background image

"mess you up"

Metabolic Conditioning - page 1

Interval Generator - page 5

Pukie’s Glossary of Metabolic Conditioning - page 6

Introduction

In the second issue of CrossFit Journal, “What is Fitness?” we explored the nature of metabolic conditioning, or 

“cardio”,  and  highlighted  some  of  the  qualities  of  and  distinctions  between  aerobic  and  anaerobic  exercise,  and 

touched on interval training. 

In this issue we’ll reexamine metabolic and interval training in a little more detail. 

Review

Let’s begin with a review of metabolic training. Metabolic training refers to conditioning exercises intended to increase 

the storage and delivery of energy for any activity. 

There  are  three  distinct  biochemical  means  by  which  energy  is  provided  for  all  human  action. These  “metabolic 

engines” are known as the phosphagen pathway, the glycolytic pathway, and the oxidative pathway. 

The first, the phosphagen pathway, provides the bulk of energy used in highest-powered activities, those that last less 

than ten seconds.

The second, the glycolytic pathway, dominates moderate-powered activities, those that last up to several minutes. 

The  third,  the  oxidative  pathway  provides  energy  for  low-powered  activities,  those  that  last  in  excess  of  several 

minutes. 

You  may  recall  that  the  first  two  pathways,  the 

phosphagen  and  glycolytic,  delivering  energy  for 

high  and  moderate  powered  activities,  are  known 

collectively  as  “anaerobic”  whereas  the  third 

pathway,  the  oxidative  is  known  as  “aerobic.”  The 

significance  of  the  term  “anaerobic”  lies  in  the  fact 

that the phosphagen and glycolytic systems generate 

energy without benefit of oxygen where the oxidative 

or  “aerobic”  pathway  requires  oxygen  for  energy 

production. 

The  subject  of  metabolic  pathways  and  energy 

production  for  human  activity  is  known  as 

“bioenergetics”  and  is  loaded  with  details  from 

biochemistry and discussions of ATP, ADP, substrates, 

reaction mechanisms, Krebs cycle and a lot of other 

stuff that you tried, and probably succeeded, to avoid 

learning in high school or college biology. 

100

50

0

0

60

130

Phosphagen

Glycolytic

Oxidative

Time (seconds)

P

e

rc

e

n

t

o

f

to

ta

l

e

n

e

rg

y

June 2003

THE

CrossFit Journal

IN THIS ISSUE:

1

background image

If you feel the compulsion to learn more on the biochemistry of bioenergetics here are two convenient starting points: 

The 

N.S.C.A.’s Essentials of Strength and Conditioning

, an authoritative reference,  has a chapter on bioenergetics by 

Mike Conley with many of the gory details. 

And, from the University of Connecticut here is a brief summary of 

bioenergetics

Anaerobics and Aerobics Made Simple

Our purpose in this issue of CrossFit Journal is to avoid the complexities and nuances of molecular biochemistry and 

render a useable foundation for understanding “cardio” and specifically the CrossFit approach to conditioning. 

To that end we will forgo considerations other that the sustainability of maximum efforts and, so, concern ourselves with 

all out efforts of varying durations and ignore issues of power, pathways, and energy production. 

We only need to remember that anaerobic exercise is metabolically unsustainable exercise whereas aerobic exercise is 

sustainable. Sustainability is the key.  

Generally,  all  out  efforts  of  two  minutes  or  less  are  anaerobic  while  efforts  lasting  more  than  several  minutes  are 

aerobic. 

Reducing the whole of bioenergetics to this level isn’t just convenient it allows for examination at a level of granularity 

that allows for maximum useful understanding of metabolic conditioning. Biochemists, while able to recite intricacies 

of energy substrates and ATP production are all too often blind to the interplay of varying exercise protocols and their 

resulting fitness. 

A metaphor may aid in understanding our position on the science of bioenergetics. We are striving to give you a racecar 

driver’s sense of auto racing not a mechanical engineer’s. Both have their place but only one drives the car on race 

day. 

Anaerobic  efforts  are  relatively  high  powered,  and  aerobic  efforts  are  relatively  low  powered. This  should  be  self 

evident from our understanding that anaerobic work is unsustainable past several minutes. It would be hard to escape 

the observation that power, or intensity, and duration of effort are inversely related. One hundred meter dash pace is a 

considerably faster pace than a mile pace. 

���������� ������� ��������� ��� ��������

���������� ���

��������

���������

������������

��� ��������

��������

��������������

������

�����

���� ���

�����

������

������

������

���� ��

��� ������

��������

�������

��������

��������

���������

��������

����������

��������

June 2003

2

background image

Aerobic exercise is nearly universally regarded as being heart protective, but there is compelling evidence that shows 

that anaerobic exercise is at least as

 

heart protective

 as aerobic exercise. 

Though aerobic exercise is widely recognized as being the ideal vehicle for fat loss, recent studies have shown that 

anaerobic exercise is a vastly superior protocol for 

fat burning

Anaerobic exercise builds muscle; aerobic exercise burns muscle - period. On this point there is no intelligent debate. 

Compare the look of 

sprinters

  to 

long distance runners

  – here a picture is indeed worth a thousand words. 

The muscle wasting nature of aerobic exercise is both cause and symptom of the deleterious effect that endurance 

work can have on anaerobic performance. Sadly, this lesson has been slow to spread to many anaerobic sports. It is still 

common to find boxers and other martial artists who think that long slow endurance work – 

roadwork

 – is essential to 

their fight endurance. Nothing could be further from the truth. 

On the other hand anaerobic training is of enormous benefit to endurance athletes. Not only does it support and build 

muscle, but it gives the “kick” needed to win close races. Importantly, not only does anaerobic work benefit aerobic 

performance, but anaerobic training can be used to develop high levels of aerobic fitness without the usual muscle 

wasting. This is accomplished through interval training and is an integral part of sports training for most sports. 

Interval Training

Interval training alternates bouts of high intensity work with rest in repeated timed intervals. The general idea is to 

perform a high volume of high intensity work in a limited time. Ultimately, it is nothing more than anaerobic training 

with controlled rest periods.

The benefits of interval training are to both anaerobic and aerobic systems. The obvious question is how much benefit 

and to which system?

We can orchestrate intervals so that they predominantly stress either aerobic or anaerobic systems. The table below 

gives interval strategies to target desired metabolic systems. 

Sprint

������������

��������

������� ������ ������

���������

����������

���������

�������� �� ���� ��� �������

�������� �� �������� ��� ��������

������������� �����

�����������

� � �

� � �

� � �

�� � ��

�� � ��

�� � ���

�� � ���

��� � ���

��� � ���

�� � ��

�� � ��

� � �

June 2003

3

background image

But,  even  more  interesting  is  the  prospect  of  a 

hybrid  interval  that  would  greatly  stress  and  thereby 

substantially  condition  both  anaerobic  and  aerobic 

systems  simultaneously.  Finding  such  an  interval  and 

demonstrating its dual potency would be a great find. 

It may have been done.

Tabata Interval

Dr.  Izumi  Tabata  experimented  with  intervals  and 

published in the journal Medicine in Sports and Exercise  

the  results  of  an  experiment  in  which  he  produced 

excellent  improvements  in  anaerobic  and  aerobic 

conditioning in a group of accomplished athletes with 

a four minute (3:50) protocol of 20 seconds of all out 

work followed by 10 seconds of rest repeated 8 times. 

Significantly,  Dr.  Tabata’s  4  minute  high  intensity 

group got better V02 max improvement than the control 

group, which followed a 60 minute moderate intensity 

regimen. 

Clarence Bass

 , and 

Peak Performance

  both give great 

accounts  of  Dr.  Tabata’s  research  and  understand  the 

important implications. 

Tabata Applications

Dr. Tabata’s research subjects exercised on stationery 

bikes; we decided to test other applications. 

Our  favorite  and  most  effective  application  has  been 

the “Tabata” squat – a 20 seconds on, 10 seconds off 

repeated 8 times squatting effort scored by the lowest 

number of reps performed in any of the eight intervals. 

This  single  drill  tests  for  and  develops  elite  athletic 

capacities.  Rankings  for  this  drill  accurately  predict 

ranking performance on a wide variety of fundamental 

athletic skills and performance. 

Another of our crew’s favored applications is to use the 

Tabata  interval  in  a  workout  where  an  athlete  moves 

from the Concept II Rower to squats then pull-ups, sit-

ups, and push-ups. Each exercise is performed like the 

Tabata squat – 20 on/10 off X 8. Adding the weakest 

link  from  each  exercise  tabulates  a  final  score.  The 

Rowing is scored in “calories” and the other events by 

reps. We allow a minute’s break between exercises. 

Both of these simple workouts are very demanding and 

surprisingly potent. Trying either will convince you of 

their potency. Our experience is that improvements in 

Exerpt from NSCA’s Essentials of 

Strength Training and Conditioning

 

Thomas R. Baechle - Editor

 

Chapter 5 Bioenergetics - pages 78, 79

Some  authors  have  suggested  that  aerobic  training 

should be added to the training of “anaerobic athletes” 

(a process that can be termed combination training

to enhance recovery (101) because recovery primarily 

relies on aerobic mechanisms. However, aerobic train-

ing  may  reduce  anaerobic  performance  capabilities, 

particularly  high-strength,  high-power  performance 

(52). Aerobic training has been shown to reduce an-

aerobic  energy  production  capabilities  in  rats  (128). 

Additionally, combined anaerobic and aerobic training 

can  reduce  the  gain  in  muscle  girth  (24),  maximum 

strength (24, 46, 52), and especially speed-and power-

related performance (28), although the exact mecha-

nism is not known (114). It does not appear that the 

opposite holds true; some studies and reviews suggest 

that anaerobic training (strength training) can improve 

low  intensity  exercise  endurance  (53,  54,  114).  Al-

though oxidative metabolism is important in recovery 

from heavy anaerobic exercise (e.g., weight training, 

sprint training) (12, 109) care must be used in prescrib-

ing aerobic training for anaerobic sports. In this con-

text it should be noted that specific anaerobic training 

can stimulate increases in aerobic power and enhance 

markers of recovery (114, 116, 129). Thus, extensive 

aerobic  training  to  enhance  recovery  from  anaerobic 

events is not necessary and may be counterproductive 

in most strength and power sports.

Don’t

hold 

your

breath

during

anaerobic

efforts!

June 2003

4

background image

scores for both Tabata workouts suggest strongly that 

an athlete is likely to show substantial improvements 

wherever we test them. 

Try  the  Tabata  workouts,  experiment  with  varying 

interval design, and repeat noticeably difficult protocols 

from time to time. Trust that particularly challenging 

efforts speak directly to your opportunities for physical 

gains, and that improved performance in those efforts 

is the best measure of those gains. Chase the toughest 

intervals.  

The  most  important  point  to  remember  is  that  high 

intensity efforts can produce dramatic aerobic benefit 

without  the  muscle  wasting  seen  with  endurance 

training.

Dr.  Stephen  Seiler  on  Intervals  and 

Endurace Work

Dr.  Seiler  is  a  renowned  exercise  physiologist  and 

rowing  coach.  In  a  piece  entitled  “Understanding 

Intervals”  Dr.  Seiler  explains  that  there  are  winning 

rowing  programs  that  train  all  intervals  as  well  as 

those that do some, and programs that do none. Each 

approach has been shown to produce winners. 

Dr. Seiler has concerns about the wisdom of programs 

that do too much interval work only because intervals 

may  produce  what  he  calls  first  and  second  wave 

adaptation  to  endurance  training  but  not  third  wave 

adaptations.  Third  wave  adaptations  are  largely 

specific to the training modality, and have nothing to do 

with aerobic conditioning but endurance performance. 

The difference is critical.  But do we want third wave 

adaptations?

Third  wave  gains  in  endurance  performance  are 

entirely specific to that sport and have training effects 

disadvantageous to much of other sport performance.

Dr.  Seiler’s  admission  that  elite  aerobic  performance 

can  be  trained  by  high  intensity  intervals  and  his 

concerns  that  intervals  don’t  produce  third  wave 

adaptations form a terrific rationale for avoiding steady 

state aerobic work.

The idea that later adaptations to endurance work are 

highly  specific  to  the  training  modality  and  portend 

little impetus to further cardiovascular development 

hints  at  the  possibilities  for  generating  additional 

cardiovascular benefit by means of shifting training 

Interval Generator

There are no bad intervals, only weak efforts. Variety and 

intensity will ultimately determine preparedness. Here is a 

scheme to give variance to your anaerobic work. 

Intervals  generated  by  this  experiment  will  certainly  be 

anaerobic  yet  are  certain  to  pack  a  substantial  aerobic 

punch. 

Play  with  these  intervals  before  or  after  your  regular 

workouts or on “rest” days. 

Roll single die (or three dice) and for first roll multiply 

number by 10 for work interval.

Then roll second die and multiply by 5 for the rest 

interval.

Roll again and multiply by 2 total for number of 

intervals. 

��� ������ ���������� ��

��

����

����

������

�� ���������





��
��
��
��
��
��

��
��
��
��
��




��
��

June 2003

5

background image

modalities sufficiently to avoid “third wave” adaptations 

and  focus  instead    on  1st  and  2nd    wave  adaptations 

from a multitude of protocols and modalities. Our hope 

and  suspicion  is  that  this  broadens  the  cardiovascular 

stimulus.

CrossFit Position

As ridiculous as the idea that extended endurance efforts 

optimally  confer  cardiovascular  and  fitness  benefits  is 

the  notion  that  a  stressor  like  a  bike  is  good  “cardio” 

whereas a Kettlebell, obstacle course, or CrossFit-like 

workout performed at similar exertion levels carries a 

lesser cardiovascular benefit! 

Ultimately  the  CrossFit  position  on  metabolic 

conditioning, or “cardio”, is summed in two points:

•  Anaerobic training can match endurance training 

for aerobic benefit.

•  Metabolic  training  with  varying  and  mixed 

exercise  modalities  avoids  specificity  of 

adaptation  allowing  for  additional  first  wave 

–  cardiovascular/respiratory  adaptations,  and 

increased functional strength.

The clincher is that CrossFit athletes have demonstrated 

improved  endurance  performance  without  endurance 

training,  and  even  more  amazingly,  in  clinical  trials 

CrossFit’s  high  intensity  regimen  has  produced 

improvements  in  endurance  measures  that  rivaled 

those achieved through programs comprised largely of 

endurance efforts. 

Police  training  programs  in  Florida  have  found  that 

CrossFit produced better distance run times than prior 

programs comprised largely of distance runs. 

CrossFit  athletes  live  in  a  steady  state  of  physical 

preparedness  that  leaves  them  primed  for  specialized 

training and unknown physical challenges regardless of 

whether the demands are aerobic, anaerobic, or both.

There are cars that get 100 miles to the gallon. They are 

low  powered,  slow,  and  fuel-efficient.  Others  cars  are 

high  powered  and  fast  while  being  less  fuel-efficient. 

CrossFit is building powerful fast athletes not slow, low 

powered, fuel-efficient athletes. 

Athletes that train predominantly anaerobic pathways in 

a wide range of intervals and modalities have at least the 

cardiovascular or aerobic fitness of endurance athletes.

Pukie’s Glossary of Metabolic Conditioning:

I want to help with some of the basic terminology of 

metabolic conditioning, so here’s Pukie’s guide to easy 

bioenergetics complete with commentary

 

- Pukie

V02 max: 

Maximum  amount  of  oxygen  that  can  be  used  continuously 

divided  by  body  mass.  Long  the  gold  standard  of  aerobic 

fitness,  the  slight  advantage  that  endurance  athletes  have 

over  anaerobic  athletes  in  V02  max  can  be  attributable  to 

the low body mass of endurance athletes. I can use a similar 

definition of strength – by dividing lifts by weight - to show that 

little guys are stronger than big guys. 

Aerobic:

Low powered, low intensity, long duration – more than several 

minutes. This is the easy stuff. Introduced to real efforts these 

guys crumble!

Anaerobic:

Higher-powered,  higher  intensity,  shorter  duration  efforts– 

those less than several minutes. Anaerobic is Greek for “worth 

while.” Pukie wants to know why there are 1 million recreational 

traiathletes but only 7 recreational 800 meter athletes. 

Lactate Threshold:

The point as work intensity increases where lactic acid levels 

in the blood rise faster than can be controlled. Lactic acid is a 

waste product of anaerobic work. Also known as “anaerobic 

threshold”,  the  lactate  threshold  marks  the  point  in  intensity 

where work has become largely anaerobic.  This is also the 

“pussy rest-stop”.

Interval training:

Exercise  protocol  of  set  periods  of  high  intensity  rest  and 

work.  This  is  how  anaerobic  athletes  develop  tremendous 

levels  of  aerobic  fitness  –  through  intervals.  I  want  to  meet 

the scientist who invented this. How else could you do high 

intensity work?

Heart rate monitor:

It’s  all  about  the  performance.  Forget  heart  rate.  The  heart 

rate monitor is a fun toy, though. Mix dehydration, beer, steep 

hill, bicycle, hot humid day and see who can get the highest 

number. I’ve seen seven people over 200 at once on the same 

hill. What can you and your friends do?

June 2003

6

background image

            

 Editor-In-Chief                                              Editorial Director

              

Greg Glassman                                              Lauren Glassman

 

 

               

Design

Art Director  Lauren Glassman

Photography

Chief Photographer Greg Glassman

Picture Editor Lauren Glassman

Technical Advisors

Derek Wray

Danny John

Subscription Information

The CrossFit Journal is an electronically 

distributed magazine (e-mailed e-zine)

published monthly by 

www.crossfit.com

chronicling a proven method of achieving

elite fitness.

To subscribe go to: 

http://www.crossfit.com/

shop/enter.html

or

Send a check or money order in the amount 

of $25 to:

CrossFit

PO BOX 2769 

Aptos, CA 95001

Contact us at:

info@crossfit.com

References 

- NSCA’s Essentials of Strength Training and Conditioning

12. Brooks, G.A., and T.D. Fahey, Exercise Physiology; Human Bioenergetics and Its Applications. New York: Wiley. 1984.

24. Craig, B.W., J. Lucas, R. Pohlman, and H. Stelling. The effects of running, weightlifting and a combination of both on growth hormone release.

      J. Appl. Sport Sci. Res. 5(4):198-203. 1991. 

28. Dudley, G.A., and R. Djamil. Incompatability of endurance- and strength-training modes of exercise. J.Appl. Physiol. 59(5):1446-1451. 1985.

46. Hadmann, R. The available glycogen in man and the connection between rate of oxygen intake and carbohydrate usage. Acta Physiol. Scand. 

       40:305-330. 1957. 

52. Hickson, R.C. Interference of strength development by simultaneously training for strength and endurance. Eur. J. Appl. Physiol. 215:255-263.                     

 

      1980.

53. Hickson, R.C., B.A. Dvorak, E.M. Gorostiaga, T.T. Kurowski, and C. Foster. Potential for strength and endurance training to amplify  

      endurance

      performance. J. Appl. Physiol. 65(5):2285-2290. 1988.

54. Hickson, R.C., M.A. Rosenkoetter, and M.M. Brown. Strength training effects on aerobic power and short-term endurance. Med. Sci. Sports

      Exerc. 12:336-339. 1980.

101. Plisk, S.S. Anaerobic metabolic conditioning: A brief review of theory, strategy and practical application. J. Appl. Sport Sci. Res. 5(1):22-34

.       1991.

109. Scala, D., J. McMillan, D. Blessing, R. Rozenek, and M.H. Stone.  Metabolic cost of a preparatory phase of training in weightlifting: A 

        preactical observation. J. Appl. Sport Sci. Res. 1(3):48-52.1987.

114. Stone, M.H., S.J. Fleck, W.J. Kraemer, and N.T. Triplet. Health and performance related adaptations to resistive training. Sports Med

        11(4):210-231. 1991.

116. Stone, M.H., K. Peirce, R. Godsen, D. Wilson, D.Blessing, R. Rozenek, and J. Chromiak. Heart rate and lactate levels during weight training 

        in trained and untrained men. Phys. Sportsmed. 15(5):97-105. 1987.

128. Vihko, V., A. Salmons, and J. Rontumaki. Oxidative and lysomal capacity in skeletal muscle. Acta Physiol. Scand. 104:74-81. 1978.

129. Warren, B.J., M.H. Stone, J.T. Kearney, S.J. Fleck, G.D. Wilson, and W.J. Kraemer. The effects of short-term overwork on performance 

       measures and blood metabolites in elite junior weightlifters. Int,J.SportsMed. 13(5):372-376. 1992.

June 2003

7