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能量代謝是生物學研究中的核心主題之一，它直接關系到生物的生存、繁衍和適應環(huán)境的能力。在鳥類研究中，能量代謝的研究尤為重要，因為鳥類作為活躍的恒溫動物，其能量消耗和代謝率對于理解它們的生態(tài)習性、遷徙行為和環(huán)境適應性具有重要意義。
圖1 鳥類主要的熱交換方式（輸入和輸出）的示意圖（Julián Cabello）
案例1：地中海鳥類熱耐受極限研究揭示氣候變暖下的生理適應
西班牙埃斯特雷馬杜拉大學的研究人員對地中海地區(qū)的八種小型鳥類進行了熱耐受極限（HTL）的測定。他們測量了鳥類在不同環(huán)境溫度下的靜息代謝率（RMR）、蒸發(fā)水分損失（EWL）、蒸發(fā)冷卻效率（EHL/MHP）以及體內(nèi)溫度（Tb）。實驗旨在評估鳥類在當前和未來氣候變暖情景下的熱耐受性和水分損失風險。
圖2 模塊式呼吸代謝測量系統(tǒng)
實驗使用了SSI模塊式呼吸測量系統(tǒng)和皮下植入的溫度傳感器來監(jiān)測鳥類的代謝和體溫。研究結果顯示，地中海鳥類的熱耐受極限在40至46攝氏度之間，低于干旱地區(qū)的鳥類。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，鳥類在夏季通過降低體內(nèi)溫度和代謝率來提高熱耐受性。這些適應性變化有助于鳥類在高溫環(huán)境中生存，但未來的氣候變暖可能會增加它們遭受熱應激的風險。
圖3 地中海鳥類RMR、EWL與空氣溫度（Ta）的關系
圖4 地中海鳥類EHL/MHP、Tb與空氣溫度（Ta）的關系
案例2：新熱帶鳥類代謝率受飲食和海拔影響的生理學研究
在Maria Laura Mahecha Escobar的研究《Diet influences metabolic rates in Neotropical birds》中，實驗人員在哥倫比亞三個不同海拔地點捕捉28種共118只鳥類，并分析它們飲食中水果和無脊椎動物的百分比。研究中使用了開放式呼吸代謝測量法，通過便攜式能量代謝系統(tǒng)FoxBox氣體分析儀來監(jiān)測鳥類的氧氣消耗，以此作為能量使用的代理。實驗內(nèi)容涉及測量鳥類的基礎代謝率（BMR）、最 大代謝率（MMR）和有氧范圍（Aerobic Scope）。
圖5左 鳥類代謝率測量的實驗流程及設備示意圖；
圖5右 便攜式能量代謝測量系統(tǒng)（FoxBox）
圖6 新熱帶鳥類的代謝率殘差與飲食中水果比例的關系及其隨海拔高度的變化
實驗結果表明，鳥類的基礎代謝率與飲食中水果的比例呈負相關，即食用更多水果的鳥類具有較低的基礎代謝率。此外，高海拔地區(qū)的鳥類顯示出比低海拔地區(qū)更高的代謝率，這可能與高海拔地區(qū)氧氣分壓較低有關。這些發(fā)現(xiàn)為理解鳥類如何適應不同環(huán)境條件提供了新的見解。
北京易科泰生態(tài)技術有限公司能量代謝技術方案:
SSI模塊式多通道動物能量代謝系統(tǒng)
FMS/FOXBOX便攜式能量代謝測量技術
魚類呼吸代謝測量系統(tǒng)：
易科泰高光譜成像技術
紅外熱成像及小動物行為觀測技術
參考文獻：
1) Cabello-Vergel J, Gutiérrez J S, González-Medina E, et al. Seasonal and between-population variation in heat tolerance and cooling efficiency in a Mediterranean songbird[J]. Journal of Thermal Biology, 2024: 103977.
2) Mahecha Escobar M L. Diet influences metabolic rates in neotropical birds[J]. 2020.
