易科泰能量代謝測(cè)量技術(shù)——鳥(niǎo)類(lèi)研究案例

代謝是生命活動(dòng)中所有生物化學(xué)變化的總稱(chēng)，也是生命活動(dòng)的本質(zhì)特征和物質(zhì)基礎(chǔ)。通過(guò)研究鳥(niǎo)類(lèi)的代謝能夠直接反映能量代謝的收支水平，同時(shí)也能間接反映出鳥(niǎo)類(lèi)的生存對(duì)策和對(duì)生存環(huán)境的適應(yīng)性，展現(xiàn)鳥(niǎo)類(lèi)與環(huán)境因素之間的適應(yīng)性關(guān)系，為更好地了解鳥(niǎo)類(lèi)在不同環(huán)境條件下的能量代謝變化過(guò)程及生理、形態(tài)上的變化提供有效的理論支持。

案例一：

鳥(niǎo)類(lèi)的翅膀動(dòng)力學(xué)和形態(tài)學(xué)對(duì)飛行空氣動(dòng)力學(xué)有重要影響，但是目前還缺乏將這些與能量代謝成本聯(lián)系起來(lái)的研究，特別是在形態(tài)學(xué)適應(yīng)身體大小方面。此外，陸生四足動(dòng)物肌肉將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的效率(機(jī)械化學(xué)效率)隨身體質(zhì)量的增加而增加，但這種關(guān)系在飛行脊椎動(dòng)物中尚未得到證實(shí)。多倫多大學(xué)使用FoxBox能量代謝系統(tǒng)對(duì)懸停蜂鳥(niǎo)的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)和能量代謝進(jìn)行研究，探索了蜂鳥(niǎo)翅膀形態(tài)、效率和質(zhì)量對(duì)懸停代謝率(HMR)的影響。

蜂鳥(niǎo)翅膀形態(tài)變量和振翅頻率與身體大小成比例，但翅膀負(fù)重量不隨身體大小而變化，懸停飛行效率與蜂鳥(niǎo)體重之間存在正相關(guān)關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：Groom D J, Toledo M C, Powers D R, et al. Integrating morphology and kinematics in the scaling of hummingbird hovering metabolic rate and efficiency.[J]. Proceedings of The Royal Society B: Biological Sciences, 2018, 285(1873).

案例二：

熱帶和南溫帶的物種生長(zhǎng)速率通常比北溫帶的同類(lèi)緩慢，生物個(gè)體出生后的生長(zhǎng)速率差異巨大，尤其是不同緯度之間的生物。除去體重的異速生長(zhǎng)外因素外，代謝率被認(rèn)為是影響生長(zhǎng)率的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制。美國(guó)蒙大拿大學(xué)在亞利桑那州北溫帶高海拔、馬來(lái)西亞的熱帶中海拔、南非海平面的南溫帶矮灌木地采集了雀形目總計(jì)59種436只鳴禽雛鳥(niǎo)，使用FoxBox能量代謝系統(tǒng)對(duì)鳴禽樣本進(jìn)行能量代謝及生長(zhǎng)速率研究。

研究的三個(gè)緯度的59種鳴禽的代謝率隨雛鳥(niǎo)體重的增加而增加；對(duì)一定體重的鳴禽，北溫帶品種的代謝率明顯高于南溫帶和熱帶品種，此外，南溫帶雛鳥(niǎo)的代謝率也略高于熱帶雛鳥(niǎo)，但差異不顯著，能量代謝解釋了生長(zhǎng)速率的緯度差異。

參考文獻(xiàn)：Ton R , Martin T E , Reznick D . Metabolism correlates with variation in post-natal growth rate among songbirds at three latitudes[J]. Functional Ecology, 2016, 30(5):743-748.

案例三：

鳥(niǎo)類(lèi)的表型靈活性使鳥(niǎo)類(lèi)能夠適應(yīng)不斷變化的生態(tài)環(huán)境，現(xiàn)已證明在一年時(shí)間中不同的能量需求驅(qū)動(dòng)了鳥(niǎo)類(lèi)的能量代謝和肌肉可塑性，但目前還不清楚是哪種分子機(jī)制控制著鳥(niǎo)類(lèi)的這種機(jī)制。美國(guó)邁阿密大學(xué)生物系科學(xué)家對(duì)灰貓嘲鶇（Dumetella carolinensis）的5個(gè)生長(zhǎng)階段：熱帶越冬(1月5-20日)、春季向北遷徙( (4月30日- 5月11日)、繁殖(6月11-27日)、秋季前遷徙期(8月5-15日)和秋季南遷(10月17日- 10月3日)進(jìn)行了研究，在有機(jī)體能力代謝、組織器官和分子水平描述了候鳥(niǎo)在整個(gè)年度周期中的表型變化，以闡明影響季節(jié)性代謝靈活性的調(diào)節(jié)機(jī)制。在研究中主要使用了FoxBox 、MFC-2能量代謝系統(tǒng)。

拍攝于美國(guó)佛羅里達(dá)州德雷托圖加斯

參考文獻(xiàn)：Demoranville K J, Corder K R, Hamilton A, et al. PPAR expression, muscle size, and metabolic rates across the Gray catbird's annual cycle are greatest in preparation for fall migration[J]. The Journal of Experimental Biology, 2019, 222(14).

案例四：

城市地區(qū)產(chǎn)生的高分貝人為噪音會(huì)對(duì)野生動(dòng)物產(chǎn)生負(fù)面影響，長(zhǎng)期暴露在噪聲中會(huì)導(dǎo)致野生動(dòng)物生理和行為改變，從而對(duì)動(dòng)物的健康產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。例如，由人為噪音引起的行為變化（如親代撫育質(zhì)量）可能會(huì)改變雛鳥(niǎo)的發(fā)育，甚至可能影響雛鳥(niǎo)的表型。法國(guó)科學(xué)家對(duì)暴露在城市交通噪音環(huán)境和鄉(xiāng)村自然環(huán)境中的家麻雀（Passer domesticus）能量代謝和形態(tài)學(xué)進(jìn)行了研究，探索了人類(lèi)城市噪音對(duì)家麻雀形態(tài)和代謝的影響。

在該研究中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)城市交通噪音對(duì)雛鳥(niǎo)的形態(tài)學(xué)影響，但是發(fā)現(xiàn)受干擾的雛鳥(niǎo)比未受干擾的雛鳥(niǎo)擁有更低的代謝率和質(zhì)量調(diào)整代謝率，噪聲本身是一種特殊的影響，而非通過(guò)親代撫育質(zhì)量的間接影響。

參考文獻(xiàn)：Brischoux F , Meillère, Alizée, Dupoué, Andréaz, et al. Traffic noise decreases nestlings’ metabolic rates in an urban exploiter[J]. Journal of Avian Biology, 2017.

北京易科泰提供專(zhuān)業(yè)的能量代謝技術(shù)研究方案，主要包括鳥(niǎo)類(lèi)能量代謝、陸生動(dòng)物能量代謝、水生動(dòng)物能量代謝、人體能量代謝、動(dòng)物行為觀測(cè)分析，微型植入式溫度（心率）自動(dòng)記錄儀、Thermal-RGB紅外熱成像技術(shù)運(yùn)用方案、以及RF-O2熒光光纖血氧測(cè)量單元等技術(shù)，解決各種模型動(dòng)物的體溫與能量代謝研究。