校园生物种群探秘

杜娟　刘雅清

[摘   要]结合夏季校园小农场中动植物种类繁多的特点，以夏令营为契机组织学生进行校园生物种群探秘活动，探究校园小农场中的生物种类，模拟科学家如何进行种群计数，重点体验用样方法和诱捕计数法进行种群密度的测定。

[关键词]校园小农场;生物种群;种群计数

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）23-0080-03

校园是学生最熟悉的地方，校园中的生物也是学生每天随处可见的，但校园中生物的微观世界却常常被学生所忽略。因此，在学校举办的以“探究·体验·成长”为主题的夏令营活动期间，我们带领热爱生物的七年级学生来了一场校园生物种群探秘活动，让学生利用身边的资源，像生物学家那样去探索生物的奥秘。

一、地点的选择

我们学校的校园中开垦了一块小农场，里面种植有玉米、毛豆等农作物。正值夏季，农作物生长繁茂、硕果累累，吸引了不少动物聚居于此。因此，我们将调查地点选在了校园小农场中。

二、学生的分组

将学生的探究队伍分成两组：地下小分队和地上小分队，分别探究生活在土壤中的生物和生活在地表上的生物。

三、器材与材料的准备

制作取样器：为取得一定深度的土壤样本，学生第一次选取了截取一侧封口的金属饮料罐[1]，但在使用过程中金属饮料罐很容易变形。对此，学生改用实验室的钢质薄口废液缸代替，其直径为8 cm，高度为10 cm，每次将其旋进土壤，可获取约500 mL的土壤，效果良好。

制作昆虫标本瓶：以装有酒精棉球的广口瓶作为标本瓶。

其他实验器材有镊子、小铲、白纸、放大镜、A4纸自制三角袋、望远镜等。

四、调查研究的过程

1.校园生物种群的调查

校园小农场中的植物种类繁多，有玉米、毛豆、番茄、花生、茄子、向日葵、甜瓜、葡萄等，夏令营活动开展时正值六月末，此时大部分植物都已结果。“地上小分队”首先对校园小农场中的植物的根、茎、叶、花、果实等器官做了一番观察、识别，并按照一年生草本和多年生木本、有花植物和无花植物、果实是果皮肥厚多肉的肉果还是果皮干燥的干果对其进行初步分类，以此更加深入地了解这些植物，结果如表1。

“地下小分队”探究土壤中生物的丰富度。他们在校园小农场中选了三块地方，用取样器在每块地方分别取两次土壤，探究0～8 cm、8～16 cm两个土壤层的生物类群。将每次获得的土壤样本倒在白纸上，用镊子分拣出发现的生物种类，感兴趣的可以将其收集到三角袋或标本瓶中[2]。在0～8 cm土壤层的样本中，学生发现了两条蚯蚓、两只鼠妇、一只蛞蝓和若干只蚂蚁;在8～16 cm土壤层的样本中，学生发现了较0～8 cm土壤层更多的蚯蚓，共5条，还有一只蜈蚣。总结：校园小农场中0～16 cm深的土壤层中生物类群主要有蚯蚓、蚂蚁、鼠妇、蛞蝓、蜈蚣，且浅层土壤中的生物种类较深层土壤更丰富一些。

对于生活在地表上的动物，“地上小分队”采用静静观察或者拨动植物枝叶的方式来寻找，他们发现了蜘蛛、蝗虫、蚱蜢、菜粉蝶、蜜蜂、大黄粉虫等。在毛豆田里，学生注意到了生物间的捕食现象：毛豆叶子上有许多网状虫眼，仔细翻查枝叶，果然找到不少害虫，在叶子背面有长1毫米左右的红蜘蛛，有肉嘟嘟的毛虫和豆天蛾。在玉米田里，学生还发现了一条食物链：一些玉米叶子上黏附着密密麻麻的吸食植物汁液的蚜虫，而在其附近总能找到几只正专心捕食蚜虫的七星瓢虫。他们还想探究校园中常见的鸟类，为此选择了定点调查法[3]。一位擅长观察鸟类、了解上海常见鸟类的学生“潜伏”在菜园旁边的竹林中定点观测，记录半小时内飞过的或者在旁边树上栖息的鸟的种类和数量，结果发现常见的鸟类有麻雀、珠颈斑鸠、棕背伯劳、家燕等。最后，学生对所有发现的动物进行汇总分类，并对其数量进行了定性的粗估，结果如表2。

2.校园生物种群数量初测

种群数量特征是生态调查研究的一个基本数据，对于预测生物种群的变化规律、进行生态调控等方面有着重要的意义[4]。鉴于此，我们尝试启发学生对校园生物种群做深入调查，模拟生态学家在校园内初步测定生物种群数量。如何简便地计算数量较多的生物种群的数量？针对不同类型的生物的特征选择何种测量方式？我们提出这些问题鼓励学生探究创想。问题提出后，一些学生已经具有由局部预测整体的样方法思维。通过鼓励，学生自主搜寻资料，讨论实验方案，我们从旁协助、修正，最后共同总结了常用的几种种群计数方法：样方法、标志重捕法、诱捕计数法、去除取样法等[5]。

那么，选择哪种方法更适宜在校园中实践呢？学生想到了毛豆田里的红蜘蛛或者草坪上的杂草野蒿正适合用样方法，一致同意后，大家便開始行动。样方的选取[6]：长方形的毛豆田中植株大致分布均匀，学生选取了竖直的4个样方，如图1，每个样方中包含4株毛豆。种群密度的测定：仔细翻查每片叶子，计数红蜘蛛的个数，最后求平均值，得到平均每株毛豆上有5只红蜘蛛。总种群数量的计算：数整块田中共有42株毛豆，所以这块田中红蜘蛛的总数有42 × 5=210（只）。

校园农场中有一块大草坪，上面零零散散地长着一种常见的杂草——野蒿。同样用样方法，因为这次测定的面积较大，学生选了3 m×3 m的正方形样方，共5个，如图2。每次用木棍定住正方形的四个点，四位学生站在四个点上，一位学生在其中数，很快5个样方中的野蒿数就汇总好了，再求平均值得到野蒿的种群密度为1.8株/m2。

除了样方法，诱捕计数法也是在校园实践中方便可行的生物种群计数方法。夏季里，我们的校园各处都挂着一个个绿色的网状小笼子，这种笼子叫作捕蝇笼，是为了诱杀苍蝇统一投放的。捕蝇笼的原理是在底盘中装入诱饵吸引苍蝇，入口处做成倒漏斗状，苍蝇起飞时往上飞，进去了就出不来了。这种笼诱法也是监测成蝇密度和种类的常见方法，即计数一定时间和地点内捕获的苍蝇的数量和种类，以此反映某个地方成蝇的密度[7]。校园中的捕蝇笼是统一时间投放的，学生在校园中调查了一圈，粗估不同地方的捕蝇笼中苍蝇的数量。经比较，在向阳且植物较多的地方苍蝇种群密度明显高于背阴面植物较少的地方。

五、调查研究的总结

随着时代的发展，生物学的学习已不再局限于生物课本身，丰富而真实的校园及其资源是天然的生物实验室，教师应充分利用校园资源丰富的优势，寻找生物探究学习的切入点，为学生创设更多拓展学习的机会[8]。七年级学生经过科学课的学习，已了解了常见动植物的基本特征，掌握了基本的动植物分类知识，对动植物也充满了浓厚的学习兴趣。夏季的校园小农场，动植物种类繁多，据此我们以夏令营为契机，组织学生进行了一场生物种群探秘活动，不仅探究了校园农场中的动植物种类，还拓展模拟了科学家如何进行种群计数，重点体验了用样方法和诱捕计数法进行种群密度的测定。

在动植物种类的探究中，除了探究地表上的动植物的种类外，学生还利用自制的取样器探究了不同土壤层中动物的丰富度，并利用定点调查法探究了校园常见的鸟类。最后，学生将所观察到的动植物进行分类制表及学习用树脂胶制作昆虫标本。在这个过程中，学生对动植物有了更深刻的认识。由于调查环境的限制，我们只进行了样方法和诱捕计数法的尝试，学生在探究过程中找到了适于样方法计数的毛豆叶子上的红蜘蛛、草坪上的野蒿，合作完成了选样方、测定密度、计数、计算种群数量等过程，提高了学生的团结协作能力和动手能力。在种群计数的实践活动中，对于随机取样方法、样方内准确计数的原则等细节，我们没有对学生做过多的要求，而是结合学生现阶段的水平更多地协助他们在动手实践的过程中体验生物探究的乐趣，讓他们在做中质疑思考、总结学习。

本文为中学生利用校园资源进行生物种群探究、模拟生物种群计数提供了一定的参考方法，后续我们还希望对不同季节校园生物的种群特点进行探究，为校园制作一本四季生物手册，也思考更多利用校园资源进行生物拓展探究的方法，为更多热爱生物学习的学生提供实践课堂。

[   参   考   文   献   ]

[1]  朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书·生物（必修3）：稳态与环境[M].北京：人民教育出版社， 2007.

[2]  朱小碗. 校园内土壤小动物类群丰富度调查研究报告[J]. 科学教育， 2010（5）：76-77.

[3]  王炜，杨梅，杨敏，等. 昆明动物园野生鸟类多样性调查[J].西南林学院学报， 2009（3）：62-66.

[4]  郑维列，田大伦，卢杰，等. 高寒植物长鞭红景天种群结构及数量特征[J].植物研究，2009（4）：402-410.

[5]  叶建伟. 浅析去除取样法调查种群密度[J].生物学通报，2011（12）：13-15.

[6]  肖崇德，王新，田树青.  “用样方法调查草地中双子叶植物的种群密度”实验设计、实施与建议[J]. 生物学通报，2016（12）：10-12.

[7]  冷培恩，徐仁权，朱仁义. 蝇类密度监测方法的现状[J]. 寄生虫与医学昆虫学报，2005（3）：189-192.

[8]  凌玉弦，沈叶明，周雪瑞. 校园生物资源在中学生物学教学中的应用[J]. 安徽农业科学，2015（12）： 317-318.

（责任编辑 黄春香）