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摘 要 叙述了以一杯池塘水来模拟一个微型的生态系统，观察其中的生物类型和数量随着时间发生的变化，以强化初生演替和次生演替的概念。
关键词 探究 初生演替 次生演替
群落演替是生态学的基础理论，群落演替中初生演替和次生演替的概念十分抽象，难以理解，容易混淆。群落演替描述了生态系统在一段时间内逐渐发生的一系列变化，这一系列的变化是一个持续的而长久的过程，一般是比较难以观察的，因为完成一次群落演替一般需要10年或上百年。本研究通过实验将教学内容变抽象为具体，有助于学生理解理论知识。笔者用一杯池塘水来模拟一个微型的生态系统，观察其中的生物类型和数量随着时间发生的变化，以强化初生演替和次生演替的概念。实验方法参照美国高中主流理科教材《Biology·The Dynamics of life》的中译本《生物·生命的动力》。
1 材料
实验器材：3个烧杯、3支滴管、标签纸、玻璃棒、池塘水、煮过的白米饭粒、量筒、显微镜、载玻片与盖玻片等
2 实验方法
（1） 取池塘水样。实验用池塘水采自于四川省成都市郊區一池塘。
（2） 取400 mL池塘水进行高温灭菌。在3个烧杯上分别贴上A、B、C的标签。在每个瓶中倒入等量（110 mL）的已灭菌的池塘水。向A瓶再加10 mL灭菌的池塘水；B瓶再加10 mL灭菌的池塘水并加入10粒煮过的白米饭；C瓶加入10粒煮过的白米饭、10 mL未灭菌的池塘水和一些原来在池塘水中的植物。轻轻地搅动每个烧杯，在数据本上记录每个瓶中的浑浊度，分为1-10度，其中10度表示最浑浊。在每个装片上分别标上A、B、C。用不同的干净的滴管吸取每个烧杯中池塘水样。在低倍镜下观察各个装片，说出视野中看到的自养生物和异养生物的名称，并依此描述其特征，或绘制一个草图，记录每种生物的数量。完成第一次观察的数据表。并将3个烧杯置于有光的区域下。接下来每隔3 d观察瓶中的变化，并重复步骤4次，认真的进行记录。
（3） 教师提出问题。数据分析时，教师注意引导 学生考虑以下问题：哪个瓶属于对照组？煮过的米饭的作用是什么？哪一瓶的池塘水的浑浊度是最轻的？为什么？描述一段时间后自养生物数量和类型的变化。这是生物演替吗？是初生演替还是次生演替？请说明理由。在本次实验中你能不能观察到顶级生态系统，为什么？描述可能影响实验结果的因素，并说明如何才能尽量控制这些因素。学生根据这些问题来对实验数据进行分析。
（4） 知识的升华。学生撰写论文，制作PPT，将实验结果和结论在班级中展示。
3 实验结果及分析
3.1 结果
实验A组属于对照组，在B组和C组加入煮熟的米饭是为烧杯中的生物提供有机物。实验中A组的池塘水浑浊度最轻，C组最浑浊；到实验第21天，A组浑浊度为4度，B组6度，C组达到10度。这是因为在A组中生物最少，随着实验时间的增加，三组中的细菌数量都在增加，而A组中的有机物相对B组和C组少，主要由灭菌后的池塘水里面残留的一些原生生物尸体提供，所以A组的细菌相对更少，C组中加入了池塘水的原液，所以细菌以及其他原生生物的数量更多。由于受到条件的限制，如光照，有机物等，在实验中无法观察到顶级生态系统。
3.2 实验中观察到的生物及特征
在3组实验中分别看到了不同的生物，并且记录了随着时间的推移这些生物的数量变化（表1）。A组作为对照实验，只在实验第三天时观察到了细菌，能够在低倍镜下观察到细菌在运动，并随实验时间延长细菌数增多。B组在实验第三天时观察到细菌，在实验的第十五天出现了蓝藻，在低倍镜下，可以观察到蓝藻呈丝状体的细胞群，细菌和蓝藻数量都在逐渐增多。从一开始B组中没有生物，到细菌和蓝藻的出现，形成了新的生物群体，这种演替就属于初生演替。在实验C组一开始观察到细菌、浮萍、大型溞和剑水蚤，衣藻，尖头杆吻虫和在12天时观察到的蓝藻。其中，大型蚤和剑水蚤在实验的第20天消失，尖头杆吻虫在实验的第15天消失，衣藻在第18天消失。由一开始以枝角类生物（大型蚤和剑水蚤）为主，变为以细菌等生物为主的生物群体，C组的演替属于次生演替。浮萍属于浮萍科的植物，结构比较简单，仅由叶状体和根系组成，叶状体的基部有囊，进行无性生殖，在根的着生处一侧产生新芽，生长周期较短，大约2～3 d繁殖1代。枝角类的水蚤生长迅速，繁殖快，主要滤食细菌，头部有2对明显的触角，第一对触角较小，第二对特别发达，可分为内枝和外枝，能在水中划动，属于异养型生物。观察到的衣藻藻体为单细胞，卵形，细胞前端有2条等长的鞭毛，藻体借鞭毛的摆动而游动，喜光，因衣藻能进行光合作用，属于自养型生物。尖头杆吻虫体长约4 mm，体宽0.25 mm，能在水中游泳在低倍镜下比较透明，口前叶呈圆锥形，先端突出，形成一条长吻，长吻呈杆状且透明。
3.3 问题的分析
对于数据的收集，定量和定性数据收集同步进行，将2种结果加以整合将更有说服力。在实验中除了观察池塘水中的各种生物的生理特征以外，还对各种生物进行了数量统计。由于水中的生物具有运动能力，无论是在低倍镜下，还是在烧杯中直接观察，数量的统计都有一定的难度，所以统计出的数据可能存在误差，因此主要进行定性分析。在实验过程中，浮萍的繁殖量不是很大，很可能是因为实验的光照条件不足。
在实验后学生提出问题：为什么B组会在15 d后会有蓝藻出现？经过分析，可能是由于在制作装片时滴管的交叉使用，将蓝藻带人到了B组。学生又提出问题：那么我们的这次实验是不是就算失败了呢？其实不然，生态系统本身就是暴露在外界的，生态系统中生物的演替本身就受到外界因素的影响，而现在的主要外界因素就是人为因素，现在人类活动不正是在过多的干涉了自然环境，导致了生态系统严重被破坏，并且人类正在为此付出巨大的代价，如全球变暖，臭氧层破坏，水体污染，空气污染等，当然人们现在已经逐渐意识到保护环境的重要性，只要认真治理，环境问题是可以得到改善的。
从实验样品的采集、实验的实施到论文的撰写，都是由学生自主参与完成。他们在整个实验过程中遇到了各种问题，通过资料的查阅及各方面的努力解决了在实际操作中遇到的困难，增强了学生解决问题的能力，激发了学生主动学习的热情，同时也提高了他们的创新意识。通过实验将抽象的概念变得更生动，加强了学生对概念的理解，提高了学生的学习热情，更加深了学生的环保意识。
参考文献：
[1] [美]奥尔顿·比格斯等.生物·生命的动力[M].廖苏梅，曾立等译.杭州：浙江教育出版社，2008：110-111.
[2][3] 吴相钰，陈守良等.陈阅增普通生物学[M].北京：高等教育出版社，2009：457-460.
[4] 朱晔荣，马荣等.浮萍相关研究的几方面重要进展[J].生物学通报，2010，45（4）：4-6.
[5] 刘恩山，张颖之.以科学研究的思路和范式进行生物学教育研究[J].生物学通报.2013，48（4）：28-31.
关键词 探究 初生演替 次生演替
群落演替是生态学的基础理论，群落演替中初生演替和次生演替的概念十分抽象，难以理解，容易混淆。群落演替描述了生态系统在一段时间内逐渐发生的一系列变化，这一系列的变化是一个持续的而长久的过程，一般是比较难以观察的，因为完成一次群落演替一般需要10年或上百年。本研究通过实验将教学内容变抽象为具体，有助于学生理解理论知识。笔者用一杯池塘水来模拟一个微型的生态系统，观察其中的生物类型和数量随着时间发生的变化，以强化初生演替和次生演替的概念。实验方法参照美国高中主流理科教材《Biology·The Dynamics of life》的中译本《生物·生命的动力》。
1 材料
实验器材：3个烧杯、3支滴管、标签纸、玻璃棒、池塘水、煮过的白米饭粒、量筒、显微镜、载玻片与盖玻片等
2 实验方法
（1） 取池塘水样。实验用池塘水采自于四川省成都市郊區一池塘。
（2） 取400 mL池塘水进行高温灭菌。在3个烧杯上分别贴上A、B、C的标签。在每个瓶中倒入等量（110 mL）的已灭菌的池塘水。向A瓶再加10 mL灭菌的池塘水；B瓶再加10 mL灭菌的池塘水并加入10粒煮过的白米饭；C瓶加入10粒煮过的白米饭、10 mL未灭菌的池塘水和一些原来在池塘水中的植物。轻轻地搅动每个烧杯，在数据本上记录每个瓶中的浑浊度，分为1-10度，其中10度表示最浑浊。在每个装片上分别标上A、B、C。用不同的干净的滴管吸取每个烧杯中池塘水样。在低倍镜下观察各个装片，说出视野中看到的自养生物和异养生物的名称，并依此描述其特征，或绘制一个草图，记录每种生物的数量。完成第一次观察的数据表。并将3个烧杯置于有光的区域下。接下来每隔3 d观察瓶中的变化，并重复步骤4次，认真的进行记录。
（3） 教师提出问题。数据分析时，教师注意引导 学生考虑以下问题：哪个瓶属于对照组？煮过的米饭的作用是什么？哪一瓶的池塘水的浑浊度是最轻的？为什么？描述一段时间后自养生物数量和类型的变化。这是生物演替吗？是初生演替还是次生演替？请说明理由。在本次实验中你能不能观察到顶级生态系统，为什么？描述可能影响实验结果的因素，并说明如何才能尽量控制这些因素。学生根据这些问题来对实验数据进行分析。
（4） 知识的升华。学生撰写论文，制作PPT，将实验结果和结论在班级中展示。
3 实验结果及分析
3.1 结果
实验A组属于对照组，在B组和C组加入煮熟的米饭是为烧杯中的生物提供有机物。实验中A组的池塘水浑浊度最轻，C组最浑浊；到实验第21天，A组浑浊度为4度，B组6度，C组达到10度。这是因为在A组中生物最少，随着实验时间的增加，三组中的细菌数量都在增加，而A组中的有机物相对B组和C组少，主要由灭菌后的池塘水里面残留的一些原生生物尸体提供，所以A组的细菌相对更少，C组中加入了池塘水的原液，所以细菌以及其他原生生物的数量更多。由于受到条件的限制，如光照，有机物等，在实验中无法观察到顶级生态系统。
3.2 实验中观察到的生物及特征
在3组实验中分别看到了不同的生物，并且记录了随着时间的推移这些生物的数量变化（表1）。A组作为对照实验，只在实验第三天时观察到了细菌，能够在低倍镜下观察到细菌在运动，并随实验时间延长细菌数增多。B组在实验第三天时观察到细菌，在实验的第十五天出现了蓝藻，在低倍镜下，可以观察到蓝藻呈丝状体的细胞群，细菌和蓝藻数量都在逐渐增多。从一开始B组中没有生物，到细菌和蓝藻的出现，形成了新的生物群体，这种演替就属于初生演替。在实验C组一开始观察到细菌、浮萍、大型溞和剑水蚤，衣藻，尖头杆吻虫和在12天时观察到的蓝藻。其中，大型蚤和剑水蚤在实验的第20天消失，尖头杆吻虫在实验的第15天消失，衣藻在第18天消失。由一开始以枝角类生物（大型蚤和剑水蚤）为主，变为以细菌等生物为主的生物群体，C组的演替属于次生演替。浮萍属于浮萍科的植物，结构比较简单，仅由叶状体和根系组成，叶状体的基部有囊，进行无性生殖，在根的着生处一侧产生新芽，生长周期较短，大约2～3 d繁殖1代。枝角类的水蚤生长迅速，繁殖快，主要滤食细菌，头部有2对明显的触角，第一对触角较小，第二对特别发达，可分为内枝和外枝，能在水中划动，属于异养型生物。观察到的衣藻藻体为单细胞，卵形，细胞前端有2条等长的鞭毛，藻体借鞭毛的摆动而游动，喜光，因衣藻能进行光合作用，属于自养型生物。尖头杆吻虫体长约4 mm，体宽0.25 mm，能在水中游泳在低倍镜下比较透明，口前叶呈圆锥形，先端突出，形成一条长吻，长吻呈杆状且透明。
3.3 问题的分析
对于数据的收集，定量和定性数据收集同步进行，将2种结果加以整合将更有说服力。在实验中除了观察池塘水中的各种生物的生理特征以外，还对各种生物进行了数量统计。由于水中的生物具有运动能力，无论是在低倍镜下，还是在烧杯中直接观察，数量的统计都有一定的难度，所以统计出的数据可能存在误差，因此主要进行定性分析。在实验过程中，浮萍的繁殖量不是很大，很可能是因为实验的光照条件不足。
在实验后学生提出问题：为什么B组会在15 d后会有蓝藻出现？经过分析，可能是由于在制作装片时滴管的交叉使用，将蓝藻带人到了B组。学生又提出问题：那么我们的这次实验是不是就算失败了呢？其实不然，生态系统本身就是暴露在外界的，生态系统中生物的演替本身就受到外界因素的影响，而现在的主要外界因素就是人为因素，现在人类活动不正是在过多的干涉了自然环境，导致了生态系统严重被破坏，并且人类正在为此付出巨大的代价，如全球变暖，臭氧层破坏，水体污染，空气污染等，当然人们现在已经逐渐意识到保护环境的重要性，只要认真治理，环境问题是可以得到改善的。
从实验样品的采集、实验的实施到论文的撰写，都是由学生自主参与完成。他们在整个实验过程中遇到了各种问题，通过资料的查阅及各方面的努力解决了在实际操作中遇到的困难，增强了学生解决问题的能力，激发了学生主动学习的热情，同时也提高了他们的创新意识。通过实验将抽象的概念变得更生动，加强了学生对概念的理解，提高了学生的学习热情，更加深了学生的环保意识。
参考文献：
[1] [美]奥尔顿·比格斯等.生物·生命的动力[M].廖苏梅，曾立等译.杭州：浙江教育出版社，2008：110-111.
[2][3] 吴相钰，陈守良等.陈阅增普通生物学[M].北京：高等教育出版社，2009：457-460.
[4] 朱晔荣，马荣等.浮萍相关研究的几方面重要进展[J].生物学通报，2010，45（4）：4-6.
[5] 刘恩山，张颖之.以科学研究的思路和范式进行生物学教育研究[J].生物学通报.2013，48（4）：28-31.