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导语:在动物学研究方向的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
【关键词】动物学实验;大学生;科研
大学生进入高等学校后普遍存在着没有学习目标、懒散、缺乏学习动力的现象。面临考试也只是临时突击、临阵磨枪,对知识的掌握是学完就忘,没有达到高等教育有目的----由应试教育向素质教育的转变。实验课是最能调动学生兴趣和积极性的课程,它能将课本中讲的理论知识应用于实践中,因此大学要特别重视实验课程的作用。通过实验教学巩固课本知识,通过实验教学与科研项目相接合来培养大学生的科研素质,为大学生走向社会及进一步深造打好基础。笔者几年年中,为了加强学生的科研素质,充分利用寒暑假实验室的闲暇时间,发挥实验设备潜力,组织学生制做试验材料,开展科研试验,对学生进行科研素质教育。
一、兴趣是培养科研素质的前提
兴趣能够使大学生由被动学习变为主动学习。有了学习兴趣,才能最大程度地发挥学生的对知识学习的潜能及创造发明能力。培养动物学实验兴趣,调动学习积极性,是培养科研素质的关键环节[1]。首先在开展实验课前提出科学问题,让学生带着问题开展试验,正如爱因斯坦所说:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技七而已。而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”例如:在实验过程中,操作步骤的不同或不规范,就会出现不同的结果,从而激起了兴趣,在实验前要做好充分准备,查阅相关文献资料,实验过程中请教老师、同学,对实验结果应当分析、对比、讨论,撰写实验报告等。这种方式增强了学生的学习主动性,激发了学习的热情,也增加了对科学研究的兴趣。另外,让学生自己准备实验材料也是激发学习兴趣的良好方法。我们《动物学实验》经常会使用一些活体的动物作为实验材料,这些实验材料在自然界是普通存在,让学生自己去捕获,自己去扩群培养,即增加了学生的学习兴趣,又节约了实验开销。
二、参与科研试验是培养科研素质的核心
科学研究不同于以往的学习,一个科研项目涉及的并不是一门学科的知识,它可能是多种学科知识的综合[2]。例如在进行果蝇脑电波的研究中,首先学生需要学习文献检索方法,在大量查阅中、外文文献的基础上确定自己的实验方案,实验方案的制订要反复论证可行性、科学性及逻辑性,这中间可能涉及动物生理学、细胞生物学的知识,在试验结果得出后要开展试验数据的整理,这涉及到统计学方面的知识。所以科研素质是大学生综合知识和能力的培养,参与科研试验是培养科研素质的有效方法。
三、团队协作是培养科研素质的必备条件
《动物学实验》中有对各个门的代表动物解剖的内容,这一部分内容需要各个实验小组成员配合完成,有同学操刀,有同学辅助,有同学记录,是训练学生团队精神的良好环节。另外,《动物学实验》配有野外教学实习环节,这一环节需要各个小组配合完成,小组成员各有分工,有人负责土壤中动物标本的采集,有人负责小溪河流中标本的采集,有人负责树上标本的采集,即使个人能力再强,也难以担当大任,这使得学生认识到只有取长补短,互相配合,才能完成任务,提升团队的成绩[3]。在科学发展史上许多成就的取得都是团体努力的结果,依靠自己单打独拼的时代已经过去,科学研究需要科学团队,因此团结协作精神成为科研素质培养的必备条件。
四、实事求是是科研素质的要求
在科学研究中,我们经常会遇到试验没有达到预想结果的状况,实事求是就成了一种重要的科研素质,也许不一样的结果是一项新的发现,但是如果撰改试验数据,不仅不能得到真实的结果,丧失新发现的机会,也违背了科研人员的基本要求。《动物学实验》课程一般是验证已知的实验结果,培养实验基本操作能力,但是并不是每个人都能验证出一模一样的结果,因为步骤的差异,个人操作的差异,都会造成实验结果的不同,这时候实事求是是必须要做到的,可以和老师同学一起讨论这种差异的原因,而不是直接写上老师的实验结果。目前很多高校有大量的学生可以参加的科研活动,象大学生创新项目、大学生挑战杯活动、大学生一对一导师活动,大学生利用寒暑假参加动物学相关的科研活动,科研试验的结果是未知,必须保持这种结果的真实性,才能推动科学研究的发展。
五、结束语
通过《动物学实验》课程结合科研活动,从一定程度上巩固了学生的专业知识,加深了对理论知识的理解,掌握了新操作技能和知识,开阔了眼界,增强了科学研究的兴趣,提高了大学生分析问题和解决问题的能力,培养了大学生团队协作精神和实事求是的态度,也使学生的综合素质得到了提高,培养了大学生的科研素质,为大学生进向社会,及进一步深造学习提供了基础。
参考文献:
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[关键词]动物学 应用能力 开放式教学 特色教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)06-0150-03
目前,多媒体教学已成为大学课堂的常态化课堂教学模式,但仍存在许多不足与困境。PPT课堂教学仍是封闭的45分钟课堂教学,在教学过中学生处于被动状态,教学氛围沉闷,不利于培养学生的实践能力。而良好教学效果的实现需要教学模式的协同创新。教育信息化的重要标志和实现途径就是教师主导下信息技术与课程的有机整合。
一、利用现代信息技术开放课堂教学
动物学是高校生物学类专业的一门必修专业基础课,内容庞大、知识体系庞杂、综合性强。目前,教师在动物学教学过程中已采用PPT多媒体辅助教学,增加了课堂教学的信息量和灵活性。可见,PPT辅助教学既让课堂现代化,也让教学轻松化,成为“双赢选择”。但有些教师严重依赖“PPT”,教学过程中学生处于被动状态,学生的主体地位无从体现。因此,大多数学生认为课堂教学内容复杂且枯燥,上课过程只是被动地接受知识,学习没有新意与挑战,逐渐失去学习兴趣与动力,不利于实践应用能力的培养。可见,对传统封闭式“PPT依赖”教学模式的改革势在必行。
(一)精选网络资源,优化动物学教学内容
近年来,生物学学科、教育研究理论的快速发展及网络资源形成了一个巨大的信息资源库。信息技术环境下,学生可以在开放、丰富的网络资源中学习,使专业理论课的学习与科学前沿、日常生产更好地结合起来。因此,信息技术为学生课内外、校内外与网上网下学习活动创造了多样化学习平台。教师务必开展基于信息技术环境下的学与教研究,把握信息技术与课堂教学相结合的切入点,努力创造丰富多彩的立体化教学模式。
现代信息技术快速发展,目前已有许多专业团队拍摄了大量与动物学学科密切相关的纪录片、教育片、电影或新闻等,可见与动物学学科相关的网络资源很丰富。当前学生亦热衷于利用网络资源作为学习方式。因此,教师教学过程中应围绕动物学教学大纲,充分利用网络资源,抓取动物学课程内容密切相关的资料,及时把动物学学科最新成果引入教学过程,创新教学方法,让学生借助网络视频资源了解国内外动物学发展前沿及动向,开阔视野,激发学生学习兴趣。
(二)营造课外自主学习平台,提高学生实践应用能力
建构主义教学观认为,“教”是一种学习情境的创设过程,“学”是学习者自主建构知识的过程,而“教学”是师生合作探究的过程。教师通过精心设计,整合网络资源与课程内容,把知识学习与具体情景联系起来,让学生形成对知识的多角度理解,自主建构知识体系。在动物学教学过程中,教师怎样才能合理地利用这些丰富多彩的网络资源,有机地结合动物学课堂教学,创设学习情境呢?首先,采用“任务驱动法”,在上课前,让学生带着探究性问题有的放矢地观看视频资料,并自主完成相关问题。
例如,学生通过观看《水母入侵》纪录片,开展网络探究式自主学习,解答教师提出的问题,并提出自己的疑问,从而使学生对课堂理论学习内容产生了强烈的好奇心与兴趣,带着自己的收获与疑惑进入课堂。因此,该节理论课不只是对腔肠动物的结构与生理特点的学习,而是让学生从多个侧面了解腔肠动物的生长繁殖、生理结构及生活史,且进一步了解当今环境污染与腔肠的繁殖、生存等存在密切的联系,让学生明确“腔肠动物门”学习的现实意义及相关发展前沿。
(三)课堂教学过程合理利用网络资源,丰富课堂教学内容
由于高校专业课程教学改革的要求,许多专业基础课包括动物学的课时大幅精简,导致内容多、课时少的问题更加突出。教学手段的调整是课程改革成功与否的重要因素。利用网络资源优化教学内容是提高课堂教学效果,达到教学目的所采取的手段之一。教师通过巧妙利用网络信息资源,授课过程整合网络资源与教学内容,改变传统教学的时空观,化小为大,化动为静,化虚为实,有效地扩充课堂容量,适应当前内容多课时少的教学现状。网络资源的合理利用为传统的动物学教学内容注入新鲜血液,使教学内容丰富多彩,让枯燥繁杂的理论学习焕发出新的活力;同时,让学生感受到所学的知识是有应用价值的,对所学知识发生兴趣。
例如在“腔肠动物门”这一章课堂教学过程中,先了解学生观看视频《水母入侵》纪录片及对相关问题解答的情况。然后,教师结合学生课前学习的视频资料《水母入侵》的探究性问题,展开重点内容,并通过重点内容的学习来解决这些课前学生所探究的问题。因此,教师的授课不是单一或呆板地灌输理论知识的过程,而是引导学生运用理论知识生动活泼地解决一系列探究性问题的过程。网络资源非线性网状结构的信息组织,不仅符合动物学学科本身的特点,也符合人类认知与记忆的规律。网络资源与课程内容有机整合,有利于启发学生的思维。
在高等学校许多学科包括动物学的教学中,均可通过不同方式利用网络资源来丰富教学内容。通过精选网络资源拓展知识点并引导学生在网络平台中自主学习,使封闭的课堂教学成为开放课堂教学,使教学过程变成一种动态的、发展的过程,让教学真正成为师生富有个性化的创造过程;同时培养了学生独立思考、自主学习的能力与创新意识。
利用网络资源开放与延伸课堂是教师有意识、有计划地提高教学效果的手段之一。在课堂教学中坚持“教师是主导,学生是主体”的原则。在网络资源应用过程中,充分发挥教师的主导设计作用,优化与充实教学内容,精心设计教学过程,调动以学生为主体的学习积极性。设计教案时注意理论联系实际,通过增加多媒体素材使文字理论向实际应用延伸,拓宽学生的知识面和应用水平;同时应体现科学前沿,关注热点。这些改革有利于学生科学素养的提高与远大理想的树立和实践应用的能力的提高。
二、开展课外实践活动,让学生走出“象牙塔”
教材上的问题通常是封闭性的,都有相关答案,且给出了相关信息,而实际生活或生产中的问题,往往是开放性的,没有直接答案,还缺少有关信息。
因此,教师应利用网络教学平台作为师生互动的快捷通道,开展课外实践活动,开放课堂。在教学过程中,精心设计实践项目,创设问题情境,并指导学生开展相应课外实践活动,并让学生积极主动地思考与探索,积极解决问题,不但拓展了学生的认知水平和思维能力,而且提高了学生对理论课的兴趣。
动物学是一门与生产密切联系、实践性很强的学科。学生在学习过程须紧密联系生活与生产实际,走出“象牙塔”,亲临其境去实践,用自己的心灵去感悟,激发学习兴趣。这不仅是学生理解知识的需要,也是丰富课堂教学内容的需要。在教学过程中,教师结合教学内容与进度,充分利用网络教学平台布置相关实践项目,并指导学生开展相应课外实践活动。学生按要求完成项目后,在网络教学平台提交相关调查方案或调查成果,并进一步将实践成果制作成PPT在课堂上或网络教学平台中展示与交流。
例如,教师在讲授“鱼纲”中鱼类分类之前,让学生以团队为单位,对梅州市梅江区市场内经济鱼类或观赏鱼类进行调查,并尝试查阅相关资料包括网络资源进行分类,并将调查结果制作成PPT进行交流。课堂上,随机抽查一两个团队,让其代表上台来分析其调查结果。教师在旁边指导与补充,并引导其他学生对所演示的PPT进行分析。在鱼类分类理论知识讲授过程中,教师有计划地将学生的鱼类调查项目结合到鱼类分类的教学内容中去,营造活跃的探究氛围,使教学过程成为学生自己动脑动手解决问题的过程,让学生深刻体验到“理论联系实际”、“实践出真知”的真谛。此外,学生通过网络资源查阅文献、提出具体调查方案、实地调查、分析调查结果、撰写论文、汇报及交流等环节的实践与锻炼,不但对动物学理论知识有了更全面更深刻的认识,而且提高了实践应用能力与综合素质。
教师指导学生开展实践项目时充分利用网络教学平台,在网络平台中布置实践项目,而学生在网络平台中向教师提交学习成果;同时,实践项目须密切联系课程教学内容的重难点,因地制宜,难度适中。可见,网络教学平台为师生互动教学过程的实现提供了快捷通道。教学实践表明,开放课堂,使专业理论课的学习与社会生活、日常生产更好地结合起来,使抽象枯燥的理论知识充满探究的活力,大大提高了学生的学习兴趣与课堂教学效果,培养了学生科研创新与应用能力。
三、结语
几年来教学实践表明,通过大胆改革教学内容,尝试新颖的开放式教学模式,我院获得了较好的教学成果,荣获了学校教学成果一等奖与课堂教学优秀奖。教学模式改革突破多媒体教学困境,一方面通过融合丰富的网络资源,延伸课堂,丰富教学内容,并为学生营造自主学习的平台;另一方面,密切联系生活与生产,让学生走出“象牙塔”,锻炼了其应用实践能力。该开放式特色教学模式有利于提高课堂教学效果,激发学生研究性学习的欲望,培养学生科研创新与应用能力,为学生走向社会和继续研究打下了良好的基础。
[ 参 考 文 献 ]
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[收稿时间]2014-12-07
2012年7月到鹦哥岭自然保护区工作站的毕业生米红旭和蒋帅,已多次与巡护队伍、科研队伍踏进鹦哥岭自然保护区;为了不让父母担心,两人每次进出山都会向父母报平安。
米红旭和蒋帅是一对情侣,从东北林业大学硕士毕业生后,两人远离家人与繁华的都市,主动放弃稳定优越的工作,选择落户穷乡僻壤的海南鹦哥岭热带雨林保护区。
四个多月过去了,两人很快地融入了这个护林团队,并对保护区工作相当熟悉。“这个团队就像一家人一样,只要有空就互相帮忙,关系简单而友好。”
明年,两人准备结婚,将来作为独生女子的他们,还打算把双方父母都接到海南,真正扎根鹦哥岭保护区。
选择梦想战胜现实
米红旭和蒋帅在东北林业大学读本科时是同班同学,专业是生物学。本科毕业报考研究生时,他们依然同时选择了生物类专业,只不过米红旭的专业是动物学,研究方向是鸟类生物学;蒋帅的专业是微生物,研究方向是环境微生物。
2012年,两人的研究生专业同时毕业。“说实话,我的专业找工作面比较窄,同学们都选择去了大城市的科研院所,有的为了留在大城市甚至转行。”米红旭说。
在两人的共同努力下,他们首先在青岛找到了工作。女友蒋帅被一家生物制药公司录用,起薪3000多元,而米红旭则从事生物制品的销售工作。米红旭始终觉得放弃已经学了6年且十分挚爱的专业,非常心痛。恰在此时,学校的老师给他们打电话称,“海南有个鹦哥岭自然保护区,是年轻人工作、创业的好地方。”
得到消息后,米红旭和蒋帅立即上网,从网上看了关于鹦哥岭青年团队的报道后,两人的内心久久不能平静。“这应该是我们去的地方啊!”对于这两个热爱生物研究,渴望有所作为的年轻人来说,鹦哥岭自然保护区是一片广阔的天地,可以让他们有所作为,也让他们神往。
“当时我特别想去,毕竟6年多的专业知识,如果扔掉就太可惜了。”米红旭说,随后他开始找女友蒋帅商量,没想到女友特别理解,也非常支持。
接下来是劝说双方父母。两人的老家都在东北,米红旭又是独生子。所幸双方的父母都比较开明,最终两人辞掉了在青岛的工作,父母也表示“只要你们两人在一起,不管到哪里我们都支持”,就这样两人决定加入鹦哥岭自然保护区团队。
2012年6月30日晚,飞机缓缓停在海南三亚国际机场,走下飞机一股夹杂着海腥味和潮湿的热浪袭来,两人没有来得及欣赏国际旅游岛的夜景,连夜乘车赶到了位于海南白沙市的鹦哥岭自然保护区。
两人共同克服困难
刚到鹦哥岭的那段时间,每天米红旭和蒋帅都会早早起床跟随护林员上山,主要的工作就是在山上进行资源调查,因为对鹦哥岭的情况不了解,所以前期的上山调查很多。调查需要两人一组,通常米红旭和蒋帅都被分到一组,小米对每一块土地上的植物种类进行辨别统计,而蒋帅则负责记录下这些数据,生活中的默契也让两人工作起来得心应手、配合得天衣无缝。
最初的鹦哥岭保护区生活还是让这对情侣受了点苦。有时候,还需要在野外搭帐篷宿营。米红旭说,在热带雨林里搭帐篷宿营并不像电视剧拍得那样浪漫,有很多突况让人措手不及,特别是山里的蚊虫和山蚂蝗。
米红旭第一次和护林员上山,就被一种叫不出名字的小虫咬怕了。“那虫子很小,根本不起眼儿,在人的耳边飞来飞去,不一会儿就落在手臂上。”米红旭说,刚开始没有在意,随后手臂开始痒,结果全身被挠出40多个包。“当初是非常痛苦的,不过现在都被咬习惯了,已经适应。”米红旭笑着说。
米红旭的女友蒋帅则特别怕山蚂蝗。有一次,米红旭和她去便文村的山上做植物样方调查,从海拔600米处爬到1400米处。路上有一处陡坡,山蚂蝗特别多,蒋帅不小心摔倒了。“一边是流血的伤口,一边还有蚂蝗叮咬,别提当时我心里有多苦了。”但回忆起来蒋帅却是笑容满面:“红旭很快就用树枝绑成了拐杖,扶着我一步一步坚持下山。再苦再累,我都不觉得了。”
后来,他们想出了一个对付山蚂蝗的方式。他们用工具做了一个“蚂蝗棍”,一个小木棍,头上绑了一块布,然后带着矿泉水瓶,里面装了一些很浓的盐水,沾一下蚂蝗自动就掉了。
几个月下来,两人的体重都明显下降。米红旭瘦了20多斤,蒋帅也瘦了8斤。“鹦哥岭就像一个天然氧吧,虽然条件苦了点,但生活方式很健康,我们就当减肥了。”米红旭笑着说。
除了艰苦,当然也有甜蜜的时刻。
米红旭说,他的研究经常需要夜间上山,最近的一次是11月12日,傍晚6点,他和团队成员开始出发,边爬山边看,晚上10点到达海拔1500米的观景台,在两栖天堂(因为此处的动物很多,当地人取名),他看到了非常罕见的两栖动物——海南疣螈。“疣螈是中国的特有物种。这个发现让我兴奋了好几天。”米红旭兴奋地说。
金钱不是幸福的标准
米红旭说,他现在的月工资是1300多元,跟留在大城市的同学没法比。因为大部分时间都在山上,吃饭基本都在集体食堂,两人的工资加起来也基本够用,而且觉得非常幸福,只是衡量幸福的标准里没有金钱。
“虽然生活条件艰苦,许多时候也会觉得不适应,但是只要跟红旭在一起,只要在山上能继续调查研究,我就觉得这一切都是有意义的。”蒋帅说。选择一种与众不同的生活方式,就需要承受与众不同的苦难,想要完成理想就需要付出比别人更多的努力。这对米红旭和蒋帅来说是至理名言。
米红旭坦言,现在对于他们来说,在保护区的工作仍处于学习阶段,从课本知识到现实实践,要走的路还很长很长。转眼间,两人到鹦哥岭的时间快5个月了。“慢慢找到了工作的感觉,我将鸟类和兽类红外线监测作为研究方向。”米红旭说,他在保护区内鸟类和兽类经常出没的地方安装了自动触发照相机,一旦有鸟类和兽类经过,相机就会自动拍照,然后他再根据这些照片研究动物的活动规律。
蒋帅的研究方向是微生物学,而目前鹦哥岭自然保护区内有关微生物真菌的调查资料非常少,她的研究需要从头开始。“这是我感觉很对不住她的地方。”米红旭说,蒋帅本来在青岛可以和生物医药公司的团队一起做出很多科研成果,但为了他还是选择来到海南。
“继续学习,专业与实践相结合,在研究领域做出自己的成绩,这就是我俩的共同理想。”
猕猴是研究人类生育调控机制的理想动物,猕猴早孕和早早孕模型是众多科学家亟需的实验材料。对猕猴的早期妊娠诊断,尤其是在妊娠20天前得以确诊,对胚胎着床机理和抗早孕药物的研究极为重要。由于目前国内还没有猕猴妊娠诊断试剂盒的应用,因此在猕猴的早孕诊断方法中,B型超声是较好的手段[1-3]。鉴于猕猴本身的特点,超声技术不能简单的应用,需要相应的临床经验予以配合;再者专业从事这方面工作的人员很少,科研需要时,往往请从事人医妊娠诊断的医师来操作,他们常常觉得无从下手。我中心经过多年探索,在应用B超诊断实验猕猴妊娠工作实践中取得一些经验,现将工作心得做一总结,以供同行参考。
1 超声诊断猕猴妊娠困难的原因分析
应用B超诊断猕猴妊娠比人困难的多,主要原因有以下几个方面:
1.1猕猴解剖生理特点,子宫体积小。超声显示,正常成年妇女的子宫长径为5-6cm,宽径为4-6cm,厚径为3-4cm[4];而雌猴的子宫长径为1.7-2.4cm,宽径为1.6-2.2cm,厚径为1.2-1.7cm[3],因此猕猴子宫体积只有人子宫的三分之一左右。
1.2猕猴扫描时无理想的参照物,人做B超时可配合喝水,使膀胱充盈,形成良好的参照物,易于观察到子宫,而动物很难做到这一点,超声扫描时子宫与周围组织较难区分。
1.3猕猴妊娠时间有一定的不确定性,因为目前监测猕猴排卵方法中尚没有一种方法能够准确判定,为了提高妊娠率,大多数猴场配种都有一定的时间范围,长的10多天,少的3-4天,这样就造成动物受孕时间不确定,孕期长短有别,对于受孕时间较短的孕猴的诊断就较困难。
1.4猕猴的孕期与人类不同,人类约280天,猕猴是165天左右[5] ,因此器官组织出现的时间与人类不同。
1.5猕猴妊娠后一个显著的特点是64.5%左右的孕猴会出现妊娠出血现象[5],是子宫内膜被破坏造成的,妊娠出血与下一次月经来临的时间相近,这使得妊娠出血、正常月经或流产的判别较为困难。
2 超声诊断猕猴妊娠操作要点
2.1要选择合适的诊断时间: 猕猴的月经周期为25-28天,猕猴受精成功后,受精卵在输卵管和子宫腔中要游离5-9天,然后着床[6]。因此在生殖季节应将有繁殖能力的、月经周期记录清楚的雌猴,于排卵期与雄猴合笼,然后观察阴道栓,见栓后11-12天进行超声检查较合适。
2.2要人为制造参照物 :在B超检查的实际操作中,要考虑猕猴的特点,膀胱不易充分蓄积尿液,造成检查时常常缺乏理想参照物,而且猕猴子宫体积小,子宫与周围软组织回声交融,无明显界限,不易辨别,因此对猕猴进行B超检查应配合直肠触诊,具体操作是,助手用手指通过直肠,轻轻触及子宫并向上托起,这时荧屏看到手指的影像后就很容易找到子宫。
2.3 被检查部位要剃毛: 使用电推子沿腹壁将待检部位毛剃干净,否则影响检查效果。探头上涂适量藕合剂,再将检查部位均匀涂上藕合剂,检查时作矢状面、横切面、冠状面等多切面观察。
3 猕猴妊娠诊断的观察要点
3.1妊娠囊:B超探测最早发现的变化是子宫体积的影像增大。雌猴10天后,子宫的长径、厚径和宽径的影像都可能会有所增大,但这不一定是怀孕。在非妊娠状况下,处于期猴的性激素也会使子宫增大,所以,此时子宫增大不具有怀孕的特异性。确定妊娠的首要征象是探测到妊娠囊。我们在实践中注意到到,妊娠囊多于后第11-12天出现,但15天左右才容易看到,这时B超显示妊娠囊呈球形或椭圆形光环,光环内呈透声的暗区,与周围组织有明显的界限。猕猴孕15d、20d其妊娠囊长径均值分别为6.54±1.37、9.03±3.49mm。20天后检查该光环边缘变大变厚,暗区内出现不规则的光斑,囊壁变厚。通过课题取材和仔猴的出生证实,我中心对猴的妊娠确诊率是:孕15天为76%,孕20天为100%[1],这个结果都早于实验室对猴绒毛膜促性腺激素(MCC)和血清孕酮等激素的诊断时间[7]。妊娠囊长径随着孕期的增加而增长,动态观察这项指标的增长情况是否与孕周相符,若发现增长迟缓、妊娠囊变形,则为胚胎停止发育、流产、宫内发育不良的征兆。因此妊娠囊也是孕早期监测胚胎发育的重要指标。
3.2 妊娠出血:雌猴配种后从阴道流出血性分泌物是正常月经、妊娠出血还是流产预兆?需仔细加以鉴别。B超显示,雌猴子宫体积未增大、子宫呈均匀中等水平回声,内膜回声很少,甚至模糊不清,当宫腔内存有少量经血时,可能见到宫腔内有一无回声窄带,此时的血性分泌物应视为正常月经;若雌猴子宫体积开始增大,妊娠囊结构清楚,妊娠囊长径随着孕期的增加而增长,有的已显示胚芽结构,其后的妊娠过程正常,则血性分泌物应视为妊娠出血现象,这一表现与人迥异;若妊娠囊无正常球形,变狭窄塌陷,呈不规则的三角形,囊壁光环回声减弱,边缘模糊,囊内未见胚胎,则血性分泌物是流产的征兆。
3.3 胎猴骨骼 :在妊娠30天后,首先观察到颅骨反射,这是与头部固有形态相一致的较强反射带。随着胎儿颅腔和眼眶随骨骼的形成及钙化,形态越来越清晰,呈现出由弱到强的椭圆形回声光环,大约42天后形成比较明显的颅骨声影。随后可以看到脊椎、肋骨,以及四肢骨的影像反射。脊柱回声很强,形如两条平行的串株,至尾椎逐渐靠拢,脊柱横断面为一光环,中心呈透声暗区。脊柱边缘呈半圆形梳状,与脊柱呈一定角度,位于脊柱内弯曲的暗区。骨骼骨化后,在荧光屏上看到此较强的光点和光团是胎儿的四肢骨或骨骼的断面。这些变化和胎儿组织学上的发育过程相吻合的,即胎儿骨组织发育由颅骨开始,随后是脊椎、肋骨和四肢骨。妊娠50天左右基本上可以观察到胎儿的整体骨骼轮廓。6周时可以开始测量胎猴双顶径,7周左右开始测量胎猴股骨径长径,连续测量观察这两项指标是了解胎猴发育程度,为没有配种记录的猴场估计妊娠周数和预产期提供参考,是中晚期监测胎猴的较好指标。
3.4 胎心:配种后的42天左右,妊娠囊、胚体逐步增大,可在胚体部观察到一快速闪动的光点,是心脏结构和心脏博动的反应。但较微弱,需要仔细辨别,妊娠60天后,因胎体增大,探头才能扫查到胎儿的心脏有规律性博动,并可见少量心包液。
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目前研究生招生来源很多,甚至还会有跨专业报考的现象,所以知识背景相差很大。比如现代的医学科学研究常常接触到分子水平的实验,本科为临床医学或护理学的医学研究生比较缺乏。即使本科阶段有一些相关基础课,由于没有认识到重要性,知识也比较薄弱;而本科为生物技术的研究生比其他专业的学生掌握更多的分子生物学背景知识。研究生阶段的教学是以自学为主,在参差不齐的背景下,如何让医学研究生迅速学习和掌握良好的科研技能,是一个非常重要的问题。
2医学研究生科研技能培养的模式探讨
2.1加强本专业相关理论知识的积累并进行科研
尝试为弥补本科生理论基础薄弱的情况,研究生一年级主要是进行理论学习以满足将来的科研要求,如实验动物学提供动物实验的基础知识,科学研究严谨的设计和分析需要统计学。但研究生导师的研究方向很多,对学生的要求也不一样,已有的学校研究生课程无法满足每个方向的不同要求。为此,重点学习相关专业的背景知识尤为重要。如对于生殖医学研究方向的研究生,就需要加强生殖医学和生殖生物学的基础知识,与其他方向的研究生要求略有不同。为了让研究生学习生殖相关基础知识,学校最近专门开设了生殖生物学选修课程,供生殖医学研究方向的研究生选修。现在的医学研究已经深入细胞和分子水平,需要用到多种大型仪器。仪器分析课程可以帮助研究生了解常见大型仪器的原理,如用于断层扫描的激光共聚焦、细胞检测和分选用的流式细胞仪、超高分辨率的电子显微镜等。通过这些理论课程的学习,研究生可以掌握常见大型仪器的基本原理,有助于将来课题的实验设计。以上的努力仍然不能为每个研究方向的研究生开展课题研究提供足够的理论知识。所以在已有的理论课程的基础上,通过组织相关研究方向的研究生深入学习专业相关的专著就很有意义。如本实验室从事发生研究的研究生,就组织学习发生相关的英文专著,如HistologicalandHistopathologicalE-valuationoftheTestis和Andrology-MaleReproductiveHealthandDysfunction。研究生自学后以讲座的形式,给其他同学介绍各个章节的内容。通过这种途径,在学到专业知识的同时,提高了自学能力和英文专著阅读能力,锻炼了总结、陈述、演示以及制作讲解报告的能力,有助于开题报告和毕业答辩的顺利完成。
2.2培养良好的实验技能分子生物学是从分子
水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学,与其他学科广泛交叉渗透,是当前生命科学中迅速发展的前沿学科。医学分子生物学是实验性极强的学科,其实验技术和方法已普遍应用到各个学科的研究中。除了分子生物学技术,其他如细胞生物学等技术也在科研中广泛使用,这些实验技能的培养对于其课题开展均具有重要的意义。目前研究生数量多,教育资源有限,即使有实验课程安排也无法实现让每个研究生动手操作。所以研究生实验技能的培养不能仅靠学校的研究生课程;再者医学研究生一般来自于医学专业如临床医学或者护理学等,本科教育没有经过分子生物学理论和实践培训,所以研究生进入实验室后,还需要进一步培训。为此,本实验室在培养模式上进行了一些尝试。组织由多位教师、技术员和高年级博士组成的培训团队,以专题培训的方式对实验室基本科研技能进行短期培训,包括RT-PCR、苏木素伊红染色、免疫荧光、Westernblot、流式细胞术、显微镜操作、文献检索等多种常规实验方法和技术,目的是让刚进入实验室的研究生迅速掌握常用分子生物学和细胞生物学技术以及常规实验仪器和设备的使用。实验技能培训分为三个部分,首先介绍实验的基础理论,然后演示实验操作,最后由学生独立完成实验,完成的实验结果由老师统一评价。只有能独立地完成每个实验,才算顺利通过培训。我们深知理论是为了指导实践,所以理论与实践齐头并进的模式能取得更好的效果。在基本理论知识学习的过程中,同时进行实践操作,引导学生发现问题并探索思考,形成边动手边思考、理论指导实践的学习模式。本实验室通过这样统一的理论和实践相结合的培训,帮助研究生在短时间内系统而迅速地掌握常用的基础实验理论和技术,为后续课题开展奠定了坚实的基础,取得了很好的效果。
2.3严格实验室规范管理实验室是高校研究生
科研实验技能培养的主要场所,其建设和管理水平直接影响研究生科研实验技能的水平。比如一个实验室通常有多个研究生,每个研究生在课题开展中一般会使用多种仪器设备。有的仪器设备比较贵重,操作不当可以导致仪器损坏,甚至威胁人身安全。如高速离心机使用时,转子不盖盖子,高速旋转时,转子可以飞出离心机,导致财产或人身损伤。所以如何能保证仪器的正常使用和得到高质量的研究数据,有序的管理就显得非常重要。以本实验室为例,实验过程中会有常见仪器,如pH计、天平等;有贵重仪器,如高速离心机、荧光显微镜、定量PCR仪等;还有一些大型的仪器,如电子显微镜、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜等。本实验室采用如下管理方式:对于实验室常见仪器,研究生通过培训过后可以自由使用。而大型仪器一般都有分析测试中心集中管理,如电子显微镜、流式细胞仪等设备有工作人员操作,学生只需理解原理,按照要求准备样本和学会分析数据。但有的大型仪器如激光共聚焦,学生可以通过专门的操作培训,自己独立操作。高速离心机、荧光显微镜等设备一般都有专人管理。在学生进入实验室统一培训时,会涵盖这些设备的使用。如此,既使得实验室仪器得到正常使用,又营造了严谨、有序和安全的实验室环境,为进行科学研究提供了必要保证。
2.4培养严谨的科研态度和团队合作精神研究
生在开展科研的准备过程中,完成了理论知识的储备、实验技能的掌握和实验室管理的规范,还面临着最关键的科研精神和习惯的培养,因为这与最终科研活动的完成并被接受认可密切相关。研究活动中,能拿到客观的数据至关重要,而严谨的科研习惯恰恰决定了客观数据的可信度,所以我们要培养研究生客观详实地记录实验过程和结果的习惯,也就是实验记录的撰写。一份好的实验记录能让人知道为何开展该实验(实验目的),实验如何进行(实验流程),实验得出什么结果(实验原始数据),这些结果提示了什么,其中有什么问题(结果分析)。所以实验记录的培训是研究生培训的重要组成部分。为了便于管理,本实验室引进了Elab电子实验记录,学生通过电子实验记录,将实验结果通过Word文档或附件形式保存在数据库中,导师可以及时对实验结果进行评价,对研究生科研中存在的问题做到早发现、早纠正,把研究生弄虚作假的现象消灭于萌芽,有效预防了研究生学术道德腐败现象的发生。这些实验记录可以长期保存,弥补了纸质记录保存期限的不足。科研的严谨性还在于数据的客观性。因实验有一定的变异,人群或动物个体差异,实验结果都需要重复,由统计学得出结论。所以要让学生掌握t检验、单因素方差分析等基本的分析方法。在涉及人工计数的实验,需要至少两位同学分别统计,最后得到客观的计量结果。科学研究靠的是自身不懈的努力,更离不开团队合作。现在科学研究涉及的技术方法越来越多,好的研究结果工作量也很大,常常不是由一个人独立完成,需要多人互相配合协作,所以良好的团队合作精神非常重要。团队合作可以增进学生之间的交流,互相借鉴研究方法,甚至触发研究思路和灵感。为此,本实验室研究并实行“新老结合、以老带新”的模式,以课题组为单位,让高年级学生带动低年级学生探索学习,如此不仅使得实验技巧得以传承并优化,更能通过不断交流学习迸发更多科研想法和理念,实现双赢。
2.5完善科研思路培养
关键词:动物科学;复合应用型;人才培养;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)22-0127-02
近年来,新疆畜牧业快速发展,各地区对于地方畜牧人才的需求量也越来越大,尤其是对高层次人才的要求也越来越高;因此,新疆农业大学动物科学学科本着立足新疆,发挥新疆少数民族与地域优势,以校内外教学实习基地和科学研究项目为核心,以科研活动和学生毕业实习为手段,以培养“扎实基础,专业面宽,创新和实践能力强”的复合型人才培养为目标,进行了全方位人才培养模式的改革与创新。
一、进一步加强教学内容的改革和创新
随着技术和知识的不断更新以及新技术和新理念在动科专业中的不断应用,学生对本专业前沿知识和理论的渴望越来越强烈,希望在课堂上能够听到来自本专业发展最前沿的理论和知识。畜牧专业科学合理地安排、更新和拓展课堂教学内容,反映最新成果。对专业基础课和专业课中涉及讲授大动物方面知识的学时进行了压缩,对部分课程的内容进行了整合,新增了宠物方面的知识,激发学生的求知欲望,全面引进和使用“面向21世纪课程教材”、“‘十二五’国家重点教材”,将“执业畜牧师资格证书”等职业技能鉴定工种引入本专业教学中,并将专业课程与职业技能鉴定课程相融合,为学生今后就业打下坚实基础。
二、不断更新教学方式、方法
动物科学专业是实践性较强的专业,紧紧依靠板书的方式教学,完全达不到预期的教学效果,因袭在教学中采用半数加多媒体教学方式,采取各类引导式、递进式、互动式、探讨式以及实践操作式等的教学方法,可显著提高教学质量和教学效果,同时部分课程内容还可以采用双语教学来进行。从动物科学各课程的设置以及特点,我们将动物科学各课构建了“课堂理论+课程实验+教学生产实习+科研实训”的“四段式教学法”教学体系,这种体系的建立不仅有利于学生将理论与实践相联系,而且有助于提高学生实际操作能力、分析能力和综合应用能力的培养,进一步一高学生对所学知识的理解、应用能力。
三、加强师资队伍的建设,提高教学质量
合理的师资队伍对本专业的发展以及今后目标的制定都起到至关重要的作用,因此如何建立一支年龄、学历、职称结构优化合理的师资队伍,对动科学院今后的发展至关重要。因此,根据动物科学学科发展的需要,本学院将动物学科原有的几个教研室和实验室进行整合和调整成了4个系、8个教研室、4个实验室。通过整合,学院充分利用学院已有的资源和相应的设备,加强了教研室、实验室软硬的建设,建立并健全了各系对应的教研室和实验室的教学档案,教学管理相关材料齐全,归类清晰,分次分明,为教学的规范化提供了有力的保证。加强对师资队伍培训工作,尤其是对青年较和新进教师加强管理,并根据每位教师的知识层次结构、所擅长的强项来为每一位教师制订相应的培训方案,邀请国内外有名的专家学者进行学术交流,要求青年教师积极参与各类学术活动;同时,每学期至少开展1―2次学术报告会,并要求每一位青年教师根据自己的学术研究方向,积极撰写科研论文,积极投稿,参与到各类学术报告或者学术年会中。同时根据每一位青年教师的研究方向和本学科的发展方向,有计划、有目的地选派各族青年教师付内地高校、科研院所或者国外有名大高校、科研院所攻读学位或进修专业课程及短期培训;对于新进教师,学院本着负责任的态度,加强对新进教师的管理,对新进教师的培养采取导师制,即每名青年教师安排1名指导教师,要求新进教师第1学年跟班听课,并在第一学年的第二学期抽出某一章节的3―4节课的内容,要求青年教师独立备课并试讲,指导老师、学生、各系主管教学的副主任、学院领导组成听课团,对新进教师所试讲的课程的内容进行评论、打分,经学院考核合格以后,再申报校教务处督导组进行考核,综合两次的考核成绩最终确定该新进教师是否符合上讲立完成授课任务。通过这一年来层层锻炼,新进教师会从备课态度、备课的教案、讲义、课件都出现质的飞跃,也能完全地胜任所承担的课程的授课任务。
四、重点抓实践教学,注重学生能力的培养
动物科学学科是以实践教学为主的学科,实践教学也是提高学生实践动手能力的重要途径。在教学环节中,采用将基础实验、课程教学实习、综合性实验、设计性实验、课程实训、科研课题组活动、毕业论文等综合的融为一体的教学模式,强调学生能力的培养,努力提高学生掌握基础知识、基本技能及实际应用的能力;在课程设置方面,加大了实验课和课程实习的力度,在总课程学时数不变的前提下,进一步加大学生实践课的力度,而减少理论课时数,做到所讲的课程少而精,将学生必须掌握的基本概念、基本理论做到精而细,多给将一些所学课程目前世界的前沿科学、前沿技术以及目前一些国内外的研究进展,让学生进一步了解自己所学专业的前沿知识,进一步提高学生的学习兴趣。进一步建立和完善校内外实习基地,设立开发性实验室对学生执行开发,提高学生的动手能力。
五、加强学生创新能力的培养,积极要求学生申报大学生创新创业项目
为了加强学生创新能力的培养,学校鼓励积极参与并申报大学生创新、创业项目,并指定相应的老师进行指导,而学生和教师则通过双向选择确定项目课题小组。该项目课题小组成员可以从大一至大三的学生参加,对于大一和大二学生硭担参加大学生创新项目更多是给自己提高科研锻炼的机会,也为今后自己的发展铺路,而这部分的学生所有的科研工作则是在指导老师的指导下完成;而对于高年级的学生来说,参加大学生创新项目直到完成毕业论文为止,从平时的课外实践到毕业论文均由教师指导进行。本科生发表的科研论文和毕业论文均由课题组活动中产生,本科生导师负责毕业论文的全部过程,在毕业开题报告、毕业评价、毕业答辩、毕业综合成绩评定等方面全程对毕业论文进行检查与督导,以此保证毕业论文质量。
六、加校企联合共育人才培养模式
“校企联合共育人才”是指高等农业院校院校与用人企业共同开展的一种用于培养适应当代农牧业企业发展而培育出得高素质、高技术、高能力人才,是实现能力培养与能力需求相对接的有效措施与手段。“校企联合共育人才”包括六个方面,即学校与合作企业共同制订人才培养方案、共同开发课程、共建师资队伍、共同提供实践条件、共同实施培养过程和共同评价学生职业能力。通过执行校企联合共育人才可以推进教育教学改革,为地方区域产业、行业和企业一线培养出下得去、留得住、用得上的职业能力强、综合素质高的人才。学院为了使青年教师得到全方位的发展,每年安排1―2名青年教师下企业,一方面了解各生产环节,另一方面学习企业新的理念,与车该专业今后的发展方向,而再一方面就是发现生产中存在的问题,并提出相应的解决问题的办法措施,一方面可以帮助企业解决面临的问题,另一方面还可以提高直接理论与实践结合的能力、解决应对问题的能力,为自己今后的发展目标打下基础。
参考文献:
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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)
[关键词]环境;特色;实验教学;体系
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)04-0154-03
高等教育最本质的职能是人才培养。[1]实验教学不仅让学生更加直观深入的理解和学习相关理论知识,也是学生解决科学研究最直接、最有效、最科学的渠道。[1]现阶段,高校招生规模不断扩大,各学科蓬勃发展,但实验教学进展缓慢,内容单一,本科生实践动手能力不强、科研素质能力不高等问题日益凸显出来。[2]环境专业是由多个学科组成的交叉科学,它围绕环境问题的预防、发生、治理以及评价等方面进行研究与应用,突出强调学生的应用以及创新能力,因此,完善实验教学系统在环境专业体系建设中尤为重要。[3]但目前研究发现,环境专业涉及范围广,课程体系关联度相对较弱,且实验教学缺乏相应的体系规划,这些问题致使实验教学内容相对片面化与碎片化[4],致使学生缺少独立解决实际问题的能力,因此构建与实践环境专业实验教学体系具有重要意义。
安徽大学环境专业以“厚生物学”背景为基础,以“国家级生态与环境实验教学中心”为依托,以培养“安徽生态强省建设和环境保护亟须的高素质复合型创新人才”为目标,以“重基础,多方向,精特色,提能力”的教育教学理念为指导,积极探索,不断前进,建立了以“厚生物学”为基础的环境科学实验教学体系。体系的建立使学生将理论与实践相结合,培养学生分析环境问题、解决环境问题的能力,为社会输送了一大批新生力量,也为其他院校环境科学实验体系建设提供有益参考。
一、循序渐进的实验体系建设
环境专业以“层次递进,因材施教”为原则,精选实验项目,建立了“公共基础型实验”“专业基础型实验”“综合应用型实验”“创新型实验”以及“实习实训”五个层次的实验教学体系(见图1),循序渐进的提升学生的综合能力。
(一)严谨授课,夯实基础
扎实的实验素养是学生今后进行科研工作的重要基础。环境专业在本科基础年开设“公共基础型实验”以及“专业基础型实验”,这两类实验开设的目的主要是帮助学生验证课堂所学理论知识,掌握基本的实验技能以及常规仪器的操作与维护,前一类实验是每个理工科学生必须掌握的基本技能,而后一类实验更加偏重于环境专业实验特色技能。教师在讲授这两类实验时,更重要的是培养学生科学严谨的实验态度以及基本的实验素养,为今后的实验打下坚实的基础。
环境科学专业覆盖面广,研究方向复杂,本科阶段需开展不同方向的基础实验,让学生接触到不同类型实验,为以后学生进行“综合应用型实验”以及“创新型实验”奠定基础,进一步培养出具有较高综合素质的人才。为此,环境专业开展了环境化学类实验、环境生态学类实验、环境生物学类实验等不同方向的实验,保证学生对传统学科能够做到整体把握,夯实基础。
(二)学科交叉,提高能力
“综合应用型实验”是在本科生具有一定理论及实验操作能力后开设的,主要是让学生运用多方向的知识综合考虑、设计并解决实际问题,以培养学生的综合实践及独立操作等方面的能力。实验过程中,学生需先行提交可行性报告及实验计划书,教师提出修改意见,并根据实验计划书,供给实验所需物品,确认无误后方可进行实验。如“大气中苯系物的监测与评价”这个实验项目,主要针对汽油中芳香烃化合物的加入增加了汽车尾气中苯的污染。本校周边机动车流量大,其排放的尾气对校园空气质量有一定影响,因此要求学生对校园空气中苯系物进行监测。此实验项目涉及环境监测这门理论课中大气采样点的布设、采样时间的确定方法,环境影响评价课程中利用监测数据对研究区域污染状况进行评价的方法,以及相色谱等大型仪器的使用等问题,需要学生们进行独立思考以及调度,并相互配合。此实验锻炼了学生搜集资料、调研环境、团队协作等多方面的能力。通过环境科学综合实验的开设,加强了各课程之间的交叉渗透性,让学生能够掌握实验课程的内容,具备应用综合性课程知识简单解决环境问题的能力,促使学生融汇专业基础平台课程的理论知识,尝试应用理论分析、解决复杂环境的问题,培养学生辨证、联系、全面地看待问题的思维方式,从而为今后的科研工作奠定坚实基础。
近年来,环境科学领域不断涌现出新的研究成果,但传统的实验教学明显滞后于学科领域的发展,很难满足学生创新意识的培养。因此,实验专业需不断更新实验教学理念,将先进的大型仪器运用于“综合应用型实验”以及“创新型实验”中。如利用分子荧光分析法测定环境水体中的抗生素,利用气相色谱法测定挥发性脂肪酸,运用火焰分光光度计对水以及沉积物中重金属的形态进行分析等,大型实验仪器的引入,拓宽了学生的视野,丰富了教学内容。
(三)紧跟时代,创新高地
高校教育既要满足大众教育,又要适应学生的个性化发展。教学过程中发现,有些学生资质高,能力强,普通的实验教学已不能满足他们对知识的渴求,对于这一类学生,环境专业鼓励他们参与到教师的科研项目中。学院教师有着丰富的经验,有国家级、省级自然科学基金以及国家级、省级重大科研项目等前沿课题。本科生进入实验室,跟随导师或者研究生进行学习,此做法让学生更加直观的认识到前沿的科学进展,并为科研岗位的教师输送大量的有生力量。
此外,学校及学院每年还为本科生开展大量的诸如大学生创新创业训练计划、动植物标本制作大赛等活动,在环境科学的学生中得到了积极响应。研究中发现,许多学生对开展创新活动的兴趣都特别高。[5][6]学生将所学知识应用于解决自身所好奇的问题,能够让学生体验学习中的乐趣,提升学生素质。仅在2015年,环境科学专业学生共申请大学生创新创业训练计划6项,其中国家级项目4项。这些活动为学生今后的学习和工作提供了宝贵经验。
二、特色实验平台建设体系
环境专业实验体系中开设了不同方向的实验项目,让学生充分接触到不同类型实验,掌握不同实验的技巧的同时,也保持着自己的学科特色方向。安徽大学环境科学专业在2010年由生命科学学院独立出来,有着深厚的生物学背景。随着国家对“生态环境”的日益重视,这一特色显得尤为重要。现今,人们越来越关注生物多样性保护、环境污染对生态系统和人体健康的损害等问题,生物学背景显得更为必要。环境专业筛选或改进了实验项目,使学生从宏观和微观两个方向(环境微生物学、环境生态学)进行学习。
环境微生物实验注重各实验内容的衔接,从最基础的培养基的制备、消毒与灭菌、微生物的纯种分离培养及生理生化反应,由浅入深,使学生熟练掌握微生物实验的基本操作。而后进行“水中细菌总数和大肠菌群的测定”“环境因素对微生物生长的影响”等综合实验项目的学习,进一步强化学生微生物实验的基本技能,激发学生对于环境微生物的兴趣,培养学生利用生物手段进行环境监测与治理的技能。
环境生态学实验包括显微镜构造与使用、生物绘图、植物分类、简单动物的解剖等经典实验,为环境专业学生奠定生态学基础背景。而后将生态学实验联系实际,如“水体中浮游生物的采集、观察与鉴定”项目,浮游生物是水体生态系统重要的组成成分,通过对浮游生物多样性的分析,可以客观地反映水环境质量状况。而水体富营养化严重影响浮游生物的生存环境,致使浮游生物多样性指数下降。在生态学原理指导下,加强对浮游生物多样性的方法研究,从治理水体污染、维护水生生态系统平衡、保护水环境等应用方面给予学生一定思路。
三、实习基地建设
理论学习必不可少,但是实习实践亦是不可或缺的环节。环境专业积极响应学校号召,组织学生投身于实习基地中去。
(一)亲近大自然,增强“环保人”的自豪感――野外认知实习以及野外调查实习
野外实习比课堂实习更具有直观性、实践性和综合性,通过野外实习使学生深入地理解课堂所学知识。[3]前人经验告诉我们:选择一个好的实习地点,是保证实习质量的首要条件,建立一个高质量的实习基地对于保证野外实习的效果非常重要。[7][8]安徽大学环境专业的野外实习一般定于黄山浮溪野猴谷或鹞落坪国家级自然保护区,这两个地点均具有环境优美,生B环境复杂,动物资源丰富,交通、食宿及医疗条件便利等条件,适合环境科学专业长期定点实习。野外实习过程中,学生置身于大自然,了解生物生活习性与行为和它们对环境的适应性,掌握动、植物标本的采集、鉴定和保存方法,让学生充分感受到自然界的神奇和美丽,激发学生保护自然资源的责任感与使命感。同时,在教师的引导下,学生还对实习所在地区的环境样品进行监测,让学生可以把在课堂所学习到的知识运用到实际中去,提高学生的自豪感。野外环境地形复杂,工作量较大,跋山涉水,对磨练学生意志,增强学生之间的友谊也起到了积极的作用。
(二)科学理论与工程应用相结合――工程实践实习
为提高学生的综合素质及专业知识应用能力,环境专业不断探索校企协同的工程实践教学模式,让学生真正能将理论知识运用于解决工程实际问题。目前,环境专业合作的企业有塘西河再生水厂、中国节能可再生能源有限公司合肥分公司以及合肥市循环经济园区的工业污水处理厂、合肥市久易化工厂、合肥市望塘污水处理厂等。接触不同的废物类型,不同的工艺类型,可以让学生更加生动直观的了解不同的处理工艺,而非只是学习枯燥的理论知识。
四、结语
环境专业是一门综合性的学科,研究对象涉及范围广,学科涉及领域多,技术性和实践性强,这对环境专业的教学,尤其是实验教学提出了更高的要求。我院环境专业以“重基础,多方向,精特色,提能力”的教育教学理念为指导,通过合理安排的“五阶梯,重特色”环境专业实验教学体系,以不断“提升学生竞争力”为目标,积极探索,不断前进,加快建设具有区域特色的实验示范中心。
[ 参 考 文 献 ]
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(1.北京林业大学环境科学与工程学院,北京 100083;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101;
3.鄂尔多斯国家级遗鸥自然保护区管理局,内蒙古 鄂尔多斯 017000)
摘要:以泊江海子流域的土壤为对象,采集表层土样54份,对7种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Hg、As)含量进行了分析,利用ArcGIS 10.1获取各重金属在该流域空间分布特征,运用单因子法、综合污染指数法及Hakanson潜在生态危害指数法对研究区的土壤质量及重金属潜在生态危害程度进行评价。结果表明,土样中7种重金属含量平均值从高到低依次为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),均达到了国家土壤环境质量标准(GB 15618-1995)一级标准,其中Zn、Cr、Pb含量均值高于内蒙古土壤背景值,Ni、As、Cu含量低于内蒙古土壤背景值;7种重金属空间变异系数均达到中等变异程度;土壤各重金属元素的单因子指数均值从大到小依次为As、Zn、Cr、Ni、Cu、Hg、Pb,综合污染指数平均值为0.95,说明整个研究区土壤为尚清洁状态;相对于标准,约1/3土壤存在轻微以上污染,Zn含量的高低是影响土壤环境质量的主导因素;Hg、As为综合潜在生态风险主要贡献元素,综合潜在生态风险指数RI均值为85.98,该流域处于轻微生态危害等级。
关键词 :鄂尔多斯国家级遗鸥自然保护区;泊江海子流域;土壤重金属;分布特征;生态风险
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)05-1081-06
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.013
收稿日期:2014-12-16
基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAC09B00)
作者简介:辛 展(1990-),女,辽宁丹东人,在读硕士研究生,研究方向为环境监测与评价,(电话)15120090145(电子信箱)xinzhan1990@163.com;
通信作者,娄华君,(电子信箱)louhj@igsnrr.ac.cn。
土壤中的重金属具有难降解、易积累、不可逆的特性[1-3],其过量富集会对生态环境造成威胁,其中,对生态环境安全影响最大的重金属包括Cu、Zn、Pb、Cd、Co、Cr、Ni以及As等[4,5]。重金属作为土壤一个必要参数、生态安全的基本指标,已经成为环境领域的一个重要的研究方向。土壤重金属含量和生态环境质量息息相关,分析一个地区土壤重金属状态是判断该地区土壤环境质量安全的最直接、有效的方法[6]。
泊江海子流域的中心部分为鄂尔多斯国家级遗鸥自然保护区,是迄今为止全球仅有的以保护遗鸥及其栖息地湿地生境为目的的国际重要湿地[7]。随着泊江海子流域内油房壕煤矿和泊江海子煤矿的发现,最容易受煤矿业影响的土壤重金属将逐渐成为人们关注的焦点问题。目前,针对该地区的研究主要集中在生态学、动物学、水文学方面,对土壤的研究十分缺乏[7-13]。本研究以泊江海子流域为研究对象,在煤矿未正式开采、土壤重金属含量尚未受到影响时,在野外充分地开展了土壤背景值调查,对土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Hg、As含量进行测定,并系统分析了各种重金属的分布特征,按照国家标准对土壤环境质量状况及潜在的生态风险进行评价。本研究弥补了泊江海子流域在土壤方面的资料匮乏,不仅分析了该地区土壤的重金属背景值状况,评价了保护区湿地的生态环境安全状态,而且为以后分析煤矿的开采对当地土壤环境的影响及对土壤重金属的修复提供了科学依据。
1 研究区概况
泊江海子流域地处鄂尔多斯市东胜市西约45 km处,地理坐标为109°10′-109°58′E,39°65′-39°95′N,流域面积约为744.6 km2(图1)。研究区属于鄂尔多斯波状高原,为典型的闭流盆地,四周高且中间低,最高点位于流域西侧巴彦敖包山,海拔约为1 590 m,最低点位于研究区中心的桃阿海子湖,海拔约为1 360 m,整个流域80%以上的海拔高度在1 365~1 420 m。流域属温带大陆性气候,其中8、9月份降雨量约占全年的65%,1961~2006年,泊江海子流域年均降雨量约344.7 mm,年均蒸发量约2 523.75 mm。流域内的植被以草地、沙柳为主,存在少量红柳、白刺等。该地区主要以栗钙土为主。
2 样品采集与分析
2.1 样品采集与预处理
在充分考虑地形特点及空间分布均匀性等因素的基础上,2013年在研究区内共确定采样点54个。采样点采用GPS定位坐标,采样布局如图2所示。采用混合采样法选取表面(0~20 cm)土样,除去碎石、动植物残体等杂物,用四分法取500 g样品,将样品带回室内风干后,用木棒碾碎,过2 mm筛,装袋备用。
2.2 重金属含量测定
土壤中As、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn利用HF-HClO4-HNO3三酸消煮法消化[14],处理后Cr、Cu、Pb、Ni、Zn用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定,As利用原子荧光法检测。土壤中Hg用原子荧光法检测[14]。在样品进行消化、测定过程中,均有2~3个空白样品、平行样品和标准物质(GSS-2、GSS-10)同步分析,控制分析结果质量。
2.3 评价方法
本研究主要使用的评价方法包括单因子法及综合污染指数法[14,15]、生态危害指数法[16]、ArcGIS 10.1克里格插值法。
2.3.1 单因子法及综合污染指数法 单因子法常用于评价土壤被某一重金属的污染程度,是中国较为通用的方法。当评价某区域土壤受到多种重金属综合影响程度时,通常采用综合污染指数法,该方法更加突出超标最严重的重金属元素对土壤环境的影响[15]。本研究采用单因子法和综合指数法两种方法相结合,来评价土壤重金属相对于国家一级标准浓度的超标程度,评价结果相对单一方法更加直观,能较精确、完整地反映出土壤质量的优劣。
单因子指数计算用公式如下:
式中,Pi为i金属的污染指数;Ci为i金属的实测值;Si为i金属的评价标准。
当Pi≤1时,表示土壤重金属含量未超过标准;Pi>1时,表示土壤重金属含量超过标准。
综合污染指数PN法公式如下:
式中,Piave为平均单项重金属指数;Piamx为最大单项重金属指数。
综合指数评价标准见表1。
2.3.2 生态危害指数法 本研究采用潜在生态危害指数法对泊江海子流域土壤重金属存在的潜在生态危害进行评价。该方法从各个重金属具有的生物毒性角度考虑,不仅利用Eir定量的方法反映某种污染物的潜在生态危害的程度,同时利用RI反映了多种污染物的综合生态影响[17]。
其计算公式为:
Eir=Tir·Pi;RI=∑Eir (3)
式中,Pi为i金属的污染指数;Eir为i金属的潜在生态风险指数;Tir为重金属的毒性系数;RI为多种重金属的综合潜在生态风险指数。
根据Hakanson的研究,7种重金属的毒性系数分别为:THg=40,TAs=10,TNi=TPb=TCu=5,TCr=2,TZn=1[16]。土壤重金属的潜在生态风险分级标准如表2所示:
3 结果与分析
3.1 土壤重金属统计
3.1.1 重金属含量分析 经过对泊江海子流域54个土壤样品的分析,7种重金属含量数据统计见表3。土壤中各种重金属的含量均值从大到小依次为: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的含量平均值均超过了内蒙古地区、全国和世界土壤背景值[18],As的含量均值约为内蒙古土壤背景值的2倍, Zn的含量均值约为内蒙古地区和世界土壤环境背景值的1.5倍,与全国的土壤背景值含量相近;研究区Hg的平均含量与内蒙古地区土壤背景值基本相同;仅为全国和世界土壤Hg含量的1/2左右;Cr含量高于内蒙古地区土壤背景值,比全国均值略低; Cu、Ni、Pb含量均值远低于内蒙古地区、全国、世界土壤的背景值,3种重金属的4个背景值含量从低到高均依次为泊江海子流域、内蒙古地区、全国、世界。与国家土壤环境质量标准(GB15618-1995)一级标准相比,各重金属均值均未超标,但个别采样点重金属含量超标,其中Zn的超标率最高为15.1%。
变异系数反映一个数据集变异性程度,变异系数≤0.1为弱变异性,0.1<变异系数<1为中等变异性,变异系数≥1为强变异性[19]。7种重金属元素的变异系数均相对较大(0.39~1.75),均在中等变异以上,Zn达到强变异性,表明研究区内土壤各重金属,尤其是Zn浓度波动程度较大。
利用皮尔逊相关性检验对7种重金属之间的线性关系进行分析,结果如表4所示。在7种重金属之间,Cr和Pb、Zn存在0.01水平上的显著负相关,Pb、Zn之间存在显著正相关;Cr和Ni之间存在显著正相关性,Cu和Ni之间存在极显著正相关,As、Hg与其他重金属元素之间没有显著的相关性。
3.1.2 重金属分布特征 为了更加清晰表述各重金属在整个流域的浓度分布状况,研究利用ArcGIS10.1克里格插值法绘制出各重金属在研究区内的含量分布图(图3-图9)。
根据浓度分布图发现重金属含量分布规律如下:Ni在鸡沟河和乌尔图河两条主要河流的中上游地区浓度较低,在泊江海子周围不断增大,说明河流对Ni的富集作用比较明显,顺着河水的流向,造成Ni浓度在地表水汇集地泊江海子变大;Cu在整个流域分布规律整体为从流域四周到桃阿海子附近逐渐升高,Cu的分布主要和海拔高度有关,即随着高度的降低,Cu浓度逐渐增加;从区域的东北部向西南部,Cr含量总体呈现上升趋势;As分布规律与Cr基本相反,从北部到南部含量逐渐下降;Hg在整个流域内含量较小,分布状况基本没有变化;Pb浓度从西北和东南方向向流域中心先减小再增大;Zn浓度从西北向东南方向逐渐升高,同时在研究区正北部地区浓度存在较大处。
3.2 土壤质量评价结果
由表5可知,7种重金属的单因子指数平均值从大到小依次为As(0.83)、Zn(0.80)、Cr(0.63)、Ni(0.32)、Cu(0.24)、Hg(0.22)、Pb(0.19),按照单因子指数分级标准所属等级均为安全。从各重金属的指数分布来看,Ni、Pb、Cu、Hg除极少采样点为尚清洁,其余均为安全状态;Cr、As指数主要分布在安全和尚清洁区域,只有少部分为轻污染;Zn大部分处于安全水平,有7个采样点浓度超过标准值达到2倍以上。经现场调查,泊江海子流域目前除受到生活、农业等人为影响之外,附近无可导致各重金属污染的工厂、产业。本次研究各重金属浓度接近该地区本底值,部分重金属浓度偏高除了与该地区土质等自然原因有密切联系,还可能与生活、农业生产例如农药的使用和农田的灌溉等有关。
研究区综合污染指数的范围是0.31~3.73,反映各采样相对于标准的污染水平各不相同,且差异明显,综合指数平均值为0.95,尚为清洁水平。通过图10综合指数分布图可得,相对于国家一级标准,在整个流域北部、西北部、中部土壤较清洁,从北至南土壤质量逐渐下降,东南角地区的土壤综合指数均大于1,处于轻微以上污染水平,面积约为整个流域1/3以上。同各重金属浓度分布图相比较,综合指数的分布状况与Zn空间浓度分布规律相似,说明Zn含量高低对研究区的综合污染指数空间的分布影响较大,为影响土壤质量的主导因素。
3.3 潜在生态风险评价
由图11可知,泊江海子流域各重金属的潜在生态风险由大到小为Hg、As、Cu、Cr、Pb、Zn、Ni,其中,Hg的部分采样点的风险等级为中等生态危害级别,是研究区潜在生态风险的主要来源,属于重金属污染的优先修复对象,对综合潜在风险贡献率为59.17%;As仅30号采样点为中等生态风险,对综合潜在风险贡献率为27.72%;其余5种重金属的值很低,主要集中在0~7,基本不存在潜在生态风险。泊江海子流域综合潜在生态风险指数(RI)在56.36~188.26,平均为85.98,结果表明整个泊江海子流域土壤中重金属基本不存在综合潜在生态风险。根据RI风险等级划分,11%的样点呈现中等潜在生态风险,89%的样点存在轻微潜在生态风险。
单因子污染指数和潜在生态风险指数、综合污染指数和RI之间存在根本上的差异,主要是受到重金属毒性系数影响,在研究区内Hg虽然浓度较低,但毒性系数最高(THg=40),因此潜在生态风险最大,反之,虽然Zn浓度明显高于标准值,由于Zn的生物毒性系数最低(TZn=1),所以其生态风险降至最低。Hakanson潜在生态风险指数法在考虑重金属浓度基础上,更结合了不同重金属的生物毒性因素,相比较而言其结果更准确[20]。
4 结论
1)对泊江海子流域的土壤7种重金属进行分析,其均值均低于国家土壤环境质量标准(GB15618-1995)一级标准;除Zn、Pb、Cr含量较大外,其余元素含量基本小于内蒙古土壤背景值;在研究区内各重金属的含量变异系数均为中等以上变异。
2)土壤各重金属元素的单因子指数均值从大到小依次为As、Zn、Cr、Ni、Cu、Hg、Pb,均小于1;综合指数平均值为0.95,说明整个研究区土壤为尚清洁状态;该流域从西北向东南土壤环境质量逐渐下降,约1/3以上面积土壤未达到尚清洁标准,Zn含量是影响整个流域土壤质量的主导因素。
3)生态风险指数分析表明,除部分土样Hg存在中等、强潜在生态风险,其他元素潜在生态风险轻微;Hg、As为综合潜在生态风险主要贡献元素,贡献率分别为59.17%、27.72%;综合潜在生态风险指数(RI)均值为85.98,该流域处于轻微生态危害等级。
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(河北师范大学生命科学学院,河北 石家庄 050024)
摘要:研究了不同温度(5±0.5 )℃、(10±0.5) ℃、(15±0.5) ℃、(20±0.5) ℃和(25±0.5) ℃)下青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)的耗氧率、耗氧量与呼吸频率的关系。结果表明,耗氧率、耗氧量和呼吸频率均随着温度的升高而升高,且不同温度间差异显著(P<0.01)。呼吸频率在5~10 ℃较低温度时没有明显差异(P>0.05)。呼吸频率在不同的温度下都存在明显的昼夜差异(P<0.05),白天明显高于夜晚。不同温度下呼吸频率和耗氧率的回归关系为y=63.052 e(0.0115x)(R2=0.982 2);呼吸频率和耗氧量的回归关系为y=-1.719 7 x2+38.437 x-61.914(R2=0.961 8)。在15~20 ℃间的耗氧率、耗氧量和呼吸频率相对变化较小,为适宜养殖的水温。
关键词 :青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii);耗氧率;耗氧量;呼吸频率
作者简介:佟喜凤(1988.9-),女,硕士研究生,研究方向:水生动物生理生态。E-mail:tongxifenggo@163.com
通讯作者:安瑞永(1962.5-)男,副教授,研究方向:水生动物生态。E-mail: anruiyong@sina.com
DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.12.004
青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)又名湟鱼,分类上属鲤科(Gyprinidase)、裂腹鱼亚科(Schizothoracinae)、裸鲤属(Gymnocypris),为青海湖水域经长期地理隔离演化而来的冷水性咸、淡水洄游的特有无鳞鱼种,对于高盐碱性水域具有良好的适应性[1]。青海湖裸鲤还是一种食用价值很高的名贵经济鱼种,属国家二级保护鱼类[2]。由于近年来湖水及周围环境的变化和人类的大量捕捞,造成了青海湖裸鲤渔业资源的枯竭[3],使其野生种群数量正在急剧减少。为保护这种特有鱼类资源,国内学者先后对青海湖裸鲤开展了很多方面的研究,包括繁殖生物学、人工养殖和内陆淡水养殖技术、饲料与营养等[4-9]。但目前对青海湖裸鲤呼吸代谢方面的研究却很少见。呼吸频率及耗氧率、耗氧量等是鱼类生理生态学研究的一个重要内容,通过这些研究可以为解释青海湖裸鲤的呼吸代谢规律与高原低氧湖泊生存环境相适应的原因提供理论依据,并为青海湖裸鲤的人工驯养、生产运输和在不同水域环境的推广养殖等提供重要技术参数。
1材料与方法
1.1实验用鱼
由石家庄市井陉县鱼泉冷水鱼有限公司提供,为当年繁殖的纯种青海湖裸鲤幼鱼。从中选取体色均一,健康活泼,体重在(29.78±0.28)g的鱼作为实验用鱼。
1.2实验装置和条件
实验装置是仿照王艺磊(2002)[10]的封闭流水式装置稍加改造而成,呼吸室为19 cm×31 cm×34.5 cm封闭完好的玻璃缸,设入水口和出水口各一。实验用水为连续曝气3 d以上的自来水,溶氧量达8~12 mg/L。
1.3实验方法
1.3.1实验分组及设计设置控温装置控制水温,实验设置五个温度梯度,分别为:(5±0.5) ℃、(10±0.5) ℃、(15±0.5) ℃、(20±0.5) ℃和(25±0.5) ℃。每个温度梯度分别随机选取18尾鱼进行呼吸实验,每梯度设三个平行组。实验开始之前将鱼置于呼吸室中进行初步观察,驯化48 h并停食。驯化开始时调节温度,温度调节速率为1 ℃/h至预设温度。使出水口水流速控制在300~400 mL/min之间,并保持流速均衡。
1.3.2耗氧率和耗氧量的测定分别测定入水口和出水口的水溶氧量。连续24 h测定,每隔2 h测定一次。测定方法采用winkler碘量法,观察并记录有关数值,进行相关计算。
耗氧率:OE=(C-C0)×V/W
耗氧量:OF=(C-C0)×V/L
式中,OE为耗氧率(mg/kg·h);C为入水口溶解氧(mg/L);C0为出水口溶解氧( mg/L);V为流速(L/h);W为鱼总体体重(kg);OF为耗氧量(mg/尾·h);L为鱼尾数(尾)。
1.3.3呼吸频率的计量测定实验鱼耗氧率、耗氧量的同时计量其呼吸频率。每隔2 h计量一次呼吸频率(次/min),每次随机取三条鱼计量,取平均值。以鳃盖或口张开的次数为1次呼吸。
1.3.4数据处理实验所得数据以STATISTICA6.0软件作统计分析,并用Origin7.0作图。
2结果
2.1不同温度下青海湖裸鲤的耗氧率、耗氧量和呼吸频率
五个不同温度梯度下青海湖裸鲤的耗氧率、耗氧量和呼吸频率见表1。从表1可以看出随着温度的升高,青海湖裸鲤的耗氧率、耗氧量和呼吸频率都逐渐升高,各组之间差异极显著(P<0?01),其中较低温度时5 ℃和10 ℃的呼吸频率差异不显著(P>0.05)。根据实验数据得到不同温度下呼吸频率和耗氧率的回归关系为y=63?052 e(0.0115x)(R2=0.982 2)。呼吸频率和耗氧量的回归关系为y=-1.719 7 x2+38.437 x-61.914(R2=0.961 8)。
2.2不同温度下青海湖裸鲤的昼夜呼吸频率变化
在不同温度下青海湖裸鲤24 h的呼吸频率结果见图1。由图1可以看出,随着温度的升高,呼吸频率越来越高,25 ℃时的呼吸频率最大。但在5 ℃与10 ℃较低的温度时,鱼的呼吸频率差异不显著(P>0.05)。在不同温度时白天和夜间的呼吸频率有显著差异(P<0.05),白天的呼吸频率都高于晚上的。5 ℃、10 ℃的制高点为8:00,15 ℃呼吸频率的制高点为14:00、20 ℃为10:00、25 ℃为12:00。
3讨论
3.1不同温度下青海湖裸鲤呼吸频率的变化
呼吸代谢的变化是鱼类机体对环境温度变化所产生的最有代表性的变化之一[11]。不同品种,不同规格的鱼其呼吸频率数值均不一样[12]。图1显示,尽管青海湖裸鲤在不同的时间段表现出了不同的呼吸频率,但总体上都是白天的呼吸频率高于夜晚的呼吸频率,这与鱼类的生活习性和光照刺激有重要关系。白天青海湖裸鲤的活动量大,呼吸频率快;晚上青海湖裸鲤在没有光照的情况下活动量小,导致呼吸频率变慢。由于白天光照刺激引起的内分泌活动变化和白天的驯养投食,导致鱼体新陈代谢旺盛,体内氧化过程增强,气体交换频繁,代谢速率增加[13],所以白天的需氧量增加,呼吸频率也高。不同温度下呼吸频率的制高点多集中在每天的上午:8:00、10:00、12:00、14:00,此时也正是一天中投食和取食最集中的时间,相对耗氧也多,所以呼吸频率也相对较高。Clausen研究认为,淡水鱼昼夜有规律的变化可能代表着自然环境中鱼类的生活周期,耗氧大的时期一般为鱼类进食或活动旺盛时期[14]。该结果说明,与其它多数淡水鱼一样,青海湖裸鲤的昼夜呼吸也具有明显的节律性。
3.2不同温度下青海湖裸鲤的耗氧率、耗氧量与呼吸频率的关系
温度是影响鱼类和其它生物生理性状乃至生活史特征的重要生态参数[15],在适宜的温度范围内,呼吸频率、耗氧率、耗氧量均随温度的升高而升高。呼吸频率与耗氧率有一定的相关性,由表2数据得出在5~25 ℃,青海湖裸鲤的呼吸频率和耗氧率的回归关系方程式为y=63.052 e(0.0115x) (R2=0.982 2),呼吸频率和耗氧量的回归关系为y=-1.719 7 x2+38.437 x-61.914 (R2=0.961 8)。表明当呼吸室中水的溶解氧处于稳定时,青海湖裸鲤的呼吸频率与鱼类耗氧率、耗氧量均呈正相关。即在正常的环境条件中,可以通过呼吸频率的表现,来推测出鱼体耗氧率和耗氧量的情况[16]。所以能够通过这种简单易行的方法,即观察鱼的呼吸频率变化来防止池塘中发生泛塘的现象。
温度不仅直接影响到鱼类生命活动的新陈代谢强度(量),而且对代谢质量方面也有极大的影响[13]。5 ℃、10 ℃青海湖裸鲤的耗氧率和呼吸频率二者相差较小,正是由于低温环境影响了鱼的新陈代谢强度,导致新陈代谢较弱,进而降低了鱼的耗氧率,使得这二组的耗氧量和呼吸频率明显低于其他各实验组。而在15~20 ℃时无论是耗氧率还是呼吸频率都比低温组的高,但二者之间变化不大。在某一温度范围内,如果耗氧率变化小,即其新陈代谢过程中的异化作用随温度升高而变化小,即体内能量存贮较多,这对其生长是有利的[17]。因此在15~20 ℃范围内的温度是比较适合青海湖裸鲤生长、饲养的。25 ℃时的耗氧率、耗氧量和呼吸频率最大,能量和营养消耗也最多,反而不利于身体营养的积累。
综上所述,不同温度对青海湖裸鲤的呼吸代谢有重要的影响。不同温度下青海湖裸鲤的呼吸频率表现出一定的昼夜呼吸节律,但较低温度时不明显;其耗氧率、耗氧量与呼吸频率均呈正相关。可以通过观测鱼的呼吸频率来推算其耗氧率、耗氧量的情况,防止养殖上出现鱼摄氧不足或泛塘问题的发生。在水中溶氧正常情况下,15~20 ℃是青海湖裸鲤比较适宜的呼吸生长温度范围。
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