鳥類(lei)和(he)兩(liang)棲(qi)動(dong)物(wu)呼(hu)吸(xi)與能量(liang)代(dai)謝(xie)監(jian)測系(xi)統(tong)成(cheng)功落戶(hu)蘭(lan)州(zhou)大學(xue)

近日(ri)，北京(jing)易科(ke)泰生態技術(shu)有限(xian)公(gong)司(si)為蘭(lan)州大學(xue)生命科學(xue)學(xue)院安裝運行(xing)了(le)兩(liang)套(tao)SSI鳥類(lei)和(he)小型(xing)兩(liang)棲(qi)動(dong)物呼(hu)吸(xi)與能量(liang)代(dai)謝(xie)監(jian)測系(xi)統(tong)，這兩套(tao)系統(tong)的成(cheng)功運(yun)行將(jiang)助力(li)蘭州大學(xue)對草(cao)地農(nong)業(ye)生態系(xi)統(tong)、生物多(duo)樣性(xing)以及(ji)西(xi)北地區兩(liang)棲爬(pa)行動(dong)物(wu)的研究(jiu)。

這兩套(tao)系統(tong)主(zhu)要包(bao)括氣(qi)體監(jian)測、氣(qi)流控制(zhi)、高通量(liang)多(duo)通道控(kong)制(zhi)以及(ji)標準(zhun)呼(hu)吸(xi)室(shi)（定制(zhi)）等(deng)模(mo)塊(kuai)，分(fen)別(bie)針(zhen)對我國(guo)西(xi)北地區野(ye)生鳥類(lei)和(he)樹(shu)蛙(wa)、青(qing)蛙(wa)等(deng)兩(liang)棲(qi)動(dong)物的O2和(he)CO2等(deng)呼(hu)吸(xi)代(dai)謝(xie)氣(qi)體進行精(jing)準(zhun)、實時的(de)監(jian)測和(he)分(fen)析(xi)。針(zhen)對不同的(de)研究(jiu)對象和(he)研究(jiu)方(fang)法，通過(guo)模(mo)塊(kuai)化(hua)和(he)高度(du)集成(cheng)的設計 + 定制(zhi)化呼(hu)吸(xi)室(shi)/呼(hu)吸(xi)倉，北京(jing)易科(ke)泰為(wei)研究(jiu)人(ren)員提(ti)供(gong)了(le)自(zi)由(you)、多(duo)樣、針(zhen)對性(xing)的(de)呼(hu)吸(xi)與能量(liang)代(dai)謝(xie)監(jian)測配置(zhi)方案(an)。

對於應(ying)用場(chang)景主(zhu)要為(wei)實(shi)驗室(shi)內的(de)客(ke)戶(hu)，可以選擇模(mo)塊(kuai)式(shi)配置(zhi)結構：

a) 可選配單(dan)通道系(xi)統(tong)，也可選配多(duo)通道系(xi)統(tong)；

b) 可只選配CO2分析(xi)儀或(huo)O2分析(xi)儀，還可同時選(xuan)配CO2分析(xi)儀、O2分析(xi)儀、H2O分析(xi)儀、CH4分析(xi)儀等(deng)；

c) 可通過(guo)選配高精(jing)度差分O2分析(xi)儀及(ji)高精(jing)度CO2分析(xi)儀、高精(jing)度低量(liang)程(cheng)氣(qi)體抽樣(yang)控制(zhi)單(dan)元，對微小動物(wu)如蚜(ya)蟲(chong)、蚊子(zi)、土(tu)壤(rang)動(dong)物等(deng)進行開(kai)放(fang)式呼(hu)吸(xi)代(dai)謝(xie)實時測(ce)量(liang)；

d) 可通過(guo)選配高量(liang)程(cheng)（最(zui)高可達(da)2000L/min）氣(qi)體流量(liang)控制(zhi)與抽樣(yang)系(xi)統(tong)，對中大型(xing)動(dong)物(wu)進行呼(hu)吸(xi)代(dai)謝(xie)測量(liang)；

e) 可選配溫度控(kong)制(zhi)系統(tong)，對不同溫度條(tiao)件下(xia)的動物(wu)特(te)別是變(bian)溫動物(wu)的(de)呼(hu)吸(xi)代(dai)謝(xie)進行測(ce)量(liang)，並求出Q10；

f) 可選配氣(qi)體調(tiao)控(kong)系統(tong)，以調(tiao)節控(kong)制進入呼(hu)吸(xi)室(shi)中的(de)O2或(huo)CO2濃度；

g) 可選配不同類(lei)型(xing)的(de)活(huo)動(dong)監(jian)測單(dan)元，以對動物(wu)活(huo)動(dong)進行同步(bu)化(hua)監(jian)測並進而(er)分(fen)析(xi)動(dong)物(wu)活(huo)動(dong)與呼(hu)吸(xi)代(dai)謝(xie)的關系。

而(er)對於需(xu)要(yao)外(wai)出監(jian)測的(de)研究(jiu)人(ren)員，可選擇集成(cheng)壹體化的(de)FMS或(huo)FOXBOX便攜(xie)式能量(liang)代(dai)謝(xie)系統(tong)：

其包(bao)括CO2分析(xi)儀、O2分析(xi)儀、水(shui)汽分(fen)析(xi)儀（FMS）、溫度監(jian)測、數據(ju)采集系(xi)統(tong)、氣(qi)體抽樣(yang)單(dan)元及(ji)BaseLine/Chamber雙(shuang)通道氣(qi)路切換器(qi)（FMS）等(deng)多(duo)種(zhong)功(gong)能，高度(du)集成(cheng)、便於(yu)攜帶，可同時用(yong)於(yu)室(shi)內室(shi)外(wai)等(deng)多(duo)種(zhong)試(shi)驗環境(jing)。

同樣(yang)，也可以通過(guo)給SSI便攜(xie)式能量(liang)代(dai)謝(xie)系統(tong)加配單(dan)獨的功能模(mo)塊(kuai)以實現(xian)更為(wei)復(fu)雜(za)多(duo)樣的(de)實驗設計。  

通過(guo)搭(da)配專業(ye)軟件，可以查看(kan)各(ge)監(jian)測數據(ju)的(de)實時變(bian)化(hua)，實(shi)現(xian)全(quan)部(bu)實(shi)驗數據(ju)的(de)查看(kan)、管(guan)理、下(xia)載與分析(xi)。如上(shang)圖所示，整個(ge)測量(liang)模(mo)塊(kuai)十(shi)分(fen)靈敏，在(zai)設備調(tiao)試(shi)期(qi)間改(gai)變進氣(qi)源會(hui)造成(cheng)數據(ju)的(de)顯著(zhu)波(bo)動(dong)化(hua)。

應(ying)用案(an)例：

鳥類(lei):

俄羅(luo)斯和(he)越(yue)南(nan)的研究(jiu)團隊利(li)用SSI便攜(xie)式鳥(niao)類能量(liang)代(dai)謝(xie)監(jian)測系(xi)統(tong)對溫帶和(he)熱(re)帶地(di)區(qu)的鳥(niao)類進行了(le)跟蹤研究(jiu)，結(jie)果（見(jian)上(shang)圖）發(fa)現(xian)熱(re)帶地(di)區(qu)鳥類(lei)的基礎代(dai)謝(xie)率 (BMR) 低於溫帶物(wu)種(zhong)，且(qie)遷(qian)往(wang)溫帶和(he)高緯(wei)度地區(qu)的(de)雀形(xing)目遷(qian)徙者(zhe)的 BMR 高於(yu)熱(re)帶久坐的雀形目。

加州(zhou)大學(xue)同哈(ha)佛(fo)大學(xue)的研究(jiu)人(ren)員利(li)用SSI多(duo)通道鳥(niao)類(lei)能量(liang)代(dai)謝(xie)系統(tong)對秘魯(lu)和(he)巴(ba)拿(na)馬(ma)等(deng)不(bu)同維(wei)度(du)、不同海(hai)拔(ba)地(di)區的鳥(niao)類(lei)進行監(jian)測，結(jie)果發(fa)現(xian)鳥類(lei)的(de)基(ji)礎代(dai)謝(xie)率 (BMR)與體重有很(hen)強(qiang)的(de)相(xiang)關(guan)性(xing)，但(dan)海(hai)拔(ba)之(zhi)間沒(mei)有差異；而(er)秘(mi)魯(lu)和(he)巴(ba)拿(na)馬(ma)地(di)區(qu)不同鳥(niao)類(lei)在兩(liang)個(ge)區域(yu)之間的(de) BMR 沒(mei)有差異。同樣(yang)，他(ta)們(men)對熱(re)帶和(he)溫帶繁(fan)殖鳥(niao)類(lei)的(de)基礎代(dai)謝(xie)率（BMR）進行分(fen)析(xi)，OLS ANCOVA和(he)系(xi)統(tong)發(fa)育廣義最(zui)小二乘法的結果揭示了(le)大規(gui)模(mo)的(de)繁(fan)殖棲(qi)息(xi)地(di)移動(dong)差異性(xing)、數據(ju)集(ji)之間的(de)差異性(xing)以及(ji)熱(re)帶物(wu)種(zhong)具(ju)有較低的BMR。

兩棲(qi)動物(wu)：

法國(guo)國(guo)家(jia)科學(xue)研究(jiu)中心(xin)和(he)渥(wo)太(tai)華大學(xue)生物系(xi)的研究(jiu)人(ren)員通過(guo)對法國(guo)境(jing)內(nei)不(bu)同區(qu)域(yu)非洲爪蟾(chan)標準(zhun)代(dai)謝(xie)率（SMR）的分(fen)析(xi)，來進壹步(bu)探(tan)討(tao)外(wai)來入侵物種(zhong)的(de)生理變(bian)化和(he)入侵潛力。研究(jiu)結(jie)果表明非洲爪蟾(chan)的SMR與個(ge)體大小和(he)體重之間存(cun)在(zai)正(zheng)相關，較小和(he)較輕(qing)的(de)爪蟾(chan)個(ge)體都具(ju)有較低的SMR，而(er)且(qie)性(xing)別(bie)和(he)體重之間存(cun)在(zai)顯(xian)著的交(jiao)互(hu)作(zuo)用。法國(guo)境(jing)內(nei)山(shan)脈(mai)中心(xin)區(qu)域的(de)雄性(xing)SMR高於(yu)雌性(xing)，而(er)外(wai)圍區(qu)域的(de)雌性(xing)SMR則(ze)高於(yu)雄性(xing)。來自(zi)外(wai)圍地(di)區的(de)雌性(xing)非(fei)洲爪蟾(chan)具有相(xiang)對較高的(de)SMR（與雄性(xing)相(xiang)比）很(hen)可能是由(you)於其繁(fan)殖過(guo)程(cheng)需(xu)要大量(liang)的能量(liang)成(cheng)本，用(yong)以支持種(zhong)群(qun)向(xiang)邊(bian)緣區(qu)域不斷(duan)擴張。從(cong)保(bao)護(hu)生物學(xue)的角(jiao)度(du)來看(kan)，這些結(jie)果證(zheng)明了理(li)解生物和(he)進化機(ji)制(zhi)的重要性(xing)，這些機(ji)制(zhi)是選(xuan)擇性(xing)狀(zhuang)的基(ji)礎，可以用於(yu)評(ping)估外(wai)來物(wu)種(zhong)的(de)入侵潛力。

易科(ke)泰生態技術(shu)有限(xian)公(gong)司(si)十多(duo)年來作(zuo)為美(mei)國(guo)Sable公(gong)司(si)中國(guo)區(qu)的(de)合(he)作(zuo)夥(huo)伴，為國(guo)內(nei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)各(ge)種(zhong)實(shi)驗動物(wu)（及(ji)人(ren)體等(deng)）個(ge)性(xing)化(hua)的精(jing)準能量(liang)代(dai)謝(xie)監(jian)測解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，系(xi)統(tong)測量(liang)結果除(chu)了常(chang)見(jian)的實時氧(yang)氣(qi)消耗(hao)量(liang)（VO2）、二氧(yang)化(hua)碳產(chan)量(liang)（VCO2）、呼(hu)吸(xi)商(shang)（RQ）、產(chan)熱(re)量(liang)（EE）、熱(re)傳(chuan)導速(su)率（Ct）外(wai)，還可以提(ti)取研究(jiu)者(zhe)感興(xing)趣(qu)的(de)其它(ta)代(dai)謝(xie)率指(zhi)標（如日(ri)代(dai)謝(xie)率DEE、最(zui)大代(dai)謝(xie)率MRmax等(deng)），以及(ji)獲得(de)呼(hu)吸(xi)水(shui)分(fen)喪(sang)失（EWL）、能量(liang)當量(liang)、EWL/RMR(表示(shi)肺(fei)的氧(yang)氣(qi)攝取能力(li))、活(huo)動(dong)指(zhi)數、致(zhi)死(si)溫度LLT等(deng)重要參(can)數。系(xi)統(tong)配置(zhi)方案(an)包(bao)括便(bian)攜(xie)式(shi)能量(liang)代(dai)謝(xie)測量(liang)系統(tong)、模(mo)塊(kuai)式(shi)能量(liang)代(dai)謝(xie)測量(liang)系統(tong)等(deng)，全(quan)面(mian)滿足(zu)不(bu)同動(dong)物(wu)能量(liang)代(dai)謝(xie)測量(liang)、活(huo)動(dong)監(jian)測、體溫心率(lv)監(jian)測等(deng)需(xu)求。

參考(kao)資(zi)料：

1. Bushuev, A., Tolstenkov, O.O., Zubkova, E., Solovyeva, E., & Kerimov, A.B. (2018). Basal metabolic rate in free-living tropical birds: the influence of phylogenetic, behavioral, and ecological factors. Current Zoology, 64, 33 - 43.

2. Londoño, Gustavo A., Mark A. Chappell, María del Rosario Castañeda, Jill E. Jankowski and Scott K. Robinson. “Basal metabolism in tropical birds: latitude, altitude, and the ‘pace of life’." Functional Ecology 29 (2015): 338-346.

3. Louppe, V., Courant, J., Videlier, M., & Herrel, A. (2018). Differences in standard metabolic rate at the range edge versus the center of an expanding invasive population of Xenopus laevis in the West of France. Journal of Zoology, 305, 163-172.