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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），兩個階段交替進行，因此可長時間對水生動物進行測量（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準代謝率（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

1. 測量參數(shù)：耗氧率MO2，標準代謝率（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?。?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、標準代謝率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)進行研究，分別對有氧呼吸代謝率和靜脈血分壓進行了測量。

 

 

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

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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