Tỷ lệ chuyển hóa năng lượng với khối lượng cơ thể và nhiệt độ ở cá xương

Journal of Animal Ecology - Tập 68 Số 5 - Trang 893-905 - 1999
Andrew Clarke1, Nadine M. Johnston1
1British Antarctic Survey, High Cross, Madingley Road, Cambridge,#N#CB3 0ET, UK

Tóm tắt

Tóm tắt

1. Chúng tôi đã xem xét các nghiên cứu đã công bố liên quan đến mức tiêu thụ oxy ở trạng thái nghỉ và khối lượng cơ thể cũng như nhiệt độ ở cá xương post‐larval. Cơ sở dữ liệu thu được bao gồm 138 nghiên cứu về 69 loài (đại diện cho 28 họ và 12 bộ) sống trong khoảng nhiệt độ c. 40 °C.

2. Tốc độ trao đổi chất ở trạng thái nghỉ (Rb; mmol khí oxy h–1) liên quan đến khối lượng cơ thể (M; khối lượng ướt, g) bởi Rb = aMb, trong đó a là một hằng số và b là chỉ số tỷ lệ. Mô hình này được phù hợp bằng hồi quy tuyến tính bình phương nhỏ nhất sau khi chuyển đổi logarithm cả hai biến. Giá trị trung bình của chỉ số tỷ lệ, b, cho 69 loài riêng lẻ là 0·79 (SE 0·11). Phương trình tổng quát cho tất cả các loài cá xương là 1nRb = 0·80(1nM) – 5·43.

3. Mối quan hệ giữa mức tiêu thụ oxy khi nghỉ và nhiệt độ môi trường đối với một con cá nặng 50g là phi tuyến tính. Một con cá nhiệt đới điển hình ở 30°C cần khoảng gấp sáu lần oxy cho trao đổi chất ở trạng thái nghỉ so với một con cá cực ở 0°C. Mối quan hệ này có thể được phù hợp bằng nhiều mô hình thống kê, trong đó mô hình Arrhenius có lẽ là phù hợp nhất. Mô hình Arrhenius cho tốc độ trao đổi chất ở trạng thái nghỉ của 69 loài cá xương, chỉnh sửa cho khối lượng cơ thể chuẩn là 50g, là 1nRb = 15·7 – 5·02.T–1, trong đó T là nhiệt độ tuyệt đối (103 × K).

4. Mô hình Arrhenius phù hợp cho tất cả 69 loài cho thấy độ nhạy nhiệt thấp hơn của tốc độ trao đổi chất ở trạng thái nghỉ (trung bình Q10 = 1·83 trong khoảng 0–30 °C) so với các nghiên cứu thích nghi trong loài điển hình (trung vị Q10 = 2·40, n = 14). Điều này gợi ý rằng sự thích nghi tiến hóa đã làm giảm độ nhạy nhiệt tổng thể của tốc độ trao đổi chất ở trạng thái nghỉ qua các loài. Phân tích phương sai cho thấy rằng các mối quan hệ giữa tốc độ trao đổi chất khi nghỉ và nhiệt độ cho các thuỷ tổ khác nhau (các bộ) có độ dốc tương tự nhưng tỷ lệ trung bình khác nhau một cách đáng kể.

5. Phân tích dữ liệu cho cá có vây gai không cung cấp hỗ trợ cho giả thuyết thích nghi lạnh chuyển hóa (giả thuyết cho rằng cá cực cho thấy tốc độ trao đổi chất ở trạng thái nghỉ cao hơn mức dự đoán từ mối quan hệ tốc độ/nhiệt độ tổng thể đã thiết lập cho các loài cá ôn đới và nhiệt đới).

6. Biến thể thuế phân trong tỷ lệ trao đổi chất ở trạng thái nghỉ trung bình không cho thấy mối liên hệ nào với hệ phả hệ, mặc dù độ robust của kết luận này bị hạn chế bởi hiểu biết hạn chế của chúng tôi về lịch sử tiến hóa của cá.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Bennett A.F., 1985, Temperature and muscle., Journal of Experimental Biology, 115, 333, 10.1242/jeb.115.1.333

Bennett A.F., 1987, New Directions in Ecological Physiology, 147

10.1086/515870

Calder W.A., 1984, Size, Function and Life History

10.1111/j.1095-8312.1980.tb00099.x

Clarke A., 1983, Life in cold water: the physiological ecology of polar marine ectotherms., Oceanography and Marine Biology: an Annual Review of, 21, 341

10.1093/icb/31.1.81

10.2307/2389880

10.1016/0169-5347(96)10029-X

10.1007/978-3-642-76217-8_4

Daan S., 1990, Avian basal metabolic rates; their association with body‐composition and energy expenditure in nature., American Journal of Physiology, 259, R333

Dunbar M.J., 1968, Ecological Development in Polar Regions; a Study in Evolution

Eastman J.T., 1993, Antarctic Fish Biology Evolution in a Unique Environment

10.1007/978-88-470-2157-0_1

10.1002/iroh.19140070105

10.1007/BF00714586

10.1007/BF00297069

Harvey P.H., 1991, The Comparative Method in Evolutionary Biology, 10.1093/oso/9780198546412.001.0001

10.2307/2389260

10.1139/f73-128

10.1086/physzool.47.3.30157851

10.1007/BF00396409

Ivleva I.V., 1977, Quantitative correlation of temperature and respiratory rate in poikilothermic animals., Polskie Archiwum Hydrobiologii, 20, 283

10.1002/iroh.19800650102

10.1111/j.1095-8649.1981.tb03780.x

10.1007/BF00349380

Johnston I.A., 1998, Latitudinal variation in the abundance and oxidative capacities of muscle mitochondria in perciform fishes., Journal of Experimental Biology, 201, 1, 10.1242/jeb.201.1.1

10.1007/BF01319386

Johnston I.A., 1991, Biology of Antarctic Fish, 177

Kock K.‐H., 1998, Fishes of the Antarctic Ocean, a Biological Overview, 29, 10.1007/978-88-470-2157-0_2

Kooijman S.A.L.M., 1993, Dynamic Energy Budgets in Biological Systems

10.2307/3544946

10.1086/285994

Krogh A., 1914, The quantitative relation between temperature and standard metabolism in animals., Internationale Zeitschrift für Physikalisch-Chemische Biologie, 1, 491

10.5962/bhl.title.26229

LaBarbera M., 1989, Analyzing body size as a factor in ecology and evolution., Annual Review of Ecology and Systematics, 20, 90, 10.1146/annurev.es.20.110189.000525

10.1007/BF00397062

10.1016/S0065-2881(08)60076-0

10.1016/0022-0981(84)90070-4

Nelson J.S., 1994, Fishes of the World

10.1093/icesjms/39.2.175

Payne R.W., 1993, Genstat 5 Release 3 Reference Manual, 10.1093/oso/9780198523123.001.0001

10.1111/j.1744-7429.2007.00272.x

Peters R.H., 1991, A Critique for Ecology

10.1139/f73-072

Rubner M., 1883, Ueber den Einfluss der Körpergrösse auf Stoffund Kraftwechsel., Zeitschrift für Biologie, 19, 535

10.1017/CBO9781139167826

10.1086/physzool.26.1.30152151

10.1016/0010-406X(68)90327-7

10.1007/BF00391192

10.1126/science.276.5309.122

10.2307/1930217

10.2307/1932535

10.1029/AR001p0033

Zeuthen E., 1947, Body size and metabolic rate in the animal kingdom., Compte Rendu Des Travaux Du Laboratoire de Carlsberg, Serie Chimique, 26, 17

Zeuthen E., 1953, Oxygen uptake as related to body size in organisms., Quarterly Review of Biology, 28, 1, 10.1086/399308

Zimmerman C., 1997, On the ecology of Arctic and Antarctic fish: activity, sensory capabilities and behaviour., Berichte Zur Polarforschung, 231, 1

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Animal Ecology

Tập 68 Số 5

893-905

Thông tin tác giả