能量代謝測量高級技術方案在爬行動物研究中的應用

以色列特拉維夫大學Shahar Dubiner博士、動物生理生態學家Shai Meiri和Eran Levin教授合作于2023年在國際《Journal of Animal Ecology》雜志上發表《Squamate metabolic rates decrease in winter beyond the effect of temperature》一文，這篇文章的核心內容是關于以色列地區59種鱗片爬行動物（squamates）在冬季和夏季的代謝率變化的研究。文中的代謝率測量研究采用了開放式實時小蜥蜴呼吸代謝測量裝置，包括如下SSI實驗室模塊式高級配置、FMS便攜式多通道野外配置等，是爬行類動物生理生態實驗研究榜樣設施。

研究者測量了156個個體在冬季和/或夏季的標準代謝率（SMR，即在不活動狀態下的氧氣攝取量），這些個體代表了以色列17個本地家族的59種鱗片爬行動物，以及在兩個季節都測量了32個物種的同一個體的每小時的靜息代謝率（RMR）。在平均1月的夏季高溫和冬季低溫（20℃和12℃）下，白天和夜間連續測量氣體交換，并使用系統發育混合模型來檢驗SMR如何隨季節、生物群落、體型、溫度和一天中的時間變化。

  夏季晝夜物種平均每小時V?CO2從05：00–06：00（日出前不久）開始顯著上升，并且在測量結束時（12：00）仍然保持高位（FIGURE1）。夜行性和無規律晝夜性物種在測量過程中的任何時候都沒有表現出升高的代謝率。冬季晝夜物種的平均標準化每小時代謝率從05：00-06：00（日出前不久）上升，并在12：00時仍然保持高位。從09：00-10：00開始，無規律晝夜性物種的代謝率顯著上升，并且在測量結束時仍然保持高水平。在01：00-02：00測量的第一個小時內，夜行性物種的代謝率較高，在10：00-11：00時出現另一個小高峰。

  在系統發育混合模型中，包括所有59個物種在20℃下測量（188個測量值），地中海物種的SMR在兩個季節都比同等大小的沙漠物種高29.8%（CI：高19.2%–41.3%;z=3.06，p =0.002）。生物群落之間的異速生長斜率沒有差異。異速生長斜率下降（z=6.28，p< 0.001，R2_lik=0.94），從夏季的0.846±0.025（n=56）到冬季的0.709±0.022（n=42），但季節對截距沒有影響（FIGURE2）。

  在兩個季節測量的32個個體（每個個體代表一個物種）中，29個個體的代謝率在冬季相對于夏季，在12℃和20℃下都降低了。冬季20℃質量校正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℃質量校正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）。

  在兩個季節（n=32）測量的個體的冬化期間SMR的溫度敏感度（Q10在12℃–20℃時）增加了1.75倍（n=32，R2_lik=0.24，p<0.001），從4.4（CI：3.9–5.0）到7.7（CI： 6.8–8.7;FIGURE4）。                    

該研究結果挑戰了人們普遍持有的觀點，即鱗狀動物生理學主要由溫度塑造，內在代謝調節的作用很小。總的研究表明，季節性、晝夜性和地理因素可以引發鱗狀動物物種新陳代謝的顯著變化。