Aqua-RF水生动物呼吸与能量代谢技术方案用于鱼类、贝类及其它水生生物包括鱼卵及其胚胎乃至浮游生物的呼吸代谢测量研究，同时还可以选配高速摄像头和行为分析软件用于行为观测分析。可应用于水体环境毒理学、水质生物检测、环境卫生及药理学研究、海洋淡水鱼类及贝类等水生生物生态学、鱼类贝类等行为生理生态、水生动物发育生态等研究。

系统主要包括数据采集控制模块、荧光光纤O₂测量单元、水环境控制单元、呼吸室及其它配件或备选件。其主要功能特点如下：

1.RF-O2荧光光纤氧气传感器技术测量鱼类及其它水生生物（如浮游动物、贝类、甲壳动物等）呼吸与能量代谢

2.“封闭式”测量技术或“间歇式”测量技术，前者配置简单方便，后者采用“间歇式”封闭测量技术，具备可以持续测量观测的优点

3.荧光光纤氧气传感器技术，T型“Flow-through”流通式氧气传感器或探头／探针式氧气传感器，测量精度高、稳定性强、无耗氧；还可选配粘贴式“Spot”氧气传感器（根据研究的对象及研究目的而定）

4.客户定制不同类型静态呼吸室，用于测量不同鱼类、贝类等不同水生动物基础代谢

5.可定制动态呼吸室（游泳室），用于测量鱼类不同游泳速度的呼吸代谢

6.可选配环境调控系统，调控温度、溶解氧及pH/pCO2（可用于海水酸化观测实验等）

7.可选配行为观测单元包括高速摄像头和行为分析软件，用于观测分析动物的活动状况

8.可选配便携式测量系统，方便野外使用或教学科研用

9.可定制高通量水生动物呼吸与能量代谢测量系统，适用于斑马鱼等微小型鱼类及水生动物、卵高通量呼吸代谢观测分析

10.可选配全自动离子分析仪进行水质分析，或选配在线水质监测系统在线监测水质及藻类浓度和生理生态

主要性能指标

1） 有1通道、2通道、4通道可供选配，分别可接1个、2个和4个O2传感器，可并联组成8通道甚至更多通道；另具备一个温度传感器通道（可选配4通道温度传感器）

2） RF荧光光纤O2测量技术，高时空分辨率、高精确度、高稳定性，温度、气压补偿，激发光源620nm，监测器760nm（NIR），既可在线测量水体溶解氧，又可测量空气中的氧气

3） O2测量范围0-50%（0-23mg/l）（可选配其它范围），检测极限0.02%（0.01mg/l），分辨率0.05%（0.025mg/l）@20% O2，精确度±0.2％（0.1mg/l）@20% O2，*使用寿命1千万数据点。可根据需要选配流通管式或探头式、探针式、粘贴式荧光光纤氧气传感器

4） USB接口，与计算机连接使用，采样频率：每秒4次

5） 软件用于参数设置、校准、数据显示包括图表显示、数据输出等功能，实时记录显示周边水体（水浴槽）O2随时间变化，实时记录显示温度等随时间的变化等

6） 呼吸室：各种规格供选配，可定制适于不同鱼类或水产动物（如螃蟹、软体动物等）、不同大小物种呼吸代谢测量研究。

研究案例——气候变化对鱼类行为与能量代谢的影响：

当前气候变化问题是社会关注的热点，气候变化对地球生态的影响是的，海洋是气候系统储存能量的主要载体，气候变化给生活于其中的鱼类带来的影响不可忽视。气候的变化影响着各大洋的气候变化模式以及海洋环境要素（海水升温，海水酸化、富营养化，海水含氧量变化，海洋环流变化等）的变化，这些变化通过对鱼类个体的直接作用或生态系统食物链传递的间接作用影响海洋鱼类，包括鱼类的生理（生长、繁殖、洄游）、物候、资源量以及分布等，并形成了对整个海洋生态系统的影响。

2018年的《Diversity》刊登了澳大利亚詹姆斯库克大学（James Cook University）的Taryn D. Laubenstein等的科研论文，该论文阐述了一种重要的海洋经济鱼类-黄尾鰤鱼（yellowtail kingfish，Seriola lalandi）在海水酸化、水温升高等环境变化情况下的代谢特征（耗氧率）和行为特征。实验采用实验室控制水温和水体CO2的方式，研究了鱼卵孵化、幼鱼成长过程，使用Lolitrack动物行为观测分析系统对鱼的行为进行观测与分析，使用RF-O2荧光光纤氧气测量系统测量鱼的耗氧率，研究表明：水温升高对幼鱼行为和生理特性的影响大于水体CO2浓度升高；CO2浓度升高确实增加了鱼的静息摄氧率（resting oxygen uptake rates），并且和水温变化有错综复杂的相互关系。他们的研究结果证实了大型中上层鱼类（large pelagic fish）对海洋酸化和变暖的反应，提供了新的行为和生理数据并且证实了这些特征之间的相关性，以及这些相关性和鱼类适应气候变化的关系。

澳大利亚珊瑚礁研究中心（ARC Centre of Excellence for Coral Reef Studies）的Adam Habary等在2016年的《Global Change Biology》发表了题为《Adapt, move or die – how will tropical coral reef fishes cope with ocean warming?》的论文，该论文研究了在海洋变暖的影响下热带珊瑚礁鱼类的有氧代谢和对温度变化的应激反应，研究结果反映了海洋水温变暖的背景下，鱼类对环境的适应与规避行为。

该实验选取对温度比较敏感的珊瑚礁鱼类模式物种-蓝绿色雀鲷（Chromis viridis），使用实验室模拟控制水温变化的方法，采用多通道呼吸室测量法，使用RF-O2荧光光纤氧气测量系统测量鱼的*代谢率（maximal metabolic rates，MMR），标准代谢率（standard metabolic rates，SMR）和有氧代谢率（aerobic metabolic scopes，AMR），使用Lolitrack动物行为观测分析系统对鱼在不同温度的穿梭池系统中的喜好与规避行为进行观测与分析。

研究案例——高通量呼吸代谢测量方案

高通量测量微小生物如藻类等浮游植物、浮游动物、鱼类虫卵、土壤微生物、果蝇、斑马鱼等呼吸与能量代谢，对于实验生物学研究、污染生态学与环境毒理学、环境科学与气候变化研究等，都具有越来越重要的意义

早在2005年，为了实现个体水平上的海底无脊椎动物胚胎（或幼虫）的呼吸率的高通量测量，美国特拉华大学的Szela和Marsh把384孔微量滴定板改造成384个呼吸室/微型呼吸计，采用平板读取的荧光计对卤虫无节幼虫的呼吸率进行了持续实时的测量（参见下图）。

384孔微量滴定板中的25个孔内的卤虫无节幼虫的氧气浓度在两小时内的变化。通过氧气浓度（μM）-时间（h）的线性回归计算呼吸率。每个曲线下方的圆圈内数字代表卤虫无节幼虫的数量。

商业化的高通量呼吸测量系统的问世，使得水生动物的胚胎（或幼虫）呼吸测量变得高效、精确，配合自动化的水体环境因子调控的设备，鱼类等水生动物的胚胎和发育学研究变得方便快速。例如，2017年，美国加利福尼亚大学的Flynn和Todgham采用高通量呼吸测量技术，对发育的南极鱼代谢活动进行了测量和分析（参见下图）。

左图成年深海龙鱼保护着一次产的胚胎；右图深海龙鱼胚胎处于开放的呼吸室；呼吸测量（氧气饱和度VS时间）

美国海洋和大气管理和研究局的（NOAA）Xaymara Serrano等（2018）使用200微升的高通量呼吸系统测量了两个物种的加勒比礁珊瑚幼虫的耗氧率（参见下图）。研究团队的成员来自位于迈阿密的大西洋海洋和气象实验室以及迈阿密大学海洋与大气学院，他们研究了多种因子（如温度、硝酸盐富集）对幼虫的活动的影响，研究结果刊登在《Coral Reefs》杂志上，并在论文里详细介绍了他们是如何使用该技术测量如此微小的生物的耗氧率。

礁珊瑚幼虫耗氧率测量