Der erste Teil ist einfache Physik. Um eine gegebene Masse einen gegebenen Höhenunterschied hinaufzubewegen ist eine bestimmte Energiemenge (Arbeit) zu investieren, d.h. ein Produkt aus Kraft mal Weg oder Drehmoment mal Winkel. Einheit 1J = 1Nm bzw 1 Ws.
Mit der Übersetzung ändern sich die Faktoren, das Produkt bleibt gleich.
Wird die gegebene Wegstrecke auch noch mit der selben Geschindigkeit zurückgelegt ist auch noch die selbe Leistung (in Watt) erbracht (und Luftwiederstand, etc. gleich) - wieder unabhängig von der Übersetzung.
Die Übersetzung ist allerdings maßgebend dafür, mit welcher Kraft wir aufs Pedal treten müssen (mit 22/34 eben mit weniger aber öfter als mit 53/11).

Der 2.Teil ist persönliche Erfahrung vom Ergometer. Mein Puls steigt, wenn ich konstante Watt mit höherer Frequenz trete. Wenn ich an Steigungen absteige waren es nicht Muskelprobleme, sondern Atemnot.
Ich weiß aber nicht, ob die Effizienzfrage überhaupt wissenschaftlich entschieden ist. Bei den Profis sieht man recht verschiedene Fahrstile. Dieser berüchtigte Herr schreibt immer wieder interessante Artikel:
Dr. Ferrari