養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)課程教學(xué)探索

張瑩瑩 楊輝 魏文志

摘? 要：養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)是水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)本科生必修的一門基礎(chǔ)課，主要研究養(yǎng)殖水體中的生物與其生存環(huán)境之間的相互關(guān)系。但因課程內(nèi)容復(fù)雜，學(xué)生們掌握起來難度較大，教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)該門課程特點(diǎn)進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)課程的探索，將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)有機(jī)融合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。文章對(duì)教學(xué)效果較好的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，希望能給類似教學(xué)工作帶來啟示。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué);實(shí)驗(yàn)課程;探索

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）19-0096-04

Abstract： Aquaculture Aquatic Ecology is a compulsory basic course for undergraduate students majoring in aquaculture， mainly studying the relationship between the organisms in aquacultural waters and their living environment. Because of the complexity of the course， it is difficult for students to master it. The teaching team explores some experimental courses according to the characteristics of this course， organically integrating theoretical knowledge with experiments， and fully mobilizing the enthusiasm of students to learn. This paper summarizes the experiments with better teaching effect， hoping to bring enlightenment to similar teaching work.

Keywords： Aquaculture Aquatic Ecology; experimental course; exploration

養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)是水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)本科生必修的一門重要基礎(chǔ)課，是研究養(yǎng)殖水體的中生物與其生存環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。課程共設(shè)置9個(gè)章節(jié)，分別為緒論、個(gè)體生態(tài)學(xué)、水生生物種群生態(tài)學(xué)、水生生物群落生態(tài)學(xué)、水域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)、養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)力、水域污染生態(tài)學(xué)以及水生生物資源利用與保護(hù)，具體課程章節(jié)及內(nèi)容設(shè)置及教學(xué)目標(biāo)見表1。課程以系統(tǒng)生態(tài)學(xué)為中心，系統(tǒng)闡述了養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，突出生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與水產(chǎn)養(yǎng)殖的緊密聯(lián)系。課程從生態(tài)學(xué)基本理論出發(fā)，著重介紹了水生生物個(gè)體、種群、群落和系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，以及養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和生物生產(chǎn)力。另外，本課程對(duì)水域污染生態(tài)學(xué)和水生生物資源利用與保護(hù)也同樣做了重點(diǎn)介紹。本課程目標(biāo)是使學(xué)生充分理解和掌握水生生物與環(huán)境相互作用，相互制約的基本原理和概念，了解養(yǎng)殖水域的各種生物學(xué)過程及其變化規(guī)律，能夠運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理來分析和解決養(yǎng)殖生產(chǎn)中發(fā)生的問題[1]。

一、存在問題

養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)有獨(dú)立的理論體系，但同時(shí)與其他課程如魚類學(xué)、水生生物學(xué)、水環(huán)境化學(xué)、水產(chǎn)微生物學(xué)及生態(tài)毒理學(xué)等密切相關(guān)，課程內(nèi)容多而復(fù)雜，教學(xué)也多以理論課為主，學(xué)生們很難將這些知識(shí)融匯貫通，無法理解運(yùn)用養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)的基本知識(shí)與原理去解決實(shí)際問題。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)該門課程特點(diǎn)也一直在積極思考如何優(yōu)化教學(xué)，發(fā)現(xiàn)通過設(shè)置一些適合的實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)中邊動(dòng)手邊思考，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維、提高學(xué)習(xí)熱情、充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，是解決該問題的有效途徑之一。

二、實(shí)驗(yàn)課設(shè)置

針對(duì)該課程我們近年來嘗試設(shè)置一些實(shí)驗(yàn)，其中有4個(gè)實(shí)驗(yàn)取得了不錯(cuò)的效果，分別為：鹽度與pH對(duì)魚類胚胎發(fā)育的影響、溫度對(duì)魚類C、N、P營(yíng)養(yǎng)要素收支的影響、水體污染物對(duì)浮游生物的毒性效應(yīng)評(píng)估以及封閉式生態(tài)缸的設(shè)計(jì)與制作。本文對(duì)這4個(gè)實(shí)驗(yàn)基本方法及效果進(jìn)行了總結(jié)，希望能給類似教學(xué)工作帶來啟示。

（一）鹽度與pH對(duì)魚類胚胎發(fā)育的影響

該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置基于第二章個(gè)體生態(tài)學(xué)，鹽度和pH是對(duì)水生生物生長(zhǎng)發(fā)育極為重要的生態(tài)因子，水生生物對(duì)鹽度和pH都有一定的耐受范圍[2]。當(dāng)鹽度和pH處于合適的范圍時(shí)，對(duì)水生生物的生長(zhǎng)和發(fā)育起促進(jìn)作用，而超出這個(gè)范圍將會(huì)產(chǎn)生抑制作用，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致死亡。魚類胚胎，比如模式魚斑馬魚和稀有鮈鯽受精卵可常年獲得，容易取材;胚胎透明易于觀察;且從受精卵到仔魚出膜周期短（72 h），便于實(shí)驗(yàn)安排。實(shí)驗(yàn)設(shè)置對(duì)照組（根據(jù)魚類胚胎的種類設(shè)置最適的鹽度與最適的pH）、不同的鹽度梯度處理組、不同的pH梯度處理組以及不同鹽度與不同pH聯(lián)合處理組;在解剖下進(jìn)行觀察拍照，觀察指標(biāo)可以設(shè)置為胚胎心率、孵化率、畸形率和孵化周期。

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生們可以觀察與記錄魚類從受精卵發(fā)育成仔魚的完整過程，很大程度上激發(fā)了學(xué)生們的興趣;在不同鹽度或pH條件下，胚胎心率、孵化率、畸形率和孵化周期的變化，讓學(xué)生掌握常見的生態(tài)因子對(duì)水生生物的發(fā)育影響;另外通過不同的鹽度和pH的交互作用對(duì)觀測(cè)指標(biāo)的影響，使學(xué)生理解水域環(huán)境中不同生態(tài)因子間的作用不是獨(dú)立存在的，而是相互影響的，可能存在相互促進(jìn)或拮抗效應(yīng)。同時(shí)，也可根據(jù)學(xué)生個(gè)人興趣，使用其他的生態(tài)因子實(shí)驗(yàn)，比如光照周期、溫度及溶解氧等對(duì)魚類胚胎發(fā)育影響的實(shí)驗(yàn)。

（二）溫度對(duì)魚類C、N、P營(yíng)養(yǎng)要素收支的影響

該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置主要基于第六章養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)，溫度是影響魚類生長(zhǎng)和代謝的重要因素之一，魚類是變溫動(dòng)物，其生理機(jī)能在不同水溫狀態(tài)下會(huì)發(fā)生顯著變化[3]。可選用常見魚類如金魚、鯉魚或鯽魚等為研究對(duì)象，對(duì)其在不同溫度下的代謝耗能進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)周期可設(shè)定為3～7 d，每天上午固定時(shí)間進(jìn)行飽食投喂，記錄組投喂餌量，半小時(shí)后收集各組未食用的餌料，計(jì)算攝食率;及時(shí)收集投喂后各處理組24 h內(nèi)實(shí)驗(yàn)魚糞便，并烘干稱重保存，計(jì)算排糞率;每天白天固定時(shí)間段（半小時(shí)）采用密閉靜水法對(duì)水體中的溶解氧、氨氮和活性磷含量進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算耗氧率、排氨率以及排便率;收集的餌料和糞便經(jīng)過烘干和粉碎等處理后，測(cè)定總有機(jī)碳（TOC）、總有機(jī)氮（TON）及總磷（TP）含量;再根據(jù)攝食率、排便率和排泄率計(jì)算生長(zhǎng)余力和營(yíng)養(yǎng)鹽吸收效率。

通過該實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生全面了解魚類從攝食到排泄的整個(gè)生理過程，了解主要營(yíng)養(yǎng)元素傳遞和能量的流動(dòng)，同時(shí)也讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)環(huán)境因子溫度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)傳遞和能量流動(dòng)的影響。雖然實(shí)驗(yàn)過程相對(duì)復(fù)雜煩瑣，涉及餌料、魚類與環(huán)境三個(gè)方面，學(xué)生們通過這個(gè)過程，對(duì)課本理論知識(shí)有更深刻的理解與掌握。排泄指標(biāo)等測(cè)定也能很好地反應(yīng)養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)水環(huán)境的影響，對(duì)于養(yǎng)殖實(shí)踐有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，也可為學(xué)生們今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

（三）水體污染物對(duì)浮游生物的毒性效應(yīng)評(píng)估

該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置主要基于第八章水域污染生態(tài)學(xué)，同時(shí)需要運(yùn)用到第三章水生生物種群生態(tài)學(xué)的知識(shí)。水環(huán)境是諸多污染物匯集的場(chǎng)所，許多污染物在水環(huán)境中都有較高的濃度，絕大多數(shù)的污染物都是由人類的生活生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的，比如銅、鎘及汞等重金屬[4]，乙草胺、馬拉硫磷及阿特拉津等藥劑[5]，雙酚A、睪酮及乙烯雌酚等內(nèi)分泌干擾物[6]，還有一些微囊藻毒素、貝類毒素等天然毒素[7]。這些污染物都嚴(yán)重地威脅水生生物正常生長(zhǎng)發(fā)育。實(shí)驗(yàn)前可讓學(xué)生們自行查閱資料，選擇感興趣的污染物。選取小球藻和大型溞等浮游動(dòng)植物為研究對(duì)象。試驗(yàn)周期一般為4～7天，可以設(shè)置急性攻毒實(shí)驗(yàn)計(jì)算污染物的48 h或96 h半致死濃度。也可以根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道設(shè)置環(huán)境相關(guān)濃度梯度，對(duì)于小球藻可以測(cè)定其增長(zhǎng)率，測(cè)定葉綠素水平。對(duì)于大型溞可觀察其運(yùn)動(dòng)能力和攝食能力，統(tǒng)計(jì)種群密度變化，顯微鏡下觀察其形態(tài)變化和結(jié)構(gòu)損傷等。對(duì)于魚類胚胎，可以統(tǒng)計(jì)其孵化率、孵化時(shí)間和畸形率;還可以針對(duì)不同毒物的性質(zhì)設(shè)置個(gè)性化實(shí)驗(yàn)，比如對(duì)各等的污染物可以對(duì)孵化出來的仔魚進(jìn)行軟骨和硬骨染色，觀測(cè)其對(duì)魚類骨骼發(fā)育的影響;對(duì)環(huán)境雌激素可增加油紅O染色實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)這些激素對(duì)仔魚脂質(zhì)代謝的影響。

該實(shí)驗(yàn)主要圍繞水域污染生態(tài)學(xué)這一章節(jié)設(shè)置，目的是加深學(xué)生們對(duì)污染物對(duì)水生生物的危害的理解，提高同學(xué)們的水生生物資源與生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。實(shí)驗(yàn)對(duì)象適宜選擇小球藻和大型溞等浮游動(dòng)植物[8]，它們生長(zhǎng)繁殖快，可在短時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)生命周期的觀測(cè)，同時(shí)也可增加學(xué)生們對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)重要成員——浮游動(dòng)植物的了解。另外魚類胚胎也是毒性試驗(yàn)的理想實(shí)驗(yàn)對(duì)象，可以短時(shí)間完成整個(gè)孵化周期的觀測(cè)，魚類仔魚也比較透明，方便各種染色和觀測(cè)。此外本實(shí)驗(yàn)中，在污染物的選擇時(shí)，讓學(xué)生們自己查閱資料，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，增加學(xué)習(xí)的熱情。

（四）封閉式生態(tài)缸的設(shè)計(jì)與制作

該實(shí)驗(yàn)是對(duì)本課程內(nèi)容的一個(gè)融會(huì)貫通，同時(shí)囊括個(gè)體、種群、群落、系統(tǒng)、物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)以及生物多樣性這些背景知識(shí)。養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)這門課程強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)的概念，即水域生態(tài)系統(tǒng)是生物群落與其所處環(huán)境相互聯(lián)系、相互作用、彼此間源源不斷地物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息聯(lián)系的統(tǒng)一體。封閉式生態(tài)缸是一種封閉生態(tài)系統(tǒng)，里面包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生命的物質(zhì)，物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)良好運(yùn)轉(zhuǎn)，可以不依賴外界（除了陽光）一直持續(xù)下去。本實(shí)驗(yàn)主要是鍛煉學(xué)生們系統(tǒng)的觀念，給予每組一定實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)支持，讓學(xué)生根據(jù)課本所學(xué)知識(shí)，自己設(shè)置生態(tài)缸中的成分，然后購買所需材料，布置生態(tài)缸，最后將生態(tài)缸密封，至于陽光散射處（或根據(jù)設(shè)計(jì)需要也可置于直射光下），觀察生態(tài)缸中的動(dòng)植物等生長(zhǎng)或活動(dòng)情況。如果出現(xiàn)問題可進(jìn)行調(diào)整，最終得到理想的密閉式生態(tài)缸。生態(tài)缸制作完成初期，對(duì)水質(zhì)指標(biāo)溶解氧、氨氮及亞硝等進(jìn)行檢測(cè)，一定時(shí)間后再打開生態(tài)缸，對(duì)水質(zhì)指標(biāo)再進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性效果。

本實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生們明確生態(tài)系統(tǒng)保持平衡的條件，理解生態(tài)平衡的重要性;明確生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者、消費(fèi)者以及分解者在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用以及相互作用關(guān)系;掌握增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性方法。另外，生態(tài)缸布設(shè)要具有觀賞性，也符合對(duì)當(dāng)代大學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃中美育的要求。對(duì)于觀賞性的評(píng)判，可以各個(gè)小組相互打分評(píng)比，也邀請(qǐng)相關(guān)老師或者同學(xué)進(jìn)行打分評(píng)比，或者借助互聯(lián)網(wǎng)，比如投票小助手進(jìn)行打分評(píng)比，分?jǐn)?shù)作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)的一部分。在之前的嘗試中，學(xué)生們?cè)谠搶?shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)特別積極，設(shè)計(jì)出了很多優(yōu)秀的作品，取得了理想的實(shí)驗(yàn)效果。

三、結(jié)束語

以上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)將水域生態(tài)系統(tǒng)中的水生生物個(gè)體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)、水域生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、污染物的生態(tài)效應(yīng)以及水域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)等有機(jī)結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)可以把被動(dòng)地灌輸知識(shí)變成學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)學(xué)習(xí)，可在很大程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生們學(xué)習(xí)的熱情，對(duì)理論教學(xué)有較好的強(qiáng)化作用，可使學(xué)生們更牢靠地掌握養(yǎng)殖水域生態(tài)學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)，能夠在今后的實(shí)踐和繼續(xù)深造中靈活運(yùn)用。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家青年基金“載脂蛋白E介導(dǎo)雙酚A干擾稀有鮈鯽精巢膽固醇平衡致精子發(fā)生異常的機(jī)制研究”（31800435）

作者簡(jiǎn)介：張瑩瑩（1988-），女，漢族，安徽蚌埠人，博士，講師，研究方向?yàn)樗蛏鷳B(tài)。