水蚤心率觀測的實驗條件探究

顧源媛 （西安交通大學蘇州附屬初級中學 江蘇蘇州 215021）

“探究酒精對水蚤心率的影響”是蘇科版初中生物學8 年級下冊“遠離煙酒，拒絕毒品”一節(jié)的經(jīng)典實驗。水蚤是一類小型的甲殼動物，廣泛生活于淡水中。其心臟在顯微鏡下呈略不透明的白色，位于背部中央偏上部，而身體呈半透明，在顯微鏡下能較為方便地觀察心臟、測定心率。為計數(shù)方便，常計數(shù)每10 s 水蚤的心臟跳動次數(shù)。但不同種類水蚤的心率變化范圍很廣，每分鐘心臟的跳動次數(shù)為100～350 次之間不等。實踐發(fā)現(xiàn)，若心率超過240 次/min，即每10 s 心臟跳動超過40 次，學生較易數(shù)錯。教師可研究影響水蚤心率的各類可控因素，并改進觀測措施，以幫助學生準確計數(shù)水蚤心率。

1 水蚤心臟位置的確定

本實驗成功的前提是能迅速準確找到水蚤心臟的位置。教師需引導學生在低倍顯微鏡下尋找能從側(cè)面觀察的水蚤個體，明確其心臟位于背部中央偏上方。在成熟水蚤個體中，背部可能會有多個黑色的卵，注意區(qū)別（圖1）。在學生測定水蚤心率前，先要求學生清楚觀察到心跳。

圖1 水蚤的心臟及卵

2 影響水蚤心率的可控因素

不同的內(nèi)部和外部因素會影響水蚤的心率。例如，水蚤的大小、品種、營養(yǎng)狀況、水體的含氧量和水溫等。教師可人為改變易于控制的變量，選擇心率較小的水蚤作為實驗材料。本文主要從水溫和營養(yǎng)狀況分析。

2.1 水溫對水蚤心率的影響 不同品種的水蚤，耐受的水溫范圍不同。選擇同一品種、大小相似的成年水蚤，分為3 組。每組10 只水蚤，分別置于9℃、15℃和28℃的水溫環(huán)境中，計數(shù)這30 只水蚤每10 s 的心臟跳動次數(shù)。數(shù)據(jù)可繪制成散點圖（圖2）。分析數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，隨著水溫的增高，水蚤心率變快。28℃水蚤的平均心率在40 次/10 s 以上，計數(shù)有一定難度；9℃的水溫，水蚤心率過慢，低溫嚴重影響了水蚤的生存狀態(tài)。而水溫15℃左右時，水蚤的心率約33 次/10 s，學生能較為方便地計數(shù)。

圖2 不同水溫下水蚤的心率

2.2 營養(yǎng)狀況對水蚤心率的影響 水蚤可用酵母或鮮奶進行喂養(yǎng)。每天換水1/2（投喂前換水），15 d 時全部換水。同一品種、大小相似的成年水蚤分為2組，每組10只。一組水蚤暫不喂食酵母1周，使其處于饑餓狀態(tài)；另一組水蚤每天喂食少量酵母，使其處于飽食狀態(tài)。計數(shù)這20 只水蚤在不同營養(yǎng)狀態(tài)下的心率，結(jié)果如圖3 所示（水溫約20℃）。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，飽食的水蚤心率快，饑餓的水蚤心率慢。教師在準備此實驗前，可暫停喂食水蚤數(shù)天，使其處于稍微饑餓的狀態(tài)，便于計數(shù)心率。

圖3 不同營養(yǎng)狀況下水蚤的心率

3 水蚤心率計數(shù)方法

若教師選擇15℃左右水溫下，饑餓的成年水蚤作為實驗材料，學生可在顯微鏡下清楚計數(shù)水蚤的心率。若選擇實驗材料的水蚤品種，本身心率較快，可利用數(shù)碼顯微鏡的視頻拍攝功能，錄制10 s 視頻。學生在顯微鏡下來不及計數(shù)，可慢速播放視頻，輕松準確地觀測心率[1]。若學校實驗室無數(shù)碼顯微鏡，教師可自制“數(shù)碼顯微鏡”，即用手機的攝像頭對準顯微鏡的目鏡進行視頻錄制，或在顯微鏡目鏡上加裝卡扣，將手機鏡頭固定于目鏡上，輕松拍攝水蚤10 s 的心臟跳動，并計數(shù)心率。