初中生物学“观察水螅结构”实验的优化设计

吴凯臻

[摘   要]调查广州市水螅资源分布情况，并在实验室与校园池塘饲养水螅，以优化设计人教版生物八年级上册《腔肠动物和扁形动物》一节中“观察水螅结构”这一实验。

[关键词]初中生物学;观察水螅结构;实验;优化设计

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）23-0095-02

在2016年广州市教育局公布的《广州市中小学理科实验目录（试行）》《人教版八年级生物实验目录（上册）》中，“观察与思考：观察水螅结构”被列为选做演示实验，所用到的材料为活水螅，但大部分学校都没有开展这项实验。据刘艳红老师的研究，在广州市黄埔区27所被调查的学校中，有26所学校无法开展本实验[1]，实验开出率仅3.7%，原因在于活水螅难以获取和饲养。水螅生存在洁净无污染且水生植物丰富的淡水环境中，由于环境被破坏，城市甚至农村学校均很难获取水螅活体，而互联网商店也很难找到水螅活体，部分中学需向大学实验室购买水螅，且价格较贵。而水螅是肉食性水生动物，仅摄食水中的浮游生物，饵料获取并不容易，所以该实验的开展一直是各地学校生物科组面临的难题。笔者根据多年来对广州地区水生态的调查研究，利用本土资源优化改进了本实验。

一、水螅的采集

广州市区地处我国珠江三角洲北缘，水生态资源十分丰富，除珠江主航道外，有大小河涌数十条，以及各大人工湖，但由于长年的工业和生活污水污染，天然河道中已难寻水螅踪迹，而市区各大人工湖在过去几十年间水体营养化十分严重，造成藻类过度繁殖，水环境生物多样性大幅度下降，水螅也逐渐销声匿迹。然而可喜的是，从2015年开始，政府对市区部分人工湖开展生态修复工程，运用大型水蚤控制浮游藻类种群，且在湖底遍植苦草、蜈蚣草等沉水植物，使湖水变得清澈见底，且水草繁茂，湖中均栖息着数量可观的水螅种群，十分便于广州市区学校采集使用。目前，广州市区被生态修复的人工湖有荔湾区荔湾湖公园人工湖、海珠区晓港公园人工湖、黄埔古村人工湖、越秀区麓湖公园人工湖东北角湖区等。另外，越秀区东濠涌北段挺水植物丛中也有水螅种群分布。

水螅喜爱附着于沉水植物的叶表面，人工湖中的沉水植物会被公园管理方定期修剪，部分被剪断的水草叶会漂浮聚集在岸边水面，只需用手抄网或竹竿捞取即可获得，捞起后应迅速装入塑料袋中，并装入湖水覆盖叶面，带回实验室后放入玻璃水族箱中，静置半小时后，用灯照射水族箱，肉眼仔细观察每一片水草叶，可见水螅附着其上，此时可用胶头滴管末端轻推水螅直至其基盘脱离叶片，迅速将其吸取转移到烧杯中。由于水螅种群密度有限，每次需采集稍多水草叶以便收集水螅。

二、水螅的饲养

1. 以丝蚯蚓作为水螅饲料

一般实验室饲养水螅，需每天用浮游生物采样器在有机质丰富的静水河流段或池塘采集水蚤、剑水蚤等小型节肢动物喂饲水螅，此法受环境、时间等因素制约。据高原、赖子尼等人的研究，珠江三角洲河网桡足类群落结构受丰水期与枯水期、水温、透明度等水环境因子影响极大[2]，要常年在野外采集浮游生物作为水螅饲料极为不便。

笔者在实践中发现，在广州大街小巷的水族店里均有出售的丝蚯蚓就是很好的水螅饲料。丝蚯蚓（俗称“红虫”）是一种底栖型水生环节动物，水族店售卖用作鱼饲料，价格十分便宜。由于丝蚯蚓体型比水螅大，投喂前需用镊子将少量丝蚯蚓剁碎，然后用胶头滴管吸取剁碎后的肉糜，小心地移至水螅触手上方，缓慢地释放，这样水螅即可捕食。

2.以丰年虾无节幼虫作为水螅饲料

除了丝蚯蚓，也可以在水族店或网购平台购买丰年虾的休眠卵，孵化出无节幼虫来投喂水螅。丰年虾是一种生活在盐水环境的水生节肢动物，其休眠卵可在冰箱零下20 ℃干燥环境中长期保存，十分便于实验室操作。方法是从冰箱中取出虫卵包装袋在室温中放置12小时，待包装内外温度相等后，打开包装袋取出一周需用量的虫卵，置于广口瓶里，包装袋随即放回冰箱-20 ℃保存，以便虫卵重归休眠状态。把广口瓶中的虫卵放于10～15‰的盐水中（用海盐，不可用食用加碘盐），盐水用白瓷盘盛放，水深大约1 cm即可。25 ℃以上室温下大概24～36 h可孵化出活体丰年虾无节幼虫，用胶头滴管收集幼虫，再释放在纱布或网目超细的手抄网上，用淡水清洗无节幼虫，再用胶头滴管吸取丰年虾，即可用以投喂水螅。

3. 建筑小型池塘饲养水螅

在实验室中饲养水螅，可将其养在烧杯中，每天换一半水，换水前用胶头滴管吸走烧杯中的食物残渣，所换新水可为暴晒或打氧24小时以上的自来水。

由于在实验室中长期饲养水螅十分不便，建议各校生物科组每年在开展本实验前提前一周前往水螅栖息地采集水螅。各校也可以在学校生物园中建一口小型池塘，池中以泥土为底，种植蜈蚣草（蜈蚣草可作为生物学七年级上册“观察植物细胞结构”实验的材料），一周后待池水澄清，放入水蚤培养液、剑水蚤培养液以及草履虫培养液等淡水浮游生物培养液，过两周后放入水螅活体，再过一周后放入少量弓背青鳉、粘皮鲻、虾虎鱼等本土小型鱼类用以控制池中滋生的蚊子幼虫数量。如此，池塘可长期供养水螅的种群，每年只需提前一周采集水草放于水族箱中即可获得分组实验所用水螅。

三、“观察水螅结构”实验的优化

教材建议让学生观察烧杯中水螅的身体结构，并用滴管吸取活水蚤饲喂水螅以观察其捕食过程。笔者在教学实践中发现教材的处理建议存在三个问题：一是水螅体小且半透明，在烧杯中并不容易被学生发现;二是学生手拿烧杯移动寻找水螅时水螅会因震动受惊而收缩，触手也会缩短，不利于观察;三是水蚤取材困难，饲养难度大，且水蚤体色透明，被水螅捕食后观察起来也不容易。

针对第一个和第二个问题，实验前可以两个学生为一个小组，每小组桌上放一个铁架台，铁架台上安装一支小试管，试管装入2 mL清水，并放入2只以上水螅，由于试管较窄，且底部圆弧形起放大作用，在台灯和放大镜的帮助下，学生可以一眼辨认出水螅，而铁架台固定试管可以避免学生反复移动容器而惊吓到水螅。实验前避免触碰水螅并停止喂食1～2天，饥饿状态下的水螅为了增加捕食成功率，会把身体拉长，部分个体触手伸长甚至达到體长的两倍，十分便于观察。

针对第三个问题，在观察水螅捕食环节中，可将水蚤改为丰年虾无节幼虫，其优点是丰年虾无节幼虫为橘红色，在水螅捕食过程中清晰可见，水螅吞下足量丰年虾无节幼虫后，甚至可观察到水螅的身体透出丰年虾无节幼虫的橘红色（图3和图4），过程不但清晰，而且趣味十足，学生也十分兴奋。

本观察实验的顺利开展，将极有助于学生建构“腔肠动物主要特征”的生物学概念，并激发学生对《动物的主要类群》章节的学习兴趣。各地一线教师可以根据所处地域的特点，调查水螅种群的分布情况，充分利用实验室资源培养水螅，让《腔肠动物和扁形动物》这节课上得生动而高效。

[   参   考   文   献   ]

[1]  刘艳红.初中生物学实验开出率的影响因素研究[J].生物学教学，2016（11）：48-49.

[2]  高原，赖子尼，曾艳艺，等.珠江三角洲河网桡足类群落结构及其与水环境因子的关系[J].中国水产科学，2015（2）：302-310.

（责任编辑 黄春香）