在 Picarro，我们乐于看到处于科学前沿的研究小组如何在其研究中使用我们的分析仪。我们要感谢 Erich R. Eberts、Morag F. Dick博士以及 Ken Welch 博士（多伦多大学士嘉堡分校生物科学系）实验室的整个团队，感谢他们促成了这项关于蜂鸟晚间进食代谢途径的研究。请继续阅读。

任何看过蜂鸟从花朵或喂食器中啜食的人都能体会到这些小鸟是多么美丽、活跃和饥饿。它们似乎总是在不停地移动，努力地寻找和保卫含糖花蜜的花朵，这些花蜜是它们白天活动的能量。但当太阳落山时，蜂鸟就会回到它们夜间的栖息地，暂停觅食，进行长夜休息。

不过，蜂鸟和我们一样，也会在睡前吃零食。据观察，野生蜂鸟在傍晚时分会有疯狂的进食行为，这表明蜂鸟可能会在嗉囊（某些鸟类喉部的食物储存器官）中储存糖分。蜂鸟在傍晚给这个“储存库”“加满油”，以补充夜间的能量供应。蜂鸟可能会在整个晚上将这一餐的能量消耗掉，充分利用其中糖分的能量价值。或者，它们也可以迅速吸收这一餐，并将其转化为脂肪，这是一种更稳定、能量密度更高的燃料。不过，蜂鸟将糖转化为脂肪时，会在这种低效化学转化过程中损失 15% 的能量。但是无论如何，蜂鸟在傍晚时填饱肚子，就能缓解因天色太暗而无法找到食物时每天面临的重大生存挑战。

照片由 Brock 和 Sherri Fenton 提供

以往旨在评估“作物储存糖分”假说可行性的研究测量了熟睡蜂鸟呼吸气体（氧气和二氧化碳）的交换情况。通过比较这些呼吸气体的比例（呼吸交换比--RER），他们检测出蜂鸟在特定时刻主要使用碳水化合物还是脂质作为新陈代谢的燃料。这些研究结果表明，蜂鸟在夜间的大部分时间里代谢新近获得的糖类和先前储存的脂肪。然而，蜂鸟究竟是如何在夜间利用糖分来促进新陈代谢的，目前还不清楚，因为仅靠呼吸测量技术无法跟踪和量化一餐的具体新陈代谢结果。

这就是基于光腔衰荡光谱技术的 Picarro 稳定碳同位素分析仪（Picarro G2201-i）和多伦多大学斯卡伯勒分校 Ken Welch 博士实验室的团队发挥作用的地方。在这项研究中，我们在红喉蜂鸟（Archilochus Colubris）睡觉前给它们喂食富集 ¹³C 的糖浆。这种富含特定同位素特征的糖浆会被吸收、分解，并被用作能量，然后以二氧化碳的形式被呼出，其同位素特征与糖浆相似。通过评估蜂鸟呼吸的二氧化碳产生率和氧气消耗率（RER）之间的关系以及蜂鸟呼出二氧化碳中的 ¹³C 稳定同位素特征（δ¹³C），我们能够估算出直接被氧化以促进即时代谢过程的糖分量，以及晚间食物中转化为脂肪并在随后被分解产生能量的量。

照片由 Brock 和 Sherri Fenton 提供

呼吸测定结果表明，蜂鸟在不到两小时的时间内利用晚餐中的糖分促进新陈代谢，随后主要分解储存的脂肪。然而，呼吸稳定碳同位素特征提供了一个重要信息，即蜂鸟将晚间食物的很大一部分转化为脂肪，然后再将其分解以支持其夜间新陈代谢。这些结果证实，傍晚的花蜜进食是蜂鸟夜间能量消耗的一个重要来源；但是，这些结果并不支持蜂鸟将花蜜作物作为“能量储存库”的假设：蜂鸟可以利用花蜜作物提供糖分，供其夜间能量消耗。

稳定同位素分析和呼吸测定法的综合技术帮助我们了解蜂鸟在夜间能量代谢的灵活性，以及它们如何在一年中的不同时期调整进食模式以获得最大的能量优势。例如，蜂鸟在傍晚过量进食可以在禁食期开始时最大限度地增加嗉囊中的花蜜量，这在迁徙或繁殖季节等高能量消耗时期可能会产生有益的影响。此外，我们实验室还利用这项研究中使用的技术，对蜂鸟如何利用某些类型的糖来达到特定代谢目的进行了非侵入式研究。总之，稳定碳同位素分析已成为研究蜂鸟如何代谢食物以及这些生理特征如何与生态模式相联系不可或缺的技术。

这项研究成果最近发表在《Diversity》期刊 “生态学中的稳定同位素”特刊上 (https://www.mdpi.com/1424-2818/11/1/9)

Figure 1 Overnight ¹³C signature (δ¹³C ‰; blue) and RER (red) of fed trials exhibited by ruby-throated hummingbirds, relative to the time of the last feeding (time = 0), which was, on average, 10 min prior to lights out. The horizontal dashed line indicates the average nighttime ¹³C signature and RER in fasted trials. Vertical dashed lines indicate time of lights off and on. Data are presented as mean ± SEM of 10-min bins averaged across the individual birds (n = 6).

Written by Erich Eberts, Department of Biological Sciences, University of Toronto Scarborough
Photos by Brock and Sherri Fenton