水蚤心率觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)條件探究

顧源媛 （西安交通大學(xué)蘇州附屬初級(jí)中學(xué) 江蘇蘇州 215021）

“探究酒精對(duì)水蚤心率的影響”是蘇科版初中生物學(xué)8 年級(jí)下冊(cè)“遠(yuǎn)離煙酒，拒絕毒品”一節(jié)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。水蚤是一類小型的甲殼動(dòng)物，廣泛生活于淡水中。其心臟在顯微鏡下呈略不透明的白色，位于背部中央偏上部，而身體呈半透明，在顯微鏡下能較為方便地觀察心臟、測(cè)定心率。為計(jì)數(shù)方便，常計(jì)數(shù)每10 s 水蚤的心臟跳動(dòng)次數(shù)。但不同種類水蚤的心率變化范圍很廣，每分鐘心臟的跳動(dòng)次數(shù)為100～350 次之間不等。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，若心率超過(guò)240 次/min，即每10 s 心臟跳動(dòng)超過(guò)40 次，學(xué)生較易數(shù)錯(cuò)。教師可研究影響水蚤心率的各類可控因素，并改進(jìn)觀測(cè)措施，以幫助學(xué)生準(zhǔn)確計(jì)數(shù)水蚤心率。

1 水蚤心臟位置的確定

本實(shí)驗(yàn)成功的前提是能迅速準(zhǔn)確找到水蚤心臟的位置。教師需引導(dǎo)學(xué)生在低倍顯微鏡下尋找能從側(cè)面觀察的水蚤個(gè)體，明確其心臟位于背部中央偏上方。在成熟水蚤個(gè)體中，背部可能會(huì)有多個(gè)黑色的卵，注意區(qū)別（圖1）。在學(xué)生測(cè)定水蚤心率前，先要求學(xué)生清楚觀察到心跳。

圖1 水蚤的心臟及卵

2 影響水蚤心率的可控因素

不同的內(nèi)部和外部因素會(huì)影響水蚤的心率。例如，水蚤的大小、品種、營(yíng)養(yǎng)狀況、水體的含氧量和水溫等。教師可人為改變易于控制的變量，選擇心率較小的水蚤作為實(shí)驗(yàn)材料。本文主要從水溫和營(yíng)養(yǎng)狀況分析。

2.1 水溫對(duì)水蚤心率的影響 不同品種的水蚤，耐受的水溫范圍不同。選擇同一品種、大小相似的成年水蚤，分為3 組。每組10 只水蚤，分別置于9℃、15℃和28℃的水溫環(huán)境中，計(jì)數(shù)這30 只水蚤每10 s 的心臟跳動(dòng)次數(shù)。數(shù)據(jù)可繪制成散點(diǎn)圖（圖2）。分析數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，隨著水溫的增高，水蚤心率變快。28℃水蚤的平均心率在40 次/10 s 以上，計(jì)數(shù)有一定難度；9℃的水溫，水蚤心率過(guò)慢，低溫嚴(yán)重影響了水蚤的生存狀態(tài)。而水溫15℃左右時(shí)，水蚤的心率約33 次/10 s，學(xué)生能較為方便地計(jì)數(shù)。

圖2 不同水溫下水蚤的心率

2.2 營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)水蚤心率的影響 水蚤可用酵母或鮮奶進(jìn)行喂養(yǎng)。每天換水1/2（投喂前換水），15 d 時(shí)全部換水。同一品種、大小相似的成年水蚤分為2組，每組10只。一組水蚤暫不喂食酵母1周，使其處于饑餓狀態(tài)；另一組水蚤每天喂食少量酵母，使其處于飽食狀態(tài)。計(jì)數(shù)這20 只水蚤在不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下的心率，結(jié)果如圖3 所示（水溫約20℃）。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，飽食的水蚤心率快，饑餓的水蚤心率慢。教師在準(zhǔn)備此實(shí)驗(yàn)前，可暫停喂食水蚤數(shù)天，使其處于稍微饑餓的狀態(tài)，便于計(jì)數(shù)心率。

圖3 不同營(yíng)養(yǎng)狀況下水蚤的心率

3 水蚤心率計(jì)數(shù)方法

若教師選擇15℃左右水溫下，饑餓的成年水蚤作為實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生可在顯微鏡下清楚計(jì)數(shù)水蚤的心率。若選擇實(shí)驗(yàn)材料的水蚤品種，本身心率較快，可利用數(shù)碼顯微鏡的視頻拍攝功能，錄制10 s 視頻。學(xué)生在顯微鏡下來(lái)不及計(jì)數(shù)，可慢速播放視頻，輕松準(zhǔn)確地觀測(cè)心率[1]。若學(xué)校實(shí)驗(yàn)室無(wú)數(shù)碼顯微鏡，教師可自制“數(shù)碼顯微鏡”，即用手機(jī)的攝像頭對(duì)準(zhǔn)顯微鏡的目鏡進(jìn)行視頻錄制，或在顯微鏡目鏡上加裝卡扣，將手機(jī)鏡頭固定于目鏡上，輕松拍攝水蚤10 s 的心臟跳動(dòng)，并計(jì)數(shù)心率。