引言
心率(HR)已在各種各樣的脊椎動物和無脊椎動物類群中得到測量(例如,deFur和Mangum,1979年;Davies和Morris,1993年;Acharya等人,2006年;von Borell,2007年)。它被用作代謝率和應激水平的指標,并用于量化對環境和生物變量的生理反應(DeFur和Mangum,1979年;Handy和Depledge,1999年;Wikelski和Cooke,2006年;Green,2011年)。關于十足目甲殼動物的心肺生理學有大量數據(McGaw和Reiber,2015年綜述)。十足目甲殼動物的心血管系統由一系列復雜的動脈和類似毛細血管的血管組成,以至于它被認為是部分封閉而非開放循環系統(Reiber和McGaw,2009年)。盡管心輸出量受心率和每搏輸出量變化的影響,且二者可相互獨立調節,但僅測量心率仍能為十足目甲殼動物的代謝變化、應激水平以及對環境擾動的反應提供重要信息(Stillman,2004年;McGaw和Reiber,2015年;McLean和Todgham,2015年)。
甲殼動物的心率已通過多種技術進行測量,如阻抗轉換(deFur和Mangum,1979年;Stillman,2004年)、脈沖多普勒(Airriess等人,1994年;McGaw等人,1994年)以及紅外發射器(Depledge和Anderson,1990年;Bamber和Depledge,1999年;Tepolt和Somero,2014年),而對于透明蝦,可用高速攝像測量(Spicer,2001年;Harper和Reiber,2006年)。使用阻抗轉換和脈沖多普勒測量心率需要相當大的操作,傳感器要伸入體腔。使用紅外發射器的侵入性較小,但動物仍要攜帶必須連接到記錄設備的探針線。此外,螃蟹常常會抓住并弄掉探針(McGaw,2004年),這通常需要某種形式的約束(Stillman,2004年;Tepolt和Somero,2014年);這本身就可能擾亂心率模式(I. J. McGaw和S. J. Nancollas,未發表的觀察結果)。盡管所有這些方法都有其優點,并已用于收集大量有趣的信息,但由于電子接口的原因,幾乎所有實驗都是在實驗室進行的。在野外進行的實驗較少(Bojsen等人,1998年;Styrishave等人,2003年),但動物仍必須被限制在籠子里,并且仍然系在記錄儀器上。在自然環境中測量自由活動的十足目動物長期心率的方法尚未得到測試。這很重要,因為最近的一篇文章表明,僅僅在與野外條件相似的實驗裝置中監測動物,就可能對生理反應產生重大影響(Simonik和Henry,2014年)。事實上,如果裝置中有一層沙子,首長黃道蟹的心率會降低并變得更穩定(Florey和Kriebel,1974年),與被限制的動物相比,自由活動的美洲螯龍蝦對缺氧的反應可能不同(McMahon和Wilkens,1975年)。因此,從實驗室研究推斷并應用于野外發現時可能存在局限性。
技術的進步和設備的小型化導致了數據記錄器的發展,這些記錄器已經小到可以附著在魚類、兩棲動物、鳥類和無脊椎動物身上,以便在自由活動的動物中進行數據收集(Weimerskirch等人,2002年;Campbell等人,2005年;Curtis和McGaw,2008年;Clark等人,2010年)。在過去的15年里,已經開發出記錄心臟活動的數據記錄器,并成功用于監測魚類、爬行動物、鳥類和哺乳動物的心率(Cooke等人,2004年綜述)。為了實現最佳使用,它們必須植入體內,這需要對動物進行相當廣泛的手術和恢復過程(Campbell等人,2005年;Clark等人,2010年、2013年)。此外,它們還充滿技術難題(Cooke等人,2004年),再加上成本高昂,這阻礙了它們的廣泛使用(Cooke等人,2004年、2016年)。由于它們體積相當大,這些心率記錄器尚未用于無脊椎動物。在本研究中,我們描述了一種在十足目甲殼動物中使用這些記錄器的方法的開發。我們將記錄器部署在幾種不同大小的甲殼動物物種上,并在不同環境中進行,以驗證它們的用途并確定其局限性。這些記錄器的優勢在于它們有可能開辟一個新的研究領域,使人們能夠將動物帶出實驗室并在野外長時間監測它們。