鳥類和兩棲動物呼吸與能量代謝監測系統成功落戶蘭州大學

近日，北京易科泰生態技術有限公司為蘭州大學生命科學學院安裝運行了兩套SSI鳥類和小型兩棲動物呼吸與能量代謝監測系統，這兩套系統的成功運行將助力蘭州大學對草地農業生態系統、生物多樣性以及西北地區兩棲爬行動物的研究。

這兩套系統主要包括氣體監測、氣流控制、高通量多通道控制以及標準呼吸室（定制）等模塊，分別針對我國西北地區野生鳥類和樹蛙、青蛙等兩棲動物的O2和CO2等呼吸代謝氣體進行精準、實時的監測和分析。針對不同的研究對象和研究方法，通過模塊化和高度集成的設計 + 定制化呼吸室/呼吸倉，北京易科泰為研究人員提供了自由、多樣、針對性的呼吸與能量代謝監測配置方案。

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：

鳥類:

俄羅斯和越南的研究團隊利用SSI便攜式鳥類能量代謝監測系統對溫帶和熱帶地區的鳥類進行了跟蹤研究，結果（見上圖）發現熱帶地區鳥類的基礎代謝率 (BMR) 低于溫帶物種，且遷往溫帶和高緯度地區的雀形目遷徙者的 BMR 高于熱帶久坐的雀形目。

加州大學同哈佛大學的研究人員利用SSI多通道鳥類能量代謝系統對秘魯和巴拿馬等不同維度、不同海拔地區的鳥類進行監測，結果發現鳥類的基礎代謝率 (BMR)與體重有很強的相關性，但海拔之間沒有差異；而秘魯和巴拿馬地區不同鳥類在兩個區域之間的 BMR 沒有差異。同樣，他們對熱帶和溫帶繁殖鳥類的基礎代謝率（BMR）進行分析，OLS ANCOVA和系統發育廣義最小二乘法的結果揭示了大規模的繁殖棲息地移動差異性、數據集之間的差異性以及熱帶物種具有較低的BMR。

兩棲動物：

法國國家科學研究中心和渥太華大學生物系的研究人員通過對法國境內不同區域非洲爪蟾標準代謝率（SMR）的分析，來進一步探討外來入侵物種的生理變化和入侵潛力。研究結果表明非洲爪蟾的SMR與個體大小和體重之間存在正相關，較小和較輕的爪蟾個體都具有較低的SMR，而且性別和體重之間存在顯著的交互作用。法國境內山脈中心區域的雄性SMR高于雌性，而外圍區域的雌性SMR則高于雄性。來自外圍地區的雌性非洲爪蟾具有相對較高的SMR（與雄性相比）很可能是由于其繁殖過程需要大量的能量成本，用以支持種群向邊緣區域不斷擴張。從保護生物學的角度來看，這些結果證明了理解生物和進化機制的重要性，這些機制是選擇性狀的基礎，可以用于評估外來物種的入侵潛力。

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. 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. Londo?o, Gustavo A., Mark A. Chappell, María del Rosario Casta?eda, 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.