易科泰水生动物呼吸代谢测量系统 水产养殖领域研究案例

北京易科泰生态技术有限公司成立近 25 年来，长期专注于水生动物呼吸代谢测量技术的推广与应用。水生动物呼吸代谢测量系统已广泛应用于生态毒理学、动物生态学、水产养殖等科研领域。本文精选水产养殖领域典型研究案例，供水生动物领域科研工作者参考。

以下研究案例均采用了水生动物自动间歇式呼吸测定系统。该系统能够自动测定水生动物的标准代谢率/静息代谢率，即维持基本生命活动所需的最低代谢速率，用于评估其基础代谢成本。该系统具备以下功能特点：

● 数据精准可靠

采用间歇式呼吸测量法，可持续、多次测量耗氧率，基于大量耗氧率数据点获得精确的标准代谢率。

● 全程自动采集

溶解氧浓度与耗氧数据自动、连续采集，无需人工值守。

● 传感技术先进

采用光纤氧传感器技术，无氧耗、高精度、高速响应、低交叉敏感性 / 低干扰，具备温度、盐度、气压补偿。

● 数据直出可用

自动处理原始数据，计算标准化耗氧参数，直接输出可用于统计分析的代谢数据结果。

● 毒理应用成熟

拥有大量毒理学研究案例，适用于长期、批量的水生生物代谢毒性实验研究。

● 适用对象广泛

适用于鱼类、虾蟹、贝类等各类水生动物的呼吸代谢测定。

研究案例1 循环水养殖（RAS）系统中 3 种鲟鱼幼鱼代谢率比较研究

本研究选取小体鲟（Acipenser ruthenus）、欧鳇（Huso huso）及其杂交种 Bester 三种鲟鱼幼鱼，在循环水养殖（RAS）系统中采用间歇式呼吸代谢法，对比分析标准代谢率（SMR）与常规代谢率（RMR）的种间差异。结果显示，小体鲟 SMR 与 RMR 显著高于欧鳇与杂交种，后两者无显著差异；杂交鲟的代谢速率与体重呈近似等比例增长，纯鲟种则随体重增大单位耗氧率降低。该研究明确了不同鲟鱼的氧气需求差异，为 RAS 系统增氧设备配置、养殖密度规划、多品种混养管理提供科学参数，助力降低循环水养殖能耗成本，提升鲟鱼集约化养殖的效率与稳定性，填补了黑海—里海鲟鱼及杂交种代谢生理研究空白。

实验使用间歇式呼吸代谢测量系统，搭建 4 通道丙烯酸材质呼吸代谢测量室，实现鲟鱼耗氧率的长期稳定监测：系统通过循环泵保证代谢室内水体混匀， Flush 泵按预设周期更换水体，自动采集 24 小时内溶解氧消耗数据，剔除前 4 小时适应期数据与异常活跃极值后，精准计算 SMR（最低 10% 数据均值）与 RMR（稳定期均值）。该系统获取的标准化代谢数据，清晰揭示三种鲟鱼的代谢差异，为体重—代谢率相关性模型构建提供可靠定量基础，是验证鲟鱼种间生理特性、支撑养殖工艺优化的核心数据来源。并且间歇式模式兼顾测量精度与实验鱼福.利，数据稳定性高、重复性好，适配大型鱼类的长期代谢监测，是水产动物生理研究与养殖工艺优化的高效工具。

左图：间歇式呼吸代谢实验中鲟鱼物种的标准代谢率（SMR）与常规代谢率（RMR）

右图：不同鲟鱼物种的标准代谢率对数与体重对数的关系。数据以对数坐标轴表示。

研究案例2 澳洲绿岩龙虾幼体标准代谢率测定研究

本研究以澳洲绿岩龙虾（Sagmariasus verreauxi）游龙幼体为对象，采用间歇式呼吸代谢法，测定其标准代谢率，解析应激适应与自发活动对代谢的影响。研究发现，龙虾幼体移入呼吸代谢测量室后 2 小时内代谢因应激显著升高，随后趋于稳定，标准代谢率显著低于传统静态法测定值。该成果修正了龙虾幼体代谢评估误差，揭示其非摄食期低能耗的生理适应策略，为澳洲绿岩龙虾人工育苗的水环境调控、能量供给规划、幼体存活保障提供精准生理参数，推动龙虾苗种繁育从粗放管理向精准生理适配升级，提升海水经济甲壳类育苗成功率。

间歇式呼吸代谢测定系统可实现龙虾幼体微量代谢的高精度测量：系统以 10 分钟为封闭测量/冲洗更换的周期，每 20 分钟获取一次耗氧数据，自动记录溶解氧动态变化，通过线性回归分析计算幼体代谢速率，精准区分应激期、稳定期与自发活动期代谢特征。该系统获取的高时间分辨率代谢数据，成功剔除应激与活动干扰，准确定义标准代谢率，验证了间歇式测量法在甲壳类幼体代谢研究中的优越性，为龙虾幼体能量生理研究提供可靠技术支撑。

左图：单个龙虾游龙幼体在 3 个呼吸测定周期内的溶解氧浓度变化

右图：（a）单个游龙幼体和（b）所有幼体在 16 小时实验期间的平均耗氧率。虚线表示估算的标准代谢率（Rs，最低 10% 测定值的平均值）。

研究案例3 虹鳟加速度计标签与间歇式呼吸代谢测定系统联用在养殖中的应用研究

本研究以虹鳟（Oncorhynchus mykiss）为对象，通过临界游泳速度测试，完成加速度计标签与耗氧率（MO₂）的校准，并结合肌电技术解析红肌与白肌的激活模式，最终在养殖设施中开展为期约 50 天的原位监测。研究确定虹鳟标准代谢率、最大代谢率与有氧代谢范围，建立加速度信号与耗氧率的逻辑回归模型，发现养殖鱼群耗氧率均处于健康区间且多数呈现昼间高、夜间低的节律。该成果为养殖鱼类能量消耗远程监测提供标准化方法，可精准评估养殖环境与操作对鱼体能量平衡的影响，为虹鳟福.利化养殖管理、养殖设施优化提供核心生理依据，推动水产养殖从经验管理向精准生理监测转型。

研究采用间歇式呼吸代谢测量系统，在临界游泳速度测试中实现耗氧率的精准定量：系统以 10 分钟为流速梯度周期，通过 5 分钟冲洗、2 分钟等待、3 分钟测量的闭环流程，实时采集游泳室中溶解氧变化数据，借助软件完成线性回归分析，计算不同游泳速度下的 MO₂数值，精准获取静息状态标准代谢率、极限游泳状态最大代谢率及有氧代谢范围。该系统获取的耗氧率数据，是建立加速度计标签校准模型的核心基准，同时为解析红肌、白肌激活与能量消耗的关联提供定量支撑，直接保障了标签校准精度与养殖原位能量评估的可靠性。

自动间歇式呼吸测定系统具备全自动溶解氧采集、智能数据分析与标准化结果输出功能：可同步监测水体溶解氧浓度、温度等关键参数，按预设周期自动完成冲洗、等待、测量流程切换，无需人工干预；配套的软件自动对溶解氧—时间数据进行线性回归拟合，直接输出单位体重耗氧率（mg O₂/kg/h）、标准代谢率、最大代谢率等核心生理参数，省去人工计算与数据校正环节。系统采用间歇式设计避免代谢废物积累与氧浓度骤降，保证实验鱼生理状态稳定；传感器自温补偿特性提升测量精度，数据采集频率与分析算法适配鱼类游泳代谢测试需求，为鱼类能量代谢研究提供高效、精准、标准化的测量解决方案。

左图：基于加速度标签监测的虹鳟游泳活动对应的耗氧率（MO₂）逻辑斯蒂模型

右图：养殖设施中植入标签的虹鳟在白天（橙色柱）和夜间（深灰色柱）的估算耗氧率（MO₂，mgO₂/kg/h）

参考论文

1 Crețu, M., Guriencu, R.-C., Dediu, L., & Stroe, M.-D. (2021). Comparison of Metabolic Rates of Young of the Year Beluga (Huso huso), Sterlet (Acipenser ruthenus) and Bester Hybrid Reared in a Recirculating Aquaculture System. Fishes, 6(4), 46.

2 Fitzgibbon, Q. P. (2010). Standard metabolic rate of spiny lobster (Sagmariasus verreauxi) pueruli determined by intermittent flow-through respirometry. Journal of the Marine Biological Association of India.

3 Zupa, W., Alfonso, S., Gai, F., Gasco, L., Spedicato, M. T., Lembo, G., & Carbonara, P. (2021). Calibrating Accelerometer Tags with Oxygen Consumption Rate of Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) and Their Use in Aquaculture Facility: A Case Study. Animals, 11(6), 1496.

北京易科泰生态技术优先公司拥有水生动物呼吸代谢测量全系列产品，可根据客户实际需求，提供定制化整体解决方案：

● 涵盖从 96 通道高通量呼吸代谢测量系统、全自动静态呼吸代谢测量系统，到游泳呼吸测量系统等完整产品线

● 适用对象覆盖斑马鱼胚胎、幼鱼，罗非鱼、石斑鱼等常规水产养殖品种，乃至体长可达 70cm 的三文鱼等大型鱼类

● 研究对象从鱼类延伸至虾蟹类、贝类等多种水生生物

● 功能模块从呼吸代谢精准测量，拓展至行为轨迹分析，再到多参数水环境模拟与控制