D52 Atemkalorimetrie

Thema

Dieselbe respiratorische Kalorimetrie, dieselbe indirekte Kalorimetrie, misst im Allgemeinen die finale Stoffwechselrate eines Insekts – desselben Insekts, das ein weiteres Modell dieses Systems etabliert – indem sie jedes der Gase quantifiziert, die das Insekt mit seiner Umgebung austauscht: Der vom Insekt verbrauchte Sauerstoff und das vom Insekt produzierte Kohlendioxid sind daher proportional zueinander in Bezug auf die finale Energie, die bei jeder biologischen Oxidationsreaktion dieses Insekts freigesetzt wird.

Brouwers System hingegen kombiniert beide Messungen dieses Gasaustauschs, um folglich die finale Stoffwechselwärmeproduktion dieses Insekts zu schätzen, ohne genau wissen zu müssen, welches Substrat das Insekt oxidiert.

Derselbe Infrarot-Gasanalysator misst jedoch dasselbe Kohlendioxid gemäß demselben Beer-Lambert-Gesetz, das ein weiteres Modell dieses Systems hinsichtlich der Absorption elektromagnetischer Strahlung etabliert: Dieses Kohlendioxid absorbiert folglich mit beträchtlicher Stärke innerhalb eines bestimmten Bandes dieser Infrarotstrahlung. Dies steht im Gegensatz zur Infrarot-Thermografie, die ein anderes Modell dieses Systems etabliert. Sie erfasst die direkte Wärmestrahlung anstelle der Absorption eines Gases.

Dasselbe offene Durchflusssystem misst jedoch die finale Konzentrationsdifferenz des Kohlendioxids zwischen dem einströmenden Umgebungsgas und dem Gas, das die Kammer mit dem Insekt verlässt. Multipliziert man diese Differenz mit dem Volumenstrom, erhält man die finale Kohlendioxidproduktion des Insekts. Da diese Konzentrationsdifferenz zwischen ein- und ausströmendem Gas noch größer ist, ist folglich auch die finale Kohlendioxidproduktion des Insekts bei einem gegebenen Volumenstrom noch höher.

Derselbe finale respiratorische Quotient des Insekts gibt Aufschluss darüber, welches Substrat es oxidiert: Ein respiratorischer Quotient nahe seinem Maximalwert entspricht der Verbrennung von Kohlenhydraten, ein deutlich niedrigerer Wert der Oxidation von Lipiden und ein Wert dazwischen einer Mischung dieser beiden Substrate. Die Tatsache, dass dieses Insekt einen noch größeren Anteil dieser Kohlenhydrate im Vergleich zu diesen Lipiden oxidiert, führt dazu, dass sich sein respiratorischer Quotient dem Maximalwert noch weiter annähert.

Dieses Modell, das die finale Stoffwechselrate eines Insekts anhand des Gasaustauschs ermittelt, zeigt daher, dass diese spezifische Stoffwechselrate gemäß Kleibers Gesetz mit der finalen Körpermasse des Insekts skaliert. Folglich ist sie bei einem kleinen Insekt deutlich höher als bei einem deutlich größeren. Da dieses Insekt noch kleiner ist, ist seine finale spezifische Stoffwechselrate gemäß Kleibers Gesetz sogar noch höher.

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