DAQ系列水生生物呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)主要用于魚類、水生無脊椎動(dòng)物、魚卵及其胚胎乃至浮游生物的耗氧量(或藻類的放氧量)測(cè)量,同時(shí)還可以配置CO2分析儀和PH計(jì)等以測(cè)量CO2排放、PH值乃至電導(dǎo)率等,與攝像頭和行為分析軟件配合進(jìn)行軌跡定位記錄等。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,甚至應(yīng)用于人類肥胖癥等研究。
水生生物呼吸代謝測(cè)量技術(shù)
新陳代謝(metabolism)是生命的zui基本特征,其中光合作用是植物zui為重要的特征,而呼吸代謝是作為異養(yǎng)生物的動(dòng)物zui為重要的特征;前者(植物)吸收CO2并利用太陽能合成有機(jī)化合物(淀粉等碳?xì)浠衔铮┩瑫r(shí)放出氧氣,后者(動(dòng)物)攝入植物合成的有機(jī)化合物同時(shí)吸入氧氣,然后消化分解,通過呼吸呼出CO2。通過測(cè)量動(dòng)物CO2的呼出量及耗氧量,可以知道動(dòng)物的呼吸代謝情況。水生生物特別是魚類等的呼吸代謝情況通常通過測(cè)量其單位時(shí)間的耗氧量進(jìn)行監(jiān)測(cè)研究。
DAQ系列水生生物呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)主要用于魚類、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(cè)量,同時(shí)還可以配置CO2傳感器和PH計(jì)以測(cè)量CO2排放、PH值等,與攝像頭和行為分析軟件配合進(jìn)行軌跡定位記錄等。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。右圖為幼體虹鱒魚的呼吸代謝測(cè)量,可以看出,在開始時(shí)由于處理魚時(shí)造成的應(yīng)急反應(yīng),耗氧量很高,隨后即達(dá)到一個(gè)較低的平穩(wěn)水平——相當(dāng)于其基礎(chǔ)代謝率。從圖中還可以看出,本系統(tǒng)有很高的時(shí)間解析度,可以反應(yīng)突然的耗氧量變化。
一、系統(tǒng)組成及原理
主要包括數(shù)據(jù)采集及分析模塊、O2等傳感器模塊、水環(huán)境控制模塊、呼吸室及其它配件或備選件。
Aqua-L水生生物呼吸代謝測(cè)量原理為“間歇式”,集合了“開放式”(實(shí)時(shí)測(cè)量)和“封閉式”(測(cè)量簡(jiǎn)單但精度差)的優(yōu)點(diǎn)。呼吸室放置在水浴槽(周邊水體)內(nèi),循環(huán)泵可以確保呼吸室內(nèi)水體的均一并保證有足量的水體流經(jīng)傳感器,而水體交換泵可以使周邊水體與呼吸室內(nèi)水體進(jìn)行交換。測(cè)量時(shí)水體交換泵關(guān)閉(呼吸室類似封閉式),然后由計(jì)算機(jī)控制開啟交換泵,周邊水體被泵入呼吸室從而使氧氣水平達(dá)到測(cè)量前的水平。整個(gè)過程分3個(gè)步驟:測(cè)量、水體交換、等待,測(cè)量時(shí)循環(huán)泵開啟,水體交換時(shí)交換泵開啟循環(huán)泵關(guān)閉,等待時(shí)交換泵關(guān)閉循環(huán)泵開啟,每10分鐘即可測(cè)量1次。如此以來,象“開放式”一樣,實(shí)驗(yàn)可以無限期地進(jìn)行下去,從而進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)分析監(jiān)測(cè)。
二、技術(shù)指標(biāo)
1. 數(shù)據(jù)采集和分析模塊:包括數(shù)據(jù)采集器和軟件,有1通道和4通道(同時(shí)對(duì)4個(gè)呼吸室的魚進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn))供選擇,USB接口,與計(jì)算機(jī)連接使用,主要性能指標(biāo)如下:
可以接光纖氧氣傳感器或原電池氧電極; 實(shí)時(shí)記錄顯示呼吸室內(nèi)O2隨時(shí)間的變化; 實(shí)施記錄顯示周邊水體(水浴槽)O2隨時(shí)間變化; 計(jì)算平均耗氧量; 實(shí)施記錄顯示溫度隨時(shí)間的變化; 解析度16bit,重量1.4kg。
2. O2等傳感器模塊:O2傳感器有光纖氧氣傳感器、原電池氧電極、極譜氧電極3類。
ü 光纖氧氣傳感器具有很高的時(shí)空分辨率,但價(jià)格昂貴。檢測(cè)極限可達(dá)15ppb,可在線測(cè)量水體和空氣中的氧氣,可長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè),穩(wěn)定性*,響應(yīng)時(shí)間小于1秒。對(duì)于小型魚類及其它微小生物、需要高分辨率的實(shí)驗(yàn)等情況下必須選擇此類傳感器;
ü 原電池氧電極價(jià)格低,但精度也低,需要一些維護(hù)措施和校對(duì),具溫度補(bǔ)償,測(cè)量精度好于±1%,響應(yīng)時(shí)間低于20秒時(shí)間,一般在傳感器和數(shù)采中間加一個(gè)前置放大器配合使用;
ü 極譜氧電極為鉑銀氯化物電極,可以快速準(zhǔn)確穩(wěn)定地測(cè)量溶解氧,但需要大量維護(hù)措施
其它還有CO2傳感器、PH計(jì)等供選擇。
3. 水環(huán)境控制模塊包括水溫監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、氧氣分析與調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。
ü 水溫監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)包括控制器、溫度傳感器、潛水泵、不銹鋼冷卻旋管等;
ü 氧氣分析與調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括控制器、原電池氧電極、螺線管閥等
4. 呼吸室分靜態(tài)呼吸室和游泳室(活動(dòng)呼吸室)兩類。對(duì)于靜態(tài)呼吸室的選擇,一般動(dòng)物濕重或動(dòng)物體積與呼吸室的比率為1:10;對(duì)于游泳室,動(dòng)物濕重或動(dòng)物體積與游泳室的比例應(yīng)大致為1:200。另外還配備有供研究測(cè)量魚卵或胚胎、水生無脊椎動(dòng)物及浮游植物氧釋放的微型呼吸室,研究測(cè)量水生微小生物及血液樣品的Tucker呼吸室等。