wie möglich vorzubeugen und damit eine ganzheitliche Entwicklung und ein lebenslanges gesundes Leben zu gewährleisten. Zunächst wurde ein systematischer Überblicksbeitrag verfasst, um den Wissenstand der säkularen Trends bei ausgewählten Komponenten der körperlichen Fitness (d. h. aerobe Ausdauer, relative Muskelkraft, Schnellkraft, Schnelligkeit) bei Kindern und Jugendlichen gemäß den PRISMA Richtlinien zu aktualisieren. Um kurzfristige ontogenetische Entwicklungsunterschiede im Querschnitt zu untersuchen und die körperliche Fitness von älteren und jüngeren Kindern im Vergleich zu Stichtagskindern zu analysieren, wurden die Daten zur körperlichen Fitness von 108.295 Stichtagskindern (d. h. im Alter von 8,00 bis 8,99 Jahren), 2.586 jüngeren Kindern (d. h. im Alter von 7,00 bis 7,99 Jahren) und 26.540 älteren Kindern (d. h. im Alter von 9,00 bis 9,99 Jahren) aus der dritten Klasse analysiert. Die körperliche Fitness wurde anhand der EMOTIKON-Testbatterie zur Messung der aeroben Ausdauer (d. h. 6-min-Lauf), der Koordi-nation (d. h. Sternlauf), der Schnelligkeit (d. h. 20-m-Sprint) sowie der Schnellkraft der unteren (d. h. Standweitsprung) und oberen Extremitäten (d. h. Medizinballstoßen) erhoben. Die statistische Inferenz basierte auf Linear Mixed Models. Die Ergebnisse des systematischen Überblickbeitrags zeigten eine starke anfängliche Verbesserung und einen ebenso starken Rückgang zwischen 1986 und 2010 sowie eine Stabilisierung zwischen 2010 und 2015 bei der aeroben Ausdauer. Zudem war ein allgemeiner Trend zu einer geringen Verbesserung der relativen Muskelkraft zwischen 1972 und 2015, ein insgesamt geringer negativer quadratischer Trend bei der Schnellkraft zwischen 1972 und 2015 sowie eine geringe bis mittlere Verbesserung der Schnelligkeit zwischen 2002 und 2015 zu verzeichnen. Die Ergebnisse der Querschnittsstudien legten dar, dass sich die körperliche Fitness selbst in einem einzigen präpubertären Lebensjahr (d. h. neuntes Lebensjahr) mit zunehmendem chronologischen Alter linear entwickelt, dass Jungen in allen untersuchten Komponenten der körperlichen Fitness bessere Leistungen zeigten als Mädchen und dass sich die Komponenten der körperlichen Fitness in der Stärke der Alters- und Geschlechtseffekte stark unterschieden. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass Kinder, die älter als Stichtagskinder sind, im Vergleich zu Stichtagskindern schlechtere Leistungen zeigten; Mädchen, die älter als Stichtagskinder sind, bessere Leistungen zeigten als Jungen, die älter als Stichtagskinder sind; und Kinder, die jünger als Stichtagskinder sind, bessere Leistungen zeigten als Stichtagskinder. Aufgrund der unterschiedlichen säkularen Trends bei der körperlichen Fitness wird empfohlen, Initiativen für körperliche Aktivität und körperliche Fitness bei Kindern und Jugendlichen zu fördern, um negative Auswirkungen auf die Gesundheit und das Wohlbefinden zu verhindern. Insbesondere sollten Initiativen im Bereich der öffentlichen Gesundheit speziell das Training der aeroben Ausdauer und der Muskelkraft berücksichtigen, da beide Komponenten starke positive Assoziationen mit Gesundheitsmarkern aufweisen. Darüber hinaus legen die Ergebnisse nahe, dass Sportlehrkräfte, Trainer und Trainerinnen oder Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen eine proportionale Anpassung nutzen können, um die körperliche Fitness von Kindern im vorpubertären Schulalter individuell zu interpretieren. Ein besonderes Augenmerk sollte auf die Förderung der körperlichen Fitness von Kindern, die älter als Stichtagskinder sind, gelegt werden, da diese schlechtere Leistungen in der körperlichen Fitness zeigten als Stichtagskinder. Daher ist es notwendig, diese Gruppe besonders zu berücksichtigen und zusätzliche Gesundheits- und Fitnessprogramme anzubieten, um ihre Defizite in der körperlichen Fitness abzubauen und eine ganzheitliche Entwicklung zu gewährleisten.…