在氣(qi)候變(bian)化(hua)的大背(bei)景下(xia)，為(wei)了減緩全(quan)球變(bian)暖帶來(lai)的危害(hai)和(he)巨(ju)大的(de)不確定(ding)性，人們提出了“碳中(zhong)和"的(de)計(ji)劃(hua)和目(mu)標。而(er)氣候的(de)壹點(dian)點(dian)變化(hua)，都會(hui)改(gai)變原生昆蟲的生理狀態(tai)和(he)活(huo)動範圍(wei)，甚至會(hui)引發(fa)種群(qun)滅絕(jue)和(he)生物入侵等(deng)問(wen)題。呼吸(xi)與(yu)能量(liang)代謝作(zuo)為昆(kun)蟲(chong)最(zui)基(ji)本的生理功能(neng)，也(ye)是最(zui)容(rong)易(yi)受(shou)到環(huan)境變(bian)化(hua)影響的(de)部(bu)分(fen)。有大量(liang)的科研人(ren)員將關註重心放到了(le)性別、溫度(du)、時(shi)空(kong)位置等(deng)變量(liang)對昆蟲體(ti)型、耐受(shou)性、飛行(xing)能力(li)等方(fang)面的影響(xiang)作(zuo)用，作(zuo)為研究(jiu)其基(ji)礎生理機制(zhi)的(de)便(bian)捷手段，SSI昆蟲(chong)呼吸(xi)與(yu)能量(liang)代謝監(jian)測(ce)系(xi)統(tong)在這(zhe)些研究(jiu)中(zhong)得到了(le)廣(guang)泛的(de)應用。

應用(yong)研究(jiu)案(an)例：

竹節(jie)蟲的(de)的新(xin)陳(chen)代謝生理學研究(jiu)

新西蘭(lan)的(de)科研人(ren)員利用SSI昆蟲(chong)呼吸(xi)與(yu)能量(liang)代謝監(jian)測(ce)系(xi)統(tong)，通過流(liu)通式呼吸(xi)測(ce)量(liang)法(fa)來(lai)測(ce)量(liang)竹節(jie)蟲物(wu)種、種(zhong)群(qun)、性別和顏色(se)形態(tai)之(zhi)間的(de)靜息(xi)代謝率(lv)（如(ru) V_CO2）和水(shui)分(fen)流(liu)失(shi)率（如(ru) V_H2O）差異(yi)。

圖(tu)2中(zhong)昆蟲(chong)的活動參數(shu)是無(wu)量(liang)綱量，測(ce)量(liang)平均值(zhi)的(de)方(fang)差，此示(shi)例(li)顯(xian)示(shi)觀察(cha)對象未(wei)發生劇烈(lie)活動（<0.012）。 V_H2O 在壹開(kai)始就(jiu)出(chu)現了急(ji)劇(ju)下(xia)降，在大約(yue) 1 小時(shi)和(he) 4.5 小時(shi)左右有兩(liang)次(ci)排泄(xie)或(huo)產卵(luan)事(shi)件。兩(liang)條(tiao) V_CO2 跡(ji)線都顯(xian)示(shi)了(le)腔室(shi)的初(chu)始調(tiao)整期(qi)，以(yi)更連續的(de)方(fang)式提高(gao)了(le) CO2 的產生水平。A) V_CO2 降低為穩定(ding)的 CGE 模式，以(yi)藍色(se)區域(yu)為(wei)選擇標準(zhun)進行(xing)後續(xu)采(cai)樣分(fen)析(xi)。B) V_CO2 降低為 CyGE 模式，藍色(se)區域(yu)為(wei)滿足選擇標準(zhun)的最(zui)後(hou)壹個完(wan)整循(xun)環(huan)，其中(zhong)淺藍(lan)色(se)部(bu)分(fen)表(biao)示(shi)間爆(bao)發(fa)期，深藍(lan)色(se)部(bu)分(fen)表示(shi)爆(bao)發(fa)期。

研究(jiu)結果(guo)表明(ming)：適應(ying)寒冷(leng)的(de)昆蟲將采(cai)用周(zhou)期性的氣體(ti)交換(huan)模式並(bing)具(ju)有較低(di)的(de)代謝率(lv)來(lai)保(bao)存(cun)能(neng)量。代謝率(lv)與(yu)最(zui)高(gao)年溫度(du)平行(xing)變化(hua)的適應(ying)性意義可(ke)能(neng)是由(you)於(yu)較(jiao)高(gao)的溫度(du)增(zeng)加(jia)了(le)通過蒸發和(he)蒸騰作(zuo)用而(er)流(liu)失(shi)水(shui)分(fen)的(de)風(feng)險，因(yin)此，在(zai)較溫(wen)暖的(de)氣候中(zhong)竹節(jie)蟲會(hui)通過降低代謝率(lv)來(lai)抵(di)消種群的水(shui)分(fen)流(liu)失(shi)風(feng)險。水(shui)分(fen)流(liu)失(shi)參數(shu)在(zai)物種和(he)質(zhi)量之(zhi)間確(que)實存(cun)在(zai)顯(xian)著(zhe)差異(yi)，並(bing)存(cun)在(zai)壹定(ding)程度(du)的(de)地(di)理差異(yi)。

低溫(wen)馴(xun)化(hua)提高小(xiao)花蝽(chun)的饑(ji)餓(e)耐受(shou)性

通常(chang)我們認為提前(qian)進(jin)行(xing)低溫(wen)適應(ying)可(ke)以(yi)提(ti)高等溫動物隨後應(ying)對(dui)更寒冷(leng)環(huan)境的(de)能力，丹麥的研究(jiu)團(tuan)隊進壹步研究(jiu)了(le)低溫(wen)暴露後節肢(zhi)動物饑(ji)餓(e)耐受(shou)性得到改(gai)善(shan)的生理機制(zhi)。實(shi)驗(yan)人員利用SSI（Sable Systems）的多通道呼吸(xi)與(yu)能量(liang)代謝試(shi)驗(yan)模塊，依次對大批(pi)量捕食(shi)性節肢動物的V_CO2進行(xing)測(ce)量(liang)。結果(guo)表明(ming)，暴露(lu)於寒冷(leng)環(huan)境下(xia)的(de)捕食(shi)性節肢動物增(zeng)加(jia)了(le)它(ta)們的生理穩健(jian)性和承受(shou)環(huan)境挑(tiao)戰(zhan)的能力：比(bi)如(ru)低(di)溫(wen)環(huan)境和(he)食物缺乏(fa)的環(huan)境。

體(ti)型大小(xiao)對苜蓿(xu)切葉蜂(feng)能量(liang)代謝和(he)飛(fei)行(xing)能力(li)的影(ying)響

為了(le)確(que)定(ding)體(ti)型如何(he)影(ying)響(xiang)苜蓿(xu)切葉蜂(feng) Megachile rotundata 的代謝率(lv)、異(yi)速生長(chang)和(he)飛(fei)行(xing)相關形態(tai)等數(shu)據(ju)，美國(guo)農(nong)業(ye)部(bu)的(de)研究(jiu)人(ren)員利用SSI的昆蟲(chong)活(huo)動監測(ce)儀(yi)和數(shu)字(zi)能(neng)量代謝監(jian)測(ce)系(xi)統(tong)對苜蓿(xu)切葉蜂(feng)進行(xing)觀察(cha)測(ce)量(liang)。研究(jiu)發(fa)現隨著(zhe)蜜蜂(feng)體(ti)型的增(zeng)加(jia)，它(ta)們的胸部(bu)和(he)腹(fu)部(bu)變(bian)得不成(cheng)比(bi)例(li)地(di)變大，而(er)它們的翅膀（面(mian)積(ji)和(he)長(chang)度(du)）變(bian)得不成(cheng)比(bi)例(li)地(di)變小。其中(zhong)體(ti)型較大的(de)蜜蜂(feng)在休(xiu)息(xi)和(he)飛(fei)行(xing)期間(jian)具有較高(gao)的(de)絕(jue)對(dui)代謝率(lv)，而(er)體(ti)型較小(xiao)的蜜蜂(feng)在休(xiu)息(xi)時(shi)具(ju)有較高(gao)的(de)質量(liang)特(te)異(yi)性代謝率(lv)。在(zai)飛行(xing)過程(cheng)中(zhong)，蜜蜂(feng)在質(zhi)量(liang)特(te)異(yi)性代謝率(lv)方(fang)面沒有大小(xiao)相關的(de)差(cha)異(yi)。

SSI昆蟲(chong)能(neng)量(liang)代謝測(ce)量(liang)模(mo)塊可(ke)以(yi)用於(yu)精(jing)確測(ce)量(liang)果(guo)蠅、蜜蜂(feng)、蝴蝶等昆(kun)蟲(chong)呼出(chu)的(de)CO₂、O₂及(ji)H₂O等，並(bing)可(ke)計(ji)算呼吸(xi)商、同(tong)步化(hua)監測(ce)昆(kun)蟲(chong)活(huo)動及(ji)其與(yu)呼吸(xi)代謝的(de)關系(xi)等(deng)，廣泛(fan)應用於各種(zhong)小型昆蟲(chong)動物呼吸(xi)代謝研究(jiu)，如(ru)生理學、遺傳學、生態(tai)學(xue)、病蟲害(hai)防(fang)治(zhi)、醫(yi)學實驗(yan)、預防(fang)醫(yi)學研究(jiu)實(shi)驗(yan)等研究(jiu)方(fang)向。

SSI昆蟲(chong)呼吸(xi)代謝測(ce)量(liang)系(xi)統(tong)由(you)二氧化(hua)碳分(fen)析(xi)儀(yi)、氧氣(qi)分(fen)析(xi)儀(yi)、多(duo)通道氣(qi)路(lu)轉換(huan)器(qi)、氣流(liu)控(kong)制器(qi)、數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)器(qi)及(ji)程(cheng)序(xu)軟(ruan)件、呼吸(xi)室(shi)等組(zu)成(cheng)。可(ke)根(gen)據(ju)研究(jiu)內容(rong)及(ji)經(jing)費(fei)預(yu)算定(ding)制單(dan)通道至多通道系(xi)統(tong)，可(ke)選擇同(tong)時測(ce)量(liang)CO2、O2、RQ及(ji)H2O，亦(yi)可(ke)根(gen)據(ju)要(yao)求只(zhi)選擇測(ce)量(liang)CO2或(huo)O2的測(ce)量(liang)系(xi)統(tong)。系統(tong)測(ce)量(liang)結果(guo)除(chu)了(le)常(chang)見的實(shi)時氧氣(qi)消耗量（V_O2）、二氧化(hua)碳產量（V_CO2）、呼吸(xi)商（RQ）、產熱量(liang)（EE）、熱傳導速率（Ct）外(wai)，還(hai)可(ke)以(yi)提供(gong)研究(jiu)者感(gan)興趣(qu)的(de)其它代謝率(lv)指(zhi)標（如(ru)日代謝率(lv) DEE、最(zui)大代謝率(lv) MRmax 等），以(yi)及(ji)獲(huo)得呼吸(xi)水(shui)分(fen)喪(sang)失(shi)（EWL）、能量(liang)當(dang)量(liang)、活動指(zhi)數(shu)、致死(si)溫(wen)度(du) LLT 等重(zhong)要(yao)參數(shu)。

參考資(zi)料：

1. Kelly Amanda Wootton. “Phasmid Physiology: Trends in Metabolism, Water Loss, and Upper Thermal Limits of Stick Insects." A thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science in Biosecurity and Conservation, the University of Auckland, 2020.  

2. Jensen, Kim et al. “Increased lipid accumulation but not reduced metabolism explains improved starvation tolerance in cold-acclimated arthropod predators." The Science of Nature 105 (2018): 1-9.

3. Grula, Courtney C et al. “Body size allometry impacts flight-related morphology and metabolic rates in the solitary bee Megachile rotundata." Journal of insect physiology (2021): 104275 .