利用新型微呼吸测定工具对珊瑚全生物体进行生理表征

代谢活性可定义为涉及能量的所有生物体活动的总和，对于理解地球生命的功能与演化至关重要。在珊瑚礁生态系统中，代谢指标对于描述共生现象等模式具有重要意义，例如珊瑚宿主组织内宿主与虫黄藻（Symbiodiniaceae）之间的共生过程。这些指标不仅能够揭示生物体在正常条件下的功能状态，还能反映在气候胁迫等环境压力作用下其生理功能的变化情况。

开始进行设备和珊瑚设置时，使用蓝色聚乙烯管和连接件将两块水浴板连接起来。当呼吸室未安装时，应确保通过透明的水浴板能够看到电机板。接下来，使用磁力齿轮将水浴底座与电机底板连接，然后将该组件连接至电源并开启电源。

组装呼吸室时，将磁珠加入玻璃室中，并将不透明的塑料流通式支架底座放入玻璃室内。将呼吸室牢固地置于水浴中，确保玻璃室与实验所需的控温水接触。使用阀门控制旋钮根据需要调节水流，保持每小时75升的连续且温和的流速，并以每分钟30转的速度缓慢搅拌。

将光纤氧传感器电缆连接至氧传感器检测点，这些检测点用于检测并传输来自腔室的信号。确保将光纤连接至氧模块中对应的端口。将电缆插入腔盖侧面预先钻好的孔中，并确保其与检测点接触良好。

如有需要，可缠绕白色、薄型自封式管道密封带，使电缆紧密贴合，并确保其牢固地固定在水室内部。确保能够观察到个体珊瑚，其棕色触手朝上位于水室内。最后，使用氧气测量软件测定呼吸作用。

使用 R 软件包 respR 导入呼吸测定数据后，利用 inspect 函数检查常见的异常情况，例如非数值或缺失值，并绘制氧气时间序列图，同时计算滚动速率。滚动速率在时间点 3000 之后趋于稳定。在整个时间序列中，氧气的下降趋势直到第 200 行之后才可被检测到。

采用自动下划线速率函数来识别数据的线性区域，以提取速率。从大约 3,000 到 5,000 的线性区域被确定为最线性的区域。使用 adjust_rate 函数根据对照实验确定背景速率。

最后，使用各种参数将速率转换为所需的输出单位。表面面积特异性速率，即绝对速率除以样品的表面积，被作为输出结果获得。在所测试的小尺寸样品上，暗呼吸的结果表明了该方法在捕获低信号阈值方面的有效性。

此外，还获得了空白组的代表性呼吸值，以及极小样本在对照组与高温组之间的比较结果。尽管这一领域具有重要意义，但目前仍缺乏相关方法，因而也缺乏关于珊瑚礁关键代谢率的数据，尤其是珊瑚后代的代谢率数据，由于珊瑚后代通常体型极小，难以进行测量。因此，我们开发了这种低成本、高度灵活的生理呼吸测定系统，旨在测量极小生物体（在此为珊瑚幼体）的呼吸速率，即代谢速率。