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  北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司成立近 25 年來(lái)，長(zhǎng)期專注于水生動(dòng)物呼吸代謝測(cè)量技術(shù)的推廣與應(yīng)用。水生動(dòng)物呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于生態(tài)毒理學(xué)、動(dòng)物生態(tài)學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等科研領(lǐng)域。本文精選水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域典型研究案例，供水生動(dòng)物領(lǐng)域科研工作者參考。

  以下研究案例均采用了水生動(dòng)物自動(dòng)間歇式呼吸測(cè)定系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)測(cè)定水生動(dòng)物的標(biāo)準(zhǔn)代謝率/靜息代謝率，即維持基本生命活動(dòng)所需的最低代謝速率，用于評(píng)估其基礎(chǔ)代謝成本。該系統(tǒng)具備以下功能特點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠

采用間歇式呼吸測(cè)量法，可持續(xù)、多次測(cè)量耗氧率，基于大量耗氧率數(shù)據(jù)點(diǎn)獲得精確的標(biāo)準(zhǔn)代謝率。

• 全程自動(dòng)采集

溶解氧濃度與耗氧數(shù)據(jù)自動(dòng)、連續(xù)采集，無(wú)需人工值守。

• 傳感技術(shù)先進(jìn)

采用光纖氧傳感器技術(shù)，無(wú)氧耗、高精度、高速響應(yīng)、低交叉敏感性 / 低干擾，具備溫度、鹽度、氣壓補(bǔ)償。

• 數(shù)據(jù)直出可用

自動(dòng)處理原始數(shù)據(jù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化耗氧參數(shù)，直接輸出可用于統(tǒng)計(jì)分析的代謝數(shù)據(jù)結(jié)果。

• 毒理應(yīng)用成熟

擁有大量毒理學(xué)研究案例，適用于長(zhǎng)期、批量的水生生物代謝毒性實(shí)驗(yàn)研究。

• 適用對(duì)象廣泛

適用于魚(yú)類、蝦蟹、貝類等各類水生動(dòng)物的呼吸代謝測(cè)定。

研究案例1 循環(huán)水養(yǎng)殖（RAS）系統(tǒng)中 3 種鱘魚(yú)幼魚(yú)代謝率比較研究

  本研究選取小體鱘（Acipenser ruthenus）、歐鰉（Huso huso）及其雜交種 Bester 三種鱘魚(yú)幼魚(yú)，在循環(huán)水養(yǎng)殖（RAS）系統(tǒng)中采用間歇式呼吸代謝法，對(duì)比分析標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）與常規(guī)代謝率（RMR）的種間差異。結(jié)果顯示，小體鱘 SMR 與 RMR 顯著高于歐鰉與雜交種，后兩者無(wú)顯著差異；雜交鱘的代謝速率與體重呈近似等比例增長(zhǎng)，純鱘種則隨體重增大單位耗氧率降低。該研究明確了不同鱘魚(yú)的氧氣需求差異，為 RAS 系統(tǒng)增氧設(shè)備配置、養(yǎng)殖密度規(guī)劃、多品種混養(yǎng)管理提供科學(xué)參數(shù)，助力降低循環(huán)水養(yǎng)殖能耗成本，提升鱘魚(yú)集約化養(yǎng)殖的效率與穩(wěn)定性，填補(bǔ)了黑海—里海鱘魚(yú)及雜交種代謝生理研究空白。

  實(shí)驗(yàn)使用間歇式呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)，搭建 4 通道丙烯酸材質(zhì)呼吸代謝測(cè)量室，實(shí)現(xiàn)鱘魚(yú)耗氧率的長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)泵保證代謝室內(nèi)水體混勻， Flush 泵按預(yù)設(shè)周期更換水體，自動(dòng)采集 24 小時(shí)內(nèi)溶解氧消耗數(shù)據(jù)，剔除前 4 小時(shí)適應(yīng)期數(shù)據(jù)與異?；钴S極值后，精準(zhǔn)計(jì)算 SMR（最低 10% 數(shù)據(jù)均值）與 RMR（穩(wěn)定期均值）。該系統(tǒng)獲取的標(biāo)準(zhǔn)化代謝數(shù)據(jù)，清晰揭示三種鱘魚(yú)的代謝差異，為體重—代謝率相關(guān)性模型構(gòu)建提供可靠定量基礎(chǔ)，是驗(yàn)證鱘魚(yú)種間生理特性、支撐養(yǎng)殖工藝優(yōu)化的核心數(shù)據(jù)來(lái)源。并且間歇式模式兼顧測(cè)量精度與實(shí)驗(yàn)魚(yú)福利，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高、重復(fù)性好，適配大型魚(yú)類的長(zhǎng)期代謝監(jiān)測(cè)，是水產(chǎn)動(dòng)物生理研究與養(yǎng)殖工藝優(yōu)化的高效工具。

左圖：間歇式呼吸代謝實(shí)驗(yàn)中鱘魚(yú)物種的標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）與常規(guī)代謝率（RMR）

右圖：不同鱘魚(yú)物種的標(biāo)準(zhǔn)代謝率對(duì)數(shù)與體重對(duì)數(shù)的關(guān)系。數(shù)據(jù)以對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸表示。

研究案例2 澳洲綠巖龍蝦幼體標(biāo)準(zhǔn)代謝率測(cè)定研究

  本研究以澳洲綠巖龍蝦（Sagmariasus verreauxi）游龍幼體為對(duì)象，采用間歇式呼吸代謝法，測(cè)定其標(biāo)準(zhǔn)代謝率，解析應(yīng)激適應(yīng)與自發(fā)活動(dòng)對(duì)代謝的影響。研究發(fā)現(xiàn)，龍蝦幼體移入呼吸代謝測(cè)量室后 2 小時(shí)內(nèi)代謝因應(yīng)激顯著升高，隨后趨于穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)代謝率顯著低于傳統(tǒng)靜態(tài)法測(cè)定值。該成果修正了龍蝦幼體代謝評(píng)估誤差，揭示其非攝食期低能耗的生理適應(yīng)策略，為澳洲綠巖龍蝦人工育苗的水環(huán)境調(diào)控、能量供給規(guī)劃、幼體存活保障提供精準(zhǔn)生理參數(shù)，推動(dòng)龍蝦苗種繁育從粗放管理向精準(zhǔn)生理適配升級(jí)，提升海水經(jīng)濟(jì)甲殼類育苗成功率。

  間歇式呼吸代謝測(cè)定系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)龍蝦幼體微量代謝的高精度測(cè)量：系統(tǒng)以 10 分鐘為封閉測(cè)量/沖洗更換的周期，每 20 分鐘獲取一次耗氧數(shù)據(jù)，自動(dòng)記錄溶解氧動(dòng)態(tài)變化，通過(guò)線性回歸分析計(jì)算幼體代謝速率，精準(zhǔn)區(qū)分應(yīng)激期、穩(wěn)定期與自發(fā)活動(dòng)期代謝特征。該系統(tǒng)獲取的高時(shí)間分辨率代謝數(shù)據(jù)，成功剔除應(yīng)激與活動(dòng)干擾，準(zhǔn)確定義標(biāo)準(zhǔn)代謝率，驗(yàn)證了間歇式測(cè)量法在甲殼類幼體代謝研究中的優(yōu)越性，為龍蝦幼體能量生理研究提供可靠技術(shù)支撐。

左圖：?jiǎn)蝹€(gè)龍蝦游龍幼體在 3 個(gè)呼吸測(cè)定周期內(nèi)的溶解氧濃度變化

右圖：（a）單個(gè)游龍幼體和（b）所有幼體在 16 小時(shí)實(shí)驗(yàn)期間的平均耗氧率。虛線表示估算的標(biāo)準(zhǔn)代謝率（Rs，最低 10% 測(cè)定值的平均值）。

研究案例3 虹鱒加速度計(jì)標(biāo)簽與間歇式呼吸代謝測(cè)定系統(tǒng)聯(lián)用在養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究

  本研究以虹鱒（Oncorhynchus mykiss）為對(duì)象，通過(guò)臨界游泳速度測(cè)試，完成加速度計(jì)標(biāo)簽與耗氧率（MO?）的校準(zhǔn)，并結(jié)合肌電技術(shù)解析紅肌與白肌的激活模式，最終在養(yǎng)殖設(shè)施中開(kāi)展為期約 50 天的原位監(jiān)測(cè)。研究確定虹鱒標(biāo)準(zhǔn)代謝率、最大代謝率與有氧代謝范圍，建立加速度信號(hào)與耗氧率的邏輯回歸模型，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖魚(yú)群耗氧率均處于健康區(qū)間且多數(shù)呈現(xiàn)晝間高、夜間低的節(jié)律。該成果為養(yǎng)殖魚(yú)類能量消耗遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)提供標(biāo)準(zhǔn)化方法，可精準(zhǔn)評(píng)估養(yǎng)殖環(huán)境與操作對(duì)魚(yú)體能量平衡的影響，為虹鱒福利化養(yǎng)殖管理、養(yǎng)殖設(shè)施優(yōu)化提供核心生理依據(jù)，推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖從經(jīng)驗(yàn)管理向精準(zhǔn)生理監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)型。

  研究采用間歇式呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)，在臨界游泳速度測(cè)試中實(shí)現(xiàn)耗氧率的精準(zhǔn)定量：系統(tǒng)以 10 分鐘為流速梯度周期，通過(guò) 5 分鐘沖洗、2 分鐘等待、3 分鐘測(cè)量的閉環(huán)流程，實(shí)時(shí)采集游泳室中溶解氧變化數(shù)據(jù)，借助軟件完成線性回歸分析，計(jì)算不同游泳速度下的 MO?數(shù)值，精準(zhǔn)獲取靜息狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)代謝率、極限游泳狀態(tài)最大代謝率及有氧代謝范圍。該系統(tǒng)獲取的耗氧率數(shù)據(jù)，是建立加速度計(jì)標(biāo)簽校準(zhǔn)模型的核心基準(zhǔn)，同時(shí)為解析紅肌、白肌激活與能量消耗的關(guān)聯(lián)提供定量支撐，直接保障了標(biāo)簽校準(zhǔn)精度與養(yǎng)殖原位能量評(píng)估的可靠性。

  自動(dòng)間歇式呼吸測(cè)定系統(tǒng)具備全自動(dòng)溶解氧采集、智能數(shù)據(jù)分析與標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果輸出功能：可同步監(jiān)測(cè)水體溶解氧濃度、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，按預(yù)設(shè)周期自動(dòng)完成沖洗、等待、測(cè)量流程切換，無(wú)需人工干預(yù)；配套的軟件自動(dòng)對(duì)溶解氧—時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸擬合，直接輸出單位體重耗氧率（mg O?/kg/h）、標(biāo)準(zhǔn)代謝率、最大代謝率等核心生理參數(shù)，省去人工計(jì)算與數(shù)據(jù)校正環(huán)節(jié)。系統(tǒng)采用間歇式設(shè)計(jì)避免代謝廢物積累與氧濃度驟降，保證實(shí)驗(yàn)魚(yú)生理狀態(tài)穩(wěn)定；傳感器自溫補(bǔ)償特性提升測(cè)量精度，數(shù)據(jù)采集頻率與分析算法適配魚(yú)類游泳代謝測(cè)試需求，為魚(yú)類能量代謝研究提供高效、精準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量解決方案。

左圖：基于加速度標(biāo)簽監(jiān)測(cè)的虹鱒游泳活動(dòng)對(duì)應(yīng)的耗氧率（MO?）邏輯斯蒂模型

右圖：養(yǎng)殖設(shè)施中植入標(biāo)簽的虹鱒在白天（橙色柱）和夜間（深灰色柱）的估算耗氧率（MO?，mgO?/kg/h）

參考論文

• Cre?u, M., Guriencu, R.-C., Dediu, L., & Stroe, M.-D. (2021). Comparison of Metabolic Rates of Young of the Year Beluga (Huso huso), Sterlet (Acipenser ruthenus) and Bester Hybrid Reared in a Recirculating Aquaculture System. Fishes, 6(4), 46.
• Fitzgibbon, Q. P. (2010). Standard metabolic rate of spiny lobster (Sagmariasus verreauxi) pueruli determined by intermittent flow-through respirometry. Journal of the Marine Biological Association of India.
• Zupa, W., Alfonso, S., Gai, F., Gasco, L., Spedicato, M. T., Lembo, G., & Carbonara, P. (2021). Calibrating Accelerometer Tags with Oxygen Consumption Rate of Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) and Their Use in Aquaculture Facility: A Case Study. Animals, 11(6), 1496.

北京易科泰生態(tài)技術(shù)優(yōu)先公司擁有水生動(dòng)物呼吸代謝測(cè)量全系列產(chǎn)品，可根據(jù)客戶實(shí)際需求，提供定制化整體解決方案：

• 涵蓋從 96 通道高通量呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)、全自動(dòng)靜態(tài)呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)，到游泳呼吸測(cè)量系統(tǒng)等完整產(chǎn)品線
• 適用對(duì)象覆蓋斑馬魚(yú)胚胎、幼魚(yú)，羅非魚(yú)、石斑魚(yú)等常規(guī)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種，乃至體長(zhǎng)可達(dá) 70cm 的三文魚(yú)等大型魚(yú)類
• 研究對(duì)象從魚(yú)類延伸至蝦蟹類、貝類等多種水生生物
• 功能模塊從呼吸代謝精準(zhǔn)測(cè)量，拓展至行為軌跡分析，再到多參數(shù)水環(huán)境模擬與控制