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Aqua-RF水生生物呼吸測量系統(tǒng)用于魚類、貝類、水生無脊椎動(dòng)物、魚卵及其胚胎乃至浮游生物的耗氧量測量，廣泛應(yīng)用于海洋淡水魚類等水生生物生態(tài)學(xué),、水體環(huán)境毒理學(xué),、水產(chǎn)養(yǎng)殖,、魚類行為生理生態(tài),、水生動(dòng)物發(fā)育生態(tài)及水族箱等研究,。 

 

 

魚類等水生動(dòng)物的呼吸代謝測量系統(tǒng)通常采用“間歇式”呼吸測量法（下左圖）：呼吸室與兩個(gè)潛水泵——一個(gè)循環(huán)泵（recirculating pump）和一個(gè)交換泵（flush pump）相連，放置在水箱中,。循環(huán)泵能夠?qū)⒑粑分腥芙庋趸靹蚯冶ＷC有足量的水流經(jīng)氧氣傳感器,，而交換泵可以使水箱中的水與呼吸室內(nèi)水進(jìn)行交換，補(bǔ)充水生動(dòng)物消耗的溶解氧,。測量時(shí)交換泵關(guān)閉,、循環(huán)泵開啟，此時(shí)呼吸室類似于“封閉式”,；測量完成后,，循環(huán)泵關(guān)閉，交換泵開啟,，周邊水體被泵入呼吸室從而使氧氣水平達(dá)到測量前的水平（下右圖）,。

 

 

 

  因此整個(gè)測量過程可以分為2個(gè)階段：測量階段（measurement phase）和交換階段（flushing phase），兩個(gè)階段交替進(jìn)行,，因此可長時(shí)間對(duì)水生動(dòng)物進(jìn)行測量（下左圖）,。通過測量階段溶解氧線性下降的速率（即曲線斜率）可計(jì)算耗氧率，并可根據(jù)多次測量的耗氧率數(shù)據(jù)計(jì)算代謝率（下右圖）,。

 

 

系統(tǒng)主要包括溶解氧監(jiān)測單元,、水流控制單元、呼吸室及管路配件,，可選配溶解氧,、溫度等水環(huán)境控制單元。

 

功能特點(diǎn)

1.高度定制：針對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和樣品,，選擇合適的測量方法,、傳感器類型、呼吸室尺寸,、潛水泵流量,、管路口徑等，從而制定出最佳的測量系統(tǒng)

2.經(jīng)典的“間歇”測量法：,，持續(xù)測量魚類的耗氧率,，具備高時(shí)間解析度

3.“封閉”測量法：測量魚卵、小型魚的耗氧率,，簡單易操作

4.REDFLASH熒光光纖氧氣傳感器技術(shù),，高速響應(yīng)、高精度測量溶解氧,，溫度實(shí)時(shí)補(bǔ)償

5.氧氣傳感器類型多樣可選：T型“Flow-through”流通式氧氣傳感器或探頭／探針式氧氣傳感器,，還可選配粘貼式“Spot”氧氣傳感器

6.靜態(tài)呼吸室客戶定制,，用于測量不同種類的魚類、貝類等不同水生動(dòng)物的標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）

7.可選配動(dòng)態(tài)呼吸室（游泳室）,，用于測量魚類不同游泳速度的呼吸代謝

8.可選配環(huán)境調(diào)控系統(tǒng),，調(diào)控溫度、溶解氧及pH/pCO2（可用于海水酸化觀測實(shí)驗(yàn)等）

9.可選配行為觀測單元包括高速攝像頭和行為分析軟件,，用于觀測分析動(dòng)物的活動(dòng)狀況

 

技術(shù)性能指標(biāo)

1. 測量參數(shù)：耗氧率MO2,，標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR），靜息代謝率（RMR）,，最大代謝率（MMR）,、有氧代謝率AMR等

2. 溶解氧監(jiān)測單元，包括氧氣測量儀主機(jī)和氧氣傳感器

2.1 新一代FireSting-O2（FS-O2）測量儀,，1通道,、2通道、4通道可供選配,，分別可接1個(gè),、2個(gè)或4個(gè)氧氣或溫度傳感器；另具備一個(gè)PT100熱電阻溫度傳感器通道

 

 

2.2 最大采樣頻率：每秒10-20次

2.3 內(nèi)置氣壓傳感器,，300－1100mbar,，0.06mbar分辨率，精確度±3mbar

2.4 內(nèi)置濕度傳感器,，0－100%RH,，分辨率0.04%，精確度±0.2%

2.5 具模擬輸出和自動(dòng)模式,，0－2.5VDC

2.6 USB2.0接口,，通過USB口PC供電，20mA@5VDC

2.7 端口：串行接口UART

2.8 大?。?8x120x24mm,，重290g

2.9 操作環(huán)境：0-50℃，非冷凝

2.10 軟件：Pyro Workbench,，Windows7/8/10,，最低配置700MB硬盤、1GB內(nèi)存,、1360×768屏幕分辨率

2.11 軟件具備耗氧率計(jì)算和漂移補(bǔ)償?shù)墓δ?/span>

2.12 氧氣傳感器：溶解氧最佳測量范圍 0-22mg/L,，最大測量范圍0-44mg/L，檢測極限 0.01mg/L（溶解氧）,，響應(yīng)時(shí)間（t90）低至0.3s

2.13 氧氣傳感器多種可選,，包括探頭,、探針,、裸光纖等接觸式傳感器以及薄膜貼,、流通管、呼吸瓶等非接觸傳感器

3. 水流控制單元,，包括潛水泵和定時(shí)裝置,，可實(shí)現(xiàn)潛水泵自動(dòng)交替開閉

3.1 潛水泵：流量5L/min和10L/min可選，可選配小型水泵

3.2 定時(shí)裝置可永久重復(fù)循環(huán)開關(guān),，一鍵啟動(dòng),，具備斷電記憶

4. 呼吸室：丙烯酸材質(zhì)，呼吸室內(nèi)徑和長度根據(jù)魚類體重和體長確定,。還可根據(jù)動(dòng)物形狀及用戶具體要求定制其他各種類型的呼吸室,，如斑馬魚呼吸室，適用于螃蟹,、蚌等其他水生動(dòng)物的呼吸室等

 

 

應(yīng)用案例

1. 澳大利亞珊瑚礁研究中心研究了海洋水溫變暖的背景下魚類對(duì)環(huán)境的適應(yīng)與規(guī)避行為,。研究人員選取對(duì)溫度比較敏感的珊瑚礁魚類模式物種-藍(lán)綠色雀鯛Chromis viridis，使用FSO2氧氣測量儀測量了其在控溫環(huán)境中的最大代謝率MMR,、標(biāo)準(zhǔn)代謝率SMR及有氧代謝率AMR,。研究結(jié)果發(fā)表在2016年的《Global Change Biology》雜志。

 

 

2. 來自澳大利亞海洋科學(xué)研究所和哥德堡大學(xué)的科學(xué)家對(duì)鱸魚的耐熱性的生理基礎(chǔ)進(jìn)行研究,，分別對(duì)有氧呼吸代謝率和靜脈血分壓進(jìn)行了測量,。

 

 

3. 詹姆斯·庫克大學(xué)的研究者使用FSO2四通道測量儀和薄膜貼式氧氣傳感器測量魚類的耗氧率，即有氧代謝率（靜息代謝率和最大代謝率）,，用以研究全球氣候變化相關(guān)脅迫,，包括溫度升高和海水酸化，對(duì)珊瑚魚生理的影響,。

 

 

 

4. 美國伍茲霍爾海洋研究所的研究者使用使用FSO2四通道測量儀和薄膜貼式氧氣傳感器測量海洋無脊椎動(dòng)物,，其使用注射器當(dāng)做呼吸室，可根據(jù)動(dòng)物大小和代謝率靈活調(diào)整體積,。

 

 

近年部分參考文獻(xiàn)

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11. Habary, A., Johansen, J. L., Nay, T. J., Steffensen, J. F. & Rummer, J. L. Adapt, move or die – how will tropical coral reef fishes cope with ocean warming? Glob Change Biol 23, 566–577 (2017).

 

產(chǎn)地：德國