初中生物學(xué)“觀察水螅結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

吳凱臻

[摘? ?要]調(diào)查廣州市水螅資源分布情況，并在實(shí)驗(yàn)室與校園池塘飼養(yǎng)水螅，以優(yōu)化設(shè)計(jì)人教版生物八年級(jí)上冊(cè)《腔腸動(dòng)物和扁形動(dòng)物》一節(jié)中“觀察水螅結(jié)構(gòu)”這一實(shí)驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞]初中生物學(xué);觀察水螅結(jié)構(gòu);實(shí)驗(yàn);優(yōu)化設(shè)計(jì)

[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）23-0095-02

在2016年廣州市教育局公布的《廣州市中小學(xué)理科實(shí)驗(yàn)?zāi)夸洠ㄔ囆校贰度私贪姘四昙?jí)生物實(shí)驗(yàn)?zāi)夸洠ㄉ蟽?cè)）》中，“觀察與思考：觀察水螅結(jié)構(gòu)”被列為選做演示實(shí)驗(yàn)，所用到的材料為活水螅，但大部分學(xué)校都沒有開展這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。據(jù)劉艷紅老師的研究，在廣州市黃埔區(qū)27所被調(diào)查的學(xué)校中，有26所學(xué)校無法開展本實(shí)驗(yàn)[1]，實(shí)驗(yàn)開出率僅3.7%，原因在于活水螅難以獲取和飼養(yǎng)。水螅生存在潔凈無污染且水生植物豐富的淡水環(huán)境中，由于環(huán)境被破壞，城市甚至農(nóng)村學(xué)校均很難獲取水螅活體，而互聯(lián)網(wǎng)商店也很難找到水螅活體，部分中學(xué)需向大學(xué)實(shí)驗(yàn)室購買水螅，且價(jià)格較貴。而水螅是肉食性水生動(dòng)物，僅攝食水中的浮游生物，餌料獲取并不容易，所以該實(shí)驗(yàn)的開展一直是各地學(xué)校生物科組面臨的難題。筆者根據(jù)多年來對(duì)廣州地區(qū)水生態(tài)的調(diào)查研究，利用本土資源優(yōu)化改進(jìn)了本實(shí)驗(yàn)。

一、水螅的采集

廣州市區(qū)地處我國珠江三角洲北緣，水生態(tài)資源十分豐富，除珠江主航道外，有大小河涌數(shù)十條，以及各大人工湖，但由于長年的工業(yè)和生活污水污染，天然河道中已難尋水螅蹤跡，而市區(qū)各大人工湖在過去幾十年間水體營養(yǎng)化十分嚴(yán)重，造成藻類過度繁殖，水環(huán)境生物多樣性大幅度下降，水螅也逐漸銷聲匿跡。然而可喜的是，從2015年開始，政府對(duì)市區(qū)部分人工湖開展生態(tài)修復(fù)工程，運(yùn)用大型水蚤控制浮游藻類種群，且在湖底遍植苦草、蜈蚣草等沉水植物，使湖水變得清澈見底，且水草繁茂，湖中均棲息著數(shù)量可觀的水螅種群，十分便于廣州市區(qū)學(xué)校采集使用。目前，廣州市區(qū)被生態(tài)修復(fù)的人工湖有荔灣區(qū)荔灣湖公園人工湖、海珠區(qū)曉港公園人工湖、黃埔古村人工湖、越秀區(qū)麓湖公園人工湖東北角湖區(qū)等。另外，越秀區(qū)東濠涌北段挺水植物叢中也有水螅種群分布。

水螅喜愛附著于沉水植物的葉表面，人工湖中的沉水植物會(huì)被公園管理方定期修剪，部分被剪斷的水草葉會(huì)漂浮聚集在岸邊水面，只需用手抄網(wǎng)或竹竿撈取即可獲得，撈起后應(yīng)迅速裝入塑料袋中，并裝入湖水覆蓋葉面，帶回實(shí)驗(yàn)室后放入玻璃水族箱中，靜置半小時(shí)后，用燈照射水族箱，肉眼仔細(xì)觀察每一片水草葉，可見水螅附著其上，此時(shí)可用膠頭滴管末端輕推水螅直至其基盤脫離葉片，迅速將其吸取轉(zhuǎn)移到燒杯中。由于水螅種群密度有限，每次需采集稍多水草葉以便收集水螅。

二、水螅的飼養(yǎng)

1. 以絲蚯蚓作為水螅飼料

一般實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)水螅，需每天用浮游生物采樣器在有機(jī)質(zhì)豐富的靜水河流段或池塘采集水蚤、劍水蚤等小型節(jié)肢動(dòng)物喂飼水螅，此法受環(huán)境、時(shí)間等因素制約。據(jù)高原、賴子尼等人的研究，珠江三角洲河網(wǎng)橈足類群落結(jié)構(gòu)受豐水期與枯水期、水溫、透明度等水環(huán)境因子影響極大[2]，要常年在野外采集浮游生物作為水螅飼料極為不便。

筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在廣州大街小巷的水族店里均有出售的絲蚯蚓就是很好的水螅飼料。絲蚯蚓（俗稱“紅蟲”）是一種底棲型水生環(huán)節(jié)動(dòng)物，水族店售賣用作魚飼料，價(jià)格十分便宜。由于絲蚯蚓體型比水螅大，投喂前需用鑷子將少量絲蚯蚓剁碎，然后用膠頭滴管吸取剁碎后的肉糜，小心地移至水螅觸手上方，緩慢地釋放，這樣水螅即可捕食。

2.以豐年蝦無節(jié)幼蟲作為水螅飼料

除了絲蚯蚓，也可以在水族店或網(wǎng)購平臺(tái)購買豐年蝦的休眠卵，孵化出無節(jié)幼蟲來投喂水螅。豐年蝦是一種生活在鹽水環(huán)境的水生節(jié)肢動(dòng)物，其休眠卵可在冰箱零下20 ℃干燥環(huán)境中長期保存，十分便于實(shí)驗(yàn)室操作。方法是從冰箱中取出蟲卵包裝袋在室溫中放置12小時(shí)，待包裝內(nèi)外溫度相等后，打開包裝袋取出一周需用量的蟲卵，置于廣口瓶里，包裝袋隨即放回冰箱-20 ℃保存，以便蟲卵重歸休眠狀態(tài)。把廣口瓶中的蟲卵放于10～15‰的鹽水中（用海鹽，不可用食用加碘鹽），鹽水用白瓷盤盛放，水深大約1 cm即可。25 ℃以上室溫下大概24～36 h可孵化出活體豐年蝦無節(jié)幼蟲，用膠頭滴管收集幼蟲，再釋放在紗布或網(wǎng)目超細(xì)的手抄網(wǎng)上，用淡水清洗無節(jié)幼蟲，再用膠頭滴管吸取豐年蝦，即可用以投喂水螅。

3. 建筑小型池塘飼養(yǎng)水螅

在實(shí)驗(yàn)室中飼養(yǎng)水螅，可將其養(yǎng)在燒杯中，每天換一半水，換水前用膠頭滴管吸走燒杯中的食物殘?jiān)鶕Q新水可為暴曬或打氧24小時(shí)以上的自來水。

由于在實(shí)驗(yàn)室中長期飼養(yǎng)水螅十分不便，建議各校生物科組每年在開展本實(shí)驗(yàn)前提前一周前往水螅棲息地采集水螅。各校也可以在學(xué)校生物園中建一口小型池塘，池中以泥土為底，種植蜈蚣草（蜈蚣草可作為生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)“觀察植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)的材料），一周后待池水澄清，放入水蚤培養(yǎng)液、劍水蚤培養(yǎng)液以及草履蟲培養(yǎng)液等淡水浮游生物培養(yǎng)液，過兩周后放入水?；铙w，再過一周后放入少量弓背青鳉、粘皮鯔、蝦虎魚等本土小型魚類用以控制池中滋生的蚊子幼蟲數(shù)量。如此，池塘可長期供養(yǎng)水螅的種群，每年只需提前一周采集水草放于水族箱中即可獲得分組實(shí)驗(yàn)所用水螅。

三、“觀察水螅結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化

教材建議讓學(xué)生觀察燒杯中水螅的身體結(jié)構(gòu)，并用滴管吸取活水蚤飼喂水螅以觀察其捕食過程。筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)教材的處理建議存在三個(gè)問題：一是水螅體小且半透明，在燒杯中并不容易被學(xué)生發(fā)現(xiàn);二是學(xué)生手拿燒杯移動(dòng)尋找水螅時(shí)水螅會(huì)因震動(dòng)受驚而收縮，觸手也會(huì)縮短，不利于觀察;三是水蚤取材困難，飼養(yǎng)難度大，且水蚤體色透明，被水螅捕食后觀察起來也不容易。

針對(duì)第一個(gè)和第二個(gè)問題，實(shí)驗(yàn)前可以兩個(gè)學(xué)生為一個(gè)小組，每小組桌上放一個(gè)鐵架臺(tái)，鐵架臺(tái)上安裝一支小試管，試管裝入2 mL清水，并放入2只以上水螅，由于試管較窄，且底部圓弧形起放大作用，在臺(tái)燈和放大鏡的幫助下，學(xué)生可以一眼辨認(rèn)出水螅，而鐵架臺(tái)固定試管可以避免學(xué)生反復(fù)移動(dòng)容器而驚嚇到水螅。實(shí)驗(yàn)前避免觸碰水螅并停止喂食1～2天，饑餓狀態(tài)下的水螅為了增加捕食成功率，會(huì)把身體拉長，部分個(gè)體觸手伸長甚至達(dá)到體長的兩倍，十分便于觀察。

針對(duì)第三個(gè)問題，在觀察水螅捕食環(huán)節(jié)中，可將水蚤改為豐年蝦無節(jié)幼蟲，其優(yōu)點(diǎn)是豐年蝦無節(jié)幼蟲為橘紅色，在水螅捕食過程中清晰可見，水螅吞下足量豐年蝦無節(jié)幼蟲后，甚至可觀察到水螅的身體透出豐年蝦無節(jié)幼蟲的橘紅色（圖3和圖4），過程不但清晰，而且趣味十足，學(xué)生也十分興奮。

本觀察實(shí)驗(yàn)的順利開展，將極有助于學(xué)生建構(gòu)“腔腸動(dòng)物主要特征”的生物學(xué)概念，并激發(fā)學(xué)生對(duì)《動(dòng)物的主要類群》章節(jié)的學(xué)習(xí)興趣。各地一線教師可以根據(jù)所處地域的特點(diǎn)，調(diào)查水螅種群的分布情況，充分利用實(shí)驗(yàn)室資源培養(yǎng)水螅，讓《腔腸動(dòng)物和扁形動(dòng)物》這節(jié)課上得生動(dòng)而高效。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 劉艷紅.初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)開出率的影響因素研究[J].生物學(xué)教學(xué)，2016（11）：48-49.

[2]? 高原，賴子尼，曾艷藝，等.珠江三角洲河網(wǎng)橈足類群落結(jié)構(gòu)及其與水環(huán)境因子的關(guān)系[J].中國水產(chǎn)科學(xué)，2015（2）：302-310.

（責(zé)任編輯 黃春香）