养殖水域生态学课程教学探索

张莹莹 杨辉 魏文志

摘  要：养殖水域生态学是水产养殖专业本科生必修的一门基础课，主要研究养殖水体中的生物与其生存环境之间的相互关系。但因课程内容复杂，学生们掌握起来难度较大，教学团队根据该门课程特点进行一些实验课程的探索，将理论知识与实验有机融合，充分调动学生学习的积极性。文章对教学效果较好的实验进行总结，希望能给类似教学工作带来启示。

关键词：养殖水域生态学;实验课程;探索

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：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

养殖水域生态学是水产养殖专业本科生必修的一门重要基础课，是研究养殖水体的中生物与其生存环境之间相互关系的科学。课程共设置9个章节，分别为绪论、个体生态学、水生生物种群生态学、水生生物群落生态学、水域生态系统生态学、养殖水域生态系统的物质循环与能量流动、养殖水域生态系统的生物生产力、水域污染生态学以及水生生物资源利用与保护，具体课程章节及内容设置及教学目标见表1。课程以系统生态学为中心，系统阐述了养殖水域生态系统的结构与功能，突出生态学基础知识与水产养殖的紧密联系。课程从生态学基本理论出发，着重介绍了水生生物个体、种群、群落和系统生态学，以及养殖水域生态系统的物质循环、能量流动和生物生产力。另外，本课程对水域污染生态学和水生生物资源利用与保护也同样做了重点介绍。本课程目标是使学生充分理解和掌握水生生物与环境相互作用，相互制约的基本原理和概念，了解养殖水域的各种生物学过程及其变化规律，能够运用生态学原理来分析和解决养殖生产中发生的问题[1]。

一、存在问题

养殖水域生态学有独立的理论体系，但同时与其他课程如鱼类学、水生生物学、水环境化学、水产微生物学及生态毒理学等密切相关，课程内容多而复杂，教学也多以理论课为主，学生们很难将这些知识融汇贯通，无法理解运用养殖水域生态学的基本知识与原理去解决实际问题。教学团队根据该门课程特点也一直在积极思考如何优化教学，发现通过设置一些适合的实验课程，让学生们在实验中边动手边思考，培养创造性思维、提高学习热情、充分发挥主观能动性，是解决该问题的有效途径之一。

二、实验课设置

针对该课程我们近年来尝试设置一些实验，其中有4个实验取得了不错的效果，分别为：盐度与pH对鱼类胚胎发育的影响、温度对鱼类C、N、P营养要素收支的影响、水体污染物对浮游生物的毒性效应评估以及封闭式生态缸的设计与制作。本文对这4个实验基本方法及效果进行了总结，希望能给类似教学工作带来启示。

（一）盐度与pH对鱼类胚胎发育的影响

该实验的设置基于第二章个体生态学，盐度和pH是对水生生物生长发育极为重要的生态因子，水生生物对盐度和pH都有一定的耐受范围[2]。當盐度和pH处于合适的范围时，对水生生物的生长和发育起促进作用，而超出这个范围将会产生抑制作用，严重时甚至导致死亡。鱼类胚胎，比如模式鱼斑马鱼和稀有鮈鲫受精卵可常年获得，容易取材;胚胎透明易于观察;且从受精卵到仔鱼出膜周期短（72 h），便于实验安排。实验设置对照组（根据鱼类胚胎的种类设置最适的盐度与最适的pH）、不同的盐度梯度处理组、不同的pH梯度处理组以及不同盐度与不同pH联合处理组;在解剖下进行观察拍照，观察指标可以设置为胚胎心率、孵化率、畸形率和孵化周期。

在实验过程中，学生们可以观察与记录鱼类从受精卵发育成仔鱼的完整过程，很大程度上激发了学生们的兴趣;在不同盐度或pH条件下，胚胎心率、孵化率、畸形率和孵化周期的变化，让学生掌握常见的生态因子对水生生物的发育影响;另外通过不同的盐度和pH的交互作用对观测指标的影响，使学生理解水域环境中不同生态因子间的作用不是独立存在的，而是相互影响的，可能存在相互促进或拮抗效应。同时，也可根据学生个人兴趣，使用其他的生态因子实验，比如光照周期、温度及溶解氧等对鱼类胚胎发育影响的实验。

（二）温度对鱼类C、N、P营养要素收支的影响

该实验的设置主要基于第六章养殖水域生态系统的物质循环与能量流动，温度是影响鱼类生长和代谢的重要因素之一，鱼类是变温动物，其生理机能在不同水温状态下会发生显著变化[3]。可选用常见鱼类如金鱼、鲤鱼或鲫鱼等为研究对象，对其在不同温度下的代谢耗能进行测定。实验周期可设定为3～7 d，每天上午固定时间进行饱食投喂，记录组投喂饵量，半小时后收集各组未食用的饵料，计算摄食率;及时收集投喂后各处理组24 h内实验鱼粪便，并烘干称重保存，计算排粪率;每天白天固定时间段（半小时）采用密闭静水法对水体中的溶解氧、氨氮和活性磷含量进行测定，计算耗氧率、排氨率以及排便率;收集的饵料和粪便经过烘干和粉碎等处理后，测定总有机碳（TOC）、总有机氮（TON）及总磷（TP）含量;再根据摄食率、排便率和排泄率计算生长余力和营养盐吸收效率。

通过该实验可以使学生全面了解鱼类从摄食到排泄的整个生理过程，了解主要营养元素传递和能量的流动，同时也让学生们认识环境因子温度对生态系统中物质传递和能量流动的影响。虽然实验过程相对复杂煩琐，涉及饵料、鱼类与环境三个方面，学生们通过这个过程，对课本理论知识有更深刻的理解与掌握。排泄指标等测定也能很好地反应养殖活动对水环境的影响，对于养殖实践有较强的指导意义，也可为学生们今后从事相关工作打下基础。

（三）水体污染物对浮游生物的毒性效应评估

该实验的设置主要基于第八章水域污染生态学，同时需要运用到第三章水生生物种群生态学的知识。水环境是诸多污染物汇集的场所，许多污染物在水环境中都有较高的浓度，绝大多数的污染物都是由人类的生活生产活动产生的，比如铜、镉及汞等重金属[4]，乙草胺、马拉硫磷及阿特拉津等药剂[5]，双酚A、睾酮及乙烯雌酚等内分泌干扰物[6]，还有一些微囊藻毒素、贝类毒素等天然毒素[7]。这些污染物都严重地威胁水生生物正常生长发育。实验前可让学生们自行查阅资料，选择感兴趣的污染物。选取小球藻和大型溞等浮游动植物为研究对象。试验周期一般为4～7天，可以设置急性攻毒实验计算污染物的48 h或96 h半致死浓度。也可以根据文献报道设置环境相关浓度梯度，对于小球藻可以测定其增长率，测定叶绿素水平。对于大型溞可观察其运动能力和摄食能力，统计种群密度变化，显微镜下观察其形态变化和结构损伤等。对于鱼类胚胎，可以统计其孵化率、孵化时间和畸形率;还可以针对不同毒物的性质设置个性化实验，比如对各等的污染物可以对孵化出来的仔鱼进行软骨和硬骨染色，观测其对鱼类骨骼发育的影响;对环境雌激素可增加油红O染色实验，观测这些激素对仔鱼脂质代谢的影响。

该实验主要围绕水域污染生态学这一章节设置，目的是加深学生们对污染物对水生生物的危害的理解，提高同学们的水生生物资源与生态环境保护意识。实验对象适宜选择小球藻和大型溞等浮游动植物[8]，它们生长繁殖快，可在短时间内完成整个生命周期的观测，同时也可增加学生们对水域生态系统重要成员——浮游动植物的了解。另外鱼类胚胎也是毒性试验的理想实验对象，可以短时间完成整个孵化周期的观测，鱼类仔鱼也比较透明，方便各种染色和观测。此外本实验中，在污染物的选择时，让学生们自己查阅资料，充分发挥学生自主学习的能力，增加学习的热情。

（四）封闭式生态缸的设计与制作

该实验是对本课程内容的一个融会贯通，同时囊括个体、种群、群落、系统、物质循环与能量流动以及生物多样性这些背景知识。养殖水域生态学这门课程强调了系统的概念，即水域生态系统是生物群落与其所处环境相互联系、相互作用、彼此间源源不断地物质循环、能量流动和信息联系的统一体。封闭式生态缸是一种封闭生态系统，里面包括生产者、消费者、分解者和非生命的物质，物质循环与能量流动良好运转，可以不依赖外界（除了阳光）一直持续下去。本实验主要是锻炼学生们系统的观念，给予每组一定实验经费支持，让学生根据课本所学知识，自己设置生态缸中的成分，然后购买所需材料，布置生态缸，最后将生态缸密封，至于阳光散射处（或根据设计需要也可置于直射光下），观察生态缸中的动植物等生长或活动情况。如果出现问题可进行调整，最终得到理想的密闭式生态缸。生态缸制作完成初期，对水质指标溶解氧、氨氮及亚硝等进行检测，一定时间后再打开生态缸，对水质指标再进行检测，评估生态系统稳定性效果。

本实验可使学生们明确生态系统保持平衡的条件，理解生态平衡的重要性;明确生态系统中生产者、消费者以及分解者在生态系统中的重要作用以及相互作用关系;掌握增加生态系统的稳定性方法。另外，生态缸布设要具有观赏性，也符合对当代大学生培养计划中美育的要求。对于观赏性的评判，可以各个小组相互打分评比，也邀请相关老师或者同学进行打分评比，或者借助互联网，比如投票小助手进行打分评比，分数作为实验成绩的一部分。在之前的尝试中，学生们在该实验中的表现特别积极，设计出了很多优秀的作品，取得了理想的实验效果。

三、结束语

以上的实验教学将水域生态系统中的水生生物个体生态学、种群生态学、群落生态学、水域生态系统中的物质循环、能量流动、污染物的生态效应以及水域生态系统生态学等有机结合，通过实验可以把被动地灌输知识变成学生在实验中主动学习，可在很大程度上调动学生们学习的热情，对理论教学有较好的强化作用，可使学生们更牢靠地掌握养殖水域生态学的重点知识，能够在今后的实践和继续深造中灵活运用。

参考文献：

[1]董双林，赵文.养殖水域生态学[M].北京：中国农业出版社，2004.

[2]刘阳，温海深，李吉方，等.盐度与pH对花鲈孵化、初孵仔鱼成活及早期幼鱼生长性能的影响[J].水产学报，2017，41（12）：1867-1877.

[3]朱祥宇，高勤峰，董双林.不同温度对草鱼C、N、P营养要素收支的影响[J].水产学报，2013（10）：1521-1526.

[4]张聪，宋超，胡庚东，等.中国渔业水体重金属的污染现状及消除技术研究进展[J].中国农学通报，2018（2）：141-145.

[5]徐雄，李春梅，孙静，等.我国重点流域地表水中29种农药污染及其生态风险评价[J].生态毒理学报，2016，11（2）：347-354.

[6]艾舜豪，李霁，王晓南，等.太湖双酚a的水质基准研究及风险评价[J].环境科学研究，2020，33（3）：581-588.

[7]许志波.太湖三种微囊藻毒素浓度水平及其分布规律[J].区域治理，2019（49）：107-109.

[8]王梦圆，张龙飞，汤云瑜，等.几种水生模式生物在持久性有机污染物毒理学评价中的研究进展[J].环境化学，2021，40（5）：1361-1378.

基金项目：国家青年基金“载脂蛋白E介导双酚A干扰稀有鮈鲫精巢胆固醇平衡致精子发生异常的机制研究”（31800435）

作者简介：张莹莹（1988-），女，汉族，安徽蚌埠人，博士，讲师，研究方向为水域生态。