養殖水域生態學課程教學探索

張瑩瑩 楊輝 魏文志

摘? 要：養殖水域生態學是水產養殖專業本科生必修的一門基礎課，主要研究養殖水體中的生物與其生存環境之間的相互關系。但因課程內容復雜，學生們掌握起來難度較大，教學團隊根據該門課程特點進行一些實驗課程的探索，將理論知識與實驗有機融合，充分調動學生學習的積極性。文章對教學效果較好的實驗進行總結，希望能給類似教學工作帶來啟示。

關鍵詞：養殖水域生態學;實驗課程;探索

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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

養殖水域生態學是水產養殖專業本科生必修的一門重要基礎課，是研究養殖水體的中生物與其生存環境之間相互關系的科學。課程共設置9個章節，分別為緒論、個體生態學、水生生物種群生態學、水生生物群落生態學、水域生態系統生態學、養殖水域生態系統的物質循環與能量流動、養殖水域生態系統的生物生產力、水域污染生態學以及水生生物資源利用與保護，具體課程章節及內容設置及教學目標見表1。課程以系統生態學為中心，系統闡述了養殖水域生態系統的結構與功能，突出生態學基礎知識與水產養殖的緊密聯系。課程從生態學基本理論出發，著重介紹了水生生物個體、種群、群落和系統生態學，以及養殖水域生態系統的物質循環、能量流動和生物生產力。另外，本課程對水域污染生態學和水生生物資源利用與保護也同樣做了重點介紹。本課程目標是使學生充分理解和掌握水生生物與環境相互作用，相互制約的基本原理和概念，了解養殖水域的各種生物學過程及其變化規律，能夠運用生態學原理來分析和解決養殖生產中發生的問題[1]。

一、存在問題

養殖水域生態學有獨立的理論體系，但同時與其他課程如魚類學、水生生物學、水環境化學、水產微生物學及生態毒理學等密切相關，課程內容多而復雜，教學也多以理論課為主，學生們很難將這些知識融匯貫通，無法理解運用養殖水域生態學的基本知識與原理去解決實際問題。教學團隊根據該門課程特點也一直在積極思考如何優化教學，發現通過設置一些適合的實驗課程，讓學生們在實驗中邊動手邊思考，培養創造性思維、提高學習熱情、充分發揮主觀能動性，是解決該問題的有效途徑之一。

二、實驗課設置

針對該課程我們近年來嘗試設置一些實驗，其中有4個實驗取得了不錯的效果，分別為：鹽度與pH對魚類胚胎發育的影響、溫度對魚類C、N、P營養要素收支的影響、水體污染物對浮游生物的毒性效應評估以及封閉式生態缸的設計與制作。本文對這4個實驗基本方法及效果進行了總結，希望能給類似教學工作帶來啟示。

（一）鹽度與pH對魚類胚胎發育的影響

該實驗的設置基于第二章個體生態學，鹽度和pH是對水生生物生長發育極為重要的生態因子，水生生物對鹽度和pH都有一定的耐受范圍[2]。當鹽度和pH處于合適的范圍時，對水生生物的生長和發育起促進作用，而超出這個范圍將會產生抑制作用，嚴重時甚至導致死亡。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），便于實驗安排。實驗設置對照組（根據魚類胚胎的種類設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聯合處理組;在解剖下進行觀察拍照，觀察指標可以設置為胚胎心率、孵化率、畸形率和孵化周期。

在實驗過程中，學生們可以觀察與記錄魚類從受精卵發育成仔魚的完整過程，很大程度上激發了學生們的興趣;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，讓學生掌握常見的生態因子對水生生物的發育影響;另外通過不同的鹽度和pH的交互作用對觀測指標的影響，使學生理解水域環境中不同生態因子間的作用不是獨立存在的，而是相互影響的，可能存在相互促進或拮抗效應。同時，也可根據學生個人興趣，使用其他的生態因子實驗，比如光照周期、溫度及溶解氧等對魚類胚胎發育影響的實驗。

（二）溫度對魚類C、N、P營養要素收支的影響

該實驗的設置主要基于第六章養殖水域生態系統的物質循環與能量流動，溫度是影響魚類生長和代謝的重要因素之一，魚類是變溫動物，其生理機能在不同水溫狀態下會發生顯著變化[3]。可選用常見魚類如金魚、鯉魚或鯽魚等為研究對象，對其在不同溫度下的代謝耗能進行測定。實驗周期可設定為3～7 d，每天上午固定時間進行飽食投喂，記錄組投喂餌量，半小時后收集各組未食用的餌料，計算攝食率;及時收集投喂后各處理組24 h內實驗魚糞便，并烘干稱重保存，計算排糞率;每天白天固定時間段（半小時）采用密閉靜水法對水體中的溶解氧、氨氮和活性磷含量進行測定，計算耗氧率、排氨率以及排便率;收集的餌料和糞便經過烘干和粉碎等處理后，測定總有機碳（TOC）、總有機氮（TON）及總磷（TP）含量;再根據攝食率、排便率和排泄率計算生長余力和營養鹽吸收效率。

通過該實驗可以使學生全面了解魚類從攝食到排泄的整個生理過程，了解主要營養元素傳遞和能量的流動，同時也讓學生們認識環境因子溫度對生態系統中物質傳遞和能量流動的影響。雖然實驗過程相對復雜煩瑣，涉及餌料、魚類與環境三個方面，學生們通過這個過程，對課本理論知識有更深刻的理解與掌握。排泄指標等測定也能很好地反應養殖活動對水環境的影響，對于養殖實踐有較強的指導意義，也可為學生們今后從事相關工作打下基礎。

（三）水體污染物對浮游生物的毒性效應評估

該實驗的設置主要基于第八章水域污染生態學，同時需要運用到第三章水生生物種群生態學的知識。水環境是諸多污染物匯集的場所，許多污染物在水環境中都有較高的濃度，絕大多數的污染物都是由人類的生活生產活動產生的，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]。這些污染物都嚴重地威脅水生生物正常生長發育。實驗前可讓學生們自行查閱資料，選擇感興趣的污染物。選取小球藻和大型溞等浮游動植物為研究對象。試驗周期一般為4～7天，可以設置急性攻毒實驗計算污染物的48 h或96 h半致死濃度。也可以根據文獻報道設置環境相關濃度梯度，對于小球藻可以測定其增長率，測定葉綠素水平。對于大型溞可觀察其運動能力和攝食能力，統計種群密度變化，顯微鏡下觀察其形態變化和結構損傷等。對于魚類胚胎，可以統計其孵化率、孵化時間和畸形率;還可以針對不同毒物的性質設置個性化實驗，比如對各等的污染物可以對孵化出來的仔魚進行軟骨和硬骨染色，觀測其對魚類骨骼發育的影響;對環境雌激素可增加油紅O染色實驗，觀測這些激素對仔魚脂質代謝的影響。

該實驗主要圍繞水域污染生態學這一章節設置，目的是加深學生們對污染物對水生生物的危害的理解，提高同學們的水生生物資源與生態環境保護意識。實驗對象適宜選擇小球藻和大型溞等浮游動植物[8]，它們生長繁殖快，可在短時間內完成整個生命周期的觀測，同時也可增加學生們對水域生態系統重要成員——浮游動植物的了解。另外魚類胚胎也是毒性試驗的理想實驗對象，可以短時間完成整個孵化周期的觀測，魚類仔魚也比較透明，方便各種染色和觀測。此外本實驗中，在污染物的選擇時，讓學生們自己查閱資料，充分發揮學生自主學習的能力，增加學習的熱情。

（四）封閉式生態缸的設計與制作

該實驗是對本課程內容的一個融會貫通，同時囊括個體、種群、群落、系統、物質循環與能量流動以及生物多樣性這些背景知識。養殖水域生態學這門課程強調了系統的概念，即水域生態系統是生物群落與其所處環境相互聯系、相互作用、彼此間源源不斷地物質循環、能量流動和信息聯系的統一體。封閉式生態缸是一種封閉生態系統，里面包括生產者、消費者、分解者和非生命的物質，物質循環與能量流動良好運轉，可以不依賴外界（除了陽光）一直持續下去。本實驗主要是鍛煉學生們系統的觀念，給予每組一定實驗經費支持，讓學生根據課本所學知識，自己設置生態缸中的成分，然后購買所需材料，布置生態缸，最后將生態缸密封，至于陽光散射處（或根據設計需要也可置于直射光下），觀察生態缸中的動植物等生長或活動情況。如果出現問題可進行調整，最終得到理想的密閉式生態缸。生態缸制作完成初期，對水質指標溶解氧、氨氮及亞硝等進行檢測，一定時間后再打開生態缸，對水質指標再進行檢測，評估生態系統穩定性效果。

本實驗可使學生們明確生態系統保持平衡的條件，理解生態平衡的重要性;明確生態系統中生產者、消費者以及分解者在生態系統中的重要作用以及相互作用關系;掌握增加生態系統的穩定性方法。另外，生態缸布設要具有觀賞性，也符合對當代大學生培養計劃中美育的要求。對于觀賞性的評判，可以各個小組相互打分評比，也邀請相關老師或者同學進行打分評比，或者借助互聯網，比如投票小助手進行打分評比，分數作為實驗成績的一部分。在之前的嘗試中，學生們在該實驗中的表現特別積極，設計出了很多優秀的作品，取得了理想的實驗效果。

三、結束語

以上的實驗教學將水域生態系統中的水生生物個體生態學、種群生態學、群落生態學、水域生態系統中的物質循環、能量流動、污染物的生態效應以及水域生態系統生態學等有機結合，通過實驗可以把被動地灌輸知識變成學生在實驗中主動學習，可在很大程度上調動學生們學習的熱情，對理論教學有較好的強化作用，可使學生們更牢靠地掌握養殖水域生態學的重點知識，能夠在今后的實踐和繼續深造中靈活運用。

參考文獻：

[1]董雙林，趙文.養殖水域生態學[M].北京：中國農業出版社，2004.

[2]劉陽，溫海深，李吉方，等.鹽度與pH對花鱸孵化、初孵仔魚成活及早期幼魚生長性能的影響[J].水產學報，2017，41（12）：1867-1877.

[3]朱祥宇，高勤峰，董雙林.不同溫度對草魚C、N、P營養要素收支的影響[J].水產學報，2013（10）：1521-1526.

[4]張聰，宋超，胡庚東，等.中國漁業水體重金屬的污染現狀及消除技術研究進展[J].中國農學通報，2018（2）：141-145.

[5]徐雄，李春梅，孫靜，等.我國重點流域地表水中29種農藥污染及其生態風險評價[J].生態毒理學報，2016，11（2）：347-354.

[6]艾舜豪，李霽，王曉南，等.太湖雙酚a的水質基準研究及風險評價[J].環境科學研究，2020，33（3）：581-588.

[7]許志波.太湖三種微囊藻毒素濃度水平及其分布規律[J].區域治理，2019（49）：107-109.

[8]王夢圓，張龍飛，湯云瑜，等.幾種水生模式生物在持久性有機污染物毒理學評價中的研究進展[J].環境化學，2021，40（5）：1361-1378.

基金項目：國家青年基金“載脂蛋白E介導雙酚A干擾稀有鮈鯽精巢膽固醇平衡致精子發生異常的機制研究”（31800435）

作者簡介：張瑩瑩（1988-），女，漢族，安徽蚌埠人，博士，講師，研究方向為水域生態。