运动员出国跨时区参加国际比赛已成常态，黑夜与白天颠倒势必影响运动员的竞技状态。如巴黎奥运会的游泳比赛安排在北京时间的凌晨2∶00至3∶00，这对习惯于特定时间训练的中国运动员是否会有影响，对此，近期一项对2004年至2016年间4届奥运会144名游泳决赛选手进行的研究作出了回答。该研究发现，下午5∶00的比赛成绩比上午8∶00的快0.32%，这一时间差在40%的决赛中超过了金牌选手和银牌选手之间的成绩差距[1]。此现象进一步揭示，造成运动表现在不同时间段出现差异的关键因素与昼夜节律存在关联。昼夜节律是指人体以24 h为周期发生的生理变化，这些变化由人体内源性生物钟调控，即便在人体与其周边环境的光线明、暗周期隔离的条件下仍能自主调节[2]。这一复杂的人体内源性生物钟调节着人体几乎所有的生命活动[3]。有研究表明，昼夜节律主要通过调控血氧水平、激素水平、体温、葡萄糖耐受性、血压、大脑表现变量（如反应时、警觉性、记忆速度）等[3]指标影响有氧工作能力、神经肌肉协同和认知能力[4-5]。由此产生了运动表现峰值的时间差异、跨时区引起的时差反应等现象[6-7]。然而，目前国内关于昼夜节律与运动表现的系统性研究较为有限，作为一个非训练学因素，昼夜节律对训练质量和比赛有着不容忽视的潜在影响，尤其对于备赛周期长、竞赛异常激烈的奥运会，胜负往往就在毫厘之间。本研究旨在基于昼夜节律对人体的作用机制，探讨其与运动表现之间的关系，并提出相关的运动训练与运动竞赛优化策略，以帮助运动员更好地安排运动训练时机和适应特定比赛日程。
1 昼夜节律及其影响因素
关于昼夜节律的研究最早可追溯至18世纪，有研究者发现含羞草叶片在持续的光线黑暗环境中仍能保持节律性运动，说明生物可能具有内在的时间调控机制[4]。随后的相关研究证实，在恒定光照条件下，该节律仍维持约24 h的周期性变化，并推测其由生物内部的计时系统控制[8]。近期有研究表明，昼夜节律由人体内源性生物钟调控，在多数动物、植物及微生物体内普遍存在[9]。而人体的昼夜节律调控着多种生命活动，包括睡眠觉醒周期、体温、激素分泌、心血管功能、情绪、新陈代谢等[10]，该昼夜节律由一个层级化的生物钟系统调节（如图1所示）[11]。其中：下丘脑的视交叉上核（SCN）是中央生物钟，同步调节几乎人体所有组织中的外周振荡器[11]；从分子角度而言，昼夜节律由转录-翻译反馈回路（TTFLs）驱动[12]；脑与肌肉芳香烃受体核转位蛋白1（BMAL1）与昼夜节律运动输出周期蛋白（CLOCK）形成异二聚体，结合 E-box 元件，启动周期蛋白（Per1/2/3）和隐花色素（Cry1/2）基因的转录；周期蛋白/隐花色素复合体入核后抑制周期蛋白和肌肉芳香烃受体核转位蛋白1的活性，形成核心负反馈振荡；核受体亚家族1D成员（REV-ERBα/β）与维甲酸相关孤儿受体（RORα/β/γ）通过孤儿受体反应元件（RORE）调控肌肉芳香烃受体核转位蛋白1转录，构成互锁的基因调控回路，增强节律振荡的稳定性与振幅，并参与睡眠觉醒周期调控。在上述过程中，这些分子钟进一步调节大量时钟基因（CCGs）的昼夜节律性表达，进而调节睡眠觉醒周期、激素分泌、体温、能量代谢等生理过程[13]。外源性授时因子在昼夜节律重置时产生关键作用，其中，光信号经视网膜-下丘脑视交叉上核通路对中枢主生物钟产生最强的同步效应，而饮食、运动、环境温度、社交等非光授时因子主要调节外周生物钟，进而影响人体整体昼夜节律。
此外，性激素、糖皮质激素等激素分泌与昼夜节律也密不可分，以性激素为例，其分泌节律受视交叉上核的调控，并通过下丘脑-垂体-性腺进行分级调节，与此同时，其又可反向调节核心时钟基因（如昼夜节律运动输出周期蛋白、脑与肌肉芳香烃受体核转位蛋白1）的转录活性，形成双向反馈调节环路[14]。其中：雌激素主要通过调节生物钟基因的表达和影响视交叉上核中的胶质细胞稳定人的昼夜节律[15]；睾酮主要通过调节视交叉上核神经元对光信号的敏感性，使人体更好地适应昼夜更替[16]；褪黑素、B族维生素等功能性因子在昼夜节律的调节过程中均具有重要作用。仅从褪黑素来说，褪黑素（MT）的主要内分泌器官是松果体，松果体通过下丘脑视交叉上核感知外界光环境的变化，进而调节褪黑素分泌的节律[17]。褪黑素通过与G蛋白偶联1型褪黑素受体、偶联2型褪黑素受体和偶联3型褪黑素受体（目前证明是醌还原酶2）以及视黄酸受体相关孤儿受体（ROR）相结合发挥作用[17]。
人体昼夜节律类型可依据国际认可且广泛使用的晨型-晚型量表（MEQ）[18]和修订版晨型-晚型量表进行划分，按照国际统一标准分为晨型、中间型和晚型[19]，不同类型的人在睡眠习惯、心理特征及生理功能上存在显著差异[20-21]。昼夜节律通常依据自评问卷进行测定，除了晨型-晚型量表之外[18]，晨型综合量表（CSM）[22]也被广泛运用。近年来，时间生物学、运动科学及临床医学领域对昼夜节律的研究均取得了重要进展。研究者们发现，昼夜节律受多种外源性因素的影响，如年龄、性别、遗传基因、环境光周期、地理位置等。具体来说：随着年龄增长，昼夜节律的相位逐渐提前，老年人的睡眠觉醒周期相较青年人更偏向晨型[23-24]，这一变化可能缘于昼夜节律与睡眠觉醒周期之间的相位关系调整，以及清晨光照的促进作用[25-26]；性别差异同样显著，青春期前的女性比男性更倾向于晚型，但青春期后的女性更倾向于晨型，而男性则更倾向于晚型[27-28]；约有50%的昼夜节律变异可归因于遗传因素[29]，其中的周期蛋白3基因（PER3）的可变数串联重复多态性决定个体的晨型与晚型倾向，PER35等位变异携带者在昼夜节律上更趋于晨型，而PER34等位变异携带者则更倾向于晚型[30-31]；环境也会影响昼夜节律，光周期和出生季节对个体昼夜节律倾向会产生长期影响[32]，如秋冬季节出生的个体更倾向于晨型，而春夏季节出生者更倾向于晚型[33-34]，这种现象可能与光照影响胎儿昼夜节律系统发育有关；地理因素也不可忽视，纬度越高，睡眠时间通常越短，高纬度地区人群更倾向于晨型[35]，同时，地球东部地区的人相较地球西部地区的人更倾向于晨型，这一趋势可能与太阳光照时长及时差影响生物钟同步性相关[36-37]。上述这些因素共同影响人体的昼夜节律，为优化运动员的运动表现、预防人体生理紊乱及改善人的健康状况拓展了认知范畴。
2 不同运动项目运动员的运动表现的昼夜节律特征
近年来的研究表明，昼夜节律对运动训练和比赛表现有显著影响，其中的实证数据均说明昼夜节律在调控运动表现方面具有重要作用。具体从以下3类运动项目进行分析。
2.1 隔网对抗类运动项目运动员的运动表现的昼夜节律特征
从表1的文献中发现，网球、排球与羽毛球运动员的神经肌肉表现和技能指标存在明显的昼夜节律变化，总体而言，在下午至晚间的表现优于上午。具体而言：网球运动员下午与傍晚的发球速度更快，握力、敏捷性、爆发力和击球准确率也明显变好，并且伴随失误减少与疲劳感下降；排球运动员的跳跃、扣球、敏捷性、爆发力等指标在晚间表现得更优，增幅为2.1%~6.5%；羽毛球运动员晚间训练的氧化应激反应加快，早晨褪黑素增加，所以早晨训练更利于激素（尤其是褪黑素）水平的调节。
表1 隔网对抗类运动项目 |
| 发文作者 | 测试运动项目 | 测试对象 | 测试时间 | 测试指标 | 结论 |
|---|---|---|---|---|---|
| Atkinson等[38] | 网球 | 3名男性运动员，3名女性运动员；受试者均为中间型 | 9∶00、14∶00、18∶00分别采用休伊特网球成就测验测试 | 15次发球中速度第一的发球时间和15次发球中准确度第二的发球时间 | 发球速度在18∶00更快 |
| López等[39] | 网球 | 13名高水平男性运动员，其中：晨型1人；中间型9人；晚型3人 | 9∶00 和16∶30 分别测试 | 发球速度/准确度（SVA）、反向垂直跳（CMJ）、最大等距握力（IS）、敏捷性（AGIL）和10 m冲刺（10-mRUN） | 神经肌肉反应和运动表现在上午比下午迟钝；SVA、CMJ、AGIL和10-m RUN在上午下降了2%~4.5% |
| Söüt等[40] | 网球 | 12名女性运动员 | 9∶00 和16∶30 分别测试 | 发球准确度和速度、垂直跳跃、握力、敏捷性和速度 | 运动员在下午测试时体温和握力数值显著大于上午 |
| Turner等 [41] | 网球 | 12名男性网球运动员 | 8∶00、14∶00和20∶00分别测试 | 底线击球、发球速度、敏捷性、头顶抛球和击球转身 | 在晚间比赛中观察到致胜球和受迫性失误减少，疲劳感下降 |
| Martín等[42] | 排球 | 15名西班牙甲级女排联赛运动员 | 9∶00和19∶00分别测试 | 站立和跳跃扣球、直腿跳高、动态平衡、垂直跳跃（深蹲跳、反向跳和扣球跳）、敏捷性等 | 晚间站立扣球测试结果、柔韧性、动态平衡和敏捷性的神经肌肉表现更好（范围为2.1%~6.5%） |
| Trajkovi等[43] | 排球 | 50名青年男子排球运动员 | 上午（8∶00-9∶30 ）和晚上（18∶00-19∶30 ）分别测试 | 2次垂直跳：蹲跳（SJ）、反向纵跳（CMJ）、反向甩臂纵跳（CMJAS）和实心球投掷（卧式实心球投掷、坐式实心球投掷和站立式实心球投掷） | 所有测试的晚间测试结果优于上午，其中SJ和卧式实心球投掷结果差异显著 |
| Ariyandy等[44] | 羽毛球 | 44名羽毛球运动员 | 在早晚分别进行训练 | 氧化水平[丙二醛 (MDA, 分光光度法检测）]和激素水平[褪黑素 (ELISA 法）] | 晚间训练的羽毛球运动员氧化水平升高，早晨训练的运动员褪黑素水平更高 |
2.2 同场对抗类运动项目运动员的运动表现的昼夜节律特征
从表2关于足球、曲棍球、手球及篮球运动员的文献中发现，运动员的身体机能、神经肌肉表现与专项运动表现有明显的昼夜节律变化，总的来看，上述指标在下午至晚间明显优于上午。其中：足球运动员的体温、运动技巧表现、力量、敏捷性和耐力（Yo-Yo测试）指标在16∶00至20∶00达到峰值；曲棍球运动员的心肺耐力测试（BLEEP）成绩在16∶00达到最佳，在清晨的测试成绩最低；手球运动员在握力、抛球速度、敏捷性、冲刺、跳跃能力等无球和有球表现方面，晚间成绩明显优于上午；篮球运动员的罚球次数和犯规次数在晚间均显著增加，而得分命中率和助攻次数则在上午比赛时成绩更佳。
表2 同场对抗类运动项目 |
| 发文作者 | 测试运动项目 | 测试对象 | 测试时间 | 测试指标 | 结论 |
|---|---|---|---|---|---|
| Reilly等[7] | 足球 | 16名男性大学生球员分为2组进行实验，均为中间型 | 8∶00、12∶00、16∶00和20∶00分别进行测试 | 体温、耳内温度、体能表现（握力、坐位体前屈和立位体前屈、垂直跳跃）、警觉性、足球专项表现（壁面截击、运球） | 技巧、坐位体前屈和立位体前屈柔韧性峰值出现在16∶00；体温、握力、自评警觉性和运球速度峰值出现在20∶00；耳后温度、垂直跳跃和跳远在16∶00和20∶00均达到最优 |
| 王晨宇[45] | 足球 | 20名男性运动员 | 早晨（8∶00）和下午（17∶00）分别进行测试 | 口腔温度、Yo-Yo间歇恢复、血生化参数 | 耐力（Yo-Yo实验完成的总距离）在傍晚更好、Yo-Yo实验后的一些有利于运动表现的生化标志物含量在傍晚更高 |
| Ciorciari等[46] | 足球 | 58名青年男性运动员，其中：晨型11人；中间型 29人；晚型18人 | 8∶30和18∶00分别进行测试 | 敏捷性、力量和耐力 | 晚型运动员在晚间表现较好，一部分晨型运动员在早晨表现较好 |
| Roveda等[47] | 足球 | 141名青年男性运动员，其中：晨型 25人；中间型 90人；晚型26人 | 9∶00和下18∶00分别进行测试 | 匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)、敏捷性[伊利诺斯敏捷跑(IAT)]、有氧耐力[6 min跑步和爆发力（萨金特跳跃）] | 晚型运动员在晚间的SJT、IAT、6-MRT测试中表现最好，而中间型运动员在所有测试中的表现几乎相同 |
| Facer 等[3] | 曲棍球 | 20名运动员，其中：晨型 5人；中间型10人；晚型 5人 | 在一天中的6个不同时间测试（7∶00、10∶00、13∶00、16∶00、19∶00、22∶00） | 计时测试（RB-UB）、体能（BLEEP） | 在BLEEP测试中，20名被试的平均成绩在7∶00时最低，在16∶00时表现最好 |
| Mhenni等[48] | 手球 | 15名女子运动员 | 早上(7∶00-8∶30)和傍晚(17∶00-18∶30)进行测试 | 握力(HG)、抛球速度(BTV)、改良敏捷性(MAT)、重复穿梭和跳跃（RSSJA） | HG测试、BTV测试和MAT测试在傍晚的表现优于早晨。在RSSJA测试中，最佳冲刺时间、平均冲刺时间和平均跳跃性能的表现在晚间均比早晨好 |
| Pavlović等[49] | 手球 | 16 名男子运动员 | 上午(8:00-9:30)和晚间(18:00-19:30)进行测试 | 7 项无球体能[“之”字形测试，5 m、10 m 和20 m 直线冲刺，有摆臂和无摆臂的反向纵跳(CMJ)，蹲跳]；4 项有球测试“(之”字形测试，5 m、10 m、20 m 冲刺) | 在所有测试中，晚间的运动表现明显优于早晨。晚间的“之”字形测试成绩大幅度提高，且有球和无球的短跑成绩明显提高 |
| Özdalyan等[50] | 篮球 | 18 岁以下男子篮球锦标赛运动员 | 采集了194 个不同球队的统计数据, 对上午和晚间的比赛数据进行比较 | 得分球命中率和助攻次数与比赛时间负相关，而罚球命中率和犯规次数与比赛时间正相关（p<0.05） |
2.3 体能主导类运动项目运动员的运动表现的昼夜节律特征
在赛艇、自行车、游泳等体能主导类运动项目中，运动表现呈现出明显的昼夜节律变化特征（见表3）。其中：1）晨型赛艇运动员在早晨的表现显著优于下午，而中间型赛艇运动员与晚型赛艇运动员则无明显昼夜节律差异；2）多数研究发现，自行车运动员在下午至傍晚的计时赛成绩和生理指标（如摄氧量、有氧功率、无氧功率）均显著好于上午，表现峰值通常出现在17∶00至19∶00之间，说明人体在此时段处于更明显的身体运动功能激活状态；3）无论游泳运动员昼夜节律类型如何，多数研究均显示其在下午至晚间（特别是18∶00以后）的计时赛成绩明显优于早晨，且表现提升幅度在4%~6%，但是晨型游泳运动员在早晨的表现更优，晚型游泳运动员则在晚间的成绩更佳；4）举重与抗阻训练时，一些生理生化指标值（如肌酸激酶、乳酸脱氢酶、尿酸等）在18∶00时比8∶00时更好，8∶00时肌肉炎症更少且氧化还原反应更快。以上结果说明，耐力类运动项目被试运动员的最佳表现时段为下午至晚间，并且昼夜节律类型会进一步影响具体的运动表现峰值时间。
3 昼夜节律调控运动表现的机制
表3 体能主导类运动项目 |
| 发文作者 | 测试运动项目 | 测试对象 | 测试时间 | 测试指标 | 结论 |
|---|---|---|---|---|---|
| Brown等[51] | 赛艇 | 16名运动员（男性8人，女性8人），其中：晨型8人；中间型4人；晚型4人 | 早晨（5:00-7:00）和下午（16:30-18:00）分别测试 | 2000 m赛艇速度、立定跳远 | 在赛艇和立定跳远测试时，晨型运动员在早晨的表现比下午好，但是晚型运动员和中间型运动员的表现无差异 |
| Racinais等[52] | 自行车 | 8名男性运动员，其中：中间型 5人；晨型2人；晚型1人 | 上午(8:00-10:00)和下午(17:00-19:00)测试 | 重复冲刺测试[10 × (6 s最大循环冲刺+ 30 s休息)]、股外侧肌表面肌电信号 | 下午输出功率显著大于上午，随着短跑的重复次数而显著下降 |
| Kunorozva等[31] | 自行车 | 20名男性自行车运动员，均为晨型 | 6:00、10:00、14:00、18:00、22:00分别进行测试 | 15 min次最大循环测试:阶段1为以最大心率的60%运动6 min(在峰值功率输出测试中测定)；阶段2为以最大心率的80%运动6 min；阶段3为以最大心率的90%运动3 min | 晨型运动员在晚间(18:00和22:00)骑行，3种运动强度的主观负荷强度评分均更高 |
| Atkinson等[53] | 自行车 | 8名男性自行车运动员，其中：晨型7人；晚型1人 | 7:30和17:30分别进行测试 | 16.1 km计时赛，测量功率输出、心率、耳内温度和感知强度等级（(CR-10） | 晨型和晚型运动员计时赛、功率输出在下午的表现优于早晨 |
| Fernandes等[54] | 自行车 | 9名男性自行车运动员，其中：晨型4人；中间型 5人 | 8:00和18:00分别进行测试 | 递增负荷测试；1 000 m计时赛，每隔200 m测试功率输出(PO)、有氧功率(Paer)、无氧功率(Pan)、积分肌电值(iEMG)、摄氧量(VO2)与心率(HR)的平均值和标准差 | 运动员在晚间完成1 000 m自行车计时赛的时间比早晨快6.5 s。除了 iEMG以外，PO、Paer、Pan、VO2和HR的平均值在晚间均较高 |
| 黄华生等[55] | 自行车 | 15名男性自行车运动员 | 8:00和18:00分别进行测试 | 1 km计时赛，每200 m记录摄氧量（VO2）、心率（HR）、平均功率输出（MPO）、有氧功率输出（APO）和无氧功率输出（AnPO） | 傍晚的计时赛成绩更好，MPO、APO和AnPO增加，VO2和HR无显著差异 |
| Anderson等[56] | 游泳 | 27名大学生运动员（男性8人，女性19人），其中：晨型有3人；中间型有17人；晚型有7人 | 7∶00和19∶00分别进行测试 | 200 m自由泳计时赛,并在实验前和实验后测试唾液α-淀粉酶水平 | 晚型运动员在早晨比晚间的游泳速度平均慢6%，α-淀粉酶水平高50%，而晨型运动员在晚间需5~7倍的努力才能达到与早晨实验相同的表现结果 |
| Baxter等[57] | 游泳 | 14名游泳运动员（男性4人，女性10人） | 6∶30、9∶00、13∶30、17∶00和22∶00分别进行测试 | 100 m和400 m计时赛 | 与游泳运动员的习惯训练时间无关，当游泳比赛安排在早晨时，运动员的游泳速度普遍相较晚间更慢 |
| Rae等[58] | 游泳 | 26名游泳运动员（男性18人，女性8人），其中：晨型15人；中间型11人 | 6∶30或18∶30分别进行测试 | 200 m自由泳计时赛 | 晨型运动员在6∶30的实验中计时赛成绩更好 |
| Kline等[59] | 游泳 | 25名游泳运动员（男性12人，女性13人），其中：晨型10人；中间型13人；晚型2人 | 2∶00、5∶00、8∶00、11∶00、14∶00、17∶00、20∶00、23∶00分别进行测试 | 200 m自由泳计时赛 | 被试游泳表现在一天中的不同时间有显著差异（p<0.01），游泳表现在23∶00达到峰值 |
| Martin等[60] | 游泳 | 16名游泳运动员，分为早晚训练组（MEG,n=8）和只进行晚间训练组（EOG,n=8） | 早晨（6∶30-7∶30）和晚间（16∶00-18∶00）分别进行 | 150 m和100 m游泳比赛，记录口腔温度、心率、血乳酸、划水率、划水次数等 | 2个训练组在上午100 m的速度均明显较慢，EOG100 m游泳表现出显著日变化， MEG150 m和100 m都表现出日变化 |
| Deschodt等[61] | 游泳 | 11名游泳运动员（女性6人和男性5人），其中：晨型2人；中间型9人 | 8∶00、13∶00、18∶00分别进行测试 | 50 m自由泳速度 | 从8∶00至18∶00，运动员50 m游泳的平均速度呈逐渐加快趋势，整体提高约4% |
| Ammar等[62] | 抗阻训练 | 10名阻力训练被试 | 7∶00、13∶00和17∶00分别进行抗阻训练 | 分别于安静时、训练结束后3 min、48 h测试血乳酸（Lac）、肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）、皮质醇（C）、睾酮（T）水平 | 在安静时，早晨T、C、T/C的测试值均高于晚间，而Lac、CK、LDH的测试值差异不明显。在训练结束后3 min，CK、Lac、T相较基线值升高，其中，C仅在早晨下降，T/C仅在早晨升高。在训练后48 h，Lac、CK、LDH相较训练后3 min时下降，并多数降至基线，但是仅早晨训练后CK仍偏高，T/C仍高于基线值 |
| Ammar 等[63] | 举重 | 9名男性举重运动员 | 8∶00，14∶00和18∶00分别进行测试 | 分别于安静时、训练后3 min和训练后48 h测试核心体温、白细胞计数（WBC）、肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、尿酸(UA)、过氧化氢酶(CAT)的水平 | 在静息状态下，核心体温、白细胞计数（WBC）、肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）、尿酸（UA）、过氧化氢酶（CAT）的数值在18∶00时显著高于8∶00。在训练后即刻和训练后48 h，核心体温和WBC仍有昼夜节律变化，且在8∶00时的氧化还原反应指标值更高 |
其一，昼夜节律通过核心体温的昼夜波动影响力量、敏捷性和动作灵活性。1）核心体温在4∶30最低，在18∶00达到峰值，这一节律性变化与肌肉收缩能力、神经传导速度、代谢效率和肌肉伸展性密切相关[65-68]。力量表现通常在下午至傍晚最优，其机制主要涉及肌肉温度升高、神经动员增强及肌肉收缩动力学优化。而较高的肌肉温度可加快肌动蛋白-肌球蛋白交联速率，促进肌质网钙离子释放并提高收回效率，从而可以促进肌肉收缩。神经驱动效能的提高则体现在运动单位募集增多、神经冲动传导速度加快及突触传递优化，从而可以进一步增大力量输出[60]。2）敏捷性（如反应速度、短跑启动）也在核心体温峰值时段（下午）表现最佳，并且与神经肌肉系统的兴奋性增强有关[69]。3）关节活动度会受核心体温显著影响。有研究表明，关节柔韧性及肌腱顺应性在下午明显变好，可能是因为在高体温时肌腱与结缔组织黏滞性降低，进而改变了关节的活动幅度[68]。
其二，昼夜节律通过核心体温波动、代谢调节和神经肌肉功能变化影响有氧运动能力和无氧运动能力。有研究显示：有氧运动能力在下午至傍晚达到峰值，且与核心体温升高、酶活性增强、血液氧输送效率提高及心血管功能增强密切相关[70]；血乳酸清除率在下午显著提高，关键酶如乳酸脱氢酶（LDH）和丙酮酸脱氢酶（PDH）的活性同步增强，会加速乳酸向丙酮酸的转化，增强有氧代谢效率，从而提升运动员在该时段的有氧耐力表现[7]；无氧运动能力也在下午和傍晚表现最佳，主要受神经肌肉兴奋性增强、肌肉收缩动力学优化以及磷酸肌酸系统（ATP-PCr）的利用效率提高的影响[69]；温盖特功率测试的最大功率输出和肌肉疲劳耐受性在傍晚更高[71-72]。总之，不同项群运动员受昼夜节律的影响存在个体差异，晨型和晚型运动员的表现模式不同[3]，所以训练应根据个体昼夜节律类型进行调整。
其五，昼夜节律失调影响运动员跨时区比赛的适应性。昼夜节律失调通常是由跨时区比赛或长途飞行引起的时差反应，会影响运动表现[76]。昼夜节律紊乱会导致内源性节律重新同步的过程延缓，通常每跨越一个时区需要1 d的恢复时间。跨越6个及以上时区后，血压、心率、皮质醇水平、体温等生理指标在抵达目的地后1~2 d内明显紊乱，症状会持续5~7 d[77]。其中的时差反应表现为胃肠功能紊乱、睡眠障碍、间歇性疲劳及注意力下降，会削弱运动员的警觉性和降低运动员的认知能力，进而会使运动表现欠佳[7,75]。从不同类型运动员而言，晨型运动员对向西跨时区的适应能力较差，晚型运动员则在向东跨时区时适应性较差[76,78]。
4 基于昼夜节律的运动训练与竞赛优化策略
运动员与教练员在日常训练时应尽量顺应昼夜节律，优先选择下午至傍晚时段，同时兼顾不同节律类型运动员的个体差异，以最优化训练效果。在固定比赛日程的情况下，应基于运动员的昼夜节律类型及时差反应，提前实施昼夜节律、光照、核心体温等生理节律干预，有效调控节律紊乱产生的负面影响，改善运动表现。
4.1 主动顺应昼夜节律的运动训练优化策略
1）应根据性别、年龄、遗传基因与出生季节差异优化运动训练策略（见表4）。从性别而言：男性运动员（<25岁）更倾向晚间，建议在下午至傍晚（16∶00-20:00）进行高强度训练；女性运动员（<25岁）则多数为晨型，宜安排在上午（7∶00-11∶00）训练。从年龄来说：年龄较大的运动员（25~40岁）昼夜节律稳定，可在晨间（8∶00-12∶00）和下午（16∶00-18∶00）进行关键训练；高龄运动员（>40岁）更适合晨间训练，应避免夜间高强度训练，以减少疲劳风险[77]。从遗传基因而论：运动员的基因型（如PER35适合晨训、PER34适合晚训）[31]与出生季节（秋冬出生的倾向于晨型，春夏出生的倾向于晚型）[34]也会显著影响其最佳运动训练时段，应将遗传因素和出生季节作为训练计划决策依据。未来应结合核心体温监测、心率变异性监测、睡眠监测等方面的技术手段，实现昼夜节律的精准管理。
表4 昼夜节律优化策略 |
| 策略类别 | 适用人群 | 具体措施 |
|---|---|---|
| 年龄 | 男性运动员 (<25岁) | 适应下午至傍晚（16∶00-20∶00）训练，强化神经肌肉控制和战术训练 |
| 女性运动员 (<25岁) | 适应晨间训练（7∶00-11∶00），适用于耐力、动作灵活性和技能训练 | |
| 年长运动员 (>25岁) | 适应晨间（8∶00-12∶00）和下午（16∶00-18∶00）训练；年龄>40岁避免夜间高强度训练 | |
| 遗传基因 | PER35晨型运动员 | 适应晨间训练（7∶00-11∶00），晨间运动表现最佳 |
| PER34晚型运动员 | 适应傍晚训练（16∶00-20∶00），夜间运动表现更优 | |
| 出生季节 | 秋冬季出生的运动员 | 适应晨间比赛和训练，适合马拉松、铁人三项等晨间赛事 |
| 春夏季出生的运动员 | 适应夜间训练和比赛，适合足球、篮球等运动项目的晚间赛事 | |
| 未来优化适用 | 所有运动员 | 结合调控生理指标（核心体温、心率变异性、睡眠等数据）等技术手段优化个性化训练 |
2）训练时间应与运动员个体生理节律高峰精准匹配，以提升运动表现并减少运动性疲劳风险（见表5）。具体包括以下5个方面。①力量与爆发力型运动项目（如举重、短跑）宜在下午至晚间（16∶00-20∶00）训练，此时核心体温与神经兴奋性达到峰值，肌肉收缩能力最佳，有助于运动表现提升与运动损伤预防[70]。②耐力型运动项目（如马拉松、游泳）虽然在下午训练更好，但是在晨间（8∶00-10∶00）进行低强度训练有助于增强适应能力，特别适用于晨型运动员[69]。③在晨间训练时，应延长热身（20~30 min）时间，升高体温和神经肌肉激活水平，辅以晨间光照疗法（≥2000 lux），增强清醒度[78]，并进食富含蛋白质的早餐，促进多巴胺分泌，提高认知专注力[8]。④晚型运动员晨间训练适应性较差，建议在赛前2~3周逐步调整作息，减少晚间蓝光暴露并提前入睡，结合短时晨间高强度运动训练，以改善非优势时段运动表现[79]。⑤适度进行晨间力量训练或冲刺训练能维持较高睾酮与皮质醇水平，可以通过激活后增强效应(PAP)改善下午运动表现[80-82]。因此，速度型运动项目可进行晨间冲刺训练，力量型运动项目可进行晨间抗阻训练，以此优化运动训练效果。此外，训练计划应根据运动员个体具体情况实施，并结合生理指标监测（如激素水平），避免节律紊乱导致的疲劳累积和运动表现不佳。
表5 生理节律与体能水平的精准匹配优化策略 |
| 策略类别 | 具体措施 |
|---|---|
| 力量与爆发力型运动项目 | 最佳训练时间为下午至傍晚（16:00-20:00），核心体温、神经兴奋性、肌肉收缩能力达到峰值 |
| 耐力型运动项目 | 下午训练可提高摄氧能力，晨间（8:00-10:00）可安排低强度适应训练 |
| 晨间训练优化 | 晨间训练需升高热身时的核心体温；晨间光照疗法（≥2000 lux）激发警觉性；高蛋白质早餐提高注意力和认知能力 |
| 晚型运动员的晨间适应 | 赛前2~3周逐步调整作息，减少蓝光暴露，调整入睡时间，增强晨间训练适应性 |
| 晨间训练对全天运动表现的影响 | 晨间训练可维持较高的睾酮和皮质醇水平，增强力量和爆发力；利用激活后增强效应改善下午运动表现；制定个体化训练方案 |
3）训练安排应精准匹配认知功能（警觉性、注意力与决策能力）的昼夜节律波动（见表6）。具体包括以下5个方面。①上午（8∶00-12∶00）在多数运动员中为执行功能与分析性认知功能表现较优的时段，较适合开展战术分析、录像回看及复杂决策训练[73,83]。②下午至傍晚（16∶00-20∶00）是高强度体能与快速战术决策训练的最佳窗口期，此时神经肌肉收缩能力与认知反应速度均处于峰值，适合高强度的快速决策类训练[69]。③赛前应避免执行认知负荷大的任务，可使用视觉化运动表象训练优化专注力与决策能力[73]。④赛后恢复要兼顾认知与生理的同步恢复，可安排15~30 min午睡，促进注意力恢复，并结合低强度战术复盘增强认知功能与提高战术执行能力。⑤个性化昼夜节律模型能预测个体生物钟恢复时间，有助于精准调控运动训练与机体恢复方案，确保运动员在关键时刻处于最佳认知功能与体能状态[74]。
表6 认知调控与运动表现优化策略 |
| 策略类别 | 具体措施 |
|---|---|
| 认知功能优化 | 上午（8:00-12:00）：多数个体适用于战术分析、录像回看、战术执行训练，提高战术理解与决策能力；该时段适合认知负荷大的任务，如战术博弈、模拟比赛决策、精细技术训练（射击、网球发球），认知执行能力处于最佳状态 |
| 体能与认知功能协同训练 | 下午至傍晚（16:00-20:00）：适用于高强度体能训练（速度、力量、敏捷性训练）；该时段快节奏战术决策能力最优，适用于即时判断与高速对抗训练 |
| 赛前认知功能优化 | 结合视觉化运动表象训练，增强专注力与战术敏感性；避免赛前执行认知负荷大的任务，以减少认知疲劳，确保比赛期间认知功能的稳定 |
| 赛后恢复与认知功能调节 | 赛后安排15~30 min午睡，以促进认知恢复；以低强度进行战术复盘，减少生理疲劳的影响，同时强化战术记忆与认知整合 |
| 个体节律预测与优化 | 应用数学模型预测个体生物钟恢复时限；个性化调整运动训练与恢复计划，确保运动员的认知功能与体能状态在关键时间段最佳 |
4）节律类型与其他因素交互的调节建议。为了将昼夜节律的干预策略有效转化为教练员可操作的实践路径，应综合考虑昼夜节律类型与各种影响因素之间的交互作用。以下建议适用于对昼夜节律类型较为敏感的运动员。①厘清个体昼夜节律的起点差异，建立昼夜节律类型化认知（见表7）。教练员可使用昼夜节律类型问卷、体温监测、睡眠质量评估等手段，精准识别运动员的昼夜节律类型，以差异化策略为基础，对运动员进行昼夜节律优化训练。②实现生理节律与训练内容的最佳匹配（见表8）。鉴于昼夜节律的影响因素较多，如果能结合核心体温、心率变异性、睾酮/皮质醇比值等指标动态判定运动员的节律峰值时段，那么就可以实现训练内容与节律特征的精准适配。③促进决策任务时段与运动员认知负荷特征的匹配（见表9）。对于晨型运动员，应在其早晨认知能力高峰时段优先安排复杂决策以及与战术相关的任务。对于晚型运动员，避免早晨执行复杂指令，下午安排战术训练更合适。教练员应据此灵活调整赛前认知任务的执行顺序，以更好地适配运动员的节律类型。
表7 个体化昼夜节律调整策略交互应用建议 |
| 运动员昼夜节律类型 | 显著调节因素 | 调整重点 | 教练使用建议 |
|---|---|---|---|
| 晨型 | 年长者、女性、PER35等位变异者、秋冬出生者 | 易早醒，夜间运动表现下降快 | 避免夜间训练/夜间比赛；训练安排在早晨/上午时段；比赛尽量安排在上午 |
| 中间型 | 多数青壮年运动员，适应性强 | 可适配多数比赛节奏 | 灵活使用，重点是比赛时间调整后的昼夜节律匹配 |
| 晚型 | 青年男性、PER34等位变异者、春夏出生者 | 晨间迟滞、夜间敏捷 | 通过提前调整作息、光照干预、合理补充褪黑素增强清晨的警觉性，强化晨间训练适应 |
表8 生理节律与体能波动交互应用建议 |
| 运动员昼夜节律类型 | 运动表现高峰时段 | 适合的训练内容 | 教练使用建议 |
|---|---|---|---|
| 晨型 | 7∶00-11∶00 | 有氧耐力、技术精细任务 | 主课可安排在上午，避免16∶00后进行大强度爆发力训练 |
| 中间型 | 10∶00-16∶00 | 多类任务 | 优化运动负荷∶上午中强度训练+下午专项训练 |
| 晚型 | 16∶00-21∶00 | 爆发力、抗阻训练、快速决策任务 | 主课尽量安排在16∶00后，上午以机体恢复、技能细化为主 |
表9 认知调控策略交互应用建议 |
| 运动员昼夜节律类型 | 认知敏感期 | 认知负荷大的任务安排建议 | 教练使用建议 |
|---|---|---|---|
| 晨型 | 早晨（6∶00-11∶00） | 战术分析、视频回看、指令接受 | 战术/训练计划布置安排在上午，避免夜间讨论技战术 |
| 中间型 | 稳定（10∶00-16∶00） | 决策训练、模拟场景演练 | 战术博弈、集体讨论等认知环节可列为训练内容 |
| 下午至傍晚（ 14∶00-20∶00） | 快速反应、情境模拟、互动型决策任务 | 避免早晨执行复杂指令，下午更适宜安排体能与战术综合训练 |
4.2 被动调控个体昼夜节律的备赛优化策略
1）跨时区飞行导致的昼夜节律失调（时差反应）会严重影响运动表现，应采取策略，加速适应[84-86]。①赛前适应策略：赛前5~7 d逐步调整睡眠与训练时段（每日调整30~60 min），并通过晨间光照（东行旅程尤为重要）和调整进食时间提前预防节律失调[87]。②飞行过程管理：东行应避免午睡，并在抵达目的地后进行晨间光照；西行则建议在飞机上短暂午睡（<90 min），并在目的地晚间进行强光暴露。褪黑素在睡前5 h补充0.5~3 mg，有助于调控东行节律[88]，同时要避免酒精、咖啡因摄入，保证足够水分摄入[89]。③到达目的地后的精准调控：抵达目的地后的晨间进行户外运动训练，促进相位同步；通过早餐摄入蛋白（含200~400 mg咖啡因）增强清醒度，晚餐摄入碳水化合物，提高睡眠质量，同时避免午睡并进行低强度有氧训练，以加速节律调整。抵达目的地初期避免高强度训练，以预防运动损伤与疲劳[86]。④个性化干预方案：晨型运动员提前调整作息，并结合晨间光照与补充褪黑素适应东行时差，相应地，可通过推迟睡眠并配合晚间光照以适应西行时差；晚型运动员可以通过推迟睡眠、强化晚间光照适应西行时差，适应东行时差则应在晨间增加光照，并在睡前补充褪黑素；中间型运动员依据飞行方向灵活调整饮食、光照与睡眠策略。此外，年长运动员的节律调整难度较大，应结合光照控制、饮食调节与褪黑素干预提前调整作息，建议西行者晚间进行光照，东行者晨间进行光照。
从影响幅度而言，由环境因素或热身不当引起的体温波动，会导致运动表现差异大于正常昼夜节律时的运动表现差异。例如，晨间热身不足使肌肉温度降至34~35 ℃（而非理想的38 ℃），会使速度和力量表现明显变差；同样，在炎热环境中进行马拉松（核心体温升至约40 ℃）时的成绩，相较10 ℃环境中的成绩，差异超过10%[66]。上述效应远超受控条件下昼夜节律导致的1%~5%的运动表现差异[61]。换言之，热应激及热身管理失调对运动表现的负面影响更为显著。反之，如果环境和体温得到有效调控，那么昼夜节律对运动表现的整体影响就相对较小，但是在关键时刻仍可能成为潜在的决定性因素。因此，尽管昼夜节律确实影响运动表现，但是运动员通过体温调控仍然更易获得显著且直接的比赛表现提升效果。
以下是通过调节体温来调控昼夜节律以适应特定赛程的策略（见表10）。①优化热身方案。优化热身方案对将核心体温及肌肉温度提高至最佳运动状态至关重要。热身应包含动态活动（如慢跑和动态拉伸），以促进血液循环和体温升高；对于力量与速度型运动项目，逐步引入高强度动作可激活快缩型肌纤维并产生激活后增强效应，从而增强爆发力、改善肌肉僵硬并提高神经传导速率[90]。在寒冷环境或晨间训练时，适当延长热身时间或提高运动强度可减少低起始体温的影响[91]。②比赛日程与赛前优化。应优先将比赛安排在运动员生物钟和体温节律的高峰期（通常为下午中后段）；在赛程受限时，要通过赛前准备弥补时间劣势；对于晨间比赛，则建议提前3~4 h起床，并结合“唤醒+热身”策略，逐步升高核心体温和激素水平，以消除睡眠惰性，将晨间机体状态激活至接近下午水平；对于长期晨间训练的运动员，赛前安排短时高强度热身，有助于快速升高体温与激活神经系统，优化当日运动表现。③睡眠与恢复作息。维持相对固定的睡眠和起床时间，有助于同步调节体温节律和内在生物钟，确保晨间睾酮水平较高、皮质醇节律平稳，从而优化赛前状态。运动员应每日保证 7~9 h高质量睡眠，并尽量使作息与自然光周期一致，避免昼夜节律失调。于凉爽、黑暗的室内环境中入睡，有助于体温下降和深度睡眠，并且可以使次日核心体温自然升高，进而形成更稳定的高峰表现。
表10 基于体温与昼夜节律交互作用的优化备赛策略 |
| 策略维度 | 具体方法与实践要点 |
|---|---|
| 热身优化 | 采用动态热身（慢跑、动态拉伸、体能训练）以迅速提高核心体温；力量与速度型运动项目增加高强度训练，以激活快缩型肌纤维、产生激活后增强效应；寒冷环境或早晨训练时延长热身时长或增加运动强度，弥补起始体温偏低劣势；炎热条件下合理调控热身节奏，结合间歇性休息或降温措施避免体温过高 |
| 比赛日程与赛前优化 | 比赛如果有时段灵活性，尽量安排在昼夜节律的高峰时段（多数运动员为下午或傍晚）；赛前针对比赛时段提前调整作息与核心体温，早晨比赛前提前3~4 h起床，通过高强度短时预热训练优化表现状态 |
| 睡眠与恢复管理 | 每日保证7~9 h高质量睡眠，保持固定的睡眠时间与起床时间，以稳定昼夜节律；睡眠环境保持凉爽、无光照，促进夜间核心体温下降，改善深度睡眠质量；充足睡眠能优化次日核心体温和激素节律，减少睡眠惰性，改善竞技状态 |
4.3 基于新兴数字技术的运动员昼夜节律管理策略
1）可穿戴感知技术可以揭示运动员昼夜节律动态变化规律与节律行为规律。一项研究[92]显示，使用腕带式可穿戴设备（含加速度计与心率传感器）对样本击剑运动员连续进行了6个月监测，并记录其睡眠觉醒节律，数据揭示了训练日程会显著影响运动员昼夜节律，表现为：运动员在训练日早晨起床提前、睡眠时长缩短；在休息日则出现晚睡晚起现象，表现出类似“周期性社会时差”的节律波动。基于以上数据分析，本研究定量评估了个体社会时差变化程度，发现多数个体存在显著的睡眠时间不规律现象，主要体现为工作日与休息日出现了入睡和起床时间的系统性偏移，形成了典型的周期性社会时差模式，而非昼夜节律紊乱。基于该发现，教练团队应建议运动员保持作息规律，以避免节律紊乱，如休息日倡导提前就寝及固定起床时间。上述研究还分析了午睡与训练负荷对整体睡眠质量的影响，结果显示，运动员在高强度训练日经常午睡，且午睡时间较长者夜间睡眠时长略有减少，说明管理昼夜节律时应合理平衡日间午睡与夜间睡眠。此类精细分析依赖于可穿戴监测技术，彰显了其在体育学科研究和运动员日常作息管理中的重要作用。
2）智能监测设备可以辅助训练恢复与时差适应优化。其一，众多顶级体育俱乐部已为其运动员配备如腕带、智能手表等可穿戴感知技术设备，每日基于运动员的睡眠质量、夜间心率变异性及静息心率计算“准备度评分”。该评分可以客观反映运动员身体机能恢复情况及昼夜节律同步性，能间接评估睡眠及生物钟的优化程度。教练员通过监测这些指标，可以适时调整训练强度，如运动员因夜间航班机体恢复不佳时应减小当日训练负荷。其二，有一部分团队结合手机应用每日进行认知功能测试，以此评估运动员的警觉度，从而揭示昼夜节律效应或疲劳积累。监测数据与训练结果相结合有助于识别规律性运动表现波动，如某运动员晨练运动表现持续不佳，可穿戴设备数据便会同步显示该时段心率变异性水平最低、主观困倦感最强，基于以上证据制定个性化训练计划可以将力量训练调整至下午，以匹配生理最佳状态。其三，运动员日常训练以外的旅行及比赛安排同样是可穿戴感知技术应用的关键领域。有研究显示，运动员在长途飞行后的睡眠时长在约48 h内显著缩短，凸显了对运动员昼夜节律进行管理的必要性[93]。例如，运动员跨时区参赛前，可通过移动应用和光疗设备科学制定时差应对策略。一项关于旅行疲劳的运动医学共识建议[94]，为运动员量身定制时差解决方案时，应包括精准的光照暴露、选择性训练及褪黑素使用。有些应用程序和由运动队运动表现技术支持人员开发的类似日常训练编排工具，便是基于昼夜节律相位调节原理为运动员自动规划旅程中的关键时段日程安排与提示注意事项。例如，美国某职业篮球联赛球队和欧洲足球队已应用相关技术以促进跨时区赛事适应，并通过可穿戴睡眠追踪器评估运动员是否按照推荐时间入睡，以及其睡眠周期与当地时区节律同步的进程与速度。教练员团队基于此类数据能客观评估时差干预效果，并持续优化干预方案。例如，运动员如果未按计划在飞机上睡眠，其后可能增加褪黑素等药物予以辅助。
3）人工智能驱动的节律数据分析与运动队的运动表现关联。使用人工智能分析运动员监测数据，可更有效地预测因昼夜节律紊乱导致的运动表现不佳或伤病风险。例如，一些体育数据分析公司整合睡眠与训练负荷数据，应用机器学习检测伤病风险预警信号，如连续多夜睡眠不足并伴随静息心率加快，机器学习检测系统会发出运动员机体恢复不足、伤病风险增大的警示。此外，值得注意的是，运动队通过全队配备可穿戴设备，可以分析运动队成员昼夜节律类型构成对运动队整体表现的影响[95]，初步发现，晚型运动员居多的运动队在晚间比赛表现较佳，晨型运动员居多的运动队在晨间比赛优势明显。此类结论为训练安排及运动队作息管理提供了策略支撑，如根据运动队多数成员生物节律合理安排训练，或多样化管理运动队的作息，以确保全员比赛时处于最佳状态。
综上所述，通过合理利用昼夜节律并精细化管理体温，能在训练与比赛中全面改善运动员的运动表现。而智能可穿戴设备、移动应用及人工智能技术的融合，使昼夜节律成为可量化、可管理的变量。此外，一些新证据表明[96]，固定时间训练能部分调节生物钟，如长期晨练可突破晨间运动表现低谷。反之，如果运动员长期主要在下午训练却在早晨参加比赛，其生理与认知状态可能无法适应该时段，从而会制约运动表现。教练员和运动员应综合运用上述策略，以科学化和个性化的手段，不断缩小理论最优运动表现与实际发挥之间的差距，最大化竞技优势。
5 结束语
昼夜节律对运动员的生理、认知功能和运动表现具有深远影响。通过深入分析昼夜节律的调控机制，并结合个体差异优化训练安排和调整备赛状态，可以制定主动顺应昼夜节律、最大化挖掘运动潜能并最小化负面影响的管理策略。未来的研究应进一步结合生物监测技术与数学模型，以精准把握运动员昼夜节律特征，制定更细化的运动训练和机体恢复方案。
