SSI兩爬動物呼吸與能量代謝監測系統落戶溫州大學

今年8月份，北京易科泰生態技術有限公司成功完成溫州大學SSI兩爬動物呼吸與能量代謝監測系統的安裝和調試，這套系統現已運行并正式投入日常科研使用之中。

本次溫州大學生命與環境科學學院的兩爬動物呼吸與能量代謝監測系統采用了Sable的氣體監測、氣流控制、高通量多通道控制以及標準呼吸室（定制）等模塊，針對蜥蜴、蛇類等兩爬動物的O2和CO2等呼吸代謝氣體進行精準、實時的監測和分析。通過模塊化和高度集成的設計，北京易科泰為研究人員提供了自由、多樣、針對性的配置方案。

對于應用場景主要為實驗室內的客戶，可以選擇模塊式配置結構：

a) 可選配單通道系統，也可選配多通道系統；

b) 可只選配CO2分析儀或O2分析儀，還可同時選配CO2分析儀、O2分析儀、H2O分析儀、CH4分析儀等；

c) 可通過選配高精度差分O2分析儀及高精度CO2分析儀、高精度低量程氣體抽樣控制單元，對微小動物如蚜蟲、蚊子、土壤動物等進行開放式呼吸代謝實時測量；

d) 可通過選配高量程（最高可達2000L/min）氣體流量控制與抽樣系統，對中大型動物進行呼吸代謝測量；

e) 可選配溫度控制系統，對不同溫度條件下的動物特別是變溫動物的呼吸代謝進行測量，并求出Q10；

f) 可選配氣體調控系統，以調節控制進入呼吸室中的O2或CO2濃度；

g) 可選配不同類型的活動監測單元，以對動物活動進行同步化監測并進而分析動物活動與呼吸代謝的關系。

而對于需要外出監測的研究人員，可選擇集成一體化的FMS或FOXBOX便攜式能量代謝系統：

其包括CO2分析儀、O2分析儀、水汽分析儀（FMS）、溫度監測、數據采集系統、氣體抽樣單元及BaseLine/Chamber雙通道氣路切換器（FMS）等多種功能，高度集成、便于攜帶，可同時用于室內室外等多種試驗環境。

同樣，也可以通過給SSI便攜式能量代謝系統加配單獨的功能模塊以實現更為復雜多樣的實驗設計。

通過搭配專業軟件，可以查看各監測數據的實時變化，實現全部實驗數據的查看、管理、下載與分析。如上圖所示，整個測量模塊十分靈敏，在設備調試期間改變進氣源會造成數據的顯著波動化。

應用案例：

圖a. 根據覓食方式區分的log10 耗氧量 (VO2) 對 log10 體重 (BM) 的系統發育回歸 (PGLS)分析。實線和虛線表示考慮靈活 Pagel 模型 (λ = 0.517) 的每個不同因素的 PGLS 預測值。黑色圓圈代表被歸類為主動出擊型 (ACT) 的蛇種，而伏擊型蛇種由灰色三角形表示。

圖b. 基于代表蛇中 SMR 殘差演變的最大似然標準的祖先重建以及基于 Zheng 和 Wiens的系統發育假設節點上兩種不同覓食模式的預測值。值得注意的是，Hydrophis platurus 和 Aspidites melanocephala 呈現出與祖先節點不同的覓食模式（H. platurus 為 AMB，A. melanocephala 為 ACT）。顏色條是指種間殘差值，從負值（藍色陰影 - 表示 VO2 低于預測值的預期值）到正值（紅色陰影 - 這意味著 VO2 高于預測值的預期值）。圖例中的“長度"值了數百萬年的 VO2 代謝變化。

上圖為巴西和澳大利亞的研究團隊利用SSI兩爬動物能量代謝監測系統對“主動出擊型"蛇類和“伏擊型"蛇類捕食過程中靜息代謝率的研究。他們對5種蝮蛇的93條個體進行靜息代謝率的測量，同時從各種文獻中搜集到的74種不同蛇類的實驗數據進行同一整理對比。研究發現，“主動出擊型"的活躍覓食者中 SMR 的進化率似乎高于伏擊類型的蛇類。研究人員認為覓食模式對蛇中 SMR 的進化有重大影響，這可能代表了一種生態生理共同適應現象，因為與活躍的覓食者相比，伏擊獵手（低攝食率）具有較低的維持能量成本（SMR）。與伏擊蛇相比，主動覓食蛇的較高 SMR 進化率可能與主動覓食者在期間活動程度的更高異質性有關。

北京易科泰生態技術有限公司十多年來作為美國Sable公司中國區的合作伙伴，為國內客戶提供各種實驗動物（及人體等）個性化的精準能量代謝監測解決方案，系統測量結果除了常見的實時氧氣消耗量（VO2）、二氧化碳產量（VCO2）、呼吸商（RQ）、產熱量（EE）、熱傳導速率（Ct）外，還可以提取研究者感興趣的其它代謝率指標（如日代謝率DEE、最大代謝率MRmax等），以及獲得呼吸水分喪失（EWL）、能量當量、EWL/RMR(表示肺的氧氣攝取能力)、活動指數、致死溫度LLT等重要參數。系統配置方案包括便攜式能量代謝測量系統、模塊式能量代謝測量系統等，全面滿足不同動物能量代謝測量、活動監測、體溫心率監測等需求。

參考資料：

1. Stuginski, D.R., Navas, C.A., de Barros, F.C., Camacho, A., Bicudo, J., Grego, K.F., & de Carvalho, J.E. (2017). Phylogenetic analysis of standard metabolic rate of snakes: a new proposal for the understanding of interspecific variation in feeding behavior. Journal of Comparative Physiology B, 188, 315-323.