從能量代謝角度考慮,動物體不可能直接利用太陽能所提供的光能,也不能利用外部供給的電能、機械能等。而一能夠被利用的是從外界環境中所攝人體內的特定物質分子結構中固有的能量,即食物中所蘊藏的化學能。
機體經常攝取的營養物質包括碳水化合物、脂肪、蛋白質、無機鹽(包括微量元素)、水和維生素等六大類。前三種是機體能量的主要來源。各種能源物質在體內氧化時所釋放的能量的50%以上迅速轉化為熱能,其余不足50%是可以做功的“自由能”,這部分自由能的載體是三磷酸腺苷(A11P)。機體細胞利用ATE,所載荷的自由能合成各種細胞組成成分、各種生物活性物質及其他一些物質,即完成細胞內的化學功。細胞膜與細胞器的膜上存在的各種“泵”,如Na+_l(+泵、碘泵等,利用ATP所載荷的自由能進行各種離子的主動轉運,以維持膜兩側離子濃度差所形成的勢能,即完成生物膜兩側的“轉運功”。機體內各內臟器官與血管等的平滑肌、各部分的骨骼肌和心肌,利用ATP所載荷的自由能進行舒縮活動,完成各種機械功。而將同一時間內產生或呼出的二氧化碳量與耗氧量的比稱為呼吸商(RQ)。爬行動物體內的大部分的ATP通常是糖酵解產生的。

能量代謝的強弱往往是受許多因素的影響,如動物的年齡、性別、健康狀況、生理狀態、心理因素以及晝夜時間、季節、氣候、生活環境等。為了比較同一動物在不同情況下的代謝變化,以及這一動物與其他動物的代謝差別,一般以基礎代謝率(B:MR)作為標準。對于哺乳類和鳥類來說,最低能量需要的標準狀態還有環境溫度的限制。即這兩類動物在測量最低需要的代謝率時,不僅要禁食、靜止,而且要處在它們的熱中性區(環境溫度的變化不會對動物的能量代謝有明顯影響的環境溫度范圍)。而爬行動物,其體溫隨環境溫度而改變,沒有熱中性區,沒有“基礎代謝”可言,并且它們的代謝率也隨環境溫度的改變而改變,所以這類動物禁食時在某種環境溫度下的最低代謝率不叫做基礎代謝率,而稱為標準代謝率(standard metabolic!rate,SMR)。故在討論或比較這類變溫動物的能量代謝時,必須說明是在什么溫度條件下的代謝率。一般來說,變溫動物的標準代謝率比哺乳動物和鳥類的基礎代謝率低。

動物活動的代謝范圍是指在任何一種狀態下,動物的較大代謝率和最小代謝率之間的差。它又可以分為有氧代謝和無氧代謝。前者是動物體內物質分解釋放能量的一種需氧過程,可以將物質完全氧化成二氧化碳和水。此時必須有呼吸和循環系統的活動,不斷供給氧和排出二氧化碳。無氧代謝是一種不需要氧參與的物質代謝,主要是糖類發酵的過程,故常稱無氧糖酵解,或者簡稱為糖酵解。它完全依賴細胞中已有的物質進行,主要原料是糖原。
對于大多數脊椎動物來說,在其進行活動時一般依賴有氧代謝產生的能量就足夠應用了。但當動物進行劇烈的肌肉活動時,耗氧量大量增加,這時雖然呼吸系統和循環系統的活動也隨著有所增強,但這些功能還需要經過一段時間才能完全適應組織對耗氧量迅速增長的要求,所以這時動物的攝氧量雖然有所增加,而氧化過程所能提供的能量卻遠遠不能滿足肌肉的實際需要,這時,無氧代謝就顯得非常重要,它可以供給細胞短時間急需的能量。由于無氧代謝產生的能量少,乳酸容易積累,這樣又將進一步促進耗氧量的增加,所以在劇烈的肌肉活動時,能量供求之間會出現暫時的矛盾,表現攝氧量有所虧欠,也就是說這時負了氧債。活動愈劇,則欠的氧債愈大,而使劇烈活動不能持久。當肌肉收縮活動停止后,耗氧量還將繼續增加,以償還氧債。
各類動物活動時的氧債大小不同,償還氧債的能力也有很大差別,如爬行動物需要幾小時才能還清大量的氧債。
無氧代謝對于鳥類和哺乳類動物只在短時間的劇烈活動時才是必需的。但在爬行動物活動時,大部分ATP通常是由糖酵解所產生。
根據大量的動物實際資料表明,不同活動類型的蛇的較大耗氧量存在比較大的差異。如能主動追捕獵物的美洲黑蛇(Masticophis coluber'),它的較大耗氧量為1.05ml/(g·h);具有進攻能力的響尾蛇,其較大耗氧量僅0.52ml/(g·h);而行動緩慢的蟒蛇,它的耗氧量更低,只有0.25 ml/(g·h)。大多數變溫動物的較大耗氧量可以隨著溫度的增高而逐漸增大,在致死溫度時,其較大耗氧量的數值較大。
據王培潮等(1983)報道,浙江短尾蝮蛇的靜止代謝率(或標準代謝率)與環境溫度呈正相關,即隨環境溫度升高而代謝率增加;當環境溫度下降時,則代謝率降低,耗氧量也隨之減少。因為蛇類作為外熱源動物,其主要依靠吸取環境的輻射熱來提高體溫與提供機體代謝的能,故蛇類的靜止代謝率與環境溫度有著密切的關系(圖14—81、圖14-82)o而且新生仔蝮的耗氧量與環境溫度的關系同樣亦是如此,只不過比同季節成年蝮的代謝水平高一些而已。




