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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)、水生動物發(fā)育生態(tài)及水族箱等研究。 

 

 

魚類等水生動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）：呼吸室與兩個潛水泵——一個循環(huán)泵（recirculating pump）和一個交換泵（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，補充水生動物消耗的溶解氧。測量時交換泵關(guān)閉、循環(huán)泵開啟，此時呼吸室類似于“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）。

 

 

 

  因此整個測量過程可以分為2個階段：測量階段（measurement phase）和交換階段（flushing phase），兩個階段交替進(jìn)行，因此可長時間對水生動物進(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）可計算耗氧率，并可根據(jù)多次測量的耗氧率數(shù)據(jù)計算代謝率（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

1.高度定制：針對不同類型的實驗動物和樣品，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，溫度實時補償

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、貝類等不同水生動物的標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）

7.可選配動態(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驗等）

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

 

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、2個或4個氧氣或溫度傳感器；另具備一個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 大小：78x120x24mm，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 軟件具備耗氧率計算和漂移補償?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，包括潛水泵和定時裝置，可實現(xiàn)潛水泵自動交替開閉

3.1 潛水泵：流量5L/min和10L/min可選，可選配小型水泵

3.2 定時裝置可永久重復(fù)循環(huán)開關(guān)，一鍵啟動，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環(huán)境的適應(yīng)與規(guī)避行為。研究人員選取對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)家對鱸魚的耐熱性的生理基礎(chǔ)進(jìn)行研究，分別對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物，其使用注射器當(dāng)做呼吸室，可根據(jù)動物大小和代謝率靈活調(diào)整體積。

 

 

近年部分參考文獻(xiàn)

1. Beman, J. M. et al. Biogeochemistry and hydrography shape microbial community assembly and activity in the eastern tropical North Pacific Ocean oxygen minimum zone. Environmental Microbiology n/a,.

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3. Shrestha, P. et al. Biodegradation testing of volatile hydrophobic chemicals in water-sediment systems – Experimental developments and challenges. Chemosphere 238, 124516 (2020).

4. Michaud, A. B. et al. Glacial influence on the iron and sulfur cycles in Arctic fjord sediments (Svalbard). Geochimica et Cosmochimica Acta 280, 423–440 (2020).

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7. Gu, X.-B., Cai, H.-J., Du, Y.-D. & Li, Y.-N. Effects of film mulching and nitrogen fertilization on rhizosphere soil environment, root growth and nutrient uptake of winter oilseed rape in northwest China. Soil and Tillage Research 187, 194–203 (2019).

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9. Long, M. H. & Nicholson, D. P. Surface gas exchange determined from an aquatic eddy covariance floating platform. Limnology and Oceanography: Methods 16, 145–159 (2018).

10. Boyko, V., Torfstein, A. & Kamyshny, A. Oxygen Consumption in Permeable and Cohesive Sediments of the Gulf of Aqaba. Aquat Geochem 24, 165–193 (2018).

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