水蚤心率观测的实验条件探究

顾源媛 （西安交通大学苏州附属初级中学 江苏苏州 215021）

“探究酒精对水蚤心率的影响”是苏科版初中生物学8 年级下册“远离烟酒，拒绝毒品”一节的经典实验。水蚤是一类小型的甲壳动物，广泛生活于淡水中。其心脏在显微镜下呈略不透明的白色，位于背部中央偏上部，而身体呈半透明，在显微镜下能较为方便地观察心脏、测定心率。为计数方便，常计数每10 s 水蚤的心脏跳动次数。但不同种类水蚤的心率变化范围很广，每分钟心脏的跳动次数为100～350 次之间不等。实践发现，若心率超过240 次/min，即每10 s 心脏跳动超过40 次，学生较易数错。教师可研究影响水蚤心率的各类可控因素，并改进观测措施，以帮助学生准确计数水蚤心率。

1 水蚤心脏位置的确定

本实验成功的前提是能迅速准确找到水蚤心脏的位置。教师需引导学生在低倍显微镜下寻找能从侧面观察的水蚤个体，明确其心脏位于背部中央偏上方。在成熟水蚤个体中，背部可能会有多个黑色的卵，注意区别（图1）。在学生测定水蚤心率前，先要求学生清楚观察到心跳。

图1 水蚤的心脏及卵

2 影响水蚤心率的可控因素

不同的内部和外部因素会影响水蚤的心率。例如，水蚤的大小、品种、营养状况、水体的含氧量和水温等。教师可人为改变易于控制的变量，选择心率较小的水蚤作为实验材料。本文主要从水温和营养状况分析。

2.1 水温对水蚤心率的影响 不同品种的水蚤，耐受的水温范围不同。选择同一品种、大小相似的成年水蚤，分为3 组。每组10 只水蚤，分别置于9℃、15℃和28℃的水温环境中，计数这30 只水蚤每10 s 的心脏跳动次数。数据可绘制成散点图（图2）。分析数据可发现，随着水温的增高，水蚤心率变快。28℃水蚤的平均心率在40 次/10 s 以上，计数有一定难度；9℃的水温，水蚤心率过慢，低温严重影响了水蚤的生存状态。而水温15℃左右时，水蚤的心率约33 次/10 s，学生能较为方便地计数。

图2 不同水温下水蚤的心率

2.2 营养状况对水蚤心率的影响 水蚤可用酵母或鲜奶进行喂养。每天换水1/2（投喂前换水），15 d 时全部换水。同一品种、大小相似的成年水蚤分为2组，每组10只。一组水蚤暂不喂食酵母1周，使其处于饥饿状态；另一组水蚤每天喂食少量酵母，使其处于饱食状态。计数这20 只水蚤在不同营养状态下的心率，结果如图3 所示（水温约20℃）。分析数据发现，饱食的水蚤心率快，饥饿的水蚤心率慢。教师在准备此实验前，可暂停喂食水蚤数天，使其处于稍微饥饿的状态，便于计数心率。

图3 不同营养状况下水蚤的心率

3 水蚤心率计数方法

若教师选择15℃左右水温下，饥饿的成年水蚤作为实验材料，学生可在显微镜下清楚计数水蚤的心率。若选择实验材料的水蚤品种，本身心率较快，可利用数码显微镜的视频拍摄功能，录制10 s 视频。学生在显微镜下来不及计数，可慢速播放视频，轻松准确地观测心率[1]。若学校实验室无数码显微镜，教师可自制“数码显微镜”，即用手机的摄像头对准显微镜的目镜进行视频录制，或在显微镜目镜上加装卡扣，将手机镜头固定于目镜上，轻松拍摄水蚤10 s 的心脏跳动，并计数心率。