水生生物學實驗之原生動物實驗的改革案例

潘宏博 姜佳枚 王麗卿 陳立婧 唐文喬

摘要：因標本種類少難以純化，且多數(shù)種類固定后已無教科書中的鑒別特征，原生動物學實驗一直是水生生物學實驗中最薄弱的環(huán)節(jié)，為此我們進行了該實驗內(nèi)容的改革，增加了樣品采集、活體觀察和不同水質(zhì)的群落比較等實驗內(nèi)容，將驗證型實驗轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合型，極大提高了學生動手能力和實驗興趣，取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：水生生物學實驗；原生動物實驗；實驗改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）45-0271-02

一、引言

《水生生物學》是國內(nèi)農(nóng)林院校重要的專業(yè)課程。隨著我國日益重視水環(huán)境的保護和治理，該課程已被越來越多的綜合性院校列為生物學和生態(tài)學的專業(yè)課。《水生生物學實驗》是其配套的實驗課，原生動物因在水生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位，是水環(huán)境優(yōu)良的指示生物[1]，且便于采集[2]，通常將其作為一次獨立的實驗單元。但因個體微小、標本難以純化、固定后細胞變形嚴重，原生動物的形態(tài)特征難以觀察，實驗的教學效果普遍不理想，大大影響學生后續(xù)實驗的熱情和積極性。為此我們對該實驗進行了改良，利用各種人工基質(zhì)（海綿塊、載玻片等），可在一定時間內(nèi)可獲得群落穩(wěn)定、種類豐富、數(shù)量較大的原生動物，能夠解決樣品質(zhì)量和數(shù)量的問題。通過活的樣品和固定樣品的配套觀察，輔以生物量估算和食性判別，并取得了非常好的教學效果。

二、實驗目的和要求

通過觀察原生動物各綱各目的代表屬種，掌握其形態(tài)結(jié)構(gòu)和分類地位；識別常見的原生動物，掌握活體樣本和固定標本的形態(tài)差異；掌握原生動物的人工基質(zhì)培養(yǎng)和采集方法，了解其生物量的估算方法；了解原生動物不同種類的食性。

三、實驗內(nèi)容和方法

（一）樣品采集

按照國家水質(zhì)監(jiān)測標準中微型生物監(jiān)測方法選取大小合適的聚氨酯泡沫塊（PFU），以及污水處理中研究生物膜的常規(guī)采樣方法——載玻片法。在上次實驗課結(jié)束時，組織學生將PFU和載玻片放入校園水系，以及實驗室內(nèi)提前準備的不同水質(zhì)的水樣中。

實驗課開始后，組織學生將相應樣品取回（輕拿輕放！）。載玻片置入盛有原位水的培養(yǎng)皿中直接在解剖鏡下觀察；PFU則將內(nèi)含水擠出后，取少量于顯微鏡下觀察。

（二）活體標本的觀察

1.PFU樣品的觀察。取0.1mL樣品于浮游動物計數(shù)框中觀察。如原生動物游動過快，可加入少量蛋清。PFU中常見種類有：板殼蟲、膜袋蟲、草履蟲、櫛毛蟲、尾絲蟲、斜管蟲、尖毛蟲、游仆蟲、彈跳蟲等。每組觀察鑒定后拍照、記錄特征和食物泡中的生物類型。

2.載玻片法獲得的樣品的觀察。在解剖鏡的最大放大倍數(shù)下觀察樣品，用解剖針刺激緣毛目（鐘蟲、累枝蟲、單縮蟲、獨縮蟲、聚鐘蟲等）的種類觀察其收縮特征；用微吸管在解剖鏡下吸取要觀察的蟲體（固著的種類需先用解剖針從載玻片上剝離），轉(zhuǎn)移至載玻片上，用礦物油封閉法[3]限制其游動，放置顯微鏡下觀察并拍照。如游動過快，可輕壓蓋玻片。重點觀察不同纖毛蟲原生動物的纖毛器特征、口器特點、伸縮泡位置及表膜結(jié)構(gòu)等重要鑒別性狀。

載玻片上常見種類有：吸管蟲科、喇叭蟲屬、太陽蟲屬、變形蟲屬、表殼蟲、管口目（斜管蟲、觸口蟲）、側(cè)口目（漫游蟲、裂口蟲）、鉤刺目、腹毛目、游仆目、鐘蟲、累枝蟲、聚縮蟲、獨縮蟲等。

（三）固定標本的觀察

重點觀察表殼蟲、沙殼蟲、有孔蟲、筒殼蟲、類鈴蟲等具殼的種類；以及累枝蟲、鐘蟲等可依據(jù)體制和附著炳內(nèi)部肌絲有無來鑒定的種類；對比了解累枝蟲、鐘蟲、草履蟲和喇叭蟲等固定后的形態(tài)。

（四）不同水質(zhì)樣品中常見種及其個體生物量的測定

1.常見種的確定。PFU樣品：在計數(shù)框中10X物鏡下觀察10個視野，記下出現(xiàn)頻率最多的種類；載玻片樣品：在解剖鏡下觀察10個視野，記下出現(xiàn)頻率最多的種類。

如：鐘形鐘蟲是寡污水體優(yōu)勢種；長吻蟲、映毛蟲、櫛毛蟲是β-中污水體優(yōu)勢種；草履蟲、獨縮蟲、游仆蟲、喇叭蟲是α-中污水體優(yōu)勢種；腎形蟲、板殼蟲在多污水體較多。

2.個體生物量的計算。鑒定后，將常見種拍照，并運用互動顯微鏡的拍照系統(tǒng)測量體長、體寬。按照以下公式計算蟲體體積：

V=0.52×體長×體寬2

按密度為1計算質(zhì)量。

3.食性的判別（選做）。基于活體標本的觀察，記錄食物泡中現(xiàn)存食物的記錄，判斷其食性。內(nèi)含藻類為植食性、內(nèi)含細菌則為菌食性、有小型動物或原生動物的殘體為捕食性。

4.實驗教學方法。本實驗采用統(tǒng)一指導和典范指導相結(jié)合，獨立完成實驗的教學方法。指導方式為理論講解、現(xiàn)場演示、圖片展示、提問和分組討論。具體如下：

1）統(tǒng)一講解采樣方法、實驗步驟、和各類群重要特征。現(xiàn)場演示操作過程及注意事項，用圖片展示各種類需觀察的重要性狀。同時要求其思考水質(zhì)、食性和原生動物種類的關(guān)系。

2）借助互動顯微鏡，老師現(xiàn)場同步觀察樣品，并投影于白幕上，及時有效的集中指導。

3）分組實驗，由組長安排組員的分工。助教的研究生和老師一同在實驗過程中現(xiàn)場指導。通過相互提問，引導觀察和思考。

5.考核方式。主要對實驗操作、實驗理論、實驗報告和團隊合作進行綜合考評。同時思考題的回答也是考核的內(nèi)容之一。

6.討論。

原生動物實驗以往均為驗證性實驗，而這種簡單枯燥的觀察很難激發(fā)學生的實驗興趣和熱情。此外因原生動物本身的特殊性，固定后鑒別特征極易缺失，學生觀察吃力，又難以同教科書中的相應描述對應，致使教學效果極差，很多學生因此而失去對水生生物的興趣。而以上教學內(nèi)容的改革，使該實驗具有綜合性特點，學生一方面能夠接觸更多的原生動物種類，另一方面也可以看到和教科書中相同的性狀特征，使得對這類水生生物的認知不再枯燥和抽象。活生生的標本也使他們對水生生物越發(fā)的感興趣，很多同學看到活的原生動物后都在驚嘆原來看似干凈的水里有如此多樣和奇異的動物。

隨著課程的知識性和趣味性的提升，教改后的優(yōu)點還具體體現(xiàn)如下幾個方面：（1）通過引入專業(yè)化、標準化的采集方法，讓學生直接為今后實際應用和未來的科學研究打下基礎；（2）通過接觸更多的類群和鮮活的原生動物，學生可觀察到較全面的形態(tài)性狀，能夠更深刻的理解教科書中的各名詞術(shù)語和不同種類的鑒別特征；（3）不同水質(zhì)樣品的比較，促使學生主動思考，加深對原生動物對環(huán)境指示作用的理解，激發(fā)他們對學科和專業(yè)進一步學習的興趣；（4）動手操作內(nèi)容大幅增加，整個實驗以4-5人的團隊為單位，提高其動手能力同時也將提高學生的團隊精神和協(xié)作能力。

改革后的原生動物實驗所涉及的實驗技術(shù)和知識更全面和多樣，實驗內(nèi)容由原來死板地觀察少數(shù)固定標本，改為利用環(huán)境監(jiān)測的標準方法采集樣品，觀察活的細胞。學生在一次實驗課中既可以全面掌握原生動物形態(tài)鑒定，也熟悉了標準化的采集方法和相應的生物監(jiān)測技術(shù)；同時，也了解到了原生動物對水質(zhì)的指示作用，以及對其食性判別和生物量測定的簡單方法。這就使原本單純的驗證性實驗內(nèi)容，轉(zhuǎn)變?yōu)閹в芯C合思維、兼顧實踐應用的實驗。而增加的實驗內(nèi)容均會在以后從事水產(chǎn)經(jīng)濟動物寄生蟲、水環(huán)境生態(tài)與修復、海洋生態(tài)和環(huán)境監(jiān)測等方面的工作中直接用到，使傳統(tǒng)的單純觀察變的更具應用價值和現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]袁聿軍.原生動物在環(huán)境監(jiān)測中的應用研究進展[J].生物學教學，2010，35（5）：10-12.

[2]齊桂蘭，劉桂杰.常見原生動物纖毛蟲的采集、分離與培養(yǎng)[J].生物學教學，2008，33（7）：38-39.

[3]楊仙玉，黃幸，章鑫炯，等.減緩草履蟲蟲體運動的活體觀察方法[J].生物學教學，2008，33，（9）：34-35.