Je nach Intensität und Dauer der Kontraktionsarbeit der Muskulatur werden unterschiedliche Qualitätsansprüche an die Energieversorgung gestellt. Sofort und ohne Sauerstoffbedarf stehen zunächst die im Muskel gespeicherten, aber leider nur geringen Phosphatkonzentrationen zur Verfügung. Ihre Bedeutung besteht darin, dass sie, gewissermaßen aus dem Stand, große Leistungen ermöglichen.
Die eigentlichen Energielieferanten sind die Kohlenhydrate und Fette, weniger die Eiweiße. Da der Kohlenhydratabbau wesentlich schneller aktivierbar ist als die Verstoffwechselung der Fette, läuft er stets im Vordergrund ab und wird parallel durch die zunächst sparsamere Energiegewinnung aus den Fetten ergänzt. Sind die Vorräte an Kohlenhydraten erschöpft, ist Muskelarbeit wegen der langsamen Glucose-Neusynthese in der Leber nur noch sehr eingeschränkt möglich, obwohl riesige Energiereserven in den Fettdepots lagern. Der Metabolismus von Kohlenhydraten und Fetten unter genügender Zufuhr von Sauerstoff ist ein aerober Prozess.
Jede aerobe Ausdauerleistung beginnt aber mit einer Sauerstoffschuld, weil das Herz-Kreislauf-System und der Stoffwechsel auf den Übergang von Ruhe zur Bewegung mit erhöhter Anspannung reagieren.
Diese Umstellungsphase beträgt 2–4 Minuten, das Sauerstoffdefizit wird am Ende der Belastung durch Mehraufnahme von Sauerstoff wieder ausgeglichen. Bei Belastungen unter einer Stunde und mit geringen bis mittleren Intensitäten, bei denen das Herz-Kreislauf-System etwa die Hälfte seiner maximalen Leistungsfähigkeit erbringen muss, erfolgt die Energiefreisetzung etwa zu gleichen Teilen aus Kohlenhydraten und Fetten. Dabei beginnt die merkliche Aktivierung des Fettstoffwechsels je nach Trainingszustand mit einer Verzögerung von 15 bis 30 Minuten.
Werden Ausdauerleistungen mittlerer Intensität über eine Stunde hinaus durchgehalten, steigt der Anteil der Fettverbrennung in der beanspruchten Muskulatur auf 60–70% bei gleichmäßiger Entleerung der Glykogendepots.
Wächst die Intensität der Belastung, so erhöht sich die Energiegewinnung aus dem Kohlenhydratstoffwechsel nicht gleichmäßig, sondern steigt überproportional mit der Intensitätszunahme.
Der Anteil der Fettverbrennung nimmt entsprechend ab. Sehr hohe Intensitäten sind schließlich nur noch durch Kohlenhydratabbau aufrechtzuerhalten. Dabei spielt die Geschwindigkeit der Energiebereitstellung die entscheidende Rolle.
Zwar findet in einem Belastungsbereich von 50 bis 80% der maximalen Sauerstoffaufnahme die Sauerstoffanflutung in den Zellen noch schnell genug statt, damit die Kohlenhydrate vollständig zu Kohlendioxid und Wasser verbrannt werden können, also noch unter aeroben Bedingungen.
Doch weitere Steigerungen der Belastungsintensitäten über 80% erhöhen den Glucosedurchsatz bis zum Zehnfachen, erfordern also sehr schnelle energetische Flussraten. Für diesen enorm hohen Glucoseabbau im aktiven Muskel reicht die pro Zeiteinheit transportierte Sauerstoffmenge nicht mehr aus, es erfolgt ein unvollständiger Abbau der Kohlenhydrate lediglich bis zur Milchsäure. Da in diesem Fall kein Sauerstoff verbraucht wird, spricht man von anaerober Energiefreisetzung. Sie ist sehr unökonomisch, da bei ihr nur 5,5% der Energiemenge frei wird, die bei kompletter Verbrennung unter aeroben Verhältnissen gewonnen werden könnte.
Hochintensive Leistungen unter anaerober Energiegewinnung sind etwa 80 Sekunden lang möglich. Hinzu kommen noch etwa 5 Sekunden, die aus den geringen ATP-Reserven gespeist werden, sowie ca. 20 Sekunden durch Ausschöpfung der Kreatinphosphat-Speicher. Panikartige Überlebensaktivitäten oder entsprechende sportliche Belastungen sind also nur knapp 2 Minuten durchzuhalten, obwohl die Energievorräte unter diesen speziellen Bedingungen 5 Minuten reichen müssten. Die Verknappung der Zeit hängt mit einem Schutzmechanismus für die Muskulatur zusammen. Sie würde möglicherweise bei andauernder hoher Belastung Schaden nehmen. Damit dies vermieden wird, hat die Übersäuerung durch Anhäufung von Milchsäure eine stark Leistungsbegrenzende Wirkung. Dem so ausgelösten Zwang, die Belastung deutlich einzuschränken oder gar abzubrechen, folgt je nach Trainingszustand mehr oder weniger schnell eine Erholungsphase.
Meist ist das Laktat nach 30 bis 60 Minuten wieder beseitigt. Orte seines Abbaus sind Leber, Herz und Skelettmuskeln.
