鸟类和两栖动物呼吸与能量代谢监测系统成功落户兰州大学

近日，北京易科泰生态技术有限公司为兰州大学生命科学学院安装运行了两套SSI鸟类和小型两栖动物呼吸与能量代谢监测系统，这两套系统的成功运行将助力兰州大学对草地农业生态系统、生物多样性以及西北地区两栖爬行动物的研究。

这两套系统主要包括气体监测、气流控制、高通量多通道控制以及标准呼吸室（定制）等模块，分别针对我国西北地区野生鸟类和树蛙、青蛙等两栖动物的O2和CO2等呼吸代谢气体进行精准、实时的监测和分析。针对不同的研究对象和研究方法，通过模块化和高度集成的设计 + 定制化呼吸室/呼吸仓，北京易科泰为研究人员提供了自由、多样、针对性的呼吸与能量代谢监测配置方案。

对于应用场景主要为实验室内的客户，可以选择模块式配置结构：

a) 可选配单通道系统，也可选配多通道系统；

b) 可只选配CO2分析仪或O2分析仪，还可同时选配CO2分析仪、O2分析仪、H2O分析仪、CH4分析仪等；

c) 可通过选配高精度差分O2分析仪及高精度CO2分析仪、高精度低量程气体抽样控制单元，对微小动物如蚜虫、蚊子、土壤动物等进行开放式呼吸代谢实时测量；

d) 可通过选配高量程（最高可达2000L/min）气体流量控制与抽样系统，对中大型动物进行呼吸代谢测量；

e) 可选配温度控制系统，对不同温度条件下的动物特别是变温动物的呼吸代谢进行测量，并求出Q10；

f) 可选配气体调控系统，以调节控制进入呼吸室中的O2或CO2浓度；

g) 可选配不同类型的活动监测单元，以对动物活动进行同步化监测并进而分析动物活动与呼吸代谢的关系。

而对于需要外出监测的研究人员，可选择集成一体化的FMS或FOXBOX便携式能量代谢系统：

其包括CO2分析仪、O2分析仪、水汽分析仪（FMS）、温度监测、数据采集系统、气体抽样单元及BaseLine/Chamber双通道气路切换器（FMS）等多种功能，高度集成、便于携带，可同时用于室内室外等多种试验环境。

同样，也可以通过给SSI便携式能量代谢系统加配单独的功能模块以实现更为复杂多样的实验设计。   

通过搭配专业软件，可以查看各监测数据的实时变化，实现全部实验数据的查看、管理、下载与分析。如上图所示，整个测量模块十分灵敏，在设备调试期间改变进气源会造成数据的显著波动化。

应用案例：

鸟类:

俄罗斯和越南的研究团队利用SSI便携式鸟类能量代谢监测系统对温带和热带地区的鸟类进行了跟踪研究，结果（见上图）发现热带地区鸟类的基础代谢率 (BMR) 低于温带物种，且迁往温带和高纬度地区的雀形目迁徙者的 BMR 高于热带久坐的雀形目。

加州大学同哈佛大学的研究人员利用SSI多通道鸟类能量代谢系统对秘鲁和巴拿马等不同维度、不同海拔地区的鸟类进行监测，结果发现鸟类的基础代谢率 (BMR)与体重有很强的相关性，但海拔之间没有差异；而秘鲁和巴拿马地区不同鸟类在两个区域之间的 BMR 没有差异。同样，他们对热带和温带繁殖鸟类的基础代谢率（BMR）进行分析，OLS ANCOVA和系统发育广义最小二乘法的结果揭示了大规模的繁殖栖息地移动差异性、数据集之间的差异性以及热带物种具有较低的BMR。

两栖动物：

法国国家科学研究中心和渥太华大学生物系的研究人员通过对法国境内不同区域非洲爪蟾标准代谢率（SMR）的分析，来进一步探讨外来入侵物种的生理变化和入侵潜力。研究结果表明非洲爪蟾的SMR与个体大小和体重之间存在正相关，较小和较轻的爪蟾个体都具有较低的SMR，而且性别和体重之间存在显著的交互作用。法国境内山脉中心区域的雄性SMR高于雌性，而外围区域的雌性SMR则高于雄性。来自外围地区的雌性非洲爪蟾具有相对较高的SMR（与雄性相比）很可能是由于其繁殖过程需要大量的能量成本，用以支持种群向边缘区域不断扩张。从保护生物学的角度来看，这些结果证明了理解生物和进化机制的重要性，这些机制是选择性状的基础，可以用于评估外来物种的入侵潜力。

易科泰生态技术有限公司十多年来作为美国Sable公司中国区的独家合作伙伴，为国内客户提供各种实验动物（及人体等）个性化的精准能量代谢监测解决方案，系统测量结果除了常见的实时氧气消耗量（VO2）、二氧化碳产量（VCO2）、呼吸商（RQ）、产热量（EE）、热传导速率（Ct）外，还可以提取研究者感兴趣的其它代谢率指标（如日代谢率DEE、最大代谢率MRmax等），以及获得呼吸水分丧失（EWL）、能量当量、EWL/RMR(表示肺的氧气摄取能力)、活动指数、最低致死温度LLT等重要参数。系统配置方案包括便携式能量代谢测量系统、模块式能量代谢测量系统等，全面满足不同动物能量代谢测量、活动监测、体温心率监测等需求。

参考资料：

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.