鱼类及水生无脊椎动物呼吸代谢测量系统

产品介绍：

鱼类及水生无脊椎动物呼吸代谢测量系统由丹麦哥本哈根大学和奥尔堡大学研制，是世界上著名的、使用广泛的水生动物呼吸测量仪器。系统主要用于鱼类、水生无脊椎动物（虾蟹贝等）的耗氧率测定，广泛应用于水生生物学、水环境毒理学、水产养殖、鱼类生理生态学、水生动物生长发育等学科的研究。

测量原理

鱼类及水生无脊椎动物呼吸代谢测量系统采用了“间歇式”呼吸测量法，集合了“开放式”呼吸测量法可持续多次测量和“封闭式”呼吸测量法简易的优点，同时克服了“开放式”时间解析度差、“封闭式”不能连续长时间测量的缺点。

“间歇式”测量的呼吸室放置在水浴箱（周边水体）内，与两个潜水泵——一个循环泵和一个交换泵相连。循环泵可以确保呼吸室内水体的均一且保证有足量的水流经溶解氧传感器，而交换泵可以使周边水体与呼吸室内水体进行交换。测量时交换泵关闭，此时呼吸室类似于“封闭式”，然后由计算机控制开启交换泵，周边水体被泵入呼吸室从而使氧气水平达到测量前的水平。

整个过程分成3个步骤：测量、交换、等待。测量时循环泵开启、交换时交换泵开启循环泵关闭，等待时交换泵关闭循环泵开启，每10分钟即可测量1次。如此以来，像“开放式”呼吸测量一样，实验可以无限期地进行下去，从而进行长时间的实验分析测量。并且“间歇式”呼吸测量法有很高的时间解析度，可以反映突然的耗氧量变化。如下右图为幼体虹鳟鱼的呼吸代谢测量，可以看出：在开始时由于处理鱼时使其产生应激反应，耗氧率很高，随后即达到一个较低的平稳水平——相当于基础代谢率。

在每个测量期，由于动物的呼吸耗氧，溶解氧浓度随着测量时间的延长而降低并呈直线相关关系（上左图依次介绍了封闭式、开放式和间歇式三种测量方法）。动物耗氧率（每小时每公斤体重消耗的毫克氧气）等于相关曲线的斜率乘以呼吸室的净体积除以动物的体重。

功能特点

“间歇式”呼吸测量法，集合了“开放式”呼吸测量法可持续多次测量和“封闭式”呼吸测量法简易的优点，同时克服了“开放式”时间解析度差、“封闭式”不能连续长时间测量的缺点

溶解氧测量采用荧光光纤氧气测量技术，测量精度高、稳定性强、无氧耗

呼吸测量室有静态呼吸室和动态呼吸室/游泳室，分别用于测量标准代谢（SMR）和不同游泳速度的活动代谢（AMR）

全自动化控制、记录及分析数据，简单易用

蓝牙无线控制和传输，为使用者避免噪音和被水浸湿的风险

呼吸室高度定制，可根据水生动物的形态、大小定制各种形状（如水平、立式）、各种尺寸的呼吸室

高通量实验，4、8、12、16、20通道可选，一台电脑控制最多20个呼吸室

实时耗氧率测定和分析

深入的数据分析、统计和输出

技术指标

系统包括荧光光纤氧气测量系统、自动控制及分析软件、呼吸室三部分，4、8、12、16、20通道可选。

荧光光纤氧气测量系统：包括四通道测量主机、流通管氧气传感器、光纤及温度传感器等，采用蓝牙通讯，可长期稳定在线监测水体和空气中的氧气。

a. 氧气测量范围：0 - 475%空气饱和度

b. 检测极限：±0.15%空气饱和度

c. 精度：±0.5%空气饱和度

d. 温度精度：±0.15℃

e. 温度、盐度、气压实时补偿

f. 不受电磁信号干扰

自动控制及分析软件：快速启动间歇式呼吸测量，自动化控制实验，包括实时的数据获取、传感器校准、硬件控制、水环境调节和数据后处理、统计、导出。

a. 5种以上呼吸测量模式：封闭、开放、间歇式（时间）、间歇式（氧气水平）、间歇式（相关系数）

b. 可测量分析参数：耗氧率（MO2/VO2)、标准代谢率（SMR）、温度系数Q10、临界氧气分压（Pcrit）等

c. 具备“相位表”功能，可实时显示每个通道的状态、跟踪多通道实验的进程。

d. 可跨多个实验进行数据分析和统计，可设定和管理处理组并对不同处理组或者实验进行数据比较和统计

呼吸室：包含呼吸室、潜水泵、管路等。呼吸室丙烯酸材质，内径42 - 240 mm可选，容积0.1 - 45.2 L。水平呼吸室和立式呼吸室可选。潜水泵5L/min或者10L/min可选。管路内径8mm或者13mm可选。

可选水环境自动控制系统：系统能够对水温、溶解氧、pH/CO2、盐度等环境参数进行监测、记录和调节。仅需一台电脑，通过蓝牙（无线）或者以太网（有线）的传输方式，即可同时对多个鱼缸、水族箱的一个或者多个参数进行同步、自动调控，使之达到预设值或者运行自定义程序。 

可选游泳室：包括水浴箱、呼吸室、潜水泵及管路、电机及控制盒、蓝牙控制装置等，不同型号技术指标如下表：

应用案例

1． 加拿大麦克马斯特大学（McMaster University）的Du等人使用鱼类呼吸代谢测量系统测量了污水处理厂下游两处（50m和830m）的蓝腮太阳鱼的耗氧率。发现受污染区域蓝腮太阳鱼的标准代谢率相较于无污染的参照区域较高，即代谢成本升高。但代谢成本升高也伴随着氧气吸收、传递和利用等方面的生理补偿性调整，如鳃表面积扩大，血氧亲和力降低，离体肝线粒体氧化磷酸化能力增强等等（Environmental Science & Technology, 2018）。

2. 捷克科学院脊椎动物生物研究所Reichard等人使用鱼类呼吸代谢测量系统测量了存在干旱梯度的假鳃鳉属8个自然种群的静态代谢率和最 大代谢率，并以此计算代谢范围，用以研究其寿命与老化的种内差异（Evolution, 2016）。

3. 韩国仁荷大学海洋科学系Kim等人采用了水生无脊椎动物呼吸代谢测量系统及水环境自动控制系统，研究高温和低氧共同胁迫作用对蛤仔耗氧率的影响（Ecology and evolution, 2018）。

参考文献

1. Binning, S. A., Ros, A. F. H., Nusbaumer, D., & Roche, D. G. (2015). Physiological Plasticity to Water Flow Habitat in the Damselfish, Acanthochromis polyacanthus: Linking Phenotype to Performance. PLOS ONE, 10(3), e0121983.

2. Blažek, R., Polačik, M., Kačer, P., Cellerino, A., Řežucha, R., Methling, C., Tomášek, O., Syslová, K., Terzibasi Tozzini, E., Albrecht, T., Vrtílek, M., & Reichard, M. (2017). Repeated intraspecific divergence in life span and aging of African annual fishes along an aridity gradient. Evolution, 71(2), 386–402.

3. Chabot, D., Zhang, Y., & Farrell, A. P. (2021). Valid oxygen uptake measurements: Using high r2 values with good intentions can bias upward the determination of standard metabolic rate. Journal of Fish Biology, 98(5), 1206–1216.

4. Du, S. N. N., McCallum, E. S., Vaseghi-Shanjani, M., Choi, J. A., Warriner, T. R., Balshine, S., & Scott, G. R. (2018). Metabolic Costs of Exposure to Wastewater Effluent Lead to Compensatory Adjustments in Respiratory Physiology in Bluegill Sunfish. Environmental Science & Technology, 52(2), 801–811.

5. Kim, T. W., Park, S., & Sin, E. (2018). At the tipping point: Differential influences of warming and deoxygenation on the survival, emergence, and respiration of cosmopolitan clams. Ecology and Evolution, 8(10), 4860–4866.

6. McDonnell, L. H., & Chapman, L. J. (2015). At the edge of the thermal window: Effects of elevated temperature on the resting metabolism, hypoxia tolerance and upper critical thermal limit of a widespread African cichlid. Conservation Physiology, 3(1), cov050.

7. Rupia, E. J., Binning, S. A., Roche, D. G., & Lu, W. (2016). Fight-flight or freeze-hide? Personality and metabolic phenotype mediate physiological defence responses in flatfish. Journal of Animal Ecology, 85(4), 927–937.

8. Shang, Y., Wu, F., Wei, S., Guo, W., Chen, J., Huang, W., Hu, M., & Wang, Y. (2020). Specific dynamic action of mussels exposed to TiO2 nanoparticles and seawater acidification. Chemosphere, 241, 125104.

9. Wei, Y., Zhang, X., Yuan, H., & Lu, W. (2022). The individuality affects the hormone secretion of the caudal neurosecretory system (CNSS) and correlation with respiratory metabolism, spontaneous activity and appetite in olive flounder (Paralichthys olivaceus). Aquaculture, 548, 737684.

10. Zhou, Y., Zhang, Y., Wei, S., Li, W., Li, W., Wu, Z., Jiang, S., Lu, Y., Xu, Q., & Chen, L. (2022). Reduced Hypoxia Tolerance and Altered Gill Morphology at Elevated Temperatures May Limit the Survival of Tilapia (GIFT, Oreochromis niloticus) under Global Warming. Fishes, 7(5), Article 5.