魚(yu)類(lei)及水(shui)生(sheng)無脊(ji)椎動(dong)物呼吸(xi)代謝(xie)測(ce)量系統是(shi)由(you)丹(dan)麥(mai)哥(ge)本哈(ha)根大學(xue)和(he)奧爾(er)堡(bao)大學(xue)研(yan)制的世界上著名、為(wei)廣泛(fan)應(ying)用的水(shui)生(sheng)動(dong)物特(te)別是(shi)魚(yu)類(lei)的呼吸(xi)測量儀(yi)器，主(zhu)要(yao)用於魚類(lei)、水(shui)生(sheng)無(wu)脊(ji)椎動(dong)物、魚卵(luan)及其(qi)胚胎(tai)乃至浮遊(you)生(sheng)物的耗(hao)氧(yang)量測量。廣泛(fan)應(ying)用於(yu)海(hai)洋(yang)淡水魚類(lei)等水生(sheng)生(sheng)物生態學(xue)、水(shui)體(ti)環境(jing)毒(du)理(li)學(xue)、水(shui)產(chan)養(yang)殖(zhi)、魚(yu)類(lei)行為(wei)生理(li)生(sheng)態、水生(sheng)動(dong)物發育生態及水(shui)族(zu)箱(xiang)等研(yan)究。

    魚(yu)類(lei)及水(shui)生(sheng)無脊(ji)椎動(dong)物呼吸(xi)代謝(xie)測(ce)量系統采用(yong)了(le)“間(jian)歇式(shi)”呼吸(xi)測量法，集(ji)合(he)了(le)“開放(fang)式”呼吸(xi)測量法測量時間(jian)長(chang)和(he)“封(feng)閉式”呼吸(xi)測量法簡易的優點(dian)，同時克(ke)服(fu)了(le)“開放(fang)式”時間(jian)解析度(du)差(cha)、“封(feng)閉式”不(bu)能連(lian)續(xu)長(chang)時間(jian)測量的缺(que)點(dian)。

    “間(jian)歇式(shi)”測(ce)量的呼吸(xi)室放(fang)置在水(shui)浴(yu)槽（周(zhou)邊(bian)水體(ti)）內(nei)，與兩個(ge)潛(qian)水(shui)泵(beng)——壹(yi)個(ge)循環泵(beng)和(he)壹(yi)個(ge)交換泵(beng)相(xiang)連。循(xun)環泵(beng)可以確(que)保(bao)呼吸(xi)室內水(shui)體(ti)的均(jun)壹(yi)且保(bao)證(zheng)有(you)足(zu)量的水(shui)流(liu)經傳感(gan)器，而(er)交換泵(beng)可以使周(zhou)邊(bian)水體(ti)與(yu)呼吸(xi)室內水(shui)體(ti)進(jin)行交換。測量時交換泵(beng)關閉，此時呼吸(xi)室類(lei)似(si)於(yu)“封(feng)閉式”，然(ran)後(hou)由(you)計算(suan)機控制開啟交換泵(beng)，周(zhou)邊(bian)水體(ti)被泵(beng)入(ru)呼吸(xi)室從而(er)使氧氣水平達(da)到(dao)測量前的水(shui)平。

    整個(ge)過程(cheng)分成3個(ge)步(bu)驟(zhou)：測(ce)量、水體(ti)交換、等待，測量時循(xun)環泵(beng)開(kai)啟、水(shui)體(ti)交換時交換泵(beng)開(kai)啟循(xun)環泵(beng)關閉，等待時交換泵(beng)關閉循環泵(beng)開(kai)啟，每10分鐘即可測(ce)量1次。如此(ci)以來(lai)，像(xiang)“開放(fang)式”呼吸(xi)測量壹(yi)樣(yang)，實(shi)驗(yan)可以無(wu)限期(qi)地(di)進(jin)行下去(qu)，從(cong)而(er)進行長(chang)時間(jian)的實(shi)驗(yan)分析測(ce)量。並且“間(jian)歇式(shi)”呼吸(xi)測量法有(you)很高(gao)的時間(jian)解析度(du)，可以反(fan)映突(tu)然(ran)的耗(hao)氧(yang)量變化。如下圖為幼(you)體(ti)虹(hong)鱒(zun)魚(yu)的呼吸(xi)代謝(xie)測(ce)量，可以看(kan)出(chu)：在開(kai)始(shi)時由(you)於處(chu)理(li)魚時造成的應(ying)激反(fan)應(ying)，耗氧(yang)率(lv)很(hen)高(gao)，隨(sui)後(hou)即達(da)到壹(yi)個(ge)較低的平穩水(shui)平——相(xiang)當(dang)於基(ji)礎(chu)代謝(xie)率(lv)。

    在(zai)每個測量期(qi)，由(you)於動(dong)物的呼吸(xi)耗氧，溶解氧濃(nong)度(du)隨著測量時間(jian)的延長(chang)而(er)降(jiang)低並呈直線(xian)相關關系(xi)。動(dong)物耗氧(yang)率(lv)（每小時每公斤體(ti)重(zhong)消耗的毫(hao)克(ke)氧(yang)氣(qi)）等於相(xiang)關曲(qu)線的斜率乘以呼吸(xi)室的凈(jing)體(ti)積(ji)除以動(dong)物的體(ti)重(zhong)。  

功(gong)能特(te)點(dian)  

• “間(jian)歇式(shi)”呼吸(xi)測量法，集合(he)了(le)“開放(fang)式”呼吸(xi)測量法測量時間(jian)長(chang)和(he)“封(feng)閉式”呼吸(xi)測量法簡易的優點(dian)，同時克(ke)服(fu)了(le)“開放(fang)式”時間(jian)解析度(du)差(cha)、“封(feng)閉式”不(bu)能連(lian)續(xu)長(chang)時間(jian)測量的缺(que)點(dian)；
• 溶(rong)解氧測(ce)量采用(yong)熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)氧(yang)氣測量技(ji)術(shu)，測量精(jing)度(du)高(gao)、穩定性(xing)強(qiang)、無(wu)氧耗(hao)；
• 呼吸(xi)測量室有(you)靜(jing)態呼吸(xi)室和(he)動(dong)態呼吸(xi)室/遊(you)泳(yong)室，分別用(yong)於(yu)測量標準代謝(xie)（SMR）和(he)不同(tong)遊(you)泳(yong)速(su)度的活(huo)動(dong)代謝(xie)（AMR）；
• 全自動(dong)化(hua)控制、記錄及分析數據(ju)，簡單易用(yong)；潛(qian)水(shui)泵(beng)開(kai)閉的控(kong)制及氧(yang)氣(qi)信(xin)號的獲(huo)取均(jun)通過藍(lan)牙的方(fang)式(shi)，遠程(cheng)無(wu)線(xian)傳輸(shu)能夠(gou)有(you)效(xiao)避(bi)免(mian)多通道線(xian)纜連接(jie)的繁(fan)瑣(suo)和(he)潛(qian)水(shui)泵(beng)工作(zuo)時產(chan)生的噪(zao)音(yin)對使用者的影響。
• 呼吸(xi)室高(gao)度(du)定制，可根據(ju)水生(sheng)動(dong)物的形(xing)態、大小定制各(ge)種形(xing)狀(zhuang)（如(ru)水平、立式）、各(ge)種尺寸(cun)的呼吸(xi)室。 

配(pei)置方(fang)案(an) 

    系(xi)統主要(yao)包括多通道熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)氧(yang)氣測量主機及傳(chuan)感(gan)器、靜(jing)態呼吸(xi)室、AutoResp自(zi)動(dong)控(kong)制及分析軟(ruan)件、水環境(jing)控(kong)制模塊及其(qi)他(ta)配件(jian)或備選件。根據(ju)需求(qiu)，有(you)單通道、四(si)通道、八(ba)通道及更(geng)多通道測(ce)量系統，可以同(tong)時連(lian)接(jie)多個呼吸(xi)室以測(ce)量多個斑(ban)馬魚的呼吸(xi)代謝(xie)情(qing)況(kuang)。

u 單通道系(xi)統：由(you)單通道熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)氧(yang)氣測量系統、1個呼吸(xi)室、兩個(ge)潛(qian)水(shui)泵(beng)、管路(lu)等配件(jian)組(zu)成。可選配遊(you)泳(yong)室及其(qi)他(ta)配件(jian)用於不同遊(you)泳(yong)速(su)度下的活(huo)動(dong)代謝(xie)研(yan)究，還(hai)可選配溫(wen)度(du)及氧(yang)氣(qi)監測控(kong)制模塊。

• 四(si)通道系(xi)統：由(you)四通道熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)氧(yang)氣測量系統、4個呼吸(xi)室、8個潛(qian)水(shui)泵(beng)等配件(jian)組(zu)成，可選配遊(you)泳(yong)室及其(qi)他(ta)配件(jian)用於不同遊(you)泳(yong)速(su)度下的活(huo)動(dong)代謝(xie)研(yan)究，還(hai)可選配溫(wen)度(du)及氧(yang)氣(qi)監測控(kong)制模塊。

• 八(ba)通道系(xi)統：由(you)兩個(ge)四通道熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)氧(yang)氣測量系統、8個呼吸(xi)室等組(zu)成，可選配遊(you)泳(yong)室及其(qi)他(ta)配件(jian)用於不同遊(you)泳(yong)速(su)度下的活(huo)動(dong)代謝(xie)研(yan)究，還(hai)可選配溫(wen)度(du)、氧氣監測控(kong)制模塊。 

技(ji)術(shu)指標 

• 熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)氧(yang)氣測量系統：包括四(si)通道測(ce)量主機、粘貼式(shi)氧(yang)氣(qi)傳(chuan)感(gan)器及溫(wen)度(du)傳感(gan)器。高(gao)時空(kong)分辨率(lv)，藍(lan)牙通訊(xun)，可在(zai)線(xian)測量水體(ti)和(he)空氣(qi)中(zhong)的氧(yang)氣(qi)，可長(chang)期(qi)在(zai)線(xian)監測，零(ling)氧耗(hao)、穩定性(xing)*。

• 氧(yang)氣測量範圍(wei)0 – 100%或0 – 45ppm；
• 檢(jian)測極(ji)限0.03%或15ppb；
• 溫(wen)度、鹽度(du)、氣壓(ya)實(shi)時補(bu)償，不受(shou)電磁信(xin)號幹(gan)擾、實(shi)時記(ji)錄、顯(xian)示(shi)呼吸(xi)室內氧(yang)氣隨(sui)時間(jian)的變(bian)化(hua)。

• AutoResp自(zi)動(dong)控(kong)制及軟(ruan)件：自動(dong)計(ji)算顯(xian)示(shi)耗氧(yang)率、相關系(xi)數R2，實(shi)時記(ji)錄、顯(xian)示(shi)耗氧(yang)率隨時間(jian)的變(bian)化(hua)；實(shi)時記(ji)錄、顯(xian)示(shi)溫度(du)隨時間(jian)的變(bian)化(hua)，測量數據(ju)自動(dong)存(cun)儲成Excel格(ge)式(shi)文檔(dang)，原(yuan)始(shi)數據(ju)自動(dong)存(cun)儲成Txt格(ge)式(shi)文檔(dang)。

• 即時切換測量方(fang)法(fa)和(he)調(tiao)整間(jian)歇式(shi)呼吸(xi)測量法的測(ce)量/交換時間(jian)；
• 數據(ju)後(hou)分析：自(zi)動(dong)計(ji)算SMR、Pcrit等參數，顯示(shi)計算(suan)圖表；
• 自(zi)動(dong)設置：提供(gong)預(yu)設的系(xi)統配置供使用者選擇。

• 水(shui)環境(jing)控(kong)制模塊：包(bao)括溫(wen)度(du)監測控(kong)制模塊和(he)溶解氧監測控(kong)制模塊。可單獨調(tiao)控CO2/pH。

• 溫(wen)度監測控(kong)制模塊包(bao)括溫(wen)度(du)傳感器(qi)、潛(qian)水(shui)泵(beng)、不(bu)銹鋼散熱管等。溫度(du)傳(chuan)感器Pt1000測(ce)量範圍(wei)-50℃~180℃，精(jing)度(du)±0.15℃；
• 氧(yang)氣監測控(kong)制模塊包(bao)括熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)氧(yang)氣傳感器(qi)、電磁閥(fa)、氣(qi)石等，模塊通過控(kong)制電磁閥(fa)加氧或者加氮以控(kong)制水體(ti)處(chu)於(yu)過氧(yang)或者缺(que)氧(yang)狀(zhuang)態。
• CO2/pH監測控(kong)制模塊包(bao)括控(kong)制器主(zhu)機(ji)、pH計及探(tan)頭(tou)、電磁閥(fa)、氣(qi)石及CapCTRL調(tiao)控軟(ruan)件等，通過監測pH值(zhi)間(jian)接(jie)確(que)定水中(zhong)CO2含(han)量並調(tiao)節(jie)控制水的pH和(he)CO2含(han)量並實(shi)時監測，pH值(zhi)測量範圍(wei)0~14，分辨率(lv)0.01。

• 呼吸(xi)室：

丙(bing)烯酸或者硼矽玻(bo)璃，內(nei)徑分別62 – 240mm或者9 – 45mm可選，長(chang)度(du)可選（主要(yao)根據(ju)水生(sheng)動(dong)物的長(chang)度(du)和(he)體(ti)積(ji)）。還(hai)可根據(ju)動(dong)物形(xing)狀(zhuang)及用(yong)戶(hu)具體(ti)要(yao)求(qiu)定制其他(ta)各(ge)種類(lei)型(xing)的呼吸(xi)室，如斑(ban)馬魚呼吸(xi)室，適用(yong)於螃(pang)蟹、蚌等其他(ta)水(shui)生動(dong)物的呼吸(xi)室等。

• 潛(qian)水(shui)泵(beng)：靜(jing)態遊(you)泳(yong)室有(you)5L/min和(he)10L/min兩(liang)種流(liu)速可選，與呼吸(xi)室的容(rong)積相(xiang)匹(pi)配。
• 遊(you)泳(yong)室：包括(kuo)外(wai)部(bu)水(shui)浴池(chi)、活(huo)動(dong)室、馬達、潛(qian)水(shui)泵(beng)等，不同(tong)型(xing)號技(ji)術(shu)指標如下表：

應(ying)用案(an)例 

• 加拿(na)大麥(mai)克(ke)馬斯(si)特(te)大學(xue)（McMaster University）的Du等人(ren)使用魚類(lei)呼吸(xi)代謝(xie)測(ce)量系統測量了(le)汙水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)下遊(you)兩(liang)處(chu)（50m和(he)830m）的藍(lan)腮(sai)太陽(yang)魚(yu)的耗(hao)氧(yang)率。發現受(shou)汙染(ran)區(qu)域(yu)藍(lan)腮(sai)太陽(yang)魚(yu)的標(biao)準代謝(xie)率(lv)相較於(yu)無(wu)汙(wu)染的參照(zhao)區(qu)域(yu)較高(gao)，即代謝(xie)成(cheng)本升高(gao)。但代謝(xie)成(cheng)本升高(gao)也(ye)伴(ban)隨(sui)著氧氣(qi)吸(xi)收、傳遞(di)和(he)利用(yong)等方(fang)面的生(sheng)理(li)補(bu)償性(xing)調(tiao)整，如(ru)鰓表面積(ji)擴(kuo)大，血(xue)氧(yang)親和(he)力降低，離(li)體(ti)肝(gan)線粒體(ti)氧(yang)化磷酸化能(neng)力增強等等。該論文發表在2018年(nian)的《Environmental Science & Technology》（1區(qu)，IF = 6.653@ 2017-2018）雜誌上(shang)。題(ti)目為(wei)《Metabolic costs of exposure to wastewater effluent lead to compensatory adjustments in respiratory physiology in bluegill sunfish》。

2. 捷克科學(xue)院(yuan)脊(ji)椎動(dong)物生物研(yan)究所(suo)Reichard等人(ren)使用魚類(lei)呼吸(xi)代謝(xie)測(ce)量系統測量了(le)存(cun)在幹(gan)旱(han)梯度的假(jia)鰓鳉屬(shu)8個(ge)自然(ran)種(zhong)群(qun)的靜(jing)態代謝(xie)率(lv)和(he)大代謝(xie)率(lv)，並以此(ci)計(ji)算代謝(xie)範圍(wei)，用以研(yan)究其(qi)壽(shou)命(ming)與老(lao)化(hua)的種(zhong)內(nei)差異。該論文發表於2016年(nian)的《Evolution》（2區(qu)，IF = 3.818@ 2017-2018）雜誌，題(ti)目為(wei)《Repeated intraspecific divergence in life span and aging of African annual fishes along an aridity gradient》。