校園生物種群探秘

杜娟　劉雅清

[摘? ?要]結(jié)合夏季校園小農(nóng)場(chǎng)中動(dòng)植物種類繁多的特點(diǎn)，以夏令營(yíng)為契機(jī)組織學(xué)生進(jìn)行校園生物種群探秘活動(dòng)，探究校園小農(nóng)場(chǎng)中的生物種類，模擬科學(xué)家如何進(jìn)行種群計(jì)數(shù)，重點(diǎn)體驗(yàn)用樣方法和誘捕計(jì)數(shù)法進(jìn)行種群密度的測(cè)定。

[關(guān)鍵詞]校園小農(nóng)場(chǎng);生物種群;種群計(jì)數(shù)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）23-0080-03

校園是學(xué)生最熟悉的地方，校園中的生物也是學(xué)生每天隨處可見的，但校園中生物的微觀世界卻常常被學(xué)生所忽略。因此，在學(xué)校舉辦的以“探究·體驗(yàn)·成長(zhǎng)”為主題的夏令營(yíng)活動(dòng)期間，我們帶領(lǐng)熱愛生物的七年級(jí)學(xué)生來了一場(chǎng)校園生物種群探秘活動(dòng)，讓學(xué)生利用身邊的資源，像生物學(xué)家那樣去探索生物的奧秘。

一、地點(diǎn)的選擇

我們學(xué)校的校園中開墾了一塊小農(nóng)場(chǎng)，里面種植有玉米、毛豆等農(nóng)作物。正值夏季，農(nóng)作物生長(zhǎng)繁茂、碩果累累，吸引了不少動(dòng)物聚居于此。因此，我們將調(diào)查地點(diǎn)選在了校園小農(nóng)場(chǎng)中。

二、學(xué)生的分組

將學(xué)生的探究隊(duì)伍分成兩組：地下小分隊(duì)和地上小分隊(duì)，分別探究生活在土壤中的生物和生活在地表上的生物。

三、器材與材料的準(zhǔn)備

制作取樣器：為取得一定深度的土壤樣本，學(xué)生第一次選取了截取一側(cè)封口的金屬飲料罐[1]，但在使用過程中金屬飲料罐很容易變形。對(duì)此，學(xué)生改用實(shí)驗(yàn)室的鋼質(zhì)薄口廢液缸代替，其直徑為8 cm，高度為10 cm，每次將其旋進(jìn)土壤，可獲取約500 mL的土壤，效果良好。

制作昆蟲標(biāo)本瓶：以裝有酒精棉球的廣口瓶作為標(biāo)本瓶。

其他實(shí)驗(yàn)器材有鑷子、小鏟、白紙、放大鏡、A4紙自制三角袋、望遠(yuǎn)鏡等。

四、調(diào)查研究的過程

1.校園生物種群的調(diào)查

校園小農(nóng)場(chǎng)中的植物種類繁多，有玉米、毛豆、番茄、花生、茄子、向日葵、甜瓜、葡萄等，夏令營(yíng)活動(dòng)開展時(shí)正值六月末，此時(shí)大部分植物都已結(jié)果?！暗厣闲》株?duì)”首先對(duì)校園小農(nóng)場(chǎng)中的植物的根、莖、葉、花、果實(shí)等器官做了一番觀察、識(shí)別，并按照一年生草本和多年生木本、有花植物和無花植物、果實(shí)是果皮肥厚多肉的肉果還是果皮干燥的干果對(duì)其進(jìn)行初步分類，以此更加深入地了解這些植物，結(jié)果如表1。

“地下小分隊(duì)”探究土壤中生物的豐富度。他們?cè)谛@小農(nóng)場(chǎng)中選了三塊地方，用取樣器在每塊地方分別取兩次土壤，探究0～8 cm、8～16 cm兩個(gè)土壤層的生物類群。將每次獲得的土壤樣本倒在白紙上，用鑷子分揀出發(fā)現(xiàn)的生物種類，感興趣的可以將其收集到三角袋或標(biāo)本瓶中[2]。在0～8 cm土壤層的樣本中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了兩條蚯蚓、兩只鼠婦、一只蛞蝓和若干只螞蟻;在8～16 cm土壤層的樣本中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了較0～8 cm土壤層更多的蚯蚓，共5條，還有一只蜈蚣。總結(jié)：校園小農(nóng)場(chǎng)中0～16 cm深的土壤層中生物類群主要有蚯蚓、螞蟻、鼠婦、蛞蝓、蜈蚣，且淺層土壤中的生物種類較深層土壤更豐富一些。

對(duì)于生活在地表上的動(dòng)物，“地上小分隊(duì)”采用靜靜觀察或者撥動(dòng)植物枝葉的方式來尋找，他們發(fā)現(xiàn)了蜘蛛、蝗蟲、蚱蜢、菜粉蝶、蜜蜂、大黃粉蟲等。在毛豆田里，學(xué)生注意到了生物間的捕食現(xiàn)象：毛豆葉子上有許多網(wǎng)狀蟲眼，仔細(xì)翻查枝葉，果然找到不少害蟲，在葉子背面有長(zhǎng)1毫米左右的紅蜘蛛，有肉嘟嘟的毛蟲和豆天蛾。在玉米田里，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)了一條食物鏈：一些玉米葉子上黏附著密密麻麻的吸食植物汁液的蚜蟲，而在其附近總能找到幾只正專心捕食蚜蟲的七星瓢蟲。他們還想探究校園中常見的鳥類，為此選擇了定點(diǎn)調(diào)查法[3]。一位擅長(zhǎng)觀察鳥類、了解上海常見鳥類的學(xué)生“潛伏”在菜園旁邊的竹林中定點(diǎn)觀測(cè)，記錄半小時(shí)內(nèi)飛過的或者在旁邊樹上棲息的鳥的種類和數(shù)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)常見的鳥類有麻雀、珠頸斑鳩、棕背伯勞、家燕等。最后，學(xué)生對(duì)所有發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物進(jìn)行匯總分類，并對(duì)其數(shù)量進(jìn)行了定性的粗估，結(jié)果如表2。

2.校園生物種群數(shù)量初測(cè)

種群數(shù)量特征是生態(tài)調(diào)查研究的一個(gè)基本數(shù)據(jù)，對(duì)于預(yù)測(cè)生物種群的變化規(guī)律、進(jìn)行生態(tài)調(diào)控等方面有著重要的意義[4]。鑒于此，我們嘗試啟發(fā)學(xué)生對(duì)校園生物種群做深入調(diào)查，模擬生態(tài)學(xué)家在校園內(nèi)初步測(cè)定生物種群數(shù)量。如何簡(jiǎn)便地計(jì)算數(shù)量較多的生物種群的數(shù)量？針對(duì)不同類型的生物的特征選擇何種測(cè)量方式？我們提出這些問題鼓勵(lì)學(xué)生探究創(chuàng)想。問題提出后，一些學(xué)生已經(jīng)具有由局部預(yù)測(cè)整體的樣方法思維。通過鼓勵(lì)，學(xué)生自主搜尋資料，討論實(shí)驗(yàn)方案，我們從旁協(xié)助、修正，最后共同總結(jié)了常用的幾種種群計(jì)數(shù)方法：樣方法、標(biāo)志重捕法、誘捕計(jì)數(shù)法、去除取樣法等[5]。

那么，選擇哪種方法更適宜在校園中實(shí)踐呢？學(xué)生想到了毛豆田里的紅蜘蛛或者草坪上的雜草野蒿正適合用樣方法，一致同意后，大家便開始行動(dòng)。樣方的選取[6]：長(zhǎng)方形的毛豆田中植株大致分布均勻，學(xué)生選取了豎直的4個(gè)樣方，如圖1，每個(gè)樣方中包含4株毛豆。種群密度的測(cè)定：仔細(xì)翻查每片葉子，計(jì)數(shù)紅蜘蛛的個(gè)數(shù)，最后求平均值，得到平均每株毛豆上有5只紅蜘蛛。總種群數(shù)量的計(jì)算：數(shù)整塊田中共有42株毛豆，所以這塊田中紅蜘蛛的總數(shù)有42 × 5=210（只）。

校園農(nóng)場(chǎng)中有一塊大草坪，上面零零散散地長(zhǎng)著一種常見的雜草——野蒿。同樣用樣方法，因?yàn)檫@次測(cè)定的面積較大，學(xué)生選了3 m×3 m的正方形樣方，共5個(gè)，如圖2。每次用木棍定住正方形的四個(gè)點(diǎn)，四位學(xué)生站在四個(gè)點(diǎn)上，一位學(xué)生在其中數(shù)，很快5個(gè)樣方中的野蒿數(shù)就匯總好了，再求平均值得到野蒿的種群密度為1.8株/m2。

除了樣方法，誘捕計(jì)數(shù)法也是在校園實(shí)踐中方便可行的生物種群計(jì)數(shù)方法。夏季里，我們的校園各處都掛著一個(gè)個(gè)綠色的網(wǎng)狀小籠子，這種籠子叫作捕蠅籠，是為了誘殺蒼蠅統(tǒng)一投放的。捕蠅籠的原理是在底盤中裝入誘餌吸引蒼蠅，入口處做成倒漏斗狀，蒼蠅起飛時(shí)往上飛，進(jìn)去了就出不來了。這種籠誘法也是監(jiān)測(cè)成蠅密度和種類的常見方法，即計(jì)數(shù)一定時(shí)間和地點(diǎn)內(nèi)捕獲的蒼蠅的數(shù)量和種類，以此反映某個(gè)地方成蠅的密度[7]。校園中的捕蠅籠是統(tǒng)一時(shí)間投放的，學(xué)生在校園中調(diào)查了一圈，粗估不同地方的捕蠅籠中蒼蠅的數(shù)量。經(jīng)比較，在向陽(yáng)且植物較多的地方蒼蠅種群密度明顯高于背陰面植物較少的地方。

五、調(diào)查研究的總結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展，生物學(xué)的學(xué)習(xí)已不再局限于生物課本身，豐富而真實(shí)的校園及其資源是天然的生物實(shí)驗(yàn)室，教師應(yīng)充分利用校園資源豐富的優(yōu)勢(shì)，尋找生物探究學(xué)習(xí)的切入點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多拓展學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)[8]。七年級(jí)學(xué)生經(jīng)過科學(xué)課的學(xué)習(xí)，已了解了常見動(dòng)植物的基本特征，掌握了基本的動(dòng)植物分類知識(shí)，對(duì)動(dòng)植物也充滿了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。夏季的校園小農(nóng)場(chǎng)，動(dòng)植物種類繁多，據(jù)此我們以夏令營(yíng)為契機(jī)，組織學(xué)生進(jìn)行了一場(chǎng)生物種群探秘活動(dòng)，不僅探究了校園農(nóng)場(chǎng)中的動(dòng)植物種類，還拓展模擬了科學(xué)家如何進(jìn)行種群計(jì)數(shù)，重點(diǎn)體驗(yàn)了用樣方法和誘捕計(jì)數(shù)法進(jìn)行種群密度的測(cè)定。

在動(dòng)植物種類的探究中，除了探究地表上的動(dòng)植物的種類外，學(xué)生還利用自制的取樣器探究了不同土壤層中動(dòng)物的豐富度，并利用定點(diǎn)調(diào)查法探究了校園常見的鳥類。最后，學(xué)生將所觀察到的動(dòng)植物進(jìn)行分類制表及學(xué)習(xí)用樹脂膠制作昆蟲標(biāo)本。在這個(gè)過程中，學(xué)生對(duì)動(dòng)植物有了更深刻的認(rèn)識(shí)。由于調(diào)查環(huán)境的限制，我們只進(jìn)行了樣方法和誘捕計(jì)數(shù)法的嘗試，學(xué)生在探究過程中找到了適于樣方法計(jì)數(shù)的毛豆葉子上的紅蜘蛛、草坪上的野蒿，合作完成了選樣方、測(cè)定密度、計(jì)數(shù)、計(jì)算種群數(shù)量等過程，提高了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和動(dòng)手能力。在種群計(jì)數(shù)的實(shí)踐活動(dòng)中，對(duì)于隨機(jī)取樣方法、樣方內(nèi)準(zhǔn)確計(jì)數(shù)的原則等細(xì)節(jié)，我們沒有對(duì)學(xué)生做過多的要求，而是結(jié)合學(xué)生現(xiàn)階段的水平更多地協(xié)助他們?cè)趧?dòng)手實(shí)踐的過程中體驗(yàn)生物探究的樂趣，讓他們?cè)谧鲋匈|(zhì)疑思考、總結(jié)學(xué)習(xí)。

本文為中學(xué)生利用校園資源進(jìn)行生物種群探究、模擬生物種群計(jì)數(shù)提供了一定的參考方法，后續(xù)我們還希望對(duì)不同季節(jié)校園生物的種群特點(diǎn)進(jìn)行探究，為校園制作一本四季生物手冊(cè)，也思考更多利用校園資源進(jìn)行生物拓展探究的方法，為更多熱愛生物學(xué)習(xí)的學(xué)生提供實(shí)踐課堂。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·生物（必修3）：穩(wěn)態(tài)與環(huán)境[M].北京：人民教育出版社， 2007.

[2]? 朱小碗. 校園內(nèi)土壤小動(dòng)物類群豐富度調(diào)查研究報(bào)告[J]. 科學(xué)教育， 2010（5）：76-77.

[3]? 王煒，楊梅，楊敏，等. 昆明動(dòng)物園野生鳥類多樣性調(diào)查[J].西南林學(xué)院學(xué)報(bào)， 2009（3）：62-66.

[4]? 鄭維列，田大倫，盧杰，等. 高寒植物長(zhǎng)鞭紅景天種群結(jié)構(gòu)及數(shù)量特征[J].植物研究，2009（4）：402-410.

[5]? 葉建偉. 淺析去除取樣法調(diào)查種群密度[J].生物學(xué)通報(bào)，2011（12）：13-15.

[6]? 肖崇德，王新，田樹青.? “用樣方法調(diào)查草地中雙子葉植物的種群密度”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施與建議[J]. 生物學(xué)通報(bào)，2016（12）：10-12.

[7]? 冷培恩，徐仁權(quán)，朱仁義. 蠅類密度監(jiān)測(cè)方法的現(xiàn)狀[J]. 寄生蟲與醫(yī)學(xué)昆蟲學(xué)報(bào)，2005（3）：189-192.

[8]? 凌玉弦，沈葉明，周雪瑞. 校園生物資源在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（12）： 317-318.

（責(zé)任編輯 黃春香）