能量代谢测量高级技术方案在爬行动物研究中的应用

      以色列特拉维夫大学Shahar Dubiner博士、动物生理生态学家Shai Meiri和Eran Levin教授合作于2023年在国际《Journal of Animal Ecology》杂志上发表《Squamate metabolic rates decrease in winter beyond the effect of temperature》一文，这篇文章的核心内容是关于以色列地区59种鳞片爬行动物（squamates）在冬季和夏季的代谢率变化的研究。文中的代谢率测量研究采用了最尖端的完全开放式实时小蜥蜴呼吸代谢测量装置，包括如下SSI实验室模块式高级配置、FMS便携式多通道野外配置等，是爬行类动物生理生态实验研究榜样设施。       研究者测量了156个个体在冬季和/或夏季的标准代谢率（SMR，即在不活动状态下的氧气摄取量），这些个体代表了以色列17个本地家族的59种鳞片爬行动物，以及在两个季节都测量了32个物种的同一个体的每小时的静息代谢率（RMR）。在平均1月的夏季高温和冬季低温（20℃和12℃）下，白天和夜间连续测量气体交换，并使用系统发育混合模型来检验SMR如何随季节、生物群落、体型、温度和一天中的时间变化。       夏季昼夜物种平均每小时V̇CO2从05：00–06：00（日出前不久）开始显着上升，并且在测量结束时（12：00）仍然保持高位（FIGURE1）。夜行性和无规律昼夜性物种在测量过程中的任何时候都没有表现出升高的代谢率。冬季昼夜物种的平均标准化每小时代谢率从05：00-06：00（日出前不久）上升，并在12：00时仍然保持高位。从09：00-10：00开始，无规律昼夜性物种的代谢率显着上升，并且在测量结束时仍然保持高水平。在01：00-02：00测量的第一个小时内，夜行性物种的代谢率较高，在10：00-11：00时出现另一个小高峰。       在系统发育混合模型中，包括所有59个物种在20℃下测量（188个测量值），地中海物种的SMR在两个季节都比同等大小的沙漠物种高29.8%（CI：高19.2%–41.3%;z=3.06，p =0.002）。生物群落之间的异速生长斜率没有差异。异速生长斜率下降（z=6.28，p< 0.001，R2_lik=0.94），从夏季的0.846±0.025（n=56）到冬季的0.709±0.022（n=42），但季节对截距没有影响（FIGURE2）。       在两个季节测量的32个个体（每个个体代表一个物种）中，29个个体的代谢率在冬季相对于夏季，在12℃和20℃下都降低了。冬季20℃质量校正SMR平均比夏季SMR低46.6%（95%CI：40.9%–51.7%，n=32，R2_lik=0.91，z=−6.17，p<0.001;FIGURE3a）。冬季12℃质量校正SMR比夏季SMR低69.6%（CI：63.4%–74.7%，n=32，R2_lik=0.81，z=−6.41，p< 0.001; FIGURE3b）。
  在两个季节（n=32）测量的个体的冬化期间SMR的温度敏感度（Q10在12℃–20℃时）增加了1.75倍（n=32，R2_lik=0.24，p<0.001），从4.4（CI：3.9–5.0）到7.7（CI： 6.8–8.7;FIGURE4）。                    
 
      该研究结果挑战了人们普遍持有的观点，即鳞状动物生理学主要由温度塑造，内在代谢调节的作用很小。总的研究表明，季节性、昼夜性和地理因素可以引发鳞状动物物种新陈代谢的显著变化。