石头下的隐藏者

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  摘 要:涡虫是扁形动物门的代表动物,也是动物实验教学中必观察的动物之一。对涡虫活体、整体玻片标本的观察,有助于了解扁形动物两侧对称、三胚层、无体腔、焰细胞和神经系统等结构及涡虫适应自由生活的基本特征。通过查阅涡虫的相关文献资料,系统整理生活习性、采集、培养、观察方法及应激性等相关内容,旨在为扁形动物涡虫的教学提供参考。
  关键词:涡虫;动物学;实验教学;文献整理
  The elfin under the stone:Dugesia
  Wu Jinzhi Huang Xiaojuan Bian Xun
  College of life sciences Guangxi Normal University GuangxiGuilin 541006
  Abstract:As typical animal of phylum Platyhelminthes,Dugesia has been widely used in Zoological Experimental teaching.Through observing the living and whole slide specimens,students can understand the structures of Platyhelminthes,such as freeliving,bilateral symmetry,three germ layers,acoelomata,flame cells and laddertype nervous system.By consulting the relevant literature and data of Dugesia,the life habits,and the method of collection,cultivation observation,and stimulation were systematically sorted out and summarized.We hope the paper can provide reference for the further teaching of the flatworms.
  Keywords:Dugesia;Zoology;Experimental teaching;Literature collection
  
  涡虫(Dugesia)是扁形动物门(Platyhelminthes)涡虫纲(Turbellaria)的代表动物,实验室常用的涡虫为日本三角涡虫(Dugesia japonica)。涡虫体较小,柔软,长约5~30毫米,宽约1~5毫米,呈柳叶状,背腹扁平,背面多褐色,与石头的颜色相近,腹面色浅,密生纤毛,在水中做游泳状爬行。体前端呈三角形,两侧各有一耳突,头部背面有两个黑色眼点。身体中部稍后腹面中线上有口,饥饿或麻痹状态下,咽从口中伸出。涡虫喜阴凉条件,对水质和水温的要求较高,以水流缓慢的溪间居多,避强光性,适应弱光的环境。[1]
  1 涡虫采集
  1.1 采集条件
  涡虫大多数栖息于水质清澈阴凉且上游无污染、有機质多的水系,在淤泥、水藻、石块下较常见。少数生活在有卵萝卜螺分布的污水中,或在无污染或污染程度较轻的水井中。有时一条溪流中涡虫往往分区段分布,采集时应选择多个采集点。自然条件下,涡虫的适宜温度在19~26℃,秋、冬、春季是最佳的采集时间[2]。夏天光线较强,最好选用棕色广口瓶,以免涡虫受强光照射后发生自身融化。如果采集时间较长,涡虫的数量较多,需多加一些水并常换水,以免水温过高或缺氧导致涡虫死亡。
  1.2 采集方法
  1.2.1 直接采集法[3]
  先用小棒将水搅浑,再用大口吸管吸取浮游在水中的涡虫。或在陈旧的水井汲水并静置待涡虫舒展躯体后吸入瓶中。
  1.2.2 翻看石块法[1]
  适用于熟悉涡虫分布的采集人员。采集时,应迅速而轻轻地将石头拿出水面,将石块底面翻向上,仔细寻找涡虫,发现涡虫后,立即用毛笔将涡虫挑出伸进装有当地溪水的瓶子中。
  1.2.3 食物诱捕法[1]
  适用于较少数量涡虫的采集。在水域较宽或水较深的环境,从水中捡些石块,用绳线将涡虫喜爱的动物肝片、蚯蚓碎段等食物缠绕在石块上,然后食物面朝下后放入原水域中。30~40min后,用翻看石块法观察涡虫。
  2 涡虫培养
  涡虫对生活环境要求严格,既要保证水质又要确保水温适宜。培养水可用原生态水和不受污染的井水;自来水须置于阳光下暴晒约一星期,去除水中有害的氯气。[4]   2.1 短期培养
  将采集到的涡虫放在净水培养缸内,并放入石块、水草等模拟涡虫的原生态环境。饲养过程中,隔天定时投饵,投食后2~3小时及时清理未食完的饵料并更换培养水。换水的次数与气温有关,气温越高则需勤换水,避免水质变坏导致涡虫死亡。[5]
  2.2 长期培养
  根据涡虫的生活环境,在培养缸中放一层沙石及适量水草,注入暴晒去除氯气的自来水。将水蚤、剑水蚤或水螅等活动物和涡虫一起放入培养缸中饲养,每星期投喂2次,一到两星期更换一次水,可保证涡虫生长良好,繁殖迅速[5]。也可以用普通玻璃设计A、B培养缸,软管连接两缸,把自来水龙头拧开到滴水状态,使水滴经B缸晒去氯气后由溢水孔流到A缸,多余的水经A缸排出,构成1个微型水系统,以满足涡虫培养的需要[6]。
  2.3 饲养饵料
  涡虫为肉食性种类,食性范围较广,蚯蚓、动物的肝、脾脏、血块、熟蛋黄、蛋糕、淡水小甲壳类如田螺、水蚤、剑水蚤等都可喂养[7]。春、秋季涡虫活动频繁,进食多。若长期以单一食物饲养,不利于涡虫的生长繁殖。因此,最好保证食物的多样性,将食物切成小薄块,每周喂食2次,每次喂食量不宜太多,否则食物残渣过多容易引起水质变坏[7]。
  2.4 涡虫的摄食
  涡虫有口无肛门,为不完全消化系统。取食时分泌消化液在水中扩散,引起周围觅食涡虫的兴奋,两个耳突煽动频率加快。消化液还可以帮助涡虫准确地找到食物地方向[8]。有实验表明,涡虫的摄食行为受诸多因素的影响[9]:温度在10~15℃最利摄食,高于30℃或低于5℃涡虫基本不摄食,25℃时涡虫摄食量很少;对食物反应的快慢顺序为:摇蚊幼虫>牛蛙肝脏>鸡蛋蛋黄;饥饿3d时摄食速度>1d,随着饥饿时间的增长,涡虫对食物的敏感性和摄食速度与饥饿3d的涡虫基本相同;耳突对摄食行为有影响,对食物出现反应时间:耳突后横切>戳两边耳突>对照组(未做任何处理)。
  3 涡虫内部结构观察
  3.1 咽的观察
  咽为涡虫的取食器官,通常藏在咽鞘内,摄食时才会伸出来。那么如何观察涡虫的咽呢?通过阅读相关资料,总结了以下三种方法:
  3.1.1 食物引诱法[10]
  将饥饿数天的涡虫置于滴有清水载破片上,待涡虫适应新水域,运动缓慢时,在水滴中加入少量食物,发现涡虫很快爬向食物,观察涡虫身体后1/3处,可见咽迅速从体内伸出。咽不断地收缩扩张,将食糜吸入体内,之后咽缩回体内。此方法的弊端在于涡虫取食时咽并非完全伸出且容易被食物遮挡,加上投食后水体会变浑浊,不易观察。
  3.1.2 化学麻醉法[11]
  选取个体较大的健康涡虫置于在载玻片的水滴中,将薄荷、乙醚、硫酸镁等麻醉剂缓缓投入载玻片上的水滴中,可见涡虫逐渐被麻醉,有一条管状结构从口中翻出体外,此即为咽。注意麻醉剂的用量不当会引起涡虫死亡。
  3.1.3 低压电击法[12]
  用毛笔将涡虫拨至含清水培养皿中央,培养皿下衬一张深色纸。用3V左右的电池正极放头端,负极放尾端。电击直至涡虫咽伸出,抽去电极,咽自然舒展。当咽缩回时,再次电击,咽又伸出。电击五六次后,咽停留时间要长些。因电击后虫体变形,所以用此法观察咽可放在实验结束时进行。
  3.2 焰细胞的观察[13]
  涡虫的身体柔软,常不易观察到原肾系统的排泄单位——焰细胞。在饥饿状态下,涡虫会消耗自身的实质组织来维持生命,此类组织的消耗利于增加组织的透明度,便于观察。将饥饿的涡虫置于载玻片上,加1~2滴水,用双面刀切除涡虫的头部后将身体切成数段,加盖玻片,轻压使涡虫的组织溃散。待水流静止后置于低倍显微镜下观察,可见虫体两侧有一系列不规则的亮光。转高倍镜下观察,可见闪烁处有细管道分支,其组织间有微流,微流所在的管道就是原肾管。顺着微流向上找,可以看见焰细胞的鞭毛。能否观察到焰细胞,主要取决于压片的好坏,若细胞均匀铺开为1层,就容易看见焰细胞,否则不易见到。
  3.3 神经细胞的观察
  涡虫的神经节集中且呈梯状神经,神经系统的观察需先将涡虫置于黑暗条件下培养一周使体表褪色,再将涡虫置于载玻片上,待其体舒展后用10%冰醋酸处死并固定,直至身体透明;再将涡虫置于Schiff试剂染色1~2h;然后依次通过含有亚硫酸溶液的培养皿,再用蒸馏水洗去体表染液;最后用10%甘油封住,再用甘油明胶或中性树胶封片。[14]显微镜下观察,可见涡虫的中枢神经系统由马蹄形的脑和从脑发出的2条纵神经索组成,神经元彼此形成合胞体。纵神经索和其横连合排列成阶梯状,咽壁神经也呈梯状[15]。
  4 涡虫的繁殖
  涡虫雌雄同体,异体受精,生殖分有性生殖和无性生殖两种方式。涡虫的生殖与温度密切相关;水温高于16℃进行无性横裂生殖,生殖速度随温度的升高而加快,最适宜温度在24~26℃;低于16℃进行有性生殖。每年4~5月和9~10月进行2次有性生殖,无性生殖主要在6月份进行。[17]无性生殖断裂部位在咽鞘末端下方的尾部及从耳突向下23mm至口以上一段区间内。在生殖季节,肉眼可观察到一条与咽囊粗细相同,但略长的白色生殖孔,约咽鞘末端0.2cm處,生殖季节之后,生殖器官消失。每只涡虫每5~7天可产直径0.1~0.2cm的卵囊一个,刚产出时呈奶黄色,逐渐由浅变深至黑色,以卵囊柄附着在容器壁上。[7]涡虫再生能力很强,不论横切或纵切或纵横切都能再生成活,成活率随着切割段数的增加逐渐下降,横切的成活率最高[18]。
  5 涡虫的应激性   为深入了解涡虫的行为特征,可以通过应激性试验,探究涡虫身体不同部位对外界刺激的反应程度、对食盐、酸、光照的趋避性及对电刺激的反应。
  5.1 涡虫的应激反应[19]
  挑选一条活涡虫,置于载玻片的水滴中,用放大镜或显微镜观察。待涡虫适应新水域后,用解剖针轻触涡虫的体前端、后端及其他部位,观察涡虫身体不同部位对刺激的反应强度。通过观察发现,当刺激涡虫体前端时,涡虫后缩且反应最快,刺激涡虫身体侧端和背部时反应强度次之,刺激涡虫体后端时反应最慢,这与涡虫神经系统的结构有关。用解剖针不断地刺激涡虫,发现涡虫的反应程度有所减缓,说明涡虫会不断适应周边的环境,具有适应环境的能力。
  5.2 涡虫对食盐的趋性
  在载玻片上涡虫滑行前方的水中放一小粒食盐,发现涡虫靠近食盐粒会后缩。这与涡虫生活于淡水中有关,随着食盐溶解溶液浓度的提高,涡虫对食盐产生负趋性。
  5.3 涡虫对酸的趋性
  用滴管吸取一条涡虫,连水滴一起置于载玻片上。用另一支滴管吸取0.04%的醋酸一滴,滴在有涡虫的水滴旁,用pH试纸检测醋酸和水滴的pH值,用解剖针在两液滴之间划一条液桥,观察涡虫的运动。一段时间后发现,刚开始涡虫会往醋酸液滴方向游动,当遇到醋酸时会后缩,向其他方向游动。实验所采用的涡虫适应偏酸性的环境,但酸度过高对涡虫有害。因此,涡虫对于高浓度的酸具有负趋性。
  5.4 涡虫对光照的趋性
  涡虫地眼点不成像,只能感受光线的强弱。将数条涡虫放入盛有清水的培养皿中,用黑纸或黑塑料袋将培养皿的一半盖住,放在有光照的环境下。一段时间后,观察发现黑暗环境下的涡虫数目较多,这与涡虫喜欢生活在石块下的情况相符,说明涡虫对光具有负趋性,更喜欢黑暗的环境。也可以通过制作一个密闭黑箱,观察不同光照强度对涡虫运动的影响。结果显示,400lx以下的光照强度对涡虫摄食无影响;当光照强度达800lx时,约96.7%的涡虫停止摄食;当光照强度增至1000lx时,涡虫全部停止摄食。[16]
  6 结语
  从扁形动物开始出现两侧对称、三胚层,为动物由水生向陆生、由固着或漂浮生活向自由爬行生活过渡提供了条件,在动物的进化中具有重要意义。涡虫是扁形动物门营自由生活的代表动物,也是动物学教学中重要的实验材料。对涡虫采集、培养、结构观察、繁殖、应激性等方面资料的整理,为进一步开展探究设计型实验培养学生发现问题、分析问题和实践动手能力提供参考。
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  基金项目:本文系广西师范大学课程思政示范课程第三批建设项目
  作者简介:吴金枝(2000— ),女,壮族,广西百色人,本科生;黄小娟(2001— ),女,壮族,广西百色人,本科;边迅(1986— ),男,汉族,内蒙古乌兰察布人,博士,讲师,研究方向:无脊椎动物教学,昆虫分类、进化及文化。
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