Durante la performance sportiva, qualsiasi sia lo sport praticato, intervengono fattori che riguardano diversi aspetti: energetici, metabolici, funzionali, biomeccanici, nutrizionali.

Durante l'attività fisica, l'organismo aumenta il proprio consumo energetico. A questo punto i vari sistemi devono attivarsi per produrre e rendere disponibile l'energia per la performance. I principali sistemi implicati in questi processi sono l'apparato cardiocircolatorio e l'apparato respiratorio.

Se per una macchina il livello di impegno si misura con il numero di giri del motore, per l'organismo umano ci sono una serie di indicatori più o meno evidenti, con i quali si può determinare sia il livello di impegno della performance sportiva, che il livello di performance che l'organismo è in grado ad erogare.

Per coprire i propri fabbisogni, l'organismo è in grado di modulare le funzioni respiratoria e cardiocircolatoria: l'aumento della ventilazione polmonare, consente di aumentare la quantità di ossigeno trasportata dal sangue; la maggiore attività del sistema cardiocircolatorio permette di trasportare ai tessuti una maggior quantità di ossigeno legata all'emoglobina contenuta nei globuli rossi del sangue.

Coprire le esigenze tissutali di ossigeno è il fine di gran parte degli adattamenti funzionali che si verificano in corso di esercizio: solo mediante tale apporto le cellule possono ossidare completamente i substrati energetici, ricavando l'energia necessaria per sostenere l'attività fisica.

I test di valutazione funzionale

Test ergospirometrico

Il test ergospirometrico consiste in una prova da sforzo massimale o submassimale a carichi di lavoro progressivamente crescenti. Si realizza utilizzando uno strumento, l'ergometro, possibilmente specifico per l'attività sportiva praticata dall'atleta (cicloergometro per il ciclismo, remoergometro per il canottaggio, treadmill per la corsa). 
Il carico è crescente tanto da arrivare a raggiungere un livello di intensità corrispondente a quello dell'esaurimento fisico.

Carico massimale. Il carico massimale è il carico di lavoro che permette di raggiungere il massimo consumo di ossigeno.

Il massimo consumo di ossigeno

Il massimo consumo di ossigeno (VO_2max) è una misura che permette di valutare la spesa energetica in un determinato momento durante l'attività fisica.
Nella cellula, tra le tante strutture presenti, ci sono degli organuli, i mitocondri, sede della respirazione cellulare. Nei mitocondri i grassi, i glucidi e le proteine, attraverso il processo di ossidazione, vengono degradati ad acqua ed anidride carbonica liberando ATP.
Tutta l'energia per le funzioni vitali è prodotta direttamente o indirettamente utilizzando l'ossigeno e, maggiore è l'intensità della performance sportiva, maggiore energia viene richiesta e maggiore sarà la quantità di ossigeno necessaria per produrla: il consumo di ossigeno è proporzionale all'intensità dell'attività.

Ad ogni litro di ossigeno consumato, corrisponde una quantità di energia prodotta compresa tra le 4,7 e le 5,05 Kcal, a seconda che l'ossigeno ossidi grassi o proteine o glucosio.

Una valutazione del VO_2max durante l'attività sportiva permette di calcolarne la spesa energetica.

Durante l'attività sportiva, passando dalla situazione di riposo a quella di attività, l'incremento del VO₂ (consumo di ossigeno) è lento nei primi istanti di attività: l'apparato cardiocircolatorio deve adattarsi alla nuova situazione, ne consegue che tale adattamento non è proprio immediato tanto che, nei primi istanti di attività, non riesce a far fronte alle esigenze energetiche dei muscoli.
Dopo qualche minuto di lavoro a carico costante, il  VO₂ raggiunge un livello di equilibrio con il fabbisogno energetico dei muscoli (steady state). Se viene incrementato il carico, il  VO₂ cresce progressivamente e linearmente fino al raggiungimento del limite per cui, pur crescendo il carico non si registra un corrispondente aumento del consumo di ossigeno.

Il VO_2max (massimo consumo di ossigeno), è il parametro fisiologico di riferimento per valutare l'intensità di uno sforzo fisico. Proprio in relazione al VO_2max un esercizio viene definito massimale o submassimale. In base al massimo consumo di ossigeno in un programma di allenamento viene indicata l'entità del carico in percentuali del carico massimale (60%, 70%, 90% del massimale).

Il VO_2max è un parametro che si può migliorare attraverso l'allenamento specifico. Negli atleti allenati è più alto rispetto ai soggetti non allenati. L'incremento del VO_2max grazie all'allenamento comporta anche delle variazioni metaboliche inerenti all'impiego dei nutrienti per la produzione di energia.

₂₂

Quoziente respiratorio (R)

Il quoziente respiratorio (R), permette di calcolare quali nutrienti e la relativa quantità che vengono utilizzati a scopo energetico durante il test.

Determinate il tipo di nutrienti è possibile perché la quantità di ossigeno necessaria a degradare i nutrienti calorici (proteine, grassi, glucidi) in acqua, anidride carbonica ed ATP, varia a seconda del tipo di substrato energetico ossidato.
In particolare, varia la quantità di anidride carbonica prodotta durante l'ossidazione dei vari nutrienti, rispetto alla quantità di ossigeno consumato.

Il quoziente respiratorio mette in relazione i volumi di anidride carbonica e ossigeno nel modo seguente:

Quoziente respiratorio (R) = CO₂ prodotto/O₂ consumato

Il valore del quoziente respiratorio registrati durante il test ergometrico, tende a crescere ad ogni aumento del carico di lavoro. Il range oscilla tra 0,7 e 1,0 o più.
A 0,7 corrisponde l'utilizzo esclusivo dei grassi come fonte energetica, situazione che si verifica esclusivamente in condizione di riposo. A 1,0 corrisponde l'utilizzo esclusivo dei glucidi, e si verifica in caso di sforzi massimali o submassimali.
Valori intermedi compresi entro il range indicano che l'organismo sta ricavando la propria energia da entrambi i substrati energetici, in percentuali variabili. ad esempio, al valore di 0,85 corrisponde un utilizzo per metà di grassi e per metà di zuccheri.
Il crescere del valore del quoziente respiratorio con il crescere del carico di lavoro indica che all'aumentare dell'intensità dell'esercizio, aumenta il ricorso ai glucidi come fonte energetica.

Il quoziente respiratorio è importante per determinare il contribuito che ciascun nutriente fornisce al metabolismo energetico.