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導語:在動物學研究方向的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優秀范文,愿這些內容能夠啟發您的創作靈感,引領您探索更多的創作可能。
【關鍵詞】動物學實驗;大學生;科研
大學生進入高等學校后普遍存在著沒有學習目標、懶散、缺乏學習動力的現象。面臨考試也只是臨時突擊、臨陣磨槍,對知識的掌握是學完就忘,沒有達到高等教育有目的----由應試教育向素質教育的轉變。實驗課是最能調動學生興趣和積極性的課程,它能將課本中講的理論知識應用于實踐中,因此大學要特別重視實驗課程的作用。通過實驗教學鞏固課本知識,通過實驗教學與科研項目相接合來培養大學生的科研素質,為大學生走向社會及進一步深造打好基礎。筆者幾年年中,為了加強學生的科研素質,充分利用寒暑假實驗室的閑暇時間,發揮實驗設備潛力,組織學生制做試驗材料,開展科研試驗,對學生進行科研素質教育。
一、興趣是培養科研素質的前提
興趣能夠使大學生由被動學習變為主動學習。有了學習興趣,才能最大程度地發揮學生的對知識學習的潛能及創造發明能力。培養動物學實驗興趣,調動學習積極性,是培養科研素質的關鍵環節[1]。首先在開展實驗課前提出科學問題,讓學生帶著問題開展試驗,正如愛因斯坦所說:“提出一個問題往往比解決一個問題更重要,因為解決一個問題也許僅僅是一個數學上的或實驗上的技七而已。而提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看舊的問題,卻需要有創造性的想象力,而且標志著科學的真正進步。”例如:在實驗過程中,操作步驟的不同或不規范,就會出現不同的結果,從而激起了興趣,在實驗前要做好充分準備,查閱相關文獻資料,實驗過程中請教老師、同學,對實驗結果應當分析、對比、討論,撰寫實驗報告等。這種方式增強了學生的學習主動性,激發了學習的熱情,也增加了對科學研究的興趣。另外,讓學生自己準備實驗材料也是激發學習興趣的良好方法。我們《動物學實驗》經常會使用一些活體的動物作為實驗材料,這些實驗材料在自然界是普通存在,讓學生自己去捕獲,自己去擴群培養,即增加了學生的學習興趣,又節約了實驗開銷。
二、參與科研試驗是培養科研素質的核心
科學研究不同于以往的學習,一個科研項目涉及的并不是一門學科的知識,它可能是多種學科知識的綜合[2]。例如在進行果蠅腦電波的研究中,首先學生需要學習文獻檢索方法,在大量查閱中、外文文獻的基礎上確定自己的實驗方案,實驗方案的制訂要反復論證可行性、科學性及邏輯性,這中間可能涉及動物生理學、細胞生物學的知識,在試驗結果得出后要開展試驗數據的整理,這涉及到統計學方面的知識。所以科研素質是大學生綜合知識和能力的培養,參與科研試驗是培養科研素質的有效方法。
三、團隊協作是培養科研素質的必備條件
《動物學實驗》中有對各個門的代表動物解剖的內容,這一部分內容需要各個實驗小組成員配合完成,有同學操刀,有同學輔助,有同學記錄,是訓練學生團隊精神的良好環節。另外,《動物學實驗》配有野外教學實習環節,這一環節需要各個小組配合完成,小組成員各有分工,有人負責土壤中動物標本的采集,有人負責小溪河流中標本的采集,有人負責樹上標本的采集,即使個人能力再強,也難以擔當大任,這使得學生認識到只有取長補短,互相配合,才能完成任務,提升團隊的成績[3]。在科學發展史上許多成就的取得都是團體努力的結果,依靠自己單打獨拼的時代已經過去,科學研究需要科學團隊,因此團結協作精神成為科研素質培養的必備條件。
四、實事求是是科研素質的要求
在科學研究中,我們經常會遇到試驗沒有達到預想結果的狀況,實事求是就成了一種重要的科研素質,也許不一樣的結果是一項新的發現,但是如果撰改試驗數據,不僅不能得到真實的結果,喪失新發現的機會,也違背了科研人員的基本要求。《動物學實驗》課程一般是驗證已知的實驗結果,培養實驗基本操作能力,但是并不是每個人都能驗證出一模一樣的結果,因為步驟的差異,個人操作的差異,都會造成實驗結果的不同,這時候實事求是是必須要做到的,可以和老師同學一起討論這種差異的原因,而不是直接寫上老師的實驗結果。目前很多高校有大量的學生可以參加的科研活動,象大學生創新項目、大學生挑戰杯活動、大學生一對一導師活動,大學生利用寒暑假參加動物學相關的科研活動,科研試驗的結果是未知,必須保持這種結果的真實性,才能推動科學研究的發展。
五、結束語
通過《動物學實驗》課程結合科研活動,從一定程度上鞏固了學生的專業知識,加深了對理論知識的理解,掌握了新操作技能和知識,開闊了眼界,增強了科學研究的興趣,提高了大學生分析問題和解決問題的能力,培養了大學生團隊協作精神和實事求是的態度,也使學生的綜合素質得到了提高,培養了大學生的科研素質,為大學生進向社會,及進一步深造學習提供了基礎。
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[關鍵詞]動物學 應用能力 開放式教學 特色教學
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)06-0150-03
目前,多媒體教學已成為大學課堂的常態化課堂教學模式,但仍存在許多不足與困境。PPT課堂教學仍是封閉的45分鐘課堂教學,在教學過中學生處于被動狀態,教學氛圍沉悶,不利于培養學生的實踐能力。而良好教學效果的實現需要教學模式的協同創新。教育信息化的重要標志和實現途徑就是教師主導下信息技術與課程的有機整合。
一、利用現代信息技術開放課堂教學
動物學是高校生物學類專業的一門必修專業基礎課,內容龐大、知識體系龐雜、綜合性強。目前,教師在動物學教學過程中已采用PPT多媒體輔助教學,增加了課堂教學的信息量和靈活性。可見,PPT輔助教學既讓課堂現代化,也讓教學輕松化,成為“雙贏選擇”。但有些教師嚴重依賴“PPT”,教學過程中學生處于被動狀態,學生的主體地位無從體現。因此,大多數學生認為課堂教學內容復雜且枯燥,上課過程只是被動地接受知識,學習沒有新意與挑戰,逐漸失去學習興趣與動力,不利于實踐應用能力的培養。可見,對傳統封閉式“PPT依賴”教學模式的改革勢在必行。
(一)精選網絡資源,優化動物學教學內容
近年來,生物學學科、教育研究理論的快速發展及網絡資源形成了一個巨大的信息資源庫。信息技術環境下,學生可以在開放、豐富的網絡資源中學習,使專業理論課的學習與科學前沿、日常生產更好地結合起來。因此,信息技術為學生課內外、校內外與網上網下學習活動創造了多樣化學習平臺。教師務必開展基于信息技術環境下的學與教研究,把握信息技術與課堂教學相結合的切入點,努力創造豐富多彩的立體化教學模式。
現代信息技術快速發展,目前已有許多專業團隊拍攝了大量與動物學學科密切相關的紀錄片、教育片、電影或新聞等,可見與動物學學科相關的網絡資源很豐富。當前學生亦熱衷于利用網絡資源作為學習方式。因此,教師教學過程中應圍繞動物學教學大綱,充分利用網絡資源,抓取動物學課程內容密切相關的資料,及時把動物學學科最新成果引入教學過程,創新教學方法,讓學生借助網絡視頻資源了解國內外動物學發展前沿及動向,開闊視野,激發學生學習興趣。
(二)營造課外自主學習平臺,提高學生實踐應用能力
建構主義教學觀認為,“教”是一種學習情境的創設過程,“學”是學習者自主建構知識的過程,而“教學”是師生合作探究的過程。教師通過精心設計,整合網絡資源與課程內容,把知識學習與具體情景聯系起來,讓學生形成對知識的多角度理解,自主建構知識體系。在動物學教學過程中,教師怎樣才能合理地利用這些豐富多彩的網絡資源,有機地結合動物學課堂教學,創設學習情境呢?首先,采用“任務驅動法”,在上課前,讓學生帶著探究性問題有的放矢地觀看視頻資料,并自主完成相關問題。
例如,學生通過觀看《水母入侵》紀錄片,開展網絡探究式自主學習,解答教師提出的問題,并提出自己的疑問,從而使學生對課堂理論學習內容產生了強烈的好奇心與興趣,帶著自己的收獲與疑惑進入課堂。因此,該節理論課不只是對腔腸動物的結構與生理特點的學習,而是讓學生從多個側面了解腔腸動物的生長繁殖、生理結構及生活史,且進一步了解當今環境污染與腔腸的繁殖、生存等存在密切的聯系,讓學生明確“腔腸動物門”學習的現實意義及相關發展前沿。
(三)課堂教學過程合理利用網絡資源,豐富課堂教學內容
由于高校專業課程教學改革的要求,許多專業基礎課包括動物學的課時大幅精簡,導致內容多、課時少的問題更加突出。教學手段的調整是課程改革成功與否的重要因素。利用網絡資源優化教學內容是提高課堂教學效果,達到教學目的所采取的手段之一。教師通過巧妙利用網絡信息資源,授課過程整合網絡資源與教學內容,改變傳統教學的時空觀,化小為大,化動為靜,化虛為實,有效地擴充課堂容量,適應當前內容多課時少的教學現狀。網絡資源的合理利用為傳統的動物學教學內容注入新鮮血液,使教學內容豐富多彩,讓枯燥繁雜的理論學習煥發出新的活力;同時,讓學生感受到所學的知識是有應用價值的,對所學知識發生興趣。
例如在“腔腸動物門”這一章課堂教學過程中,先了解學生觀看視頻《水母入侵》紀錄片及對相關問題解答的情況。然后,教師結合學生課前學習的視頻資料《水母入侵》的探究性問題,展開重點內容,并通過重點內容的學習來解決這些課前學生所探究的問題。因此,教師的授課不是單一或呆板地灌輸理論知識的過程,而是引導學生運用理論知識生動活潑地解決一系列探究性問題的過程。網絡資源非線性網狀結構的信息組織,不僅符合動物學學科本身的特點,也符合人類認知與記憶的規律。網絡資源與課程內容有機整合,有利于啟發學生的思維。
在高等學校許多學科包括動物學的教學中,均可通過不同方式利用網絡資源來豐富教學內容。通過精選網絡資源拓展知識點并引導學生在網絡平臺中自主學習,使封閉的課堂教學成為開放課堂教學,使教學過程變成一種動態的、發展的過程,讓教學真正成為師生富有個性化的創造過程;同時培養了學生獨立思考、自主學習的能力與創新意識。
利用網絡資源開放與延伸課堂是教師有意識、有計劃地提高教學效果的手段之一。在課堂教學中堅持“教師是主導,學生是主體”的原則。在網絡資源應用過程中,充分發揮教師的主導設計作用,優化與充實教學內容,精心設計教學過程,調動以學生為主體的學習積極性。設計教案時注意理論聯系實際,通過增加多媒體素材使文字理論向實際應用延伸,拓寬學生的知識面和應用水平;同時應體現科學前沿,關注熱點。這些改革有利于學生科學素養的提高與遠大理想的樹立和實踐應用的能力的提高。
二、開展課外實踐活動,讓學生走出“象牙塔”
教材上的問題通常是封閉性的,都有相關答案,且給出了相關信息,而實際生活或生產中的問題,往往是開放性的,沒有直接答案,還缺少有關信息。
因此,教師應利用網絡教學平臺作為師生互動的快捷通道,開展課外實踐活動,開放課堂。在教學過程中,精心設計實踐項目,創設問題情境,并指導學生開展相應課外實踐活動,并讓學生積極主動地思考與探索,積極解決問題,不但拓展了學生的認知水平和思維能力,而且提高了學生對理論課的興趣。
動物學是一門與生產密切聯系、實踐性很強的學科。學生在學習過程須緊密聯系生活與生產實際,走出“象牙塔”,親臨其境去實踐,用自己的心靈去感悟,激發學習興趣。這不僅是學生理解知識的需要,也是豐富課堂教學內容的需要。在教學過程中,教師結合教學內容與進度,充分利用網絡教學平臺布置相關實踐項目,并指導學生開展相應課外實踐活動。學生按要求完成項目后,在網絡教學平臺提交相關調查方案或調查成果,并進一步將實踐成果制作成PPT在課堂上或網絡教學平臺中展示與交流。
例如,教師在講授“魚綱”中魚類分類之前,讓學生以團隊為單位,對梅州市梅江區市場內經濟魚類或觀賞魚類進行調查,并嘗試查閱相關資料包括網絡資源進行分類,并將調查結果制作成PPT進行交流。課堂上,隨機抽查一兩個團隊,讓其代表上臺來分析其調查結果。教師在旁邊指導與補充,并引導其他學生對所演示的PPT進行分析。在魚類分類理論知識講授過程中,教師有計劃地將學生的魚類調查項目結合到魚類分類的教學內容中去,營造活躍的探究氛圍,使教學過程成為學生自己動腦動手解決問題的過程,讓學生深刻體驗到“理論聯系實際”、“實踐出真知”的真諦。此外,學生通過網絡資源查閱文獻、提出具體調查方案、實地調查、分析調查結果、撰寫論文、匯報及交流等環節的實踐與鍛煉,不但對動物學理論知識有了更全面更深刻的認識,而且提高了實踐應用能力與綜合素質。
教師指導學生開展實踐項目時充分利用網絡教學平臺,在網絡平臺中布置實踐項目,而學生在網絡平臺中向教師提交學習成果;同時,實踐項目須密切聯系課程教學內容的重難點,因地制宜,難度適中。可見,網絡教學平臺為師生互動教學過程的實現提供了快捷通道。教學實踐表明,開放課堂,使專業理論課的學習與社會生活、日常生產更好地結合起來,使抽象枯燥的理論知識充滿探究的活力,大大提高了學生的學習興趣與課堂教學效果,培養了學生科研創新與應用能力。
三、結語
幾年來教學實踐表明,通過大膽改革教學內容,嘗試新穎的開放式教學模式,我院獲得了較好的教學成果,榮獲了學校教學成果一等獎與課堂教學優秀獎。教學模式改革突破多媒體教學困境,一方面通過融合豐富的網絡資源,延伸課堂,豐富教學內容,并為學生營造自主學習的平臺;另一方面,密切聯系生活與生產,讓學生走出“象牙塔”,鍛煉了其應用實踐能力。該開放式特色教學模式有利于提高課堂教學效果,激發學生研究性學習的欲望,培養學生科研創新與應用能力,為學生走向社會和繼續研究打下了良好的基礎。
[ 參 考 文 獻 ]
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[收稿時間]2014-12-07
2012年7月到鸚哥嶺自然保護區工作站的畢業生米紅旭和蔣帥,已多次與巡護隊伍、科研隊伍踏進鸚哥嶺自然保護區;為了不讓父母擔心,兩人每次進出山都會向父母報平安。
米紅旭和蔣帥是一對情侶,從東北林業大學碩士畢業生后,兩人遠離家人與繁華的都市,主動放棄穩定優越的工作,選擇落戶窮鄉僻壤的海南鸚哥嶺熱帶雨林保護區。
四個多月過去了,兩人很快地融入了這個護林團隊,并對保護區工作相當熟悉。“這個團隊就像一家人一樣,只要有空就互相幫忙,關系簡單而友好。”
明年,兩人準備結婚,將來作為獨生女子的他們,還打算把雙方父母都接到海南,真正扎根鸚哥嶺保護區。
選擇夢想戰勝現實
米紅旭和蔣帥在東北林業大學讀本科時是同班同學,專業是生物學。本科畢業報考研究生時,他們依然同時選擇了生物類專業,只不過米紅旭的專業是動物學,研究方向是鳥類生物學;蔣帥的專業是微生物,研究方向是環境微生物。
2012年,兩人的研究生專業同時畢業。“說實話,我的專業找工作面比較窄,同學們都選擇去了大城市的科研院所,有的為了留在大城市甚至轉行。”米紅旭說。
在兩人的共同努力下,他們首先在青島找到了工作。女友蔣帥被一家生物制藥公司錄用,起薪3000多元,而米紅旭則從事生物制品的銷售工作。米紅旭始終覺得放棄已經學了6年且十分摯愛的專業,非常心痛。恰在此時,學校的老師給他們打電話稱,“海南有個鸚哥嶺自然保護區,是年輕人工作、創業的好地方。”
得到消息后,米紅旭和蔣帥立即上網,從網上看了關于鸚哥嶺青年團隊的報道后,兩人的內心久久不能平靜。“這應該是我們去的地方啊!”對于這兩個熱愛生物研究,渴望有所作為的年輕人來說,鸚哥嶺自然保護區是一片廣闊的天地,可以讓他們有所作為,也讓他們神往。
“當時我特別想去,畢竟6年多的專業知識,如果扔掉就太可惜了。”米紅旭說,隨后他開始找女友蔣帥商量,沒想到女友特別理解,也非常支持。
接下來是勸說雙方父母。兩人的老家都在東北,米紅旭又是獨生子。所幸雙方的父母都比較開明,最終兩人辭掉了在青島的工作,父母也表示“只要你們兩人在一起,不管到哪里我們都支持”,就這樣兩人決定加入鸚哥嶺自然保護區團隊。
2012年6月30日晚,飛機緩緩停在海南三亞國際機場,走下飛機一股夾雜著海腥味和潮濕的熱浪襲來,兩人沒有來得及欣賞國際旅游島的夜景,連夜乘車趕到了位于海南白沙市的鸚哥嶺自然保護區。
兩人共同克服困難
剛到鸚哥嶺的那段時間,每天米紅旭和蔣帥都會早早起床跟隨護林員上山,主要的工作就是在山上進行資源調查,因為對鸚哥嶺的情況不了解,所以前期的上山調查很多。調查需要兩人一組,通常米紅旭和蔣帥都被分到一組,小米對每一塊土地上的植物種類進行辨別統計,而蔣帥則負責記錄下這些數據,生活中的默契也讓兩人工作起來得心應手、配合得天衣無縫。
最初的鸚哥嶺保護區生活還是讓這對情侶受了點苦。有時候,還需要在野外搭帳篷宿營。米紅旭說,在熱帶雨林里搭帳篷宿營并不像電視劇拍得那樣浪漫,有很多突況讓人措手不及,特別是山里的蚊蟲和山螞蝗。
米紅旭第一次和護林員上山,就被一種叫不出名字的小蟲咬怕了。“那蟲子很小,根本不起眼兒,在人的耳邊飛來飛去,不一會兒就落在手臂上。”米紅旭說,剛開始沒有在意,隨后手臂開始癢,結果全身被撓出40多個包。“當初是非常痛苦的,不過現在都被咬習慣了,已經適應。”米紅旭笑著說。
米紅旭的女友蔣帥則特別怕山螞蝗。有一次,米紅旭和她去便文村的山上做植物樣方調查,從海拔600米處爬到1400米處。路上有一處陡坡,山螞蝗特別多,蔣帥不小心摔倒了。“一邊是流血的傷口,一邊還有螞蝗叮咬,別提當時我心里有多苦了。”但回憶起來蔣帥卻是笑容滿面:“紅旭很快就用樹枝綁成了拐杖,扶著我一步一步堅持下山。再苦再累,我都不覺得了。”
后來,他們想出了一個對付山螞蝗的方式。他們用工具做了一個“螞蝗棍”,一個小木棍,頭上綁了一塊布,然后帶著礦泉水瓶,里面裝了一些很濃的鹽水,沾一下螞蝗自動就掉了。
幾個月下來,兩人的體重都明顯下降。米紅旭瘦了20多斤,蔣帥也瘦了8斤。“鸚哥嶺就像一個天然氧吧,雖然條件苦了點,但生活方式很健康,我們就當減肥了。”米紅旭笑著說。
除了艱苦,當然也有甜蜜的時刻。
米紅旭說,他的研究經常需要夜間上山,最近的一次是11月12日,傍晚6點,他和團隊成員開始出發,邊爬山邊看,晚上10點到達海拔1500米的觀景臺,在兩棲天堂(因為此處的動物很多,當地人取名),他看到了非常罕見的兩棲動物——海南疣螈。“疣螈是中國的特有物種。這個發現讓我興奮了好幾天。”米紅旭興奮地說。
金錢不是幸福的標準
米紅旭說,他現在的月工資是1300多元,跟留在大城市的同學沒法比。因為大部分時間都在山上,吃飯基本都在集體食堂,兩人的工資加起來也基本夠用,而且覺得非常幸福,只是衡量幸福的標準里沒有金錢。
“雖然生活條件艱苦,許多時候也會覺得不適應,但是只要跟紅旭在一起,只要在山上能繼續調查研究,我就覺得這一切都是有意義的。”蔣帥說。選擇一種與眾不同的生活方式,就需要承受與眾不同的苦難,想要完成理想就需要付出比別人更多的努力。這對米紅旭和蔣帥來說是至理名言。
米紅旭坦言,現在對于他們來說,在保護區的工作仍處于學習階段,從課本知識到現實實踐,要走的路還很長很長。轉眼間,兩人到鸚哥嶺的時間快5個月了。“慢慢找到了工作的感覺,我將鳥類和獸類紅外線監測作為研究方向。”米紅旭說,他在保護區內鳥類和獸類經常出沒的地方安裝了自動觸發照相機,一旦有鳥類和獸類經過,相機就會自動拍照,然后他再根據這些照片研究動物的活動規律。
蔣帥的研究方向是微生物學,而目前鸚哥嶺自然保護區內有關微生物真菌的調查資料非常少,她的研究需要從頭開始。“這是我感覺很對不住她的地方。”米紅旭說,蔣帥本來在青島可以和生物醫藥公司的團隊一起做出很多科研成果,但為了他還是選擇來到海南。
“繼續學習,專業與實踐相結合,在研究領域做出自己的成績,這就是我倆的共同理想。”
獼猴是研究人類生育調控機制的理想動物,獼猴早孕和早早孕模型是眾多科學家亟需的實驗材料。對獼猴的早期妊娠診斷,尤其是在妊娠20天前得以確診,對胚胎著床機理和抗早孕藥物的研究極為重要。由于目前國內還沒有獼猴妊娠診斷試劑盒的應用,因此在獼猴的早孕診斷方法中,B型超聲是較好的手段[1-3]。鑒于獼猴本身的特點,超聲技術不能簡單的應用,需要相應的臨床經驗予以配合;再者專業從事這方面工作的人員很少,科研需要時,往往請從事人醫妊娠診斷的醫師來操作,他們常常覺得無從下手。我中心經過多年探索,在應用B超診斷實驗獼猴妊娠工作實踐中取得一些經驗,現將工作心得做一總結,以供同行參考。
1 超聲診斷獼猴妊娠困難的原因分析
應用B超診斷獼猴妊娠比人困難的多,主要原因有以下幾個方面:
1.1獼猴解剖生理特點,子宮體積小。超聲顯示,正常成年婦女的子宮長徑為5-6cm,寬徑為4-6cm,厚徑為3-4cm[4];而雌猴的子宮長徑為1.7-2.4cm,寬徑為1.6-2.2cm,厚徑為1.2-1.7cm[3],因此獼猴子宮體積只有人子宮的三分之一左右。
1.2獼猴掃描時無理想的參照物,人做B超時可配合喝水,使膀胱充盈,形成良好的參照物,易于觀察到子宮,而動物很難做到這一點,超聲掃描時子宮與周圍組織較難區分。
1.3獼猴妊娠時間有一定的不確定性,因為目前監測獼猴排卵方法中尚沒有一種方法能夠準確判定,為了提高妊娠率,大多數猴場配種都有一定的時間范圍,長的10多天,少的3-4天,這樣就造成動物受孕時間不確定,孕期長短有別,對于受孕時間較短的孕猴的診斷就較困難。
1.4獼猴的孕期與人類不同,人類約280天,獼猴是165天左右[5] ,因此器官組織出現的時間與人類不同。
1.5獼猴妊娠后一個顯著的特點是64.5%左右的孕猴會出現妊娠出血現象[5],是子宮內膜被破壞造成的,妊娠出血與下一次月經來臨的時間相近,這使得妊娠出血、正常月經或流產的判別較為困難。
2 超聲診斷獼猴妊娠操作要點
2.1要選擇合適的診斷時間: 獼猴的月經周期為25-28天,獼猴受精成功后,受精卵在輸卵管和子宮腔中要游離5-9天,然后著床[6]。因此在生殖季節應將有繁殖能力的、月經周期記錄清楚的雌猴,于排卵期與雄猴合籠,然后觀察陰道栓,見栓后11-12天進行超聲檢查較合適。
2.2要人為制造參照物 :在B超檢查的實際操作中,要考慮獼猴的特點,膀胱不易充分蓄積尿液,造成檢查時常常缺乏理想參照物,而且獼猴子宮體積小,子宮與周圍軟組織回聲交融,無明顯界限,不易辨別,因此對獼猴進行B超檢查應配合直腸觸診,具體操作是,助手用手指通過直腸,輕輕觸及子宮并向上托起,這時熒屏看到手指的影像后就很容易找到子宮。
2.3 被檢查部位要剃毛: 使用電推子沿腹壁將待檢部位毛剃干凈,否則影響檢查效果。探頭上涂適量藕合劑,再將檢查部位均勻涂上藕合劑,檢查時作矢狀面、橫切面、冠狀面等多切面觀察。
3 獼猴妊娠診斷的觀察要點
3.1妊娠囊:B超探測最早發現的變化是子宮體積的影像增大。雌猴10天后,子宮的長徑、厚徑和寬徑的影像都可能會有所增大,但這不一定是懷孕。在非妊娠狀況下,處于期猴的性激素也會使子宮增大,所以,此時子宮增大不具有懷孕的特異性。確定妊娠的首要征象是探測到妊娠囊。我們在實踐中注意到到,妊娠囊多于后第11-12天出現,但15天左右才容易看到,這時B超顯示妊娠囊呈球形或橢圓形光環,光環內呈透聲的暗區,與周圍組織有明顯的界限。獼猴孕15d、20d其妊娠囊長徑均值分別為6.54±1.37、9.03±3.49mm。20天后檢查該光環邊緣變大變厚,暗區內出現不規則的光斑,囊壁變厚。通過課題取材和仔猴的出生證實,我中心對猴的妊娠確診率是:孕15天為76%,孕20天為100%[1],這個結果都早于實驗室對猴絨毛膜促性腺激素(MCC)和血清孕酮等激素的診斷時間[7]。妊娠囊長徑隨著孕期的增加而增長,動態觀察這項指標的增長情況是否與孕周相符,若發現增長遲緩、妊娠囊變形,則為胚胎停止發育、流產、宮內發育不良的征兆。因此妊娠囊也是孕早期監測胚胎發育的重要指標。
3.2 妊娠出血:雌猴配種后從陰道流出血性分泌物是正常月經、妊娠出血還是流產預兆?需仔細加以鑒別。B超顯示,雌猴子宮體積未增大、子宮呈均勻中等水平回聲,內膜回聲很少,甚至模糊不清,當宮腔內存有少量經血時,可能見到宮腔內有一無回聲窄帶,此時的血性分泌物應視為正常月經;若雌猴子宮體積開始增大,妊娠囊結構清楚,妊娠囊長徑隨著孕期的增加而增長,有的已顯示胚芽結構,其后的妊娠過程正常,則血性分泌物應視為妊娠出血現象,這一表現與人迥異;若妊娠囊無正常球形,變狹窄塌陷,呈不規則的三角形,囊壁光環回聲減弱,邊緣模糊,囊內未見胚胎,則血性分泌物是流產的征兆。
3.3 胎猴骨骼 :在妊娠30天后,首先觀察到顱骨反射,這是與頭部固有形態相一致的較強反射帶。隨著胎兒顱腔和眼眶隨骨骼的形成及鈣化,形態越來越清晰,呈現出由弱到強的橢圓形回聲光環,大約42天后形成比較明顯的顱骨聲影。隨后可以看到脊椎、肋骨,以及四肢骨的影像反射。脊柱回聲很強,形如兩條平行的串株,至尾椎逐漸靠攏,脊柱橫斷面為一光環,中心呈透聲暗區。脊柱邊緣呈半圓形梳狀,與脊柱呈一定角度,位于脊柱內彎曲的暗區。骨骼骨化后,在熒光屏上看到此較強的光點和光團是胎兒的四肢骨或骨骼的斷面。這些變化和胎兒組織學上的發育過程相吻合的,即胎兒骨組織發育由顱骨開始,隨后是脊椎、肋骨和四肢骨。妊娠50天左右基本上可以觀察到胎兒的整體骨骼輪廓。6周時可以開始測量胎猴雙頂徑,7周左右開始測量胎猴股骨徑長徑,連續測量觀察這兩項指標是了解胎猴發育程度,為沒有配種記錄的猴場估計妊娠周數和預產期提供參考,是中晚期監測胎猴的較好指標。
3.4 胎心:配種后的42天左右,妊娠囊、胚體逐步增大,可在胚體部觀察到一快速閃動的光點,是心臟結構和心臟博動的反應。但較微弱,需要仔細辨別,妊娠60天后,因胎體增大,探頭才能掃查到胎兒的心臟有規律性博動,并可見少量心包液。
參考文獻
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目前研究生招生來源很多,甚至還會有跨專業報考的現象,所以知識背景相差很大。比如現代的醫學科學研究常常接觸到分子水平的實驗,本科為臨床醫學或護理學的醫學研究生比較缺乏。即使本科階段有一些相關基礎課,由于沒有認識到重要性,知識也比較薄弱;而本科為生物技術的研究生比其他專業的學生掌握更多的分子生物學背景知識。研究生階段的教學是以自學為主,在參差不齊的背景下,如何讓醫學研究生迅速學習和掌握良好的科研技能,是一個非常重要的問題。
2醫學研究生科研技能培養的模式探討
2.1加強本專業相關理論知識的積累并進行科研
嘗試為彌補本科生理論基礎薄弱的情況,研究生一年級主要是進行理論學習以滿足將來的科研要求,如實驗動物學提供動物實驗的基礎知識,科學研究嚴謹的設計和分析需要統計學。但研究生導師的研究方向很多,對學生的要求也不一樣,已有的學校研究生課程無法滿足每個方向的不同要求。為此,重點學習相關專業的背景知識尤為重要。如對于生殖醫學研究方向的研究生,就需要加強生殖醫學和生殖生物學的基礎知識,與其他方向的研究生要求略有不同。為了讓研究生學習生殖相關基礎知識,學校最近專門開設了生殖生物學選修課程,供生殖醫學研究方向的研究生選修。現在的醫學研究已經深入細胞和分子水平,需要用到多種大型儀器。儀器分析課程可以幫助研究生了解常見大型儀器的原理,如用于斷層掃描的激光共聚焦、細胞檢測和分選用的流式細胞儀、超高分辨率的電子顯微鏡等。通過這些理論課程的學習,研究生可以掌握常見大型儀器的基本原理,有助于將來課題的實驗設計。以上的努力仍然不能為每個研究方向的研究生開展課題研究提供足夠的理論知識。所以在已有的理論課程的基礎上,通過組織相關研究方向的研究生深入學習專業相關的專著就很有意義。如本實驗室從事發生研究的研究生,就組織學習發生相關的英文專著,如HistologicalandHistopathologicalE-valuationoftheTestis和Andrology-MaleReproductiveHealthandDysfunction。研究生自學后以講座的形式,給其他同學介紹各個章節的內容。通過這種途徑,在學到專業知識的同時,提高了自學能力和英文專著閱讀能力,鍛煉了總結、陳述、演示以及制作講解報告的能力,有助于開題報告和畢業答辯的順利完成。
2.2培養良好的實驗技能分子生物學是從分子
水平研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的科學,與其他學科廣泛交叉滲透,是當前生命科學中迅速發展的前沿學科。醫學分子生物學是實驗性極強的學科,其實驗技術和方法已普遍應用到各個學科的研究中。除了分子生物學技術,其他如細胞生物學等技術也在科研中廣泛使用,這些實驗技能的培養對于其課題開展均具有重要的意義。目前研究生數量多,教育資源有限,即使有實驗課程安排也無法實現讓每個研究生動手操作。所以研究生實驗技能的培養不能僅靠學校的研究生課程;再者醫學研究生一般來自于醫學專業如臨床醫學或者護理學等,本科教育沒有經過分子生物學理論和實踐培訓,所以研究生進入實驗室后,還需要進一步培訓。為此,本實驗室在培養模式上進行了一些嘗試。組織由多位教師、技術員和高年級博士組成的培訓團隊,以專題培訓的方式對實驗室基本科研技能進行短期培訓,包括RT-PCR、蘇木素伊紅染色、免疫熒光、Westernblot、流式細胞術、顯微鏡操作、文獻檢索等多種常規實驗方法和技術,目的是讓剛進入實驗室的研究生迅速掌握常用分子生物學和細胞生物學技術以及常規實驗儀器和設備的使用。實驗技能培訓分為三個部分,首先介紹實驗的基礎理論,然后演示實驗操作,最后由學生獨立完成實驗,完成的實驗結果由老師統一評價。只有能獨立地完成每個實驗,才算順利通過培訓。我們深知理論是為了指導實踐,所以理論與實踐齊頭并進的模式能取得更好的效果。在基本理論知識學習的過程中,同時進行實踐操作,引導學生發現問題并探索思考,形成邊動手邊思考、理論指導實踐的學習模式。本實驗室通過這樣統一的理論和實踐相結合的培訓,幫助研究生在短時間內系統而迅速地掌握常用的基礎實驗理論和技術,為后續課題開展奠定了堅實的基礎,取得了很好的效果。
2.3嚴格實驗室規范管理實驗室是高校研究生
科研實驗技能培養的主要場所,其建設和管理水平直接影響研究生科研實驗技能的水平。比如一個實驗室通常有多個研究生,每個研究生在課題開展中一般會使用多種儀器設備。有的儀器設備比較貴重,操作不當可以導致儀器損壞,甚至威脅人身安全。如高速離心機使用時,轉子不蓋蓋子,高速旋轉時,轉子可以飛出離心機,導致財產或人身損傷。所以如何能保證儀器的正常使用和得到高質量的研究數據,有序的管理就顯得非常重要。以本實驗室為例,實驗過程中會有常見儀器,如pH計、天平等;有貴重儀器,如高速離心機、熒光顯微鏡、定量PCR儀等;還有一些大型的儀器,如電子顯微鏡、流式細胞儀、激光共聚焦顯微鏡等。本實驗室采用如下管理方式:對于實驗室常見儀器,研究生通過培訓過后可以自由使用。而大型儀器一般都有分析測試中心集中管理,如電子顯微鏡、流式細胞儀等設備有工作人員操作,學生只需理解原理,按照要求準備樣本和學會分析數據。但有的大型儀器如激光共聚焦,學生可以通過專門的操作培訓,自己獨立操作。高速離心機、熒光顯微鏡等設備一般都有專人管理。在學生進入實驗室統一培訓時,會涵蓋這些設備的使用。如此,既使得實驗室儀器得到正常使用,又營造了嚴謹、有序和安全的實驗室環境,為進行科學研究提供了必要保證。
2.4培養嚴謹的科研態度和團隊合作精神研究
生在開展科研的準備過程中,完成了理論知識的儲備、實驗技能的掌握和實驗室管理的規范,還面臨著最關鍵的科研精神和習慣的培養,因為這與最終科研活動的完成并被接受認可密切相關。研究活動中,能拿到客觀的數據至關重要,而嚴謹的科研習慣恰恰決定了客觀數據的可信度,所以我們要培養研究生客觀詳實地記錄實驗過程和結果的習慣,也就是實驗記錄的撰寫。一份好的實驗記錄能讓人知道為何開展該實驗(實驗目的),實驗如何進行(實驗流程),實驗得出什么結果(實驗原始數據),這些結果提示了什么,其中有什么問題(結果分析)。所以實驗記錄的培訓是研究生培訓的重要組成部分。為了便于管理,本實驗室引進了Elab電子實驗記錄,學生通過電子實驗記錄,將實驗結果通過Word文檔或附件形式保存在數據庫中,導師可以及時對實驗結果進行評價,對研究生科研中存在的問題做到早發現、早糾正,把研究生弄虛作假的現象消滅于萌芽,有效預防了研究生學術道德腐敗現象的發生。這些實驗記錄可以長期保存,彌補了紙質記錄保存期限的不足。科研的嚴謹性還在于數據的客觀性。因實驗有一定的變異,人群或動物個體差異,實驗結果都需要重復,由統計學得出結論。所以要讓學生掌握t檢驗、單因素方差分析等基本的分析方法。在涉及人工計數的實驗,需要至少兩位同學分別統計,最后得到客觀的計量結果。科學研究靠的是自身不懈的努力,更離不開團隊合作。現在科學研究涉及的技術方法越來越多,好的研究結果工作量也很大,常常不是由一個人獨立完成,需要多人互相配合協作,所以良好的團隊合作精神非常重要。團隊合作可以增進學生之間的交流,互相借鑒研究方法,甚至觸發研究思路和靈感。為此,本實驗室研究并實行“新老結合、以老帶新”的模式,以課題組為單位,讓高年級學生帶動低年級學生探索學習,如此不僅使得實驗技巧得以傳承并優化,更能通過不斷交流學習迸發更多科研想法和理念,實現雙贏。
2.5完善科研思路培養
關鍵詞:動物科學;復合應用型;人才培養;改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)22-0127-02
近年來,新疆畜牧業快速發展,各地區對于地方畜牧人才的需求量也越來越大,尤其是對高層次人才的要求也越來越高;因此,新疆農業大學動物科學學科本著立足新疆,發揮新疆少數民族與地域優勢,以校內外教學實習基地和科學研究項目為核心,以科研活動和學生畢業實習為手段,以培養“扎實基礎,專業面寬,創新和實踐能力強”的復合型人才培養為目標,進行了全方位人才培養模式的改革與創新。
一、進一步加強教學內容的改革和創新
隨著技術和知識的不斷更新以及新技術和新理念在動科專業中的不斷應用,學生對本專業前沿知識和理論的渴望越來越強烈,希望在課堂上能夠聽到來自本專業發展最前沿的理論和知識。畜牧專業科學合理地安排、更新和拓展課堂教學內容,反映最新成果。對專業基礎課和專業課中涉及講授大動物方面知識的學時進行了壓縮,對部分課程的內容進行了整合,新增了寵物方面的知識,激發學生的求知欲望,全面引進和使用“面向21世紀課程教材”、“‘十二五’國家重點教材”,將“執業畜牧師資格證書”等職業技能鑒定工種引入本專業教學中,并將專業課程與職業技能鑒定課程相融合,為學生今后就業打下堅實基礎。
二、不斷更新教學方式、方法
動物科學專業是實踐性較強的專業,緊緊依靠板書的方式教學,完全達不到預期的教學效果,因襲在教學中采用半數加多媒體教學方式,采取各類引導式、遞進式、互動式、探討式以及實踐操作式等的教學方法,可顯著提高教學質量和教學效果,同時部分課程內容還可以采用雙語教學來進行。從動物科學各課程的設置以及特點,我們將動物科學各課構建了“課堂理論+課程實驗+教學生產實習+科研實訓”的“四段式教學法”教學體系,這種體系的建立不僅有利于學生將理論與實踐相聯系,而且有助于提高學生實際操作能力、分析能力和綜合應用能力的培養,進一步一高學生對所學知識的理解、應用能力。
三、加強師資隊伍的建設,提高教學質量
合理的師資隊伍對本專業的發展以及今后目標的制定都起到至關重要的作用,因此如何建立一支年齡、學歷、職稱結構優化合理的師資隊伍,對動科學院今后的發展至關重要。因此,根據動物科學學科發展的需要,本學院將動物學科原有的幾個教研室和實驗室進行整合和調整成了4個系、8個教研室、4個實驗室。通過整合,學院充分利用學院已有的資源和相應的設備,加強了教研室、實驗室軟硬的建設,建立并健全了各系對應的教研室和實驗室的教學檔案,教學管理相關材料齊全,歸類清晰,分次分明,為教學的規范化提供了有力的保證。加強對師資隊伍培訓工作,尤其是對青年較和新進教師加強管理,并根據每位教師的知識層次結構、所擅長的強項來為每一位教師制訂相應的培訓方案,邀請國內外有名的專家學者進行學術交流,要求青年教師積極參與各類學術活動;同時,每學期至少開展1―2次學術報告會,并要求每一位青年教師根據自己的學術研究方向,積極撰寫科研論文,積極投稿,參與到各類學術報告或者學術年會中。同時根據每一位青年教師的研究方向和本學科的發展方向,有計劃、有目的地選派各族青年教師付內地高校、科研院所或者國外有名大高校、科研院所攻讀學位或進修專業課程及短期培訓;對于新進教師,學院本著負責任的態度,加強對新進教師的管理,對新進教師的培養采取導師制,即每名青年教師安排1名指導教師,要求新進教師第1學年跟班聽課,并在第一學年的第二學期抽出某一章節的3―4節課的內容,要求青年教師獨立備課并試講,指導老師、學生、各系主管教學的副主任、學院領導組成聽課團,對新進教師所試講的課程的內容進行評論、打分,經學院考核合格以后,再申報校教務處督導組進行考核,綜合兩次的考核成績最終確定該新進教師是否符合上講立完成授課任務。通過這一年來層層鍛煉,新進教師會從備課態度、備課的教案、講義、課件都出現質的飛躍,也能完全地勝任所承擔的課程的授課任務。
四、重點抓實踐教學,注重學生能力的培養
動物科學學科是以實踐教學為主的學科,實踐教學也是提高學生實踐動手能力的重要途徑。在教學環節中,采用將基礎實驗、課程教學實習、綜合性實驗、設計性實驗、課程實訓、科研課題組活動、畢業論文等綜合的融為一體的教學模式,強調學生能力的培養,努力提高學生掌握基礎知識、基本技能及實際應用的能力;在課程設置方面,加大了實驗課和課程實習的力度,在總課程學時數不變的前提下,進一步加大學生實踐課的力度,而減少理論課時數,做到所講的課程少而精,將學生必須掌握的基本概念、基本理論做到精而細,多給將一些所學課程目前世界的前沿科學、前沿技術以及目前一些國內外的研究進展,讓學生進一步了解自己所學專業的前沿知識,進一步提高學生的學習興趣。進一步建立和完善校內外實習基地,設立開發性實驗室對學生執行開發,提高學生的動手能力。
五、加強學生創新能力的培養,積極要求學生申報大學生創新創業項目
為了加強學生創新能力的培養,學校鼓勵積極參與并申報大學生創新、創業項目,并指定相應的老師進行指導,而學生和教師則通過雙向選擇確定項目課題小組。該項目課題小組成員可以從大一至大三的學生參加,對于大一和大二學生硭擔參加大學生創新項目更多是給自己提高科研鍛煉的機會,也為今后自己的發展鋪路,而這部分的學生所有的科研工作則是在指導老師的指導下完成;而對于高年級的學生來說,參加大學生創新項目直到完成畢業論文為止,從平時的課外實踐到畢業論文均由教師指導進行。本科生發表的科研論文和畢業論文均由課題組活動中產生,本科生導師負責畢業論文的全部過程,在畢業開題報告、畢業評價、畢業答辯、畢業綜合成績評定等方面全程對畢業論文進行檢查與督導,以此保證畢業論文質量。
六、加校企聯合共育人才培養模式
“校企聯合共育人才”是指高等農業院校院校與用人企業共同開展的一種用于培養適應當代農牧業企業發展而培育出得高素質、高技術、高能力人才,是實現能力培養與能力需求相對接的有效措施與手段。“校企聯合共育人才”包括六個方面,即學校與合作企業共同制訂人才培養方案、共同開發課程、共建師資隊伍、共同提供實踐條件、共同實施培養過程和共同評價學生職業能力。通過執行校企聯合共育人才可以推進教育教學改革,為地方區域產業、行業和企業一線培養出下得去、留得住、用得上的職業能力強、綜合素質高的人才。學院為了使青年教師得到全方位的發展,每年安排1―2名青年教師下企業,一方面了解各生產環節,另一方面學習企業新的理念,與車該專業今后的發展方向,而再一方面就是發現生產中存在的問題,并提出相應的解決問題的辦法措施,一方面可以幫助企業解決面臨的問題,另一方面還可以提高直接理論與實踐結合的能力、解決應對問題的能力,為自己今后的發展目標打下基礎。
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Reform Methods are Discussed in the Xinjiang Agricultural Colleges Animal Science Specialty Compound Applied Talents Training Mode
GULNAR BAKi,YANG Kai-lun,MENG Jun,SHAO Wei,LI Hai-ying*
(College of Animal Science,Xinjiang Agricultural University,Urumqi,Xinjiang 830052,China)
[關鍵詞]環境;特色;實驗教學;體系
[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)04-0154-03
高等教育最本質的職能是人才培養。[1]實驗教學不僅讓學生更加直觀深入的理解和學習相關理論知識,也是學生解決科學研究最直接、最有效、最科學的渠道。[1]現階段,高校招生規模不斷擴大,各學科蓬勃發展,但實驗教學進展緩慢,內容單一,本科生實踐動手能力不強、科研素質能力不高等問題日益凸顯出來。[2]環境專業是由多個學科組成的交叉科學,它圍繞環境問題的預防、發生、治理以及評價等方面進行研究與應用,突出強調學生的應用以及創新能力,因此,完善實驗教學系統在環境專業體系建設中尤為重要。[3]但目前研究發現,環境專業涉及范圍廣,課程體系關聯度相對較弱,且實驗教學缺乏相應的體系規劃,這些問題致使實驗教學內容相對片面化與碎片化[4],致使學生缺少獨立解決實際問題的能力,因此構建與實踐環境專業實驗教學體系具有重要意義。
安徽大學環境專業以“厚生物學”背景為基礎,以“國家級生態與環境實驗教學中心”為依托,以培養“安徽生態強省建設和環境保護亟須的高素質復合型創新人才”為目標,以“重基礎,多方向,精特色,提能力”的教育教學理念為指導,積極探索,不斷前進,建立了以“厚生物學”為基礎的環境科學實驗教學體系。體系的建立使學生將理論與實踐相結合,培養學生分析環境問題、解決環境問題的能力,為社會輸送了一大批新生力量,也為其他院校環境科學實驗體系建設提供有益參考。
一、循序漸進的實驗體系建設
環境專業以“層次遞進,因材施教”為原則,精選實驗項目,建立了“公共基礎型實驗”“專業基礎型實驗”“綜合應用型實驗”“創新型實驗”以及“實習實訓”五個層次的實驗教學體系(見圖1),循序漸進的提升學生的綜合能力。
(一)嚴謹授課,夯實基礎
扎實的實驗素養是學生今后進行科研工作的重要基礎。環境專業在本科基礎年開設“公共基礎型實驗”以及“專業基礎型實驗”,這兩類實驗開設的目的主要是幫助學生驗證課堂所學理論知識,掌握基本的實驗技能以及常規儀器的操作與維護,前一類實驗是每個理工科學生必須掌握的基本技能,而后一類實驗更加偏重于環境專業實驗特色技能。教師在講授這兩類實驗時,更重要的是培養學生科學嚴謹的實驗態度以及基本的實驗素養,為今后的實驗打下堅實的基礎。
環境科學專業覆蓋面廣,研究方向復雜,本科階段需開展不同方向的基礎實驗,讓學生接觸到不同類型實驗,為以后學生進行“綜合應用型實驗”以及“創新型實驗”奠定基礎,進一步培養出具有較高綜合素質的人才。為此,環境專業開展了環境化學類實驗、環境生態學類實驗、環境生物學類實驗等不同方向的實驗,保證學生對傳統學科能夠做到整體把握,夯實基礎。
(二)學科交叉,提高能力
“綜合應用型實驗”是在本科生具有一定理論及實驗操作能力后開設的,主要是讓學生運用多方向的知識綜合考慮、設計并解決實際問題,以培養學生的綜合實踐及獨立操作等方面的能力。實驗過程中,學生需先行提交可行性報告及實驗計劃書,教師提出修改意見,并根據實驗計劃書,供給實驗所需物品,確認無誤后方可進行實驗。如“大氣中苯系物的監測與評價”這個實驗項目,主要針對汽油中芳香烴化合物的加入增加了汽車尾氣中苯的污染。本校周邊機動車流量大,其排放的尾氣對校園空氣質量有一定影響,因此要求學生對校園空氣中苯系物進行監測。此實驗項目涉及環境監測這門理論課中大氣采樣點的布設、采樣時間的確定方法,環境影響評價課程中利用監測數據對研究區域污染狀況進行評價的方法,以及相色譜等大型儀器的使用等問題,需要學生們進行獨立思考以及調度,并相互配合。此實驗鍛煉了學生搜集資料、調研環境、團隊協作等多方面的能力。通過環境科學綜合實驗的開設,加強了各課程之間的交叉滲透性,讓學生能夠掌握實驗課程的內容,具備應用綜合性課程知識簡單解決環境問題的能力,促使學生融匯專業基礎平臺課程的理論知識,嘗試應用理論分析、解決復雜環境的問題,培養學生辨證、聯系、全面地看待問題的思維方式,從而為今后的科研工作奠定堅實基礎。
近年來,環境科學領域不斷涌現出新的研究成果,但傳統的實驗教學明顯滯后于學科領域的發展,很難滿足學生創新意識的培養。因此,實驗專業需不斷更新實驗教學理念,將先進的大型儀器運用于“綜合應用型實驗”以及“創新型實驗”中。如利用分子熒光分析法測定環境水體中的抗生素,利用氣相色譜法測定揮發性脂肪酸,運用火焰分光光度計對水以及沉積物中重金屬的形態進行分析等,大型實驗儀器的引入,拓寬了學生的視野,豐富了教學內容。
(三)緊跟時代,創新高地
高校教育既要滿足大眾教育,又要適應學生的個性化發展。教學過程中發現,有些學生資質高,能力強,普通的實驗教學已不能滿足他們對知識的渴求,對于這一類學生,環境專業鼓勵他們參與到教師的科研項目中。學院教師有著豐富的經驗,有國家級、省級自然科學基金以及國家級、省級重大科研項目等前沿課題。本科生進入實驗室,跟隨導師或者研究生進行學習,此做法讓學生更加直觀的認識到前沿的科學進展,并為科研崗位的教師輸送大量的有生力量。
此外,學校及學院每年還為本科生開展大量的諸如大學生創新創業訓練計劃、動植物標本制作大賽等活動,在環境科學的學生中得到了積極響應。研究中發現,許多學生對開展創新活動的興趣都特別高。[5][6]學生將所學知識應用于解決自身所好奇的問題,能夠讓學生體驗學習中的樂趣,提升學生素質。僅在2015年,環境科學專業學生共申請大學生創新創業訓練計劃6項,其中國家級項目4項。這些活動為學生今后的學習和工作提供了寶貴經驗。
二、特色實驗平臺建設體系
環境專業實驗體系中開設了不同方向的實驗項目,讓學生充分接觸到不同類型實驗,掌握不同實驗的技巧的同時,也保持著自己的學科特色方向。安徽大學環境科學專業在2010年由生命科學學院獨立出來,有著深厚的生物學背景。隨著國家對“生態環境”的日益重視,這一特色顯得尤為重要。現今,人們越來越關注生物多樣性保護、環境污染對生態系統和人體健康的損害等問題,生物學背景顯得更為必要。環境專業篩選或改進了實驗項目,使學生從宏觀和微觀兩個方向(環境微生物學、環境生態學)進行學習。
環境微生物實驗注重各實驗內容的銜接,從最基礎的培養基的制備、消毒與滅菌、微生物的純種分離培養及生理生化反應,由淺入深,使學生熟練掌握微生物實驗的基本操作。而后進行“水中細菌總數和大腸菌群的測定”“環境因素對微生物生長的影響”等綜合實驗項目的學習,進一步強化學生微生物實驗的基本技能,激發學生對于環境微生物的興趣,培養學生利用生物手段進行環境監測與治理的技能。
環境生態學實驗包括顯微鏡構造與使用、生物繪圖、植物分類、簡單動物的解剖等經典實驗,為環境專業學生奠定生態學基礎背景。而后將生態學實驗聯系實際,如“水體中浮游生物的采集、觀察與鑒定”項目,浮游生物是水體生態系統重要的組成成分,通過對浮游生物多樣性的分析,可以客觀地反映水環境質量狀況。而水體富營養化嚴重影響浮游生物的生存環境,致使浮游生物多樣性指數下降。在生態學原理指導下,加強對浮游生物多樣性的方法研究,從治理水體污染、維護水生生態系統平衡、保護水環境等應用方面給予學生一定思路。
三、實習基地建設
理論學習必不可少,但是實習實踐亦是不可或缺的環節。環境專業積極響應學校號召,組織學生投身于實習基地中去。
(一)親近大自然,增強“環保人”的自豪感――野外認知實習以及野外調查實習
野外實習比課堂實習更具有直觀性、實踐性和綜合性,通過野外實習使學生深入地理解課堂所學知識。[3]前人經驗告訴我們:選擇一個好的實習地點,是保證實習質量的首要條件,建立一個高質量的實習基地對于保證野外實習的效果非常重要。[7][8]安徽大學環境專業的野外實習一般定于黃山浮溪野猴谷或鷂落坪國家級自然保護區,這兩個地點均具有環境優美,生B環境復雜,動物資源豐富,交通、食宿及醫療條件便利等條件,適合環境科學專業長期定點實習。野外實習過程中,學生置身于大自然,了解生物生活習性與行為和它們對環境的適應性,掌握動、植物標本的采集、鑒定和保存方法,讓學生充分感受到自然界的神奇和美麗,激發學生保護自然資源的責任感與使命感。同時,在教師的引導下,學生還對實習所在地區的環境樣品進行監測,讓學生可以把在課堂所學習到的知識運用到實際中去,提高學生的自豪感。野外環境地形復雜,工作量較大,跋山涉水,對磨練學生意志,增強學生之間的友誼也起到了積極的作用。
(二)科學理論與工程應用相結合――工程實踐實習
為提高學生的綜合素質及專業知識應用能力,環境專業不斷探索校企協同的工程實踐教學模式,讓學生真正能將理論知識運用于解決工程實際問題。目前,環境專業合作的企業有塘西河再生水廠、中國節能可再生能源有限公司合肥分公司以及合肥市循環經濟園區的工業污水處理廠、合肥市久易化工廠、合肥市望塘污水處理廠等。接觸不同的廢物類型,不同的工藝類型,可以讓學生更加生動直觀的了解不同的處理工藝,而非只是學習枯燥的理論知識。
四、結語
環境專業是一門綜合性的學科,研究對象涉及范圍廣,學科涉及領域多,技術性和實踐性強,這對環境專業的教學,尤其是實驗教學提出了更高的要求。我院環境專業以“重基礎,多方向,精特色,提能力”的教育教學理念為指導,通過合理安排的“五階梯,重特色”環境專業實驗教學體系,以不斷“提升學生競爭力”為目標,積極探索,不斷前進,加快建設具有區域特色的實驗示范中心。
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(1.北京林業大學環境科學與工程學院,北京 100083;2.中國科學院地理科學與資源研究所,北京 100101;
3.鄂爾多斯國家級遺鷗自然保護區管理局,內蒙古 鄂爾多斯 017000)
摘要:以泊江海子流域的土壤為對象,采集表層土樣54份,對7種重金屬(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Hg、As)含量進行了分析,利用ArcGIS 10.1獲取各重金屬在該流域空間分布特征,運用單因子法、綜合污染指數法及Hakanson潛在生態危害指數法對研究區的土壤質量及重金屬潛在生態危害程度進行評價。結果表明,土樣中7種重金屬含量平均值從高到低依次為Zn(79.60 mg/kg)、Cr(56.40 mg/kg)、Ni(12.89 mg/kg)、As(12.48 mg/kg)、 Cu(8.34 mg/kg)、Pb(6.60 mg/kg)、Hg(0.03 mg/kg),均達到了國家土壤環境質量標準(GB 15618-1995)一級標準,其中Zn、Cr、Pb含量均值高于內蒙古土壤背景值,Ni、As、Cu含量低于內蒙古土壤背景值;7種重金屬空間變異系數均達到中等變異程度;土壤各重金屬元素的單因子指數均值從大到小依次為As、Zn、Cr、Ni、Cu、Hg、Pb,綜合污染指數平均值為0.95,說明整個研究區土壤為尚清潔狀態;相對于標準,約1/3土壤存在輕微以上污染,Zn含量的高低是影響土壤環境質量的主導因素;Hg、As為綜合潛在生態風險主要貢獻元素,綜合潛在生態風險指數RI均值為85.98,該流域處于輕微生態危害等級。
關鍵詞 :鄂爾多斯國家級遺鷗自然保護區;泊江海子流域;土壤重金屬;分布特征;生態風險
中圖分類號:X53 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2015)05-1081-06
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.013
收稿日期:2014-12-16
基金項目:國家科技支撐計劃項目(2012BAC09B00)
作者簡介:辛 展(1990-),女,遼寧丹東人,在讀碩士研究生,研究方向為環境監測與評價,(電話)15120090145(電子信箱)xinzhan1990@163.com;
通信作者,婁華君,(電子信箱)louhj@igsnrr.ac.cn。
土壤中的重金屬具有難降解、易積累、不可逆的特性[1-3],其過量富集會對生態環境造成威脅,其中,對生態環境安全影響最大的重金屬包括Cu、Zn、Pb、Cd、Co、Cr、Ni以及As等[4,5]。重金屬作為土壤一個必要參數、生態安全的基本指標,已經成為環境領域的一個重要的研究方向。土壤重金屬含量和生態環境質量息息相關,分析一個地區土壤重金屬狀態是判斷該地區土壤環境質量安全的最直接、有效的方法[6]。
泊江海子流域的中心部分為鄂爾多斯國家級遺鷗自然保護區,是迄今為止全球僅有的以保護遺鷗及其棲息地濕地生境為目的的國際重要濕地[7]。隨著泊江海子流域內油房壕煤礦和泊江海子煤礦的發現,最容易受煤礦業影響的土壤重金屬將逐漸成為人們關注的焦點問題。目前,針對該地區的研究主要集中在生態學、動物學、水文學方面,對土壤的研究十分缺乏[7-13]。本研究以泊江海子流域為研究對象,在煤礦未正式開采、土壤重金屬含量尚未受到影響時,在野外充分地開展了土壤背景值調查,對土壤重金屬Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Hg、As含量進行測定,并系統分析了各種重金屬的分布特征,按照國家標準對土壤環境質量狀況及潛在的生態風險進行評價。本研究彌補了泊江海子流域在土壤方面的資料匱乏,不僅分析了該地區土壤的重金屬背景值狀況,評價了保護區濕地的生態環境安全狀態,而且為以后分析煤礦的開采對當地土壤環境的影響及對土壤重金屬的修復提供了科學依據。
1 研究區概況
泊江海子流域地處鄂爾多斯市東勝市西約45 km處,地理坐標為109°10′-109°58′E,39°65′-39°95′N,流域面積約為744.6 km2(圖1)。研究區屬于鄂爾多斯波狀高原,為典型的閉流盆地,四周高且中間低,最高點位于流域西側巴彥敖包山,海拔約為1 590 m,最低點位于研究區中心的桃阿海子湖,海拔約為1 360 m,整個流域80%以上的海拔高度在1 365~1 420 m。流域屬溫帶大陸性氣候,其中8、9月份降雨量約占全年的65%,1961~2006年,泊江海子流域年均降雨量約344.7 mm,年均蒸發量約2 523.75 mm。流域內的植被以草地、沙柳為主,存在少量紅柳、白刺等。該地區主要以栗鈣土為主。
2 樣品采集與分析
2.1 樣品采集與預處理
在充分考慮地形特點及空間分布均勻性等因素的基礎上,2013年在研究區內共確定采樣點54個。采樣點采用GPS定位坐標,采樣布局如圖2所示。采用混合采樣法選取表面(0~20 cm)土樣,除去碎石、動植物殘體等雜物,用四分法取500 g樣品,將樣品帶回室內風干后,用木棒碾碎,過2 mm篩,裝袋備用。
2.2 重金屬含量測定
土壤中As、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn利用HF-HClO4-HNO3三酸消煮法消化[14],處理后Cr、Cu、Pb、Ni、Zn用電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES)測定,As利用原子熒光法檢測。土壤中Hg用原子熒光法檢測[14]。在樣品進行消化、測定過程中,均有2~3個空白樣品、平行樣品和標準物質(GSS-2、GSS-10)同步分析,控制分析結果質量。
2.3 評價方法
本研究主要使用的評價方法包括單因子法及綜合污染指數法[14,15]、生態危害指數法[16]、ArcGIS 10.1克里格插值法。
2.3.1 單因子法及綜合污染指數法 單因子法常用于評價土壤被某一重金屬的污染程度,是中國較為通用的方法。當評價某區域土壤受到多種重金屬綜合影響程度時,通常采用綜合污染指數法,該方法更加突出超標最嚴重的重金屬元素對土壤環境的影響[15]。本研究采用單因子法和綜合指數法兩種方法相結合,來評價土壤重金屬相對于國家一級標準濃度的超標程度,評價結果相對單一方法更加直觀,能較精確、完整地反映出土壤質量的優劣。
單因子指數計算用公式如下:
式中,Pi為i金屬的污染指數;Ci為i金屬的實測值;Si為i金屬的評價標準。
當Pi≤1時,表示土壤重金屬含量未超過標準;Pi>1時,表示土壤重金屬含量超過標準。
綜合污染指數PN法公式如下:
式中,Piave為平均單項重金屬指數;Piamx為最大單項重金屬指數。
綜合指數評價標準見表1。
2.3.2 生態危害指數法 本研究采用潛在生態危害指數法對泊江海子流域土壤重金屬存在的潛在生態危害進行評價。該方法從各個重金屬具有的生物毒性角度考慮,不僅利用Eir定量的方法反映某種污染物的潛在生態危害的程度,同時利用RI反映了多種污染物的綜合生態影響[17]。
其計算公式為:
Eir=Tir·Pi;RI=∑Eir (3)
式中,Pi為i金屬的污染指數;Eir為i金屬的潛在生態風險指數;Tir為重金屬的毒性系數;RI為多種重金屬的綜合潛在生態風險指數。
根據Hakanson的研究,7種重金屬的毒性系數分別為:THg=40,TAs=10,TNi=TPb=TCu=5,TCr=2,TZn=1[16]。土壤重金屬的潛在生態風險分級標準如表2所示:
3 結果與分析
3.1 土壤重金屬統計
3.1.1 重金屬含量分析 經過對泊江海子流域54個土壤樣品的分析,7種重金屬含量數據統計見表3。土壤中各種重金屬的含量均值從大到小依次為:Zn(79.60 mg/kg)、Cr(56.40 mg/kg)、Ni(12.89 mg/kg)、As(12.48 mg/kg)、 Cu(8.34 mg/kg)、Pb(6.60 mg/kg)、Hg(0.03 mg/kg)。As、Zn的含量平均值均超過了內蒙古地區、全國和世界土壤背景值[18],As的含量均值約為內蒙古土壤背景值的2倍, Zn的含量均值約為內蒙古地區和世界土壤環境背景值的1.5倍,與全國的土壤背景值含量相近;研究區Hg的平均含量與內蒙古地區土壤背景值基本相同;僅為全國和世界土壤Hg含量的1/2左右;Cr含量高于內蒙古地區土壤背景值,比全國均值略低; Cu、Ni、Pb含量均值遠低于內蒙古地區、全國、世界土壤的背景值,3種重金屬的4個背景值含量從低到高均依次為泊江海子流域、內蒙古地區、全國、世界。與國家土壤環境質量標準(GB15618-1995)一級標準相比,各重金屬均值均未超標,但個別采樣點重金屬含量超標,其中Zn的超標率最高為15.1%。
變異系數反映一個數據集變異性程度,變異系數≤0.1為弱變異性,0.1<變異系數<1為中等變異性,變異系數≥1為強變異性[19]。7種重金屬元素的變異系數均相對較大(0.39~1.75),均在中等變異以上,Zn達到強變異性,表明研究區內土壤各重金屬,尤其是Zn濃度波動程度較大。
利用皮爾遜相關性檢驗對7種重金屬之間的線性關系進行分析,結果如表4所示。在7種重金屬之間,Cr和Pb、Zn存在0.01水平上的顯著負相關,Pb、Zn之間存在顯著正相關;Cr和Ni之間存在顯著正相關性,Cu和Ni之間存在極顯著正相關,As、Hg與其他重金屬元素之間沒有顯著的相關性。
3.1.2 重金屬分布特征 為了更加清晰表述各重金屬在整個流域的濃度分布狀況,研究利用ArcGIS10.1克里格插值法繪制出各重金屬在研究區內的含量分布圖(圖3-圖9)。
根據濃度分布圖發現重金屬含量分布規律如下:Ni在雞溝河和烏爾圖河兩條主要河流的中上游地區濃度較低,在泊江海子周圍不斷增大,說明河流對Ni的富集作用比較明顯,順著河水的流向,造成Ni濃度在地表水匯集地泊江海子變大;Cu在整個流域分布規律整體為從流域四周到桃阿海子附近逐漸升高,Cu的分布主要和海拔高度有關,即隨著高度的降低,Cu濃度逐漸增加;從區域的東北部向西南部,Cr含量總體呈現上升趨勢;As分布規律與Cr基本相反,從北部到南部含量逐漸下降;Hg在整個流域內含量較小,分布狀況基本沒有變化;Pb濃度從西北和東南方向向流域中心先減小再增大;Zn濃度從西北向東南方向逐漸升高,同時在研究區正北部地區濃度存在較大處。
3.2 土壤質量評價結果
由表5可知,7種重金屬的單因子指數平均值從大到小依次為As(0.83)、Zn(0.80)、Cr(0.63)、Ni(0.32)、Cu(0.24)、Hg(0.22)、Pb(0.19),按照單因子指數分級標準所屬等級均為安全。從各重金屬的指數分布來看,Ni、Pb、Cu、Hg除極少采樣點為尚清潔,其余均為安全狀態;Cr、As指數主要分布在安全和尚清潔區域,只有少部分為輕污染;Zn大部分處于安全水平,有7個采樣點濃度超過標準值達到2倍以上。經現場調查,泊江海子流域目前除受到生活、農業等人為影響之外,附近無可導致各重金屬污染的工廠、產業。本次研究各重金屬濃度接近該地區本底值,部分重金屬濃度偏高除了與該地區土質等自然原因有密切聯系,還可能與生活、農業生產例如農藥的使用和農田的灌溉等有關。
研究區綜合污染指數的范圍是0.31~3.73,反映各采樣相對于標準的污染水平各不相同,且差異明顯,綜合指數平均值為0.95,尚為清潔水平。通過圖10綜合指數分布圖可得,相對于國家一級標準,在整個流域北部、西北部、中部土壤較清潔,從北至南土壤質量逐漸下降,東南角地區的土壤綜合指數均大于1,處于輕微以上污染水平,面積約為整個流域1/3以上。同各重金屬濃度分布圖相比較,綜合指數的分布狀況與Zn空間濃度分布規律相似,說明Zn含量高低對研究區的綜合污染指數空間的分布影響較大,為影響土壤質量的主導因素。
3.3 潛在生態風險評價
由圖11可知,泊江海子流域各重金屬的潛在生態風險由大到小為Hg、As、Cu、Cr、Pb、Zn、Ni,其中,Hg的部分采樣點的風險等級為中等生態危害級別,是研究區潛在生態風險的主要來源,屬于重金屬污染的優先修復對象,對綜合潛在風險貢獻率為59.17%;As僅30號采樣點為中等生態風險,對綜合潛在風險貢獻率為27.72%;其余5種重金屬的值很低,主要集中在0~7,基本不存在潛在生態風險。泊江海子流域綜合潛在生態風險指數(RI)在56.36~188.26,平均為85.98,結果表明整個泊江海子流域土壤中重金屬基本不存在綜合潛在生態風險。根據RI風險等級劃分,11%的樣點呈現中等潛在生態風險,89%的樣點存在輕微潛在生態風險。
單因子污染指數和潛在生態風險指數、綜合污染指數和RI之間存在根本上的差異,主要是受到重金屬毒性系數影響,在研究區內Hg雖然濃度較低,但毒性系數最高(THg=40),因此潛在生態風險最大,反之,雖然Zn濃度明顯高于標準值,由于Zn的生物毒性系數最低(TZn=1),所以其生態風險降至最低。Hakanson潛在生態風險指數法在考慮重金屬濃度基礎上,更結合了不同重金屬的生物毒性因素,相比較而言其結果更準確[20]。
4 結論
1)對泊江海子流域的土壤7種重金屬進行分析,其均值均低于國家土壤環境質量標準(GB15618-1995)一級標準;除Zn、Pb、Cr含量較大外,其余元素含量基本小于內蒙古土壤背景值;在研究區內各重金屬的含量變異系數均為中等以上變異。
2)土壤各重金屬元素的單因子指數均值從大到小依次為As、Zn、Cr、Ni、Cu、Hg、Pb,均小于1;綜合指數平均值為0.95,說明整個研究區土壤為尚清潔狀態;該流域從西北向東南土壤環境質量逐漸下降,約1/3以上面積土壤未達到尚清潔標準,Zn含量是影響整個流域土壤質量的主導因素。
3)生態風險指數分析表明,除部分土樣Hg存在中等、強潛在生態風險,其他元素潛在生態風險輕微;Hg、As為綜合潛在生態風險主要貢獻元素,貢獻率分別為59.17%、27.72%;綜合潛在生態風險指數(RI)均值為85.98,該流域處于輕微生態危害等級。
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(河北師范大學生命科學學院,河北 石家莊 050024)
摘要:研究了不同溫度(5±0.5 )℃、(10±0.5) ℃、(15±0.5) ℃、(20±0.5) ℃和(25±0.5) ℃)下青海湖裸鯉(Gymnocypris przewalskii)的耗氧率、耗氧量與呼吸頻率的關系。結果表明,耗氧率、耗氧量和呼吸頻率均隨著溫度的升高而升高,且不同溫度間差異顯著(P<0.01)。呼吸頻率在5~10 ℃較低溫度時沒有明顯差異(P>0.05)。呼吸頻率在不同的溫度下都存在明顯的晝夜差異(P<0.05),白天明顯高于夜晚。不同溫度下呼吸頻率和耗氧率的回歸關系為y=63.052 e(0.0115x)(R2=0.982 2);呼吸頻率和耗氧量的回歸關系為y=-1.719 7 x2+38.437 x-61.914(R2=0.961 8)。在15~20 ℃間的耗氧率、耗氧量和呼吸頻率相對變化較小,為適宜養殖的水溫。
關鍵詞 :青海湖裸鯉(Gymnocypris przewalskii);耗氧率;耗氧量;呼吸頻率
作者簡介:佟喜鳳(1988.9-),女,碩士研究生,研究方向:水生動物生理生態。E-mail:tongxifenggo@163.com
通訊作者:安瑞永(1962.5-)男,副教授,研究方向:水生動物生態。E-mail: anruiyong@sina.com
DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.12.004
青海湖裸鯉(Gymnocypris przewalskii)又名湟魚,分類上屬鯉科(Gyprinidase)、裂腹魚亞科(Schizothoracinae)、裸鯉屬(Gymnocypris),為青海湖水域經長期地理隔離演化而來的冷水性咸、淡水洄游的特有無鱗魚種,對于高鹽堿性水域具有良好的適應性[1]。青海湖裸鯉還是一種食用價值很高的名貴經濟魚種,屬國家二級保護魚類[2]。由于近年來湖水及周圍環境的變化和人類的大量捕撈,造成了青海湖裸鯉漁業資源的枯竭[3],使其野生種群數量正在急劇減少。為保護這種特有魚類資源,國內學者先后對青海湖裸鯉開展了很多方面的研究,包括繁殖生物學、人工養殖和內陸淡水養殖技術、飼料與營養等[4-9]。但目前對青海湖裸鯉呼吸代謝方面的研究卻很少見。呼吸頻率及耗氧率、耗氧量等是魚類生理生態學研究的一個重要內容,通過這些研究可以為解釋青海湖裸鯉的呼吸代謝規律與高原低氧湖泊生存環境相適應的原因提供理論依據,并為青海湖裸鯉的人工馴養、生產運輸和在不同水域環境的推廣養殖等提供重要技術參數。
1材料與方法
1.1實驗用魚
由石家莊市井陘縣魚泉冷水魚有限公司提供,為當年繁殖的純種青海湖裸鯉幼魚。從中選取體色均一,健康活潑,體重在(29.78±0.28)g的魚作為實驗用魚。
1.2實驗裝置和條件
實驗裝置是仿照王藝磊(2002)[10]的封閉流水式裝置稍加改造而成,呼吸室為19 cm×31 cm×34.5 cm封閉完好的玻璃缸,設入水口和出水口各一。實驗用水為連續曝氣3 d以上的自來水,溶氧量達8~12 mg/L。
1.3實驗方法
1.3.1實驗分組及設計設置控溫裝置控制水溫,實驗設置五個溫度梯度,分別為:(5±0.5) ℃、(10±0.5) ℃、(15±0.5) ℃、(20±0.5) ℃和(25±0.5) ℃。每個溫度梯度分別隨機選取18尾魚進行呼吸實驗,每梯度設三個平行組。實驗開始之前將魚置于呼吸室中進行初步觀察,馴化48 h并停食。馴化開始時調節溫度,溫度調節速率為1 ℃/h至預設溫度。使出水口水流速控制在300~400 mL/min之間,并保持流速均衡。
1.3.2耗氧率和耗氧量的測定分別測定入水口和出水口的水溶氧量。連續24 h測定,每隔2 h測定一次。測定方法采用winkler碘量法,觀察并記錄有關數值,進行相關計算。
耗氧率:OE=(C-C0)×V/W
耗氧量:OF=(C-C0)×V/L
式中,OE為耗氧率(mg/kg·h);C為入水口溶解氧(mg/L);C0為出水口溶解氧( mg/L);V為流速(L/h);W為魚總體體重(kg);OF為耗氧量(mg/尾·h);L為魚尾數(尾)。
1.3.3呼吸頻率的計量測定實驗魚耗氧率、耗氧量的同時計量其呼吸頻率。每隔2 h計量一次呼吸頻率(次/min),每次隨機取三條魚計量,取平均值。以鰓蓋或口張開的次數為1次呼吸。
1.3.4數據處理實驗所得數據以STATISTICA6.0軟件作統計分析,并用Origin7.0作圖。
2結果
2.1不同溫度下青海湖裸鯉的耗氧率、耗氧量和呼吸頻率
五個不同溫度梯度下青海湖裸鯉的耗氧率、耗氧量和呼吸頻率見表1。從表1可以看出隨著溫度的升高,青海湖裸鯉的耗氧率、耗氧量和呼吸頻率都逐漸升高,各組之間差異極顯著(P<0?01),其中較低溫度時5 ℃和10 ℃的呼吸頻率差異不顯著(P>0.05)。根據實驗數據得到不同溫度下呼吸頻率和耗氧率的回歸關系為y=63?052 e(0.0115x)(R2=0.982 2)。呼吸頻率和耗氧量的回歸關系為y=-1.719 7 x2+38.437 x-61.914(R2=0.961 8)。
2.2不同溫度下青海湖裸鯉的晝夜呼吸頻率變化
在不同溫度下青海湖裸鯉24 h的呼吸頻率結果見圖1。由圖1可以看出,隨著溫度的升高,呼吸頻率越來越高,25 ℃時的呼吸頻率最大。但在5 ℃與10 ℃較低的溫度時,魚的呼吸頻率差異不顯著(P>0.05)。在不同溫度時白天和夜間的呼吸頻率有顯著差異(P<0.05),白天的呼吸頻率都高于晚上的。5 ℃、10 ℃的制高點為8:00,15 ℃呼吸頻率的制高點為14:00、20 ℃為10:00、25 ℃為12:00。
3討論
3.1不同溫度下青海湖裸鯉呼吸頻率的變化
呼吸代謝的變化是魚類機體對環境溫度變化所產生的最有代表性的變化之一[11]。不同品種,不同規格的魚其呼吸頻率數值均不一樣[12]。圖1顯示,盡管青海湖裸鯉在不同的時間段表現出了不同的呼吸頻率,但總體上都是白天的呼吸頻率高于夜晚的呼吸頻率,這與魚類的生活習性和光照刺激有重要關系。白天青海湖裸鯉的活動量大,呼吸頻率快;晚上青海湖裸鯉在沒有光照的情況下活動量小,導致呼吸頻率變慢。由于白天光照刺激引起的內分泌活動變化和白天的馴養投食,導致魚體新陳代謝旺盛,體內氧化過程增強,氣體交換頻繁,代謝速率增加[13],所以白天的需氧量增加,呼吸頻率也高。不同溫度下呼吸頻率的制高點多集中在每天的上午:8:00、10:00、12:00、14:00,此時也正是一天中投食和取食最集中的時間,相對耗氧也多,所以呼吸頻率也相對較高。Clausen研究認為,淡水魚晝夜有規律的變化可能代表著自然環境中魚類的生活周期,耗氧大的時期一般為魚類進食或活動旺盛時期[14]。該結果說明,與其它多數淡水魚一樣,青海湖裸鯉的晝夜呼吸也具有明顯的節律性。
3.2不同溫度下青海湖裸鯉的耗氧率、耗氧量與呼吸頻率的關系
溫度是影響魚類和其它生物生理性狀乃至生活史特征的重要生態參數[15],在適宜的溫度范圍內,呼吸頻率、耗氧率、耗氧量均隨溫度的升高而升高。呼吸頻率與耗氧率有一定的相關性,由表2數據得出在5~25 ℃,青海湖裸鯉的呼吸頻率和耗氧率的回歸關系方程式為y=63.052 e(0.0115x) (R2=0.982 2),呼吸頻率和耗氧量的回歸關系為y=-1.719 7 x2+38.437 x-61.914 (R2=0.961 8)。表明當呼吸室中水的溶解氧處于穩定時,青海湖裸鯉的呼吸頻率與魚類耗氧率、耗氧量均呈正相關。即在正常的環境條件中,可以通過呼吸頻率的表現,來推測出魚體耗氧率和耗氧量的情況[16]。所以能夠通過這種簡單易行的方法,即觀察魚的呼吸頻率變化來防止池塘中發生泛塘的現象。
溫度不僅直接影響到魚類生命活動的新陳代謝強度(量),而且對代謝質量方面也有極大的影響[13]。5 ℃、10 ℃青海湖裸鯉的耗氧率和呼吸頻率二者相差較小,正是由于低溫環境影響了魚的新陳代謝強度,導致新陳代謝較弱,進而降低了魚的耗氧率,使得這二組的耗氧量和呼吸頻率明顯低于其他各實驗組。而在15~20 ℃時無論是耗氧率還是呼吸頻率都比低溫組的高,但二者之間變化不大。在某一溫度范圍內,如果耗氧率變化小,即其新陳代謝過程中的異化作用隨溫度升高而變化小,即體內能量存貯較多,這對其生長是有利的[17]。因此在15~20 ℃范圍內的溫度是比較適合青海湖裸鯉生長、飼養的。25 ℃時的耗氧率、耗氧量和呼吸頻率最大,能量和營養消耗也最多,反而不利于身體營養的積累。
綜上所述,不同溫度對青海湖裸鯉的呼吸代謝有重要的影響。不同溫度下青海湖裸鯉的呼吸頻率表現出一定的晝夜呼吸節律,但較低溫度時不明顯;其耗氧率、耗氧量與呼吸頻率均呈正相關。可以通過觀測魚的呼吸頻率來推算其耗氧率、耗氧量的情況,防止養殖上出現魚攝氧不足或泛塘問題的發生。在水中溶氧正常情況下,15~20 ℃是青海湖裸鯉比較適宜的呼吸生長溫度范圍。
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