摘要

背景

代謝率是動(dòng)物健康的重要指標(biāo)，呼吸頻率和心率常被用作能量消耗的代理指標(biāo)。紅外熱成像（IRT）與歐拉視頻放大技術(shù)（EVM）結(jié)合使用，可以捕捉與呼氣和血流相關(guān)的溫度變化，從而實(shí)現(xiàn)呼吸頻率和心率的準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)測(cè)量。這些技術(shù)已在多種動(dòng)物類(lèi)群中進(jìn)行過(guò)測(cè)試，但僅限于動(dòng)物園等受控環(huán)境，并且成像距離較短（約1米）。本研究旨在在野生種群中驗(yàn)證IRT-EVM技術(shù)的有效性，盡量減少對(duì)動(dòng)物的干擾，并在多變的環(huán)境條件下進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)確定能夠進(jìn)行準(zhǔn)確生命體征測(cè)量的最大成像距離。

結(jié)果

研究人員在兩種截然不同的環(huán)境中拍攝了海豹的紅外視頻：北美洲的北象海豹（Mirounga angustirostris，數(shù)量=12只）和南極洲的威德?tīng)柡１��?i>Leptonychotes weddellii，數(shù)量=23只）。通過(guò)觀察胸腔/鼻孔的運(yùn)動(dòng)以及使用聽(tīng)診器和心電圖（ECG）分別記錄了海豹的“真實(shí)”呼吸頻率和心率。利用IRT-EVM技術(shù)，74.3%的海豹個(gè)體的呼吸頻率被成功測(cè)量出來(lái)，93.3%的海豹個(gè)體的心率也被準(zhǔn)確測(cè)得（平均絕對(duì)誤差：呼吸頻率為1.3次/分鐘；心率為7.4次/分鐘）。紅外測(cè)量結(jié)果不受個(gè)體特征（物種、體重、換毛狀態(tài)、脂肪層厚度、年齡等級(jí)）的影響，但會(huì)受到風(fēng)速、動(dòng)物活動(dòng)和環(huán)境溫度的影響。風(fēng)帶來(lái)的信號(hào)噪聲可以通過(guò)過(guò)濾去除，從而仍然獲得準(zhǔn)確的生命體征數(shù)據(jù)。相機(jī)的分辨率直接影響能夠測(cè)量呼吸頻率和心率的距離。

結(jié)論

本研究證明，IRT-EVM是一種強(qiáng)大的、無(wú)創(chuàng)的方法，可用于評(píng)估野生鰭足類(lèi)動(dòng)物的生命體征。這些成像技術(shù)很可能也適用于其他哺乳動(dòng)物物種的研究，只需適當(dāng)驗(yàn)證其在新的野外環(huán)境中的適用性，以確保IRT-EVM測(cè)得的生命體征數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這項(xiàng)工作為監(jiān)測(cè)野生動(dòng)物的代謝指標(biāo)、評(píng)估年內(nèi)及長(zhǎng)期環(huán)境變化對(duì)種群健康的影響奠定了基礎(chǔ)。