Tento článek měl vlastně vyjít jako první – jenže protože seriál vzniká v reálném čase, na některá souvislosti prostě přicházím později. V dnešním dílu se tedy dozvíte, jak souvisí měření výkonu jednotlivými motory biochemie (kdo o nich ještě neslyšel, může si připomenout prapůvodní článek o „ponorce“) a jak se výkonnost těchto motorů pozná z křivky středních maximálních výkonů.

Výkon je vždycky na dluh?

Ve svém úplně první prvním článku o měření výkonu jsem napsal, že zatím co údaj o tepové frekvenci je parametr z oblasti fyziologie, změřený výkon je parametr fyzikální. To je jistě pravda, jenže i tento fyzikální parametr souvisí (na rozdíl třeba od rychlosti) jen a pouze s aktivitou těla, pohánějícího bicykl. V tom případě musí souviset s jeho vnitřními pochody, i když se nevyjadřuje v „medicínských“ jednotkách. Co a kde tedy měříme, měříme li výkon a co když měříme tepovku? A jakou to má souvislost s tím, jaký motor zrovna pracuje?

Pro všechny, kteří se nechtějí vracet ke starému článku o ponorce provedu rychlé opakování podle obrázku. Jak je již (doufám) notoricky známo, kontrakce svalová a tedy i výkon cyklisty je závislá na takzvaném ATP (adenosintrifosfátu) a CP (kreatintrifosfátu). Tyto dvě sloučeniny vytvářejí „akumulátor“, ze kterého si sval bere energii tak, jako elektromotor. Rozdíl mezi plným dobitím baterie a okamžitým stavem tvoří první část tzv. kyslíkového dluhu (což vysvětlím dále).

Obnovu akumulátoru zajišťují dva „spalovací motory“ s různými charakteristikami. První je „tukový motor“, nepříliš výkonný, ale zato velmi vytrvalý a úsporný. Jeho nevýhodou je stoprocentní a trvalá závislost na stabilním přísunu kyslíku. Dokáže vyrobit jen tolik energie (obnovit tolik ATP a CP, dobít baterii), jak velký dostane přísun kyslíku.

Druhý je „sacharidový motor“. Jeho hlavní předností je, že dokáže vyrábět energii (obnovovat ATP a CP, dobíjet baterii) jak s plným pokrytím výroby kyslíkem, tak i při jeho relativním nedostatku. Pokud kyslíku není dost, spálí glukózu jen po úroveň laktátu (pro biochemiky, lékaře a hnidopichy pyruvátu;-), kdy kyslík není nutný, a zbytek procesu odloží „na později“. Množství laktátu v krvi a ve svalech je tak druhou částí kyslíkového dluhu.

Oproti původnímu obrázku na tom dnešním něco přibylo – je tu namalované srdce jako dmychadlo, dodávající motorům kyslík. Ve hře je totiž něco, co jsem dříve tolik nezdůrazňoval a snad ani příliš nevnímal. Součet maximálních výkonů obou motorů a tím i velikost spotřeby kyslíku je větší než maximální množství kyslíku, které je dmychadlo-srdce při „maximálních otáčkách“ schopno dodávat. To má za následek dvě věci. Za prvé „sacharidový motor“ při vyšším výkonu tukovému kyslík krade a výkon tukového motoru tedy s rostoucím celkovým výkonem klesá, jak relativně, tak později i celkově. Druhá skutečnost je daleko závažnější – tepová frekvence neukazuje celý aktuální výkon cyklisty, ale jen jeho část krytou spotřebou kyslíku. „Zatajuje“ před námi druhou část aktuálního výkonu, tu která je hrazena z obou kyslíkových dluhů.

Celou situaci komplikuje především další všeobecně málo zdůrazňovaný, až opomíjený fakt, totiž že výkon ATP-CP elektromotoru je ještě mnohem větší, než součet maximálních výkonů sacharidového a tukového, jinak řečeno špičkový odběr z akumulátoru mnohonásobně převyšuje maximální dobíjecí proud – a o tom nás tepovka informovat nedokáže.

Rozdíl nabíjení a odběru vytváří první část kyslíkového dluhu. Přitom platí, že dluh musí být vždy uhrazen. Tento první „účet“ je uhrazen přímo, pokud je špička krátkodobá a kyslíku pro chod obou na něm závislých motorů dostatek. To se děje prakticky neustále, protože i při jízdě tepově „v kompenzaci“ jsou v zatížení krátké špičky, překračující aktuální dodávku kyslíku a aktuální výkon obou „spalovacích motorů“.

Pokud je ale „odběrová špička“ delší (zhruba 10-30 vteřin, ale záleží především na předchozím zatížení a procentu vyčerpání ATP-CP rezervy) a přesahuje takzvaný FTP (Physiological threshold power, zhruba odpovídá výkonu na AnP) začne se dluh přesouvat na druhý, „laktátový“ účet (sacharidový motor musí zvýšit svůj výkon, přestože kyslíku dostatek není) a tam dokáže čekat na úhradu delší dobu. Proto má stav prvního (ATP-CP), nikoliv druhého (laktátového) účtu převažující vliv na aktuální výkon (=rychlost) a hlavně jeho další vývoj.

Pokud bychom tedy hledali odpověď na otázku v nadpisu, odpověď zní „ANO“. První šlápnutí je vždycky na dluh – start jakéhokoliv pohybu začíná odběrem z ATP-CP akumulátoru. Teprve vznik, velikost a dynamika tohoto prvotního dluhu iniciuje nastartování všech ostatních motorů a způsob, jakým je dluh hrazen (jaké motory a jak pracují) – tohle zjištění je velmi důležité, protože „selský tepofrekvencismus“ dovede často cyklisty až k představě opačné, totiž že „jedeme podle toho, jak tepeme“. Mijamoto Musaši ve své knize Kniha pěti kruhů v takovéto chvíli obvykle končí odstavec větou „Toto musí být důkladně promyšleno“ ;-).

A to je důvod, proč právě měření výkonu – protože wattmetr ukazuje výkon na konci celého řetězce, výkon, který je vytvořený svalem, přenesený na pohonnou soustavu a který pohání cyklistu vpřed, výkon, který odpovídá výkonu ATP-CP motoru. Důležité je ale i srovnání s aktuální tepovou frekvencí – podle jejich aktuálního vztahu poznáte, jestli splácíte nebo zatínáte sekeru a jestli jste se splátkami napřed a nebo vám brzo u vrat zazvoní exekutor.

Pokud tento článek četl i nějaký ekonom nebo účetní, určitě ho napadlo, že by bylo daleko jednodušší to vysvětlit na chodu firmy nebo třeba na chodu firmy. Má bezpochyby pravdu, ale tomu já rozumím méně než koza náklaďáku, takže se omlouvám, snad někdy příště... ;-)

Výkon versus čas

Dělení podle motorů je sice dobré pro pochopení principu, prakticky to ale až tak oddělené není a většinu času pracují ony teoretické motory propojené dohromady a na výsledném výkonu se podílejí různými poměry. Těmto kombinacím a propojením můžeme říkat systémy:

1. Aerobní systém mastných kyselin – aerobní vytrvalostní režim. Na obnově ATP-CP se podílí převážně tukový metabolismus, palivem jsou mastné kyseliny z tukových buněk, podíl sacharidového metabolismu je nepatrný. Z pohledu laktátové křivky končí na úrovni aerobního prahu. Dodávka kyslíku bohatě pokrývá spotřebu energie, kyslíkový druh je pouze velmi krátkodobě a jen prvního typu. Délkou výkonu teoreticky téměř neomezená, prakticky limitována odolností svalového vlákna a řídících center CNS.

2. Aerobní smíšený systém – intenzivní aerobní vytrvalostní režim, meziprahová oblast nebo také Steady State. Na obnově ATP-CP se různou měrou podílí jak oxidace mastných kyselin, tak glukózy, v malé míře vzniká i laktát, ale jeho koncentrace je nízká. Z pohledu laktátové křivky se jedná o rozsah mezi aerobním a anaerobním prahem. Dodávka kyslíku je dostatečná pro celkový úhrn produkce energie, v krátkých výkyvech ale už vzniká jak prvotní, tak sekundární kyslíkový deficit. Délkou výkonu teoreticky omezená kapacitou sacharidových zdrojů, prakticky zřejmě i tady limituje hlavně odolnost svalového vlákna a nervosvalového přenosu, přičemž únava je pro nepříznivější metabolické podmínky a vyšší mechanickou náročnost vyšší než u I.

3. Aerobně-anaerobní sacharidově laktátový systém – oblast anaerobního prahu, prahová zóna. Velmi úzká hraniční oblast, obnova ATP-CP je zajištěna ze sacharidových zdrojů jak plnou oxidací, tak vznikem laktátu, jeho hladina je ale vzhledem k času stabilní. Z pohledu laktátové křivky se jedná o oblast těsně pod anaerobním prahem. Přísun kyslíku je hraniční, ale dostatečný na to, aby byla část laktátu opět odbourána. Vzniká jak primární, tak sekundární kyslíkový dluh, jeho velikost ale při stejném výkonu neroste s časem. Teoreticky rovněž limitována pouze kapacitou sacharidových zdrojů, prakticky ovšem hlavně nervosvalovou únavou a možná i spotřebováním systému zabezpečujícího recyklaci laktátu a stabilní pH.

4. Anaerobní laktátový systém. Obnova ATP-CP je zajištěna „neúplným spalováním“ sacharidů za vzniku a kumulace laktátu. Z pohledu laktátové křivky se jedná o oblast nad anaerobním prahem. Přísun kyslíku je menší než spotřebovávaná energie, vzniká primární i sekundární kyslíkový deficit. Velikost kyslíkového deficitu roste s časem, tím rychleji čím vyšší je výkon. Doba trvání je tím kratší, čím vyšší je výkon a je limitována maximální tolerovanou hranicí laktátu (lépe nejnižším tolerovaným pH).

5. ATP-CP systém. Spotřeba ATP a CP z lokálních zdrojů. ATP i CP jsou lokální zdroje jednoho každého svalového vlákna a nelze je přenést z místa, kde je ho dostatek (nezatížená vlákna). Tento systém není zobrazen laktátovou křivkou. ATP a CP se spotřebovává podle aktuální potřeby výkonu, bez ohledu na aktuální přísun kyslíku. Teprve deficit ATP-CP se přenáší na další systémy. Teoretická doba trvání čisté práce na ATP-CP při maximálním zatížení a z maximálního „dobití“ se udává okolo 20-30 sec, téměř okamžitě ale dochází k obnově ATP-CP ze všech dostupných zdrojů. Prakticky je tedy závislé na výchozích stavech všech ostatních systémů a také velikosti primárního i sekundárního kyslíkového dluhu.

Příšerné definice, není liž pravda? Bohužel jsem ale nepřišel na způsob, jak systémy rychle, stručně a srozumitelně popsat.

Přestože je ale celá soustava systémů poměrně nepřehledná, hranice splývají a jeden přechází v druhý, existuje metoda, jak celý propletenec rozklíčovat – a tou je křivka středních maximálních výkonů.

Na obrázku vidíte, že na ní můžeme nalézt několik zlomů, které statisticky odpovídají přechodům z jednoho systému do druhého. Z hodnoty těsně před zlomem tedy můžeme velmi kvalifikovaně odhadnout, jaká je maximální výkonnost daného systému a po jakou dobu závodník tento výkon v daném období trvale (bez „odpočinku“ - přerušení poklesem udržoval). A protože máme výkon i čas, můžeme vcelku snadno spočítat i kapacitu tohoto systému. Správnější by asi bylo vyjádřit jí v hlavních jednotkách SI, tedy v kJ, protože tato kapacita je zároveň potenciální vykonaná práce, ale pro lepší představu vzájemných poměrů si jí můžeme vyjádřit v kilowattsekundách, tedy čase, po kterém by teoreticky byl možný v daném systému výkon jednoho tisíce wattů.

Ti z vás, kteří mají radši radši sloupce než čísla si mohou prohlédnout následující graf.

A jaký závěr z toho plyne? Z rozdílů výkonů i vytrvalostí je jasně patrné, že pro výkonnost cyklisty jsou nezbytné všechny systémy, i když v různém poměru podle zaměření, a není možné vyslovenou slabost v jednom systému nahradit převahou v systému jiném. Zatím co samotná tepová frekvence je dostatečně přesným ukazatelem pro kontrolu a trénink systémů I. a částečně II. (i když i tady přináší měření výkonu překvapivě velké množství nových informací), systémy III a IV jsou bez wattmetru kontrolovatelné pouze omezeně a systém V. dokonce prakticky nesledovatelný.