水生生物学实验之原生动物实验的改革案例

潘宏博 姜佳枚 王丽卿 陈立婧 唐文乔

摘要：因标本种类少难以纯化，且多数种类固定后已无教科书中的鉴别特征，原生动物学实验一直是水生生物学实验中最薄弱的环节，为此我们进行了该实验内容的改革，增加了样品采集、活体观察和不同水质的群落比较等实验内容，将验证型实验转变为综合型，极大提高了学生动手能力和实验兴趣，取得了良好的教学效果。

关键词：水生生物学实验；原生动物实验；实验改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）45-0271-02

一、引言

《水生生物学》是国内农林院校重要的专业课程。随着我国日益重视水环境的保护和治理，该课程已被越来越多的综合性院校列为生物学和生态学的专业课。《水生生物学实验》是其配套的实验课，原生动物因在水生态系统中具有重要地位，是水环境优良的指示生物[1]，且便于采集[2]，通常将其作为一次独立的实验单元。但因个体微小、标本难以纯化、固定后细胞变形严重，原生动物的形态特征难以观察，实验的教学效果普遍不理想，大大影响学生后续实验的热情和积极性。为此我们对该实验进行了改良，利用各种人工基质（海绵块、载玻片等），可在一定时间内可获得群落稳定、种类丰富、数量较大的原生动物，能够解决样品质量和数量的问题。通过活的样品和固定样品的配套观察，辅以生物量估算和食性判别，并取得了非常好的教学效果。

二、实验目的和要求

通过观察原生动物各纲各目的代表属种，掌握其形态结构和分类地位；识别常见的原生动物，掌握活体样本和固定标本的形态差异；掌握原生动物的人工基质培养和采集方法，了解其生物量的估算方法；了解原生动物不同种类的食性。

三、实验内容和方法

（一）样品采集

按照国家水质监测标准中微型生物监测方法选取大小合适的聚氨酯泡沫块（PFU），以及污水处理中研究生物膜的常规采样方法——载玻片法。在上次实验课结束时，组织学生将PFU和载玻片放入校园水系，以及实验室内提前准备的不同水质的水样中。

实验课开始后，组织学生将相应样品取回（轻拿轻放！）。载玻片置入盛有原位水的培养皿中直接在解剖镜下观察；PFU则将内含水挤出后，取少量于显微镜下观察。

（二）活体标本的观察

1.PFU样品的观察。取0.1mL样品于浮游动物计数框中观察。如原生动物游动过快，可加入少量蛋清。PFU中常见种类有：板壳虫、膜袋虫、草履虫、栉毛虫、尾丝虫、斜管虫、尖毛虫、游仆虫、弹跳虫等。每组观察鉴定后拍照、记录特征和食物泡中的生物类型。

2.载玻片法获得的样品的观察。在解剖镜的最大放大倍数下观察样品，用解剖针刺激缘毛目（钟虫、累枝虫、单缩虫、独缩虫、聚钟虫等）的种类观察其收缩特征；用微吸管在解剖镜下吸取要观察的虫体（固着的种类需先用解剖针从载玻片上剥离），转移至载玻片上，用矿物油封闭法[3]限制其游动，放置显微镜下观察并拍照。如游动过快，可轻压盖玻片。重点观察不同纤毛虫原生动物的纤毛器特征、口器特点、伸缩泡位置及表膜结构等重要鉴别性状。

载玻片上常见种类有：吸管虫科、喇叭虫属、太阳虫属、变形虫属、表壳虫、管口目（斜管虫、触口虫）、侧口目（漫游虫、裂口虫）、钩刺目、腹毛目、游仆目、钟虫、累枝虫、聚缩虫、独缩虫等。

（三）固定标本的观察

重点观察表壳虫、沙壳虫、有孔虫、筒壳虫、类铃虫等具壳的种类；以及累枝虫、钟虫等可依据体制和附着炳内部肌丝有无来鉴定的种类；对比了解累枝虫、钟虫、草履虫和喇叭虫等固定后的形态。

（四）不同水质样品中常见种及其个体生物量的测定

1.常见种的确定。PFU样品：在计数框中10X物镜下观察10个视野，记下出现频率最多的种类；载玻片样品：在解剖镜下观察10个视野，记下出现频率最多的种类。

如：钟形钟虫是寡污水体优势种；长吻虫、映毛虫、栉毛虫是β-中污水体优势种；草履虫、独缩虫、游仆虫、喇叭虫是α-中污水体优势种；肾形虫、板壳虫在多污水体较多。

2.个体生物量的计算。鉴定后，将常见种拍照，并运用互动显微镜的拍照系统测量体长、体宽。按照以下公式计算虫体体积：

V=0.52×体长×体宽2

按密度为1计算质量。

3.食性的判别（选做）。基于活体标本的观察，记录食物泡中现存食物的记录，判断其食性。内含藻类为植食性、内含细菌则为菌食性、有小型动物或原生动物的残体为捕食性。

4.实验教学方法。本实验采用统一指导和典范指导相结合，独立完成实验的教学方法。指导方式为理论讲解、现场演示、图片展示、提问和分组讨论。具体如下：

1）统一讲解采样方法、实验步骤、和各类群重要特征。现场演示操作过程及注意事项，用图片展示各种类需观察的重要性状。同时要求其思考水质、食性和原生动物种类的关系。

2）借助互动显微镜，老师现场同步观察样品，并投影于白幕上，及时有效的集中指导。

3）分组实验，由组长安排组员的分工。助教的研究生和老师一同在实验过程中现场指导。通过相互提问，引导观察和思考。

5.考核方式。主要对实验操作、实验理论、实验报告和团队合作进行综合考评。同时思考题的回答也是考核的内容之一。

6.讨论。

原生动物实验以往均为验证性实验，而这种简单枯燥的观察很难激发学生的实验兴趣和热情。此外因原生动物本身的特殊性，固定后鉴别特征极易缺失，学生观察吃力，又难以同教科书中的相应描述对应，致使教学效果极差，很多学生因此而失去对水生生物的兴趣。而以上教学内容的改革，使该实验具有综合性特点，学生一方面能够接触更多的原生动物种类，另一方面也可以看到和教科书中相同的性状特征，使得对这类水生生物的认知不再枯燥和抽象。活生生的标本也使他们对水生生物越发的感兴趣，很多同学看到活的原生动物后都在惊叹原来看似干净的水里有如此多样和奇异的动物。

随着课程的知识性和趣味性的提升，教改后的优点还具体体现如下几个方面：（1）通过引入专业化、标准化的采集方法，让学生直接为今后实际应用和未来的科学研究打下基础；（2）通过接触更多的类群和鲜活的原生动物，学生可观察到较全面的形态性状，能够更深刻的理解教科书中的各名词术语和不同种类的鉴别特征；（3）不同水质样品的比较，促使学生主动思考，加深对原生动物对环境指示作用的理解，激发他们对学科和专业进一步学习的兴趣；（4）动手操作内容大幅增加，整个实验以4-5人的团队为单位，提高其动手能力同时也将提高学生的团队精神和协作能力。

改革后的原生动物实验所涉及的实验技术和知识更全面和多样，实验内容由原来死板地观察少数固定标本，改为利用环境监测的标准方法采集样品，观察活的细胞。学生在一次实验课中既可以全面掌握原生动物形态鉴定，也熟悉了标准化的采集方法和相应的生物监测技术；同时，也了解到了原生动物对水质的指示作用，以及对其食性判别和生物量测定的简单方法。这就使原本单纯的验证性实验内容，转变为带有综合思维、兼顾实践应用的实验。而增加的实验内容均会在以后从事水产经济动物寄生虫、水环境生态与修复、海洋生态和环境监测等方面的工作中直接用到，使传统的单纯观察变的更具应用价值和现实意义。

参考文献：

[1]袁聿军.原生动物在环境监测中的应用研究进展[J].生物学教学，2010，35（5）：10-12.

[2]齐桂兰，刘桂杰.常见原生动物纤毛虫的采集、分离与培养[J].生物学教学，2008，33（7）：38-39.

[3]杨仙玉，黄幸，章鑫炯，等.减缓草履虫虫体运动的活体观察方法[J].生物学教学，2008，33，（9）：34-35.