初中生物學“觀察水螅結構”實驗的優化設計

吳凱臻

[摘? ?要]調查廣州市水螅資源分布情況，并在實驗室與校園池塘飼養水螅，以優化設計人教版生物八年級上冊《腔腸動物和扁形動物》一節中“觀察水螅結構”這一實驗。

[關鍵詞]初中生物學;觀察水螅結構;實驗;優化設計

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）23-0095-02

在2016年廣州市教育局公布的《廣州市中小學理科實驗目錄（試行）》《人教版八年級生物實驗目錄（上冊）》中，“觀察與思考：觀察水螅結構”被列為選做演示實驗，所用到的材料為活水螅，但大部分學校都沒有開展這項實驗。據劉艷紅老師的研究，在廣州市黃埔區27所被調查的學校中，有26所學校無法開展本實驗[1]，實驗開出率僅3.7%，原因在于活水螅難以獲取和飼養。水螅生存在潔凈無污染且水生植物豐富的淡水環境中，由于環境被破壞，城市甚至農村學校均很難獲取水螅活體，而互聯網商店也很難找到水螅活體，部分中學需向大學實驗室購買水螅，且價格較貴。而水螅是肉食性水生動物，僅攝食水中的浮游生物，餌料獲取并不容易，所以該實驗的開展一直是各地學校生物科組面臨的難題。筆者根據多年來對廣州地區水生態的調查研究，利用本土資源優化改進了本實驗。

一、水螅的采集

廣州市區地處我國珠江三角洲北緣，水生態資源十分豐富，除珠江主航道外，有大小河涌數十條，以及各大人工湖，但由于長年的工業和生活污水污染，天然河道中已難尋水螅蹤跡，而市區各大人工湖在過去幾十年間水體營養化十分嚴重，造成藻類過度繁殖，水環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，政府對市區部分人工湖開展生態修復工程，運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，湖中均棲息著數量可觀的水螅種群，十分便于廣州市區學校采集使用。目前，廣州市區被生態修復的人工湖有荔灣區荔灣湖公園人工湖、海珠區曉港公園人工湖、黃埔古村人工湖、越秀區麓湖公園人工湖東北角湖區等。另外，越秀區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被公園管理方定期修剪，部分被剪斷的水草葉會漂浮聚集在岸邊水面，只需用手抄網或竹竿撈取即可獲得，撈起后應迅速裝入塑料袋中，并裝入湖水覆蓋葉面，帶回實驗室后放入玻璃水族箱中，靜置半小時后，用燈照射水族箱，肉眼仔細觀察每一片水草葉，可見水螅附著其上，此時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

1. 以絲蚯蚓作為水螅飼料

一般實驗室飼養水螅，需每天用浮游生物采樣器在有機質豐富的靜水河流段或池塘采集水蚤、劍水蚤等小型節肢動物喂飼水螅，此法受環境、時間等因素制約。據高原、賴子尼等人的研究，珠江三角洲河網橈足類群落結構受豐水期與枯水期、水溫、透明度等水環境因子影響極大[2]，要常年在野外采集浮游生物作為水螅飼料極為不便。

筆者在實踐中發現，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節動物，水族店售賣用作魚飼料，價格十分便宜。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.以豐年蝦無節幼蟲作為水螅飼料

除了絲蚯蚓，也可以在水族店或網購平臺購買豐年蝦的休眠卵，孵化出無節幼蟲來投喂水螅。豐年蝦是一種生活在鹽水環境的水生節肢動物，其休眠卵可在冰箱零下20 ℃干燥環境中長期保存，十分便于實驗室操作。方法是從冰箱中取出蟲卵包裝袋在室溫中放置12小時，待包裝內外溫度相等后，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。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幼蟲，用膠頭滴管收集幼蟲，再釋放在紗布或網目超細的手抄網上，用淡水清洗無節幼蟲，再用膠頭滴管吸取豐年蝦，即可用以投喂水螅。

3. 建筑小型池塘飼養水螅

在實驗室中飼養水螅，可將其養在燒杯中，每天換一半水，換水前用膠頭滴管吸走燒杯中的食物殘渣，所換新水可為暴曬或打氧24小時以上的自來水。

由于在實驗室中長期飼養水螅十分不便，建議各校生物科組每年在開展本實驗前提前一周前往水螅棲息地采集水螅。各校也可以在學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七年級上冊“觀察植物細胞結構”實驗的材料），一周后待池水澄清，放入水蚤培養液、劍水蚤培養液以及草履蟲培養液等淡水浮游生物培養液，過兩周后放入水螅活體，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量。如此，池塘可長期供養水螅的種群，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驗所用水螅。

三、“觀察水螅結構”實驗的優化

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

針對第一個和第二個問題，實驗前可以兩個學生為一個小組，每小組桌上放一個鐵架臺，鐵架臺上安裝一支小試管，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，在臺燈和放大鏡的幫助下，學生可以一眼辨認出水螅，而鐵架臺固定試管可以避免學生反復移動容器而驚嚇到水螅。實驗前避免觸碰水螅并停止喂食1～2天，饑餓狀態下的水螅為了增加捕食成功率，會把身體拉長，部分個體觸手伸長甚至達到體長的兩倍，十分便于觀察。

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

本觀察實驗的順利開展，將極有助于學生建構“腔腸動物主要特征”的生物學概念，并激發學生對《動物的主要類群》章節的學習興趣。各地一線教師可以根據所處地域的特點，調查水螅種群的分布情況，充分利用實驗室資源培養水螅，讓《腔腸動物和扁形動物》這節課上得生動而高效。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 劉艷紅.初中生物學實驗開出率的影響因素研究[J].生物學教學，2016（11）：48-49.

[2]? 高原，賴子尼，曾艷藝，等.珠江三角洲河網橈足類群落結構及其與水環境因子的關系[J].中國水產科學，2015（2）：302-310.

（責任編輯 黃春香）