能量代谢测量技术揭示两栖动物对气候变化的生理适应

       两栖动物能量代谢的研究对于揭示这些物种如何适应气候变化和环境压力具有关键意义，因为它们的能量消耗模式直接关联其生存、生长和繁殖等生命活动。通过分析温度对代谢率的作用，科学家能够预测全 球变暖对这些动物的冲击，并为保护生物多样性提供科学支持，也有助于评估入侵物种的适应性和可塑性，指导生态系统的管理策略。

文献1：温度对虎蝾螈及其杂交后代代谢率影响的生理适应性研究

       在一项发表在《Functional Ecology》的研究中，科学家们通过模拟自然温度变化，使用模块式呼吸测量系统对加利福尼亚虎蝾螈（CTS）、条纹虎蝾螈（BTS）及其杂交后代进行了生理测试，探究了它们在不同温度下的代谢率和水流失阻力，并引入了水-气体交换比率（WGER：μL VO2/μL H2O）来评估杂交后代在满足能量需求时的水分保持能力，从而揭示了它们可能的生理适应性和生态竞争力。

图1(左): 虎蝾螈；图1(右)：利用耗氧量(VO2)来估计虎蝾螈的皮肤呼吸的时间(A、B和C代表第 一个蝾螈的皮肤呼吸时期，D代表第二个蝾螈的皮肤呼吸)

图2(左)：基因型（BTS、杂交后代、CTS）和温度对代谢率（以 µL VO2/h 表示）的影响；图2(中、右)：代谢率（VO2）和对水损失的抵抗力之间的权衡

       结果显示，温度、基因型和体重都显著影响了蝾螈的代谢率。特别是在较暖的温度下，杂交后代展现出比CTS更高的代谢率，这表明它们在能量获取方面可能更有效率。此外，CTS展现出较高的水流失阻力，意味着它们在干燥环境中可能更有生存优势。

文献2：全 球变暖对两栖动物代谢率影响的生理适应性研究

       在最近的研究中，Pablo Padilla带领的团队研究了全 球变暖对具有复杂生命周期的两栖动物如池蛙（Pelophylax ridibundus）的入侵潜力的影响，通过测量蝌蚪、变态高峰期和变态后阶段在13℃、23℃和30℃三个环境温度下的休息时耗氧量，来量化其标准代谢率的变化。

图3(左)：间歇式呼吸代谢测量系统；图3(右)：便携式呼吸代谢测量系统

       实验方法包括使用间歇式呼吸代谢测量系统来测量蝌蚪和变态高峰期的代谢率，以及使用便携式呼吸代谢测量系统来测量变态后青蛙的代谢率。所有测量均在禁食24小时后进行，以确保测量的是标准代谢率。

 图4(左)：不同发育阶段和环境温度下，个体大小对耗氧量的影响；图4(右)：不同发育阶段的池蛙单位质量的耗氧量随温度变化的情况

       结果显示，在13°C至23°C的温度范围内，所有发育阶段的池蛙代谢率显著增加，而在23°C至30°C的温度范围内，变态高峰期和变态后阶段的代谢率继续增加，但蝌蚪阶段的代谢率增加不显著。此外，变态高峰期的个体在每个测试温度下的能量代谢成本最 高，表明在变态过程中需要更多的能量来支持其生理变化，这可能限制了它们在新环境中的定居和扩散能力。这些发现强调了不同生活阶段的两栖动物对温度变化的不同生理响应，以及这些响应如何影响其入侵潜力。

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文献目录：

· Baškiera, Senka, and Lumír Gvoždík. "Repeatability and heritability of resting metabolic rate in a long-lived amphibian." Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 253 (2021): 110858.

· Burger I J, Carter E T, Magner L M, et al. Assessing hybrid vigour using the thermal sensitivity of physiological trade‐offs in tiger salamanders[J]. Functional Ecology, 2024, 38(1): 143-152.

· Capparelli M V , Bordon I C , Araujo G , et al. Combined effects of temperature and copper on oxygen consumption and antioxidant responses in the mudflat fiddler crab Minuca rapax (Brachyura, Ocypodidae)[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 2019, 223:35-41.