Optymalna Kadencja w Kolarstwie Szosowym

Optymalna kadencja w kolarstwie szosowym może być określana na wiele sposobów ale zwykle odnosi się do kadencji, która wywołuje najmniejszy koszt energetyczny. Dla generowanej mocy poniżej 200 W wg. badań eksperymentalnych najbardziej ekonomiczna kadencja mieściła się w granicach 50 – 60 rpm. Przy wyższej mocy około 350 W podniosła się do wartości 80 – 100 rpm (C. R. Abbiss, 2009). Dlaczego jednak większość zawodników dowolnie wybiera kadencję wyższą niż optymalna?

Mimo, że kadencja jest jedną z najmniej skomplikowanych miar określających wysiłek na rowerze, to określenie jej optymalnego poziomu nastręcza wielu problemów i jest paradoksalnie jednym z najbardziej skomplikowanych aspektów fizjologii wysiłku.

Większość z nas posiada swoją własną indywidualną dowolnie wybraną kadencję. To z jaką szybkością pedałujemy kontrolowane jest prawdopodobnie przez rdzeń kręgowy (Hansen, 2009).

Istnieje wiele indywidualnych różnic w doborze dowolnej kadencji, a sam proces jest skomplikowany i nie do końca zrozumiany. Moglibyśmy założyć, że nasz organizm sam dobiera odpowiedni poziom kadencji do danego wysiłku w celu zwiększenia efektywności wykonywanych ruchów.

Badania pokazują, że w przypadku chodzenia lub biegania ludzie automatycznie dobierają odpowiednią kadencję (w tym przypadku częstotliwość kroków), która jest jednocześnie najbardziej ekonomiczna pod względem wydatkowania energii (E. A. Hansen).

W przypadku kolarstwa większość badań potwierdza, że przynajmniej w przypadku wysiłku o niskiej intensywności najbardziej ekonomiczna kadencja znajduję się nieco poniżej dowolnie wybranej. Zjawisko to nazwano paradoksem kadencji.

Kolejnym problemem w przypadku określenia optymalnej kadencji w kolarstwie szosowym jest fakt, że potencjalnie istnieje wiele takich kadencji. Szybkość pedałowania zależy od min. ukształtowania terenu czy generowanej mocy, a nawet jazdą na świeżym powietrzu w stosunku do warunków stacjonarnych.

Paradoks kadencji

W pracy “Preferred pedalling cadence in professional cycling.” (2001) A. Luci i innych zbadano charakterystykę kadencji wśród kolarzy jednej z ówczesnych drużyn World Touru podczas trzech największych wyścigów etapowych: Giro D’italia, Tour de France i Vuelta Espana.

Dane podzielono na trzy kategorie: płaskie i górskie etapy oraz czasówki. W przypadku górzystych odcinków brano tylko pod uwagę same podjazdy, ponieważ podczas zjazdów kadencja zawodników jest niezwykle zmienna i mogłaby zaburzyć wyniki badania.

Jak się okazało wybierana kadencja podczas trzech różnych rodzajów etapów znacząco różniła się między sobą. Podczas górskich wspinaczek kolarze uzyskali średnią wartość kadencji na poziomie 71 rpm, w przypadku płaskich etapów było to 89,3 rpm, a w trakcie czasówek zawodnicy uzyskali średnio 92,4 rpm.

Widzimy zatem, że preferowana kadencja kolarzy zmieniała się w zależności do warunków w jakich rywalizowali. Podczas górskich wspinaczek była bardziej zbliżona do wartości ekonomicznej, w trakcie płaskich etapów była od niej już znacząco wyższa, a podczas czasówek osiągała największe wartości

W poprzednich badaniach laboratoryjnych udowodniono, że kadencja wywołująca najniższe poziom tętna, spożycia tlenu czy najniższy  poziom kwasu mleczanowego we krwi mieści się w granicach 50 – 60 rpm będąc tym samym najbardziej ekonomiczną.

Dlaczego wybitni kolarze specjalizujący się w swojej dziedzinie wybierali kadencję, która była mniej ekonomiczna? Jak się okazuje mimo, że była ona nieekonomiczna z laboratoryjnego punktu widzenia, to w praktyce mogłaby okazać się rozwiązaniem optymalnym.

Autorzy badania stwierdzili, że wyższa niż najbardziej ekonomiczna kadencja mogła być podyktowana różnymi czynnikami:

1. Zredukowanie obciążeń mięśni.

Wyższa kadencja bezpośrednio przekłada się również na zmniejszoną siłę używaną przez zawodnika podczas wykonania jednego obrotu korby. Zwiększone siły działające na mięśnie podczas pedałowania z niską kadencją przekładają się również na ich wysokie uszkodzenia. Podczas długich wyścigów etapowych (jak również podczas treningu) mniejsze uszkodzenia tkanki mięśniowej mogą bezpośrednio przekładać się na wyższy poziom regeneracji.

2. Poprawiona hemodynamika mięśni (lepszy przepływ krwi)

Podczas przeprowadzonych wcześniej badań udowodniono, że zastosowanie wyższej kadencji od optymalnej skutkowało w zwiększeniu przepływu krwi w pracujących mięśniach, jak również zwiększony powrót żylny (Gottshall, 1996). Mimo zwiększonego kosztu metabolicznego kosztu pedałowania z większymi kadencjami (70 – 100 rpm) powyższe zmiany mogły skutecznie przezwyciężać poniesione straty.

3. Duże prędkości

Zawodowi kolarze podczas wyścigów osiągają bardzo duże prędkości, co w rezultacie uniemożliwia używanie niskich kadencji ze względu na ograniczone przełożenia. Podczas czasówki prędkości osiągane przez najlepszych zawodników oscylują wokół 50 km/h. Uzyskanie takiej prędkości przy niższej bardziej ekonomicznej kadencji wymagałoby użycia ogromnego przełożenia (60×11 przy 80 rpm)

Początkujący zawodnicy osiągają niższe wartości kadencji bardziej zbliżone do najbardziej ekonomicznych wartości niż profesjonalni zawodnicy. Wydaje się to trochę dziwne ale przyczyna tego zjawiska może być prozaiczna – zawodowi kolarze generują znacznie więcej mocy. Przekłada się to tym samym na konieczność używania wyższych kadencji.

Kadencja optymalna, a najmocniejszy rytm pedałowania

W badaniu “The generalized force–velocity relationship explains why the preferred pedaling rate of cyclists exceeds the most efficient one.” G. Kohler’a i U. Boutellier’a podjęto próbę wyjaśnienia paradoksu kadencji.

Kadencja optymalna zapewnia najniższy koszt energetyczny podczas wysiłku na rowerze. Jednak to wcale nie oznacza, że kolarz który wygrywa wyścig używa tym samym najniższej ilości energii spośród rywali.

Wręcz przeciwnie, kolarze często są zmuszani do bardzo intensywnego wysiłku podczas wyścigu czy to w przypadku zawiązywania ucieczki, czy przy przyspieszaniu po wyjeździe z zakrętu.

Kadencja optymalna pod względem zużywania energii może okazać się mało efektywna w przypadku krótkich intensywnych wysiłków. Z tego powodu autorzy pracy zaproponowali użycie pojęcia najmocniejszego rytmu pedałowania.

NIe jest on równoznaczny z maksymalną mocą generowaną przez kolarza. Najmocniejszy rytm pedałowania to kadencja, która pozwala uzyskać maksymalną generowaną moc przy jak najmniejszej aktywności włókien mięśniowych.

Kadencja pozwalająca zawodnikowi pedałować z jak największą mocą wynosi od 80 do 120 rpm, co jest znacznie częściej widywaną wartością niż teoretycznie optymalne 50 rpm.

Wyższa kadencja zmniejsza zużycie węglowodanów podczas wysiłku

Kolejnym wyjaśnieniem paradoksu kadencji jest fakt, że podczas pracy z wyższymi kadencjami niż wartości najbardziej ekonomiczne zużywamy mniej węglowodanów.

Udowodniono to w badaniu “High cycling cadence reduces carbohydrate oxidation at given low intensity metabolic rate.” (2015) R. Beneke i  A. Alkhatib’a. 8 mężczyzn wykonało standardowe badania wydolnościowe, jednak przy dwóch różnych kadencjach 50 i 100 rpm.

Wynik:

Przy wysiłku o niskiej intensywności, podczas pedałowania z wyższą kadencją 100 rpm u uczestników badania zauważono mniejszą oksydację węglowodanów, czyli tym samym czerpanie większej ilości energii z tłuszczów.

Wniosek:

Mimo zwiększonej ilości kwasu mleczanowego we krwi przy wyższej kadencji, zaobserwowano mniejsze zużycie węglowodanów oraz większą zależność od tłuszczu. Obserwowana wysoka kadencja wśród profesjonalnych kolarzy może być mechanizmem obronnym przed zbyt dużym zużyciem węglowodanów zarówno podczas wyścigu jak i treningu (profesjonalni zawodnicy trenują nawet do 30 h tygodniowo). 

Mimo wyższego zużycia energii przy wyższych kadencjach niż optymalne 50 rpm, większa jej ilość pochodziła z tłuszczów, co pozwalało zachować bardzo ograniczone pokłady glikogenu w naszym organizmie. Należy jednak przy tym pamiętać, że zjawisko zaobserwowano jedynie przy niskiej intensywności.

Czy to oznacza, że podczas treningów w tlenie powinniśmy młynkować przy kadencji 100 rpm? Zdecydowanie nie! Powinniśmy raczej jeździć ze swoją dowolnie wybraną kadencją, ponieważ powyższe badanie miało raczej na celu wyjaśnienie przyczyny używania wyższej kadencji od optymalnego energetycznie 50 rpm niż na ustaleniu magicznej wartości dla wszystkich zawodników.

Czy przy wysokiej intensywności zawodnicy dobierają optymalną kadencję?

Podczas wysiłku o niskiej intensywności najmniejszy koszt energetyczny uzyskiwany jest przy kadencji około 50 rpm. Wiemy pewnie z doświadczenia, że jest to bardzo niska wartość, a trening przy takiej kadencji często nazywany jest potocznie “treningiem siły”.

Jak już się dowiedzieliśmy mimo, że kolarze zwykle dobierają kadencję wyższą niż energetyczne optimum ale nie oznacza to wcale, że nie jest ona optymalna, a wyższe jej wartości nie muszą świadczyć o marnowaniu energii.

Co w przypadku wysiłku o wysokiej intensywności? Czy tutaj również istnieje różnica między najbardziej ekonomiczną, a dowolnie wybraną kadencją?

W pracy “The relationship between freely chosen cadence and optimal cadence in cycling.” (2012) Umberto Emanuele i inncyh zbadano zależność pomiędzy dowolnie dobieraną, a energetycznie optymalną kadencją podczas pracy na poziomie drugiego progu mleczanowego.

7 wytrenowanych kolarzy wykonało trzy sesje laboratoryjne. Pierwsza z nich miała na celu określenia mocy kolarzy na poziomie drugiego progu mlecznaowego. Dwie pozostałe miały na celu zbadanie preferowanej kadencji zarówno podczas jazdy pod górę, jak i po płaskim (testy wykonywane były na specjalnie przygotowanej bieżni)

Wynik:

Zarówno podczas jazdy pod górę, jak i po płaskim przy wysokiej intensywności (100% MLSS / FTP) dowolnie wybrana kadencja nie różniła się znacząco od energetycznie optymalnej wartości.

Wniosek:

Podczas wysiłku o wysokiej intensywności zawodnicy naturalnie docierają najbardziej ekonomiczną kadencję. Z tego powodu nie powinniśmy w takim przypadku próbować na siłę manipulować naszą kadencją, gdyż może okazać się to nieefektywne. 

Czy możemy dostosować kadencję podczas zawodów aby uzyskać lepszy wynik?

Kolarze podczas wysiłku o wysokiej intensywności automatycznie dobierają optymalną energetycznie kadencję. Wiemy jednak, że wyścigi kolarskie nie zawierają tylko i wyłącznie wysiłku intensywnego, a często jest on submaksymalny (np. podczas zastoju po skasowanej ucieczce).

Skoro w przypadku niskich intensywności zawodnicy stosują kadencje znacznie wyższe niż energetycznie optymalne to czy jesteśmy w stanie zachować trochę energii zmniejszając nasz rytm pedałowania?

Problem ten zbadano w pracy “Effects of cadence on aerobic capacity following a prolonged, varied intensity cycling trial.” (2014) C. Stebbins’a i innych. 8 mężczyzn podjęło próbę wysiłkową mającą na celu odzwierciedlenia prawdziwego wyścigu kolarskiego.

Przez pierwsze 3 h uczestnicy pedałowali przy dwóch różnych kadencjach (80 i 100 rpm) ze zmienną intensywnością na poziomie 50, 65, 80% VO2max. Miało to na celu odzwierciedlenie pierwszej mniej intensywnej fazy wyścigu.

Po zakończeniu pierwszych 180 min próby zawodnicy wykonali maksymalny test do wyczerpania z dowolnie wybraną kadencją (wyniosła średnio 90 rpm). Ostatnia część próby wysiłkowej miała symulować ostatnią fazę wyścigu kiedy to często mamy do czynienia z wiązaniem się ucieczek lub pokonywaniem finałowego podjazdu.

Wynik:

• koszt energetyczny przy jeździe z kadencją 100 rpm był o około 5 – 6% wyższy niż w przypadku 80 rpm;
• podczas pedałowania z kadencją 80 rpm w trakcie submaksymalnej części eksperymentu zawodnicy uzyskali podczas późniejszego testu do wyczerpania większą moc o około 35 W niż w przypadku 100 rpm

Wniosek:

Używanie nieco niższej kadencji niż nasza preferowana może być dla nas korzystne podczas mało intensywnych części wyścigu kolarskiego. Pozwoli to na zaoszczędzenie większej ilości energii, co może mieć bezpośrednie przełożenie na uzyskanie lepszego rezultatu.

Wyniki tego badania są sprzeczne z wynikami poprzedniej pracy dotyczącej zmniejszenia zużycia węglowodanów przy zastosowaniu wyższej kadencji. Problem może leżeć w naturze badania, które nie sprawdziło tak naprawdę uzyskiwanych realnych rezultatów, a jedynie wykazało niższe zużycie węglowodanów podczas wysiłku, co nie musi od razu przekładać się na lepszy rezultat na wyścigu.

Czy w ogóle powinniśmy się przejmować kadencją?

Jak się okazuje, to prawdopodobnie nie. Wszyscy lubimy gotowe rozwiązania i zapewne oczekiwaliście ode mnie, że podam Wam konkretny numer, którego powinniście się trzymać. Niestety ze względu na ogromną ilość zmiennych wpływających na wartości kadencji nie jesteśmy tak naprawdę w stanie w prosty sposób określić optymalnej kadencji.

Mimo, że jej określenie jest bardzo skomplikowane to prawdopodobnie w ogóle nie musimy się tym przejmować. Jak się okazuje nasz organizm jest w stanie sam dobrać odpowiednią kadencję.

Kadencja energetycznie optymalna przy wysiłku o niskiej intensywności (50 – 60 rpm) jest znacznie niższa niż dowolnie wybierana przez większość kolarzy (70 – 100 rpm), co wcale nie oznacza, że nie jest ona optymalna, gdyż istnieje jeszcze wiele czynników, które mogą decydować o jej doborze.

Jedynym przypadkiem, w którym trenowanie z inną kadencją niż nasza preferowana jest rywalizacja na torze lub w kategoriach juniorskich. W tych przypadkach ze względu na ograniczenie przełożenia w rowerze zawodnicy zmuszani są do jazdy przy nienaturalnie wysokich jej wartościach (jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej o treningu z wysoką/niską kadencją Kliknij Tutaj!).

Mimo, że na treningu nie powinniśmy stosować kadencji innej niż dowolnie wybrana (w większości przypadków), to w trakcie trwania wyścigu jej nieznaczne zmniejszenie w trakcie mało intensywnych części rywalizacji może mieć pozytywny wpływ na końcowy wynik.

Należy przy tym pamiętać, że odnosi się to tylko do nie intensywnych części wyścigu. W przypadku intensywnego wysiłku (np. czasówki) nie powinniśmy pod żadnym pozorem kombinować przy doborze naszej kadencji, ponieważ badania dowiodły, że ludzie w takim przypadku naturalnie przyjmują jej optymalną wartość.

Podsumowanie:

• optymalną energetycznie kadencją w przypadku wysiłku o niskiej intensywności (< 200 W) jest 50 – 60 rpm, a w przypadku wyższych intensywności (około 350 W) mieści się ona w granicach 80 – 100 rpm;
• mimo, że kolarze zwykle dobierają kadencję wyższą niż energetyczne optimum (paradoks kadencji), co wcale nie świadczy to o braku jej efektywności;
• najczęściej obserwowanymi wartościami kadencji wśród kolarzy są 70 do 100 rpm, chociaż w niektórych wyjątkach używane są zarówno niższe jak i wyższe wartości;
• zawodnicy bardziej doświadczeni dobierają dowolnie wyższą kadencję niż mniej doświadczeni (więc nie martw się jeżeli dopiero rozpocząłeś przygodę z kolarstwem, a Twoi bardziej doświadczeni koledzy uzyskują wyższą kadencję);
• w większości przypadków nie powinniśmy zmuszać się do jazdy na treningach z inną kadencją niż preferowana;
• stosowanie nieco niższej kadencji niż preferowana podczas mało intensywnych części wyścigu może potencjalnie przełożyć się na osiągnięcie lepszego wyniku.

Źródła:

1. Abbiss, C. R., Laursen, P. B., & Peiffer, J. J. (2009). Optimal cadence selection during cycling. International SportMed Journal, 10(1), 1-15;
2. Ernst Albin Hansen Gerald Smith “Factors Affecting Cadence Choice During Submaximal Cycling and Cadence Influence on Performance” April 2009 International journal of sports physiology and performance 4(1):3-17 DOI:10.1123/ijspp.4.1.3;
3. Hansen, E. A., & Smith, G. (2009). Factors affecting cadence choice during submaximal cycling and cadence influence on performance. International journal of sports physiology and performance, 4(1), 3-17.
4. LUCI´A, A., J. HOYOS, and J. L. CHICHARRO. Preferred pedalling cadence in professional cycling. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 33, No. 8, 2001, pp. 1361–1366.
5. Gottshall, R. W., Bauer, T. A., & Fahrner, S. L. (1996). Cycling cadence alters exercise hemodynamics. International journal of sports medicine, 17(01), 17-21.
6. Kohler, G., & Boutellier, U. (2005). The generalized force–velocity relationship explains why the preferred pedaling rate of cyclists exceeds the most efficient one. European Journal of Applied Physiology, 94(1-2), 188-195.
7. Beneke R, Alkhatib A. High cycling cadence reduces carbohydrate oxidation at given low intensity metabolic rate. Biol Sport. 2015;32(1):27–33.
8. Emanuele, U., Horn, T., & Denoth, J. (2012). The relationship between freely chosen cadence and optimal cadence in cycling. International journal of sports physiology and performance, 7(4), 375-381.
9. Stebbins, C. L., Moore, J. L., & Casazza, G. A. (2014). Effects of cadence on aerobic capacity following a prolonged, varied intensity cycling trial. Journal of sports science & medicine, 13(1), 114.