中學(xué)生生態(tài)群落跟蹤調(diào)查與能力培養(yǎng)

許宇放　蔡招蘭　陳麗云

湛江鋼鐵項(xiàng)目選址湛江東海島，對(duì)環(huán)境是否有影響？帶著這一疑問，2013年，湛江市第五中學(xué)生物課題組組織生物興趣小組同學(xué)，選定隔海相望、距離鋼鐵項(xiàng)目約8公里的東頭山島開展課題研究。擬通過跟蹤調(diào)查項(xiàng)目建設(shè)前后東頭山島上紅樹林群落的面積變化、群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)和各種群的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、土壤中小動(dòng)物類群豐富度等數(shù)據(jù)對(duì)比，論證項(xiàng)目是否對(duì)環(huán)境造成影響;并在探究過程中，使學(xué)生掌握紅樹林調(diào)查的基本方法，了解紅樹林生長(zhǎng)規(guī)律，提高科學(xué)探究實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)。

1.跟蹤調(diào)查的主要內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)研究分為3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每年開展2次調(diào)查，即每學(xué)期1次，實(shí)驗(yàn)周期為4年，跨度從項(xiàng)目建設(shè)到投產(chǎn)后2年。

1.1 指導(dǎo)學(xué)生跟蹤調(diào)查東頭山島紅樹林群落的面積變化。手持GPS儀環(huán)繞紅樹林群落一周，測(cè)定紅樹林的面積，根據(jù)每年的跟蹤調(diào)查結(jié)果對(duì)比紅樹林面積的變化。

1.2 指導(dǎo)學(xué)生跟蹤調(diào)查樣方內(nèi)各種群的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)。3個(gè)實(shí)驗(yàn)組分別在紅樹林的高潮線、潮間帶、低潮線各選擇1個(gè)8m×8m的樣方作為永久樣地。觀測(cè)記錄樣地內(nèi)紅樹林物種類型，了解樣地內(nèi)紅樹林物種的豐富度;記錄樣地內(nèi)每個(gè)樹種的數(shù)量，調(diào)查該樹種種群的密度;觀察從低潮線到高潮線紅樹林樹種的變化情況，根據(jù)每年的跟蹤調(diào)查結(jié)果分析紅樹林群落生長(zhǎng)的變化。此外，在每個(gè)樣方內(nèi)不同的樹種中各選取2株作為觀測(cè)研究對(duì)象，觀測(cè)記錄其幼苗葉片數(shù)量、幼苗主莖節(jié)數(shù)、樹高、基徑、幼苗分枝數(shù)、冠幅、樹冠高度的情況，掛上標(biāo)記物并畫出樣圖，跟蹤其幼苗的數(shù)量和每年的生長(zhǎng)量，掌握紅樹植物的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。

1.3 指導(dǎo)學(xué)生跟蹤調(diào)查樣地土壤中小動(dòng)物類群豐富度。3個(gè)實(shí)驗(yàn)組分別用等距取樣法在低潮線、潮間帶和高潮線等區(qū)域隨機(jī)取樣，每次選擇1個(gè)1m×1m的樣方，用記名計(jì)數(shù)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)樣方土壤中螺、蟹、沙蠶、海蟑螂、貝、蠔等紅樹林底棲動(dòng)物的種類、個(gè)體數(shù)量情況，跟蹤調(diào)查樣地土壤中動(dòng)物類群豐富度。

1.4 指導(dǎo)學(xué)生跟蹤調(diào)查樣地土壤情況。3個(gè)實(shí)驗(yàn)組分別分別采用PH測(cè)量?jī)x和PH試紙跟蹤測(cè)試樣方內(nèi)所采集土壤的PH值，做好記錄。

2.數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

2.1 理論成果

從3個(gè)實(shí)驗(yàn)組測(cè)得的PH值數(shù)據(jù)可見（表1），4號(hào)樣地低潮位土壤的PH值在7.0—7.5之間，介于弱堿或中性之間;1號(hào)樣地潮間帶土壤的PH值在6.3—6.8之間，為弱酸性;6號(hào)樣地高潮位土壤的PH值在5.0—6.5之間，為酸性。即由低潮位向高潮位的土壤PH值變化趨勢(shì)是由弱堿（或中性）向酸性變化，得出結(jié)論：1.紅樹林土壤總體偏酸性;2.越靠近海水的紅樹林土壤越呈堿性，越遠(yuǎn)離海水的紅樹林土壤越呈酸性;3.紅樹林土壤呈酸性可能與紅樹林富含單寧以及紅樹林濕地中動(dòng)物的排泄物有關(guān)。

2.2 實(shí)踐成果

2.2.1? 紅樹林群落面積基本沒有發(fā)生變化。GPS測(cè)得紅樹林群落一周的周長(zhǎng)為2801米、面積為265.6畝（圖1），即17.7公頃。其中，初生林面積為10公頃（圖2），除個(gè)別植株枯死外，基本沒有變化;次生林面積由約5公頃增加到7.7公頃，主要是由于次生林周邊原有的2.7公頃蝦塘在我們開展調(diào)查之前不久退塘還林，逐步成為新的次生紅樹林。

2.2.2? 紅樹林種類沒有發(fā)生變化。4號(hào)樣地靠近低潮線，樣地內(nèi)紅樹林的豐富度為1種/64㎡，樹種為白骨壤;1號(hào)樣地位于潮間帶，樣地內(nèi)紅樹林的豐富度為4種/64㎡，樹種分別是白骨壤、無瓣海桑、桐花樹、紅海欖;6號(hào)樣地接近高潮線，樣地內(nèi)紅樹林的豐富度為3種/64㎡，樹種分別是白骨壤、木欖、無瓣海桑。從7次觀測(cè)的情況來看，白骨壤為先鋒樹種，每個(gè)樣地內(nèi)紅樹林的豐富度均沒有發(fā)生增減，表明該紅樹林種類沒有發(fā)生變化。

2.2.3? 紅樹林生長(zhǎng)基本情況良好。

從3個(gè)樣地跟蹤調(diào)查樣本植株的冠幅直徑（圖3）、基徑（圖4）、樹高（圖5）等數(shù)據(jù)曲線和幼苗分枝、葉片數(shù)及樹冠高度的調(diào)查數(shù)據(jù)可見，紅樹林的長(zhǎng)勢(shì)總體良好，白骨壤為優(yōu)勢(shì)種。調(diào)查期間仍有白骨壤幼苗長(zhǎng)出。但也出現(xiàn)了樹高、基徑、冠幅數(shù)據(jù)有逐年變小的現(xiàn)象。紅樹林本身生長(zhǎng)速度較慢，分析個(gè)別數(shù)據(jù)逐年變小原因有3種可能：一是每次測(cè)量間存在誤差;二是植株周邊的沙土被風(fēng)浪沖擊堆高，導(dǎo)致地面測(cè)量點(diǎn)逐年升高而測(cè)量出的數(shù)據(jù)變小;三是風(fēng)浪和臺(tái)風(fēng)吹擊致使枝葉折斷，導(dǎo)致植株冠幅直徑、幼苗分枝數(shù)及葉片數(shù)等數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。如2015年10月超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“彩虹”登陸我市，對(duì)樣地有所破壞，在2015年11月的調(diào)查中，1號(hào)樣地測(cè)得紅海欖②的9枝主莖主枝被折斷。

綜上所述，基本可以推斷湛江鋼鐵項(xiàng)目沒有對(duì)東頭山島周圍的海域造成污染。

2.2.4? 學(xué)生的知識(shí)、技能和科學(xué)素養(yǎng)等方面得到提升。通過實(shí)踐活動(dòng)，同學(xué)們不僅掌握了紅樹林基本知識(shí)和研究的基本方法，提高了學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了環(huán)境保護(hù)意識(shí)，還初步形成了提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、合作交流等科學(xué)探究能力，逐漸養(yǎng)成了尊重科學(xué)、敢于質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、勇于創(chuàng)新的科學(xué)素質(zhì)，以及關(guān)注與生物學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題、主動(dòng)參與社會(huì)決策的意識(shí)。

責(zé)任編輯 邱 麗