¿Es obligatorio respirar en cada golpe de natación?

No. De hecho, para sprints cortos (es decir, menos de 200 m), es mejor no respirar demasiado. Tomar un respiro te ralentiza un poco (en el orden de 0.10 segundos por respiración)

Cuando la distancia aumenta, los nadadores de la competencia toman una respiración cada ciclo (no un golpe). Esto es porque necesitan mucho más oxígeno para seguir. Músculos demasiado poderosos, ¿ves?

No, no es obligatorio, sino una cuestión de elección estratégica y conveniencia. Normalmente en eventos de larga distancia, para conservar energía, los nadadores eligieron respirar en cada ciclo, mientras que en el caso de Sprints es al revés. Aquí para ahorrar tiempo, los nadadores evitan tomar demasiadas respiraciones.