Soglia aerobica: cos’è, come si misura e differenze con la soglia anaerobica

La soglia aerobica è un termine usato quando si parla di fisiologia dell’esercizio fisico e dello sport. 

Sta a indicare il punto dell’intensità dello sforzo fisico in cui avviene un aumento delle concentrazioni di lattato o acido lattico (2 mmol/l) nel sangue, superiore ai livelli basali. 

Di cosa parliamo? Il lattato è un prodotto del metabolismo degli zuccheri. Le cellule lo producono quando non ricevono un apporto adeguato di ossigeno che consenta di metabolizzare il glucosio. In questo caso, sale il livello di acido lattico nel sangue, per un aumento della sua produzione e per la difficoltà del fegato a smaltirlo prontamente. 

In condizioni normali aumenta dopo un esercizio fisico intenso, poiché avviene uno sbilanciamento tra le richieste energetiche dei muscoli e l’apporto di ossigeno attraverso il flusso sanguigno. L’unità di misura è millimoli per litro di sangue.

La soglia aerobica si differenzia dalla più conosciuta soglia anaerobica che prevede, invece, un lavoro muscolare più intenso, in cui le concentrazioni di lattato più o meno raddoppiano (4 mmol/l). 

Vediamo allora di cosa si tratta, a cosa serve, come si misura e le principali differenze con la soglia anaerobica. 

Cos’è la soglia aerobica

L’esercizio e l’allenamento di resistenza comprendono un’ampia gamma di intensità e durata: da diverse ore a bassa intensità, a brevi periodi ad alta intensità (alcuni secondi).

Si tratta di sforzi fisici delineati appunto da zone di intensità, cioè le soglie fisiologiche.

In particolare, si definisce soglia aerobica quell’andatura di movimento (corsa, nuoto, ciclismo, pattinaggio, sci, ecc.) al di sotto della quale la trasformazione dell’energia avviene soprattutto attraverso il metabolismo aerobico lipidico (sono cioè i grassi la principale fonte di energia in presenza di ossigeno).

In questo caso il livello di lattato, o acido lattico muscolare ed ematico, è basale.

La soglia aerobica è dunque un termine usato in ambito sportivo: indica il cambiamento di intensità dei movimenti di locomozione a cui corrisponde un aumento delle concentrazioni di lattato.

È anche il momento in cui entrano in azione le fibre muscolari a contrazione rapida (tipo 2) a sostegno delle fibre a contrazione lenta (tipo 1), per sostenere lo sforzo e aumentare la velocità.

Metabolismo aerobico e anaerobico: cosa sono

La produzione di energia nel nostro corpo può avvenire sia in presenza di ossigeno (sistema aerobico), sia in assenza (sistema anaerobico).

Il primo è la modalità con cui, grazie all’ossigeno, le cellule trasformano soprattutto grassi e carboidrati in energia. Nel secondo, invece, l’energia si produce in mancanza di ossigeno.

C’è da dire però che i due meccanismi funzionano in parallelo e, in base al tipo di sforzo richiesto ai muscoli, prevale o l’uno o l’altro. Ciò che cambia è in quale percentuale l’organismo li utilizza.

La differenza la fanno soprattutto i prodotti finali dei due metabolismi. In quello aerobico si producono anidride carbonica e acqua, mentre nell’anaerobico acido lattico (che deve essere smaltito poi dall’organismo).

Il concetto di soglia indica quindi il passaggio da una condizione metabolica a un’altra (metabolismo aerobico o anaerobico).

Differenze con la soglia anaerobica

Come abbiamo visto, la soglia aerobica indica un livello di intensità dello sforzo fisico contraddistinto da una respirazione leggera e dalla possibilità di mantenere tale sforzo per qualche ora.

In questo caso, la concentrazione di lattato nel sangue è pari a circa 2 mmol/l.

La soglia anaerobica, invece, è un indice usato per valutare il livello di massimo di sforzo fisico che l’organismo può sostenere senza accumulare acido lattico nei muscoli.

Può anche indicare il grado di intensità dell’attività fisica oltre il quale il metabolismo energetico passa dal sistema aerobico a quello anaerobico, cioè il confine fra esercizio moderato e intenso. Oltre questo punto, la produzione di anidride carbonica, la respirazione e il livello di acido lattico prodotto aumentano velocemente.

Per esercizio fisico intenso si intende un’andatura che porta a una presenza costante di 4 mmol/l di lattato nel circolo ematico.

Secondo le evidenze scientifiche, infatti, questo è statisticamente il valore tipico del lattato nelle esercitazioni per la soglia anaerobica. Quindi, più un atleta è allenato, più tardi supererà tale soglia.

Soglia aerobica e anaerobica: un esempio

Per capire meglio le differenze facciamo un esempio.

Quando iniziamo a correre da fermi, tenendo un’andatura poco sostenuta, il sistema aerobico si mette in moto ma ha bisogno di un po’ di tempo. Quindi, il meccanismo anaerobico lo sostituisce temporaneamente, aumentando la concentrazione di lattato nel sangue.

Ma appena si attiva il sistema aerobico, cioè diventa in grado di fornire ai muscoli l’energia necessaria, quello anaerobico si disattiva e scendono i livelli ematici di acido lattico. In questo caso ci troviamo al di sotto della soglia aerobica.

Quando invece aumentiamo un po’ la velocità e raggiungiamo la soglia aerobica, il sistema anaerobico interviene e la concentrazione di lattato si assesta ai 2 mmol/l.

Correndo ancora più velocemente, aumenta l’attività muscolare e la frequenza cardiaca e il lattato arriva a 3-4 mmol/l, rimanendo costante.

Se si aumenta ancora la velocità, il livello di lattato supera la capacità di smaltimento dell’organismo e si è costretti a rallentare o a fermarsi.

La massima andatura in cui la quota di lattato nel sangue si mantiene costante sui 4 mmol/l è detta soglia anaerobica.

A cosa serve la soglia aerobica

La soglia aerobica è un importante indicatore dell’intensità dell’esercizio. Ha dei punti in comune con il cosiddetto crossover point (punto di confine). Si tratta cioè di un punto in cui il metabolismo aerobico si sposta da un consumo prevalentemente lipidico a uno progressivamente più glucidico.

In altre parole, l’energia ricavata dai carboidrati gradualmente prevale su quella ottenuta dai grassi.

Il passaggio dalla soglia aerobica a quella anaerobica prevede un aumento dell’intensità dello sforzo fisico che comporta:

• Accrescimento della quota di lattato rispetto ai livelli basali.
• Crescente utilizzo energetico dei glucidi.
• Intervento delle fibre muscolari di tipo 2.
• Aumento delle catecolammine (sostanze rilasciate nel sangue in risposta a stress fisici o emotivi).

Calcolare la soglia aerobica quindi è un parametro molto utile soprattutto per gli sport di resistenza. Consente, cioè, di pianificare allenamenti che evitino un eccesso di produzione di lattato.

Calcolo della soglia aerobica

Come abbiamo visto, la soglia aerobica è un parametro molto importante per chi deve gestire al meglio le energie in una prestazione sportiva.

Infatti, calcolare la soglia aerobica è particolarmente utile negli sport di resistenza di lunga durata, come la maratona o il ciclismo.

Si può misurare anche in base alla frequenza cardiaca massima. In linea generale, si calcola il valore della FC massima, che è dato da 220 meno l’età:

FCMax= 220-età.

Poi, ottenuto il FCMax, è possibile ricavare il valore di soglia aerobica personale calcolando il 60% del numero ottenuto. Si tratta di un metodo molto pratico e veloce ma anche piuttosto approssimativo.

Per un calcolo più preciso, tuttavia, si può ricorrere ad alcuni metodi. Vediamo i principali.

Test incrementale

Sono due i protocolli più utilizzati: il test Conconi e il test di Cooper. Sono prove che, eseguite periodicamente (circa 1 o 2 volte l’anno), permettono di acquisire un prospetto completo dell’andamento del lavoro cardiaco durante lo sforzo incrementale e massimale (indicatori dell’attività cardiocircolatoria, di respirazione e muscolare).

Si tratta di informazioni molto utili per determinare la soglia aerobica e la pianificazione dell’allenamento.

Test Conconi

In questo test non sarà misurato direttamente il lattato ma i parametri di riferimento saranno la velocità, il tempo e la frequenza cardiaca (FC).

Grazie a questo test è possibile studiare il rapporto tra frequenza cardiaca e intensità dello sforzo.

È stato proprio il medico Francesco Conconi a notare che tale relazione era lineare fino a un certo punto, oltre il quale l’aumento dell’intensità dell’attività fisica superava l’incremento della frequenza cardiaca.

In questo spazio Conconi identificò la soglia anaerobica, il momento in cui il meccanismo anaerobico si attiva in maniera significativa.

Il punto chiave di questo test è la stesura di un grafico i cui dati saranno frequenza cardiaca e velocità/watt. La curva seguirà un andamento lineare fino a un punto definito di “deflessione”, ovvero il punto di rottura della progressione lineare della frequenza cardiaca.

È un test approssimativo, che però offre un’idea di quella che potrebbe essere la frequenza cardiaca della soglia anaerobica all’atleta.

Test di Cooper

Ideato nel 1968 dal medico della NASA Kenneth H. Cooper, il test si esegue all’aperto. Dopo un breve riscaldamento si prevede che si corra per 12 minuti, cercando di coprire la massima distanza possibile. Per misurare la resistenza dell’atleta, quest’ultimo dovrebbe correre con ritmo costante, senza sprint.

I risultati del test, in rapporto all’età e al sesso del soggetto, indicano una stima approssimativa delle sue condizioni fisiche. Il risultato è anche correlato al massimo consumo di ossigeno dell’atleta (V02Max).

Osservazione attraverso spirometria

Si tratta di un metodo sempre meno utilizzato poiché piuttosto costoso. Nasce come metodo di calcolo del VO2Max sotto sforzo massimale.

Il VO2Max è un valore che indica la quantità di ossigeno che siamo in grado di consumare in un minuto. La misurazione richiede pertanto l’osservazione del consumo di ossigeno durante un esercizio sotto massimo sforzo.

Si esegue in laboratorio, attraverso macchinari sofisticati, che analizzano la quantità di ossigeno impiegato durante un test sotto sforzo.

Monitoraggio dei livelli di acido latte nel sangue

Con la rilevazione dei livelli di lattato ematico sotto sforzo è possibile stabilire, a ogni variazione di intensità dello sforzo fisico, l’impegno del metabolismo anaerobico e la capacità di smaltimento del lattato stesso.

La soglia aerobica si verifica con un leggero aumento dei livelli di lattato nel sangue, mentre la soglia anaerobica con un aumento tangibile di tali livelli.

Conclusioni

La soglia aerobica è il livello di intensità dell’esercizio fisico al di sotto del quale l’attività muscolare è sostenuta principalmente dal metabolismo aerobico, ossia attraverso l’uso di ossigeno. Segna il limite massimo di intensità con cui un individuo può esercitarsi senza accumulare significativi livelli di acido lattico nel sangue, mantenendo un equilibrio tra la produzione e l’eliminazione di questo sottoprodotto.

Allenarsi a o poco sopra la soglia aerobica migliora l’efficienza cardiovascolare e la capacità dei muscoli di utilizzare l’ossigeno, fondamentale per incrementare la resistenza e migliorare le attività prolungate, come la corsa di lunga distanza o il ciclismo.

Fonti

• G. Visintin, Teoria e metodologia dell’allenamento. Il sistema delle capacità motorie: la resistenza.
• Brooks G.A., Mercier J., J. Appl. Physiol., Balance of carbohydrate and lipid utilization during exercise: the “crossover” concept.
• Frontiers in Physiology, A New Detection Method Defining the Aerobic Threshold for Endurance Exercise and Training Prescription Based on Fractal Correlation Properties of Heart Rate Variability