拯救镇海棘螈 Saving Chinhai Salamander

北仑柴桥中学课题组 编著

柴桥中学与中国科学院生物研究所合作开发研究性学习校本教材 浙江省中小学精品课程

任课教师：刘毅 吴妙飞 褚少君 汪静儿 课时:1 节/1 周 授课对象：高一和高二学生

二〇〇八年九月第二版 浙江省宁波市北仑区柴桥中学版权所有 Copyright © ChaiQiao Senior School All Rights Reserved

镇海棘螈与校本文化

柴桥中学原校长 周永兴 1 镇海棘螈是宁波柴桥独有物种，栖息于柴桥境内的九峰山风景区瑞岩寺国家森林公园内，有 15 00 万年的历史，是地球古老居民，有活化石之美称；1989 年被国务院确定为国家二级重点保护野生 动物，是宁波市唯一以地方命名的珍稀野生动物。 当我们以骄傲的目光注视镇海棘螈的时候，不能不从心底生出一种紧迫感与危机感。镇海棘螈 行动迟缓，迁移能力弱，分布地域狭窄，生长环境要求苛刻，种群数量处于严重濒危状态。据统计， 目前分布于瑞岩寺国家森林公园内的镇海棘螈繁殖群体仅存 350 尾左右，其种群数量比大熊猫和新 疆北鲵等极度濒危的物种数量还少。所以，作为柴桥境内唯一一所毗邻九峰山风景区的省级重点中 学——柴桥中学，我们有义务有责任研究保护镇海棘螈。正是在这种背景下，我校开展了“依托镇 海棘螈，开发研究性学习校本课程”的课题研究。 课题组教师本着强烈的使命感，开展了大量的研究与艰苦的工作。他们深入棘螈保护区，观察 栖息地；访专家，查资料；研究棘螈的孵化、幼体饲喂、野生放养的全过程，取得许多珍贵的地方 生态学资料和第一手物种技术资料，顺利完成这一课题的初步研究。他们带领部分热爱科研的学生 全程参与，并为全校学生作了多场专题报告会，出专栏，印资料，介绍柴桥之宝，引起极大的反响， 产生了积极的校本文化效应。 首先，激发我校师生热爱乡土、热爱柴桥的朴素情感，保护镇海棘螈，就是保护生于斯存于斯 的柴桥古老居民，就是保护我们的乡土环境与乡土文化。其次，培养了师生们的科学研究精神与吃 苦精神。为了掌握镇海棘螈的生活习性与生长规律，他们观察、记录、比较、研讨、请教，态度严 肃，治学严谨；他们付出很多，却不求回报，牺牲假日，却从不埋怨。第三，引发对镇海棘螈的关 注度，提升北仑新形象。镇海棘螈不仅是柴桥的也是北仑的象征，其悠久的历史和其对环境的苛刻 要求，证明北仑在百万年前就气候适宜，自然环境优秀。今天，我们全力发展北仑的时候，不要忘 了比我们人类还早生存在这里的古老居民。尤其是，镇海棘螈已经成为中国女排在北仑主场的吉祥 物，成为北仑的象征，伴随着北仑走向全国，走向世界，因此，我们更有理由保护它。 保护镇海棘螈，就是保护柴桥，保护北仑，保护我们的家园！

1 “基于“镇海棘螈保护”的学校特色发展研究”为 2009 全国教育科学规划普通高级中学特色学校研究专项； 省级规划课题《依托镇海棘螈开发研究性学习校本课程》课题获得浙江省第六届（2006-2007 年）教育科学优秀研究 成果奖一等奖； 《基于“镇海棘螈”保护的研究性学习校本课程开发》被确立为浙江省教育科学 2009 年度重点课题。

自序 生物学的研究对象是活生生的生命世界，生物学的学习理应是妙趣横生，引人入胜。但是在现 实的学习过程中，许多同学却感觉到生物学学习枯燥乏味，毫无乐趣。其中的一个重要原因是在应 试制度下，呆板的生物学习题使远较其它学科有趣的生物学变得索然寡味，使人生畏，甚至使同学 们不得不忍受“生物学教条”的痛苦折磨。其实生物学是经典的实验科学，更注重的是原理的应用， 只有将生物学与活生生的生物体相联系，才能体现生物学的学习价值。本教材以镇海棘螈为研究素 材，力图使生物学的学习变得生动有趣，帮助同学解决实际问题，真正提高生物学素养。 2002 年柴桥中学的刘信态老师在九峰山旅游时，偶然听闻九峰山的水潭里生活着一种比国宝大 熊猫还要稀少的动物-镇海棘螈。专业的敏感性促使他立即收集有关镇海棘螈的资料，并在周永兴校 长的支持下带领生物组教师指导学生开展“拯救镇海棘螈”的研究性学习。 研究性学习活动的开展并非一帆风顺，我们遇到了许多棘手的难题，需要这个研究领域的专家 给我们师生提供专业上的指导。于是我们忐忑地给中国科学院成都生物研究所的谢峰教授写了一封 信，谢教授十几年来一直致力于研究和保护镇海棘螈，取得了丰硕的成果，是国内两栖类研究的权 威。让我们欣喜的是，谢峰教授非常支持我们柴桥中学保护镇海棘螈的行动，并且答应作为柴桥中 学研究镇海棘螈的校外指导专家。从此，柴桥中学研究和保护镇海棘螈的研究性学习活动进入了一 个新的发展阶段。谢峰教授和江建平教授几次从遥远的成都飞赴柴桥中学给参加研究性学习活动的 教师和学生进行讲座和培训。学校师生对镇海棘螈的研究兴趣更加浓厚，要求参加研究性学习活动 的同学越来越多，即使是不参加研究性学习活动的师生也经常来到镇海棘螈的养殖场为保护镇海棘 螈出谋划策。 亲爱的各位同学，当你第一眼看到镇海棘螈懒洋洋的样子的时候，你可能就马上喜爱上了这种 可爱的小动物，想尽你的力量去保护它，但是具体的研究和保护工作是非常繁琐的，需要付出你的 时间、精力、爱心。你需要每天为棘螈成体提供食物，为棘螈的生存场所保持适宜的湿度，为棘螈 的卵群孵化、为棘螈的顺利变态并上岸设计装置。棘螈是如此弱小，你必须每天殚精竭虑，千方百 计避免它受伤害，每天注意它的生存状况，测量它的生理指标。为了考察棘螈的野外生存状况，有 时还需要在夜晚冒雨上山去考察棘螈的行为。只有对镇海棘螈真正关心才会使你长时间、高频度地 关注棘螈，才会发现和解决你要研究的问题。 2008 年 1 月“拯救镇海棘螈”校本教材开始编写，教材定位于研究性学习校本教材，是柴桥中 学“拯救镇海棘螈”课题组各位教师和进行研究性学习活动的各研究性学习小组共同编写完成的 2。 教材以拯救镇海棘螈这一主题为中心，详细介绍了镇海棘螈的相关知识，并且通过一个个研究性学 习小课题指导同学们开展镇海棘螈的课题研究。在这本教材中学习到的方法也可以应用到其它自然 科学领域的研究，从而促进同学们自然科学素养的培养。 但是由于研究性学习校本教材是以我们的研究性学习活动为核心，随着研究性学习活动的不断 开展，本教材中的内容也需要得到补充和修改，热忱盼望各位老师和同学提出意见，以便今后修改。 此校本教材在编写过程中尽量注重图文并茂，但是因为考虑到用最经济的手段达到类似的效果， 在图片的编排上采用图版的方式，即每章的彩色配图集中呈现，以此造成阅读上的不便，请各位老 师和同学谅解。 在教材的编写过程中得到了各位领导、专家和同学们的支持和帮助。在此，我代表本教材编写 组感谢周永兴校长，感谢中科院成都生物研究所的谢峰教授、江建平教授、刘畅研究生，感谢宁波 市教育科学研究所的专家史耀芳博士，感谢北仑林场陈君如场长，感谢教科室李荣民老师，感谢关 注本课题的各大媒体，也同时感谢参与和支持本册教材编写的各位老师和同学。 刘 毅 2008 年 7 月

2 《基于“镇海棘螈”保护的研究性学习校本课程开发》为浙江省教育科学 2009 年度重点课题 《拯救镇海棘螈》为浙江省教育厅教研室评选的第一届“浙江省中小学精品课程”

目录

第一章 镇海棘螈的研究背景...... 1 第一节 镇海棘螈的发现和研究历史...... 1 阅读材料 Echinotriton chinhaiensis – Critically Endangered...... 2 第二节 镇海棘螈的命名...... 4 科学史话 林奈和双名法...... 5 相关知识 威妥玛拼音...... 5 技能训练 理解镇海棘螈的命名...... 6 第三节 新物种的确立—“镇海棘螈”...... 6 第四节 研究镇海棘螈的专家...... 11 第二章 镇海棘螈的研究方法...... 13 第一节 镇海棘螈研究中的记录和测量...... 13 一 观察、记录和测量...... 13 二 设计记录表格...... 15 研究性小课题 设计在镇海棘螈课题开展过程中需要的相关表格 ...... 15 三 标记镇海棘螈...... 16 研究性小课题 探究标记镇海棘螈的几个方案...... 17 第二节 镇海棘螈研究中的数学方法...... 22 一 生物统计学...... 23 技能训练 应用数学方法寻找最佳剪趾方案...... 23 研究性小课题 应用统计学知识研究镇海棘螈...... 23 第三节 镇海棘螈研究中的实验设计方法...... 26 研究性小课题 镇海棘螈的食性和取食特征的探究...... 27 第四节 镇海棘螈研究课题开展的步骤...... 31 一 前期宣传培训...... 31 二 学生讨论研究项目，列出研究课题，课题申报...... 32 镇海棘螈研究社...... 34 镇海棘螈研究社受到媒体关注...... 35 三 成立研究小组，制定研究计划，主动联系教师进行指导...... 38 四 小组课题开展...... 38 研究性小课题 开展过程记录 拯救“万年小恐龙”...... 40 五 小组课题结题...... 42 第三章 镇海棘螈的研究课题...... 45 第一节 镇海棘螈生存的生态因素...... 45 一 非生物因素...... 45 研究性小课题 利用信息技术跟踪北仑气象资料...... 47 研究性小课题 农药对镇海棘螈的影响...... 51 二 生物因素...... 52 研究性小课题 镇海棘螈室内繁殖场地建设...... 54 研究性小课题 镇海棘螈室外繁殖场地建设...... 55 研究性小课题 镇海棘螈放归后的跟踪研究...... 58 第二节 镇海棘螈的信息交流...... 58 阅读材料 镇海棘螈繁殖行为中的信息传递...... 59 第三节 镇海棘螈的行为特征...... 61 研究性小课题 空气污染对镇海棘螈的行为影响...... 61 研究性小课题 镇海棘螈的反捕行为探究...... 62 研究性小课题 镇海棘螈的行为特征探究...... 62

第四节 镇海棘螈的结构特征 ...... 63 研究性小课题 镇海棘螈的个体差异研究（变异）...... 64 研究性小课题 探索镇海棘螈的年龄...... 65 研究性小课题 镇海棘螈与中国瘰螈的结构习性比较...... 65 研究性小课题 探索镇海棘螈的蜕皮特征...... 66 研究性小课题 探索镇海棘螈的皮肤溃烂的原因...... 66 第五节 镇海棘螈的个体发育 ...... 67 一 观察镇海棘螈的个体发育 ...... 67 研究性小课题 提高镇海棘螈孵化率...... 67 研究性小课题 镇海棘螈孵化场所与孵化率的关系...... 68 研究性小课题 提高镇海棘螈变态成功率...... 69 研究性小课题 湿度对镇海棘螈的影响...... 75 研究性小课题 食物对镇海棘螈变态率和变态时间的影响...... 75 技能训练 描述镇海棘螈的胚胎发育阶段...... 75 研究性小课题 镇海棘螈的胚后变态发育...... 76 二 镇海棘螈与其它两栖类的卵、幼体比较...... 77 研究性小课题 镇海棘螈个体发育与其他两栖类比较...... 77 阅读材料 镇海棘螈早期个体发育研究...... 78 第四章 镇海棘螈的种群保护 ...... 85 第一节 镇海棘螈的种群大小和物种灭绝 ...... 85 研究性小课题 镇海棘螈的种群密度研究...... 86 研究性小课题 镇海棘螈的生境扩展...... 86 STS 谴责镇海棘螈的偷猎和走私行为...... 87 研究性小课题 镇海棘螈产生的地质年代...... 90 第二节 镇海棘螈与生物多样性 ...... 91 一 生物多样性的含义 ...... 91 二 生物多样性的三个层次 ...... 91 三 生物多样性的价值 ...... 92 阅读材料 生物多样性与生活 ...... 93 四 生物多样性的保护措施 ...... 94 专题研究 保护镇海棘螈的措施 ...... 94 阅读材料 走进科学之拯救镇海棘螈...... 95 思考和讨论 保护生物多样性、保护镇海棘螈...... 96 思考和讨论 生物工程与保护镇海棘螈...... 97 第三节 镇海棘螈与九峰山“镇海棘螈”自然保护区...... 100 一 自然保护区 ...... 100 二 九峰山自然保护区 ...... 100 研究性小课题 台风对镇海棘螈的影响...... 102 研究性小课题 镇海棘螈的生境调查...... 103 研究性小课题 九峰山风景区的开发对镇海棘螈生存状况影响的调查...... 103 研究性小课题 盘山公路对两栖类的影响...... 105 三 国内的自然保护区 ...... 105 第四节 镇海棘螈的宣传和保护 ...... 106 阅读材料 北仑女排与镇海棘螈 ...... 108 STS 实践活动 向社区宣传保护镇海棘螈...... 110 风采展示 小棘螈的哥哥姐姐们 ...... 111 英语组教师开发的关于镇海棘螈的阅读理解和写作...... 112 STS 实践活动 追寻镇海棘螈的发现历史...... 117

研究性小课题 镇海棘螈濒危原因探讨...... 118

第一章 镇海棘螈的研究背景

第一章 镇海棘螈的研究背景

第一节 镇海棘螈的发现和研究历史

张孟闻先生 1932 年首次在我国浙江省宁波地区镇海县城湾村（现宁波市北仑区）发现 了 1 只蝾螈类动物，并鉴定和描述为新种，当时定名为镇海疣螈 Tylototriton chinhaiensis。 Chang and Boring (1934) 曾对该物种是否成立产生了怀疑，认为该物种所具有的方骨侧突 这一特征是一种个体变异，并提出它可能为细痣疣螈 Tylototriton asprrimus 的同物异名。 但是唯一的模式标本因日军侵华而遗失，由于无法系统地比对，因此他们的这一观点的正 确性一直无法证实。 此后模式产地城湾的生境发生巨大变化，近 50 年在该地再未发现该种标本，我国的两 爬学者在动物志编写过程中再次面临这一难题，是写成一个有效种还是一个变异呢？于是 专家组专门组织了一个寻找镇海疣螈的专题，其目标就是重新发现该物种，并搞清其中的 分类学问题。而这一重任落在了浙江自然博物馆的蔡春抹先生的肩上，由于不知该物种的 生态习性，最初的搜索过程主要集中在模式产地及其附近，并主要采取问讯式结合实地考 察方式进行，但连续两年没有结果，因为即便是当地老人也不知其为何物。 1978 年间蔡春抹和黄永昭老师等来到了浙江省宁波市镇海县（现属北仑区）瑞岩寺附 近的镇海林场，碰巧林场当时正在进行开荒，林场的职工在挖土的过程中发现了一只黑黑 的，四脚蛇样的动物，并迅速汇报给了两位专家，他们拿到标本仔细核对后，确认这一动 物就是自己日思夜想的镇海棘螈，多年地辛苦寻找终于有了结果，两位专家都激动得跳了 起来，并紧紧的拥抱在一起。1979 年蔡春抹和费梁又在该地采到大量标本。 Nussbaum and Brodie Jr. (1982) 对原疣螈属各物种的骨骼，生态，形态等特征进行了 比较后，认为其中琉球疣螈在骨骼和生态特征等方面与疣螈属多数物种有差异, 而建议将 其分出而另立新属，即棘螈属。同时由于无镇海棘螈（当时的镇海疣螈）标本，因此他们 只能根据 Chang (1932) 对镇海疣螈的描述，其头骨具有特殊的方骨侧突这一特征，提出 镇海疣螈可能也属于棘螈属。 1984 年蔡春抹和费梁以该地标本建立了新模，并进行了详细地描述。通过大量的解剖 研究，证实方骨侧突的存在并非个体变异，从而确定了该物种的有效性，其研究结果也印 证了 Nussbaum and Brodie (1982) 对镇海疣螈属于棘螈属的推测。同时该文对镇海棘螈的 生态习性也进行了简要的叙述。 漫长的发现过程，狭窄的分布区（仅发现于两个小产地），50 多年间文献记载共计发 现 50 尾（Chang, 1932; 蔡春抹和费梁，1984），且其中模式种群（城湾种群）几乎消失。 这使得专家们提出来对该物种加以保护，1988 年 12 月 10 日经国务院批准，1989 年 1 月 1 4 日在中华人民共和国林业部与农业部联合颁布的《国家重点保护野生动物名录》中将其 列为国家二级重点保护野生动物 费梁（1992）对该螈的生存现状和濒危情况作了进一步的报道，指出镇海棘螈分布区 极为狭窄，种群数量甚少，已极度濒危，呼吁全力加强保护。

š 通过阅读镇海棘螈的发现过程，你领悟到进行生物科学的研究具有哪些特点？ š 将你所知的镇海棘螈的发现和研究历史讲述给你的亲戚和朋友听。

1 第一章 镇海棘螈的研究背景

阅读材料 Echinotriton chinhaiensis – Critically Endangered

高质量的论文往往采用英文撰写，有利于全球的研究者阅读，有影响力的科研组织也 把英文作为写作语言，阅读 IUCN(International Union for the Conservation of Nature and Natural Resources)上的关于镇海棘螈的记录，尝试用英文叙述其主要内容并在英语口语课 中进行交流。

Echinotriton chinhaiensis – Critically Endangered3

Taxonomy

Kingdom: ANIMALIA

Phylum: CHORDATA

Class: AMPHIBIA

Order: CAUDATA

Family: SALAMANDRIDAE

Common Name/s: CHINHAI SPINY NEWT (Eng)

Species Authority: (Chang, 1932)

Assessment Information

Justification: Listed as Critically Endangered because its extent of occurrence is less than 100 km² and its area of occupancy is less than 10 km², all individua ls are in a single location, and there is continuing decline in the exten t and quality of its habitat, and in the number of subpopulations, east o f the city of Ningbo in eastern China.

Classifications

Major Habitat/s: 1.4 Forest - Temperate Wetlands (inland) - Permanent Freshwater Marshes/Pools (under 8 5.7 ha) 15.2 Artificial/Aquatic - Ponds (below 8ha)

Major Threat/s: Habitat Loss/Degradation - Agriculture - Crops - Small-holder f 1.1.1.2 arming (ongoing) Habitat Loss/Degradation - Extraction - Wood - Selective loggin 1.3.3.2 g (ongoing) Habitat Loss/Degradation - Extraction - Wood - Clear-cutting (p 1.3.3.3 ast) Habitat Loss/Degradation - Infrastructure development - Human s 1.4.2 ettlement (ongoing) 3.5.1 Harvesting (hunting/gathering) - Cultural/scientific/leisure ac

3 The IUCN Red List of Threatened Species 2 第一章 镇海棘螈的研究背景

tivities - Subsistence use/local trade (ongoing) Pollution (affecting habitat and/or species) - Water pollution 6.3.1 - Agriculture (ongoing) 9.1 Intrinsic factors - Limited dispersal (ongoing) 9.5 Intrinsic factors - Low densities (ongoing) 9.7 Intrinsic factors - Slow growth rates (ongoing) 9.9 Intrinsic factors - Restricted range (ongoing)

Conservation Act 1.1.1 Policy-based actions - Management plans - Development (needed) ion/s: Policy-based actions - Management plans - Implementation (neede 1.1.2 d) Policy-based actions - Legislation - Development - National lev 1.2.1. el (in place) 2.2 Communication and Education - Awareness (needed) Research actions - Population numbers and range (in place, need 3.2 ed) 3.3 Research actions - Biology and Ecology (in place, needed) 3.4 Research actions - Habitat status (needed) 3.5 Research actions - Threats (needed) 3.8 Research actions - Conservation measures (in place, needed) 3.9 Research actions - Trends/Monitoring (in place, needed) Habitat and site-based actions - Maintenance/Conservation (in p 4.1 lace, needed) 4.2 Habitat and site-based actions - Restoration (needed) Habitat and site-based actions - Protected areas - Identificati 4.4.1 on of new protected areas (needed) Habitat and site-based actions - Protected areas - Establishmen 4.4.2 t (needed) Habitat and site-based actions - Protected areas - Management 4.4.3 (needed) Habitat and site-based actions - Community-based initiatives (n 4.5 eeded) 5.1 Species-based actions - Re-introductions (in place, needed) Species-based actions - Ex situ conservation actions - Captive 5.7.1 breeding/Artificial propagation (in place, needed)

Distribution

Country Names: Native: China Summary Documentation System: Terrestrial; Freshwater

Population Tren d:

3 第一章 镇海棘螈的研究背景

Detailed Documentation

Range: This species is only found in the Beilun area, east of Ningbo City in Zheji ang Province, China, from 100-200 m asl. It is known from only three subpop ulations, one of which has been extirpated already.

Range Map:

Population: The population consists of about 300 mature individuals.

Habitat and Eco This species inhabits forests in low hills. They lay small clumps of eggs o logy: n land close to small, sheltered pools and ponds. When hatched, larvae trav el over land into water. They move onto land after metamorphosis, and never return to water again (courtship behaviour and fertilization all taking pl ace on land). The species is very long-lived and slow breeding. Preliminary information from captive animals suggests that they do not become mature u ntil they are at least 10 years old, and they are likely to live for at lea st 20 years, or probably even longer.

Threats: Habitat destruction and degradation are major threats to this species, espe cially as a result of forestry activities and human settlement, and polluti on of the breeding habitat is a serious threat. An additional potential thr eat is the over-collection of individuals for scientific collections.

Conservation Me This species is listed as a Class II state major protected wildlife since 1 asures: 988. The largest subpopulation is within the Ruiyansi Forest Park, which do es not yet constitute an effective protected area for the species, but whic h has been relatively well monitored. There is a small captive-breeding pro gramme, and some young individuals have been reintroduced to the wild.

第二节 镇海棘螈的命名

学 名： Echinotriton chinhaiensis (Chang) 曾 用 名： Tylototriton chinhaiensis 英 文 名： Chinhai salamander; Chinhai Spiny Newt 别 名： 镇海疣螈

4 第一章 镇海棘螈的研究背景

科学史话 林奈和双名法

林奈和双名法 自然界中的生物种类极其繁多，每种生物都有它自己的 名称。由于世界上各种语言之间差异很大，同一种生物在不 同的国家、地区、民族往往有不同的叫法。名称不统一，常 常造成混乱，妨碍了学术交流。因此．生物学家在很早以前 就对创立世界通用的生物命名法问题进行探索，提出了很多 命名法。但由于不太科学，没有广泛采用。直到 1768 年， 瑞典著名的植物学家林奈（Carolus Linnoeus，1707 一 1778 ）在《自然系统》这本书中正式提出科学的生物命名法 ― 双名法，这个问题才得以解决。按照双名法，每个物种的科

学名称（即学名）由两部分组成，第一部分是属名，第二部 图 一-1 林奈肖像 分是种加词，种加词后面还应有命名者的姓名，有时命名者 的姓名可以省略。双名法的生物学名均为拉丁文，并为斜体字。例如，银杉的生物学学名 为 Cathaya argytophylla Chun et Kuang ，果蝇的生物学学名为 Drosphila melangegasler。 林奈从小喜爱大自然，对植物特别有兴趣，只要有机会，他就钻到树林里去观察和采 集植物。老师和同学都称他是“小植物学家”。上大学以后，家庭的贫困给他带来很大的压 力，但这丝毫也没有影响他研究植物的热情。为采集标本，他历尽艰辛，但他从未因困难 和危险而退缩。参看 图 一-1 林奈肖像 林奈毕生从事动植物尤其是植物的分类研究，硕果累累，他一生收集的植物标本多达 14000 号，动物标本仅贝类就有 7000 号。他撰写的《自然系统》是植物学史上划时代的著作。 书中对生物所做的系统分类，揭示了生物之间的亲缘关系，对研究生物的进化有很大帮助。

相关知识 威妥玛拼音

威妥玛拼音介绍 剑桥大学汉语教授威妥玛(1818—1895，英）在华任职期间，为方便外国人（主要是使 用英语的人）学习和掌握汉语，由他根据北京读音制订的拉丁字母拼音方案给汉字注音。 这个方案以后被普遍用来拼写中国的人名、地名等，一般称为威妥玛拼音。1958 年 2 月 1 1 日,全国人大批准颁布《中文拼音方案》后，威妥玛拼音停止使用。《中文拼音方案》195 8 年 2 月 11 日,全国人大批准颁布《中文拼音方案》,这是中国人自己按照科学的语音学原 理制定的专门拼写标准普通话的方案；1979 年起，联合国决定采用《中文拼音方案》作为 在各种拉丁字母文字中中国人名、地名的标准；1981 年 8 月，国际标准化组织通过决议， 规定把《中文拼音方案》作为文献工作中拼写有关中国的名称、词语的国际标准。1997 年 美国国会图书馆采用汉语拼音方案。 外文资料中汉语的地名和姓名音译通常采用的是威妥玛拼音，虽然有些音译并不规范， 已形成了一些习惯用法。 如： 孔子 konfucius 孙中山 sun yat-sen 毛泽东 MaoZedong 蔣介石 Chiang Kai-she k 威妥玛拼音和汉语拼音对照表（部分） chan zhan ch'an chan chang zhang 5 第一章 镇海棘螈的研究背景

ch'ang chang chao zhao ch'ao chao che zhe ch'e che chen zhen ch'en zhen cheng zheng ch'eng cheng

技能训练 理解镇海棘螈的命名 1. 根据你所学过的英文知识，你能解释镇海棘螈的英文名称 Chinhai salamander，Chinha i Spiny Newt 中各个单词的意义吗？ 2. 你知道镇海棘螈的学名是用哪种语言呢，为什么使用这种语言呢? 3. 你能推断 Echinotriton、Tylototriton、 chinhaiensis 这些词是哪种语言，各是什么含义？

网站登陆 z IUCN http://www.iucn.org/bookstore/IUCN-index.htm z IUCN Red List of Threatened Species http://www.iucnredlist.org z 镇海棘螈专题网站 http://sciblog.bledu.net.cn/u/jiyuan/index.html z 大鲵保护国际协作网 http://www.giant-salamander.com/index.asp

第三节 新物种的确立—“镇海棘螈”

š 我们已经在高中生物必修本三－《遗传与进化》对物种的概念进行了学习。你能科 学阐述出物种的定义，地理隔离和生殖隔离的意义，以及物种形成必需的三个步骤 吗？ š 疣螈属原有 6 个种类，1982 年有研究者把其中的两种另立为新属－棘螈属，而镇海 棘螈也被确立为一个新的物种而不是一个其它种类疣螈的突变体。阅读下面关于镇 海棘螈结构、生理、行为的资料并查询相关文章，阐述镇海棘螈为何被认定是一个 新属的新的物种。

镇海棘螈形态和生态描述 4 鉴别特征 镇海棘螈 E．chinhaiensis 与琉球棘螈 E．andersoni 相近。但本种体侧只 有一列瘰疣，第二肋骨上有一个小的肋突，第三、四(或五)肋骨上有一个强大的肋突，几 形成分叉状，其余无肋突；第五趾发育正常，趾式 2、2、3、3、2，蹠骨 5 块，跗骨 9 块 者多(少数只有 8 块)。而琉球棘螈体侧多有二至三列瘰疣，肋骨上有多个肋突；第五趾缺 如或短小(仅有一个小的趾骨)；跗骨 8 块。

4镇海棘螈 Echinotriton chinhaiensis(Chang)新模描述及其生态习性 蔡春抹 费梁（中科院生物研究所教授， 柴桥中学镇海棘螈课题指导专家-谢峰的导师。） 6 第一章 镇海棘螈的研究背景

形态描述 雄螈全长 ll9 毫米，雌螈 137 毫米左右。头体宽扁，四肢适中。头宽大于 头长，呈亚三角形；头侧嵴棱不很发达，始于吻侧，经上眼睑、延至眼后与耳后腺相接； 头顶有小纵嵴，后方有”∨”形嵴。吻端平切，鼻孔位吻侧端，有小瓣膜，眼侧位，眼径 略大于眼间距的一半；耳后腺扁平，长约为宽的两倍，方骨侧突从外表上能在嘴角后方看 到三角形突起；犁骨齿列较长，呈“∧"形，起自两内鼻孔前缘，止于眼眶内侧后方；舌亚 圆形，两躯干宽扁，背面较平坦，体侧有由许多疣粒堆集而排列成行的瘰疣，瘰疣较小， 约有 l2 枚左右，彼此界限不清；背中央嵴棱突出，前接头部”∨”形嵴，后端与尾背相连， 嵴棱的皮肤紧贴髓棘，可分辨出每个髓棘的轮廓；嵴棱两侧与肋骨相应有斜行棱起。尾弱 而短，尾长显著短于头体长，基部略呈方形，向后逐渐侧扁，尾肌弱，背鳍褶低与体嵴棱 相连，末端尖细，肛孔纵裂，其后 5—7 毫米处开始至尾尖有低钝的腹鳍褶。 后肢略粗于前肢，贴体相向时，指趾端重叠。指 4，指长序 3、2、4、1，前肢前伸时 第三指达鼻孔。趾 5，趾长序 3、4、2、1、5，第五趾发育正常，略短于第一趾，极少数个 体第五趾不发达。掌蹠突明显或不显。 皮肤粗糙，背腹面几乎满布大小不等的疣粒，胸部中央的疣粒扁平，腹面缢纹不显或 略显。上下唇缘、指趾腹面、尾腹鳍褶等部位光滑无疣。 生活时体色棕黑，个体间的色变较小。嘴角后突起、耳后腺后缘、指趾腹面、掌蹠突 部位以及尾腹鳍褶均为桔黄色，有的个体体侧瘰疣和肛裂边缘有枯黄色点。 第二性征 雄螈体形较小。体长大于颈褶至肛前的距离；肛周围隆起不显，肛裂较长 边缘的疣粒较小，排列不甚规则，内壁前边有很多小乳突。雌螈体形较肥大，体长略小于 颈褶至肛前的距离 5，肛周围隆起较明显，肛裂相对较短，边缘的疣粒较大，排列整齐， 内壁无乳突，多皱褶。 骨骼特征 头骨 呈亚三角形，宽大于长，沿鼻骨、前额骨、额骨外侧及额鳞弧上凸凹不平呈雕刻 纹痕，左右鼻骨后方之间有一椭圆形小囟；额鳞弧宽，与头顶骨片围成椭圆孔，长径约为 宽径的两倍；方骨前突较长，与上颔骨相接，外侧有方骨侧突，长 2—3 毫米，其弯曲度和 末端尖或钝有个体变异；翼骨薄，呈三叉形，前端和上颌骨内侧突起相接触。 椎骨 颈椎 l 枚，无肋骨。躯椎 l3 枚，荐椎 l 枚，均有肋骨；第一、二对肋骨短，位 上肩胛骨下方，末端不与瘰疣连接，第二对有小肋突，第三、四对各有一个强大的肋突， 几成分叉状；少数个体第五对也有肋突；以上肋突末端刺入体侧瘰疣中。第五至第九肋骨 较长，且向体的侧后方水平伸展，第十至十三肋的长度依次逐渐短小，末段向上翘起，并 分别刺入相应的瘰疣中，有的甚至刺穿皮肤，尖端裸露于体外；荐椎上的肋骨较粗，末端 分叉且刺入瘰疣中。前 4 个尾椎也有短肋，往后只有横突。 足骨 第一至五趾的趾骨节为 2、2、3、3、2，蹠骨 5 块，跗骨 9(少数为 8)块，各骨着生位置如图 2。 讨论 佐藤井歧雄已记载琉球疣螈有方骨侧突等特 征。Nussbaum 等(1982)根据 60 个琉球疣螈和张孟闻对 镇海疣螈的描述，认为它们的头部骨嵴不发达，方骨具 有特殊的方骨侧突、体形、肋突，以及肋骨与相关连的 瘰疣和躯干肌肉的关系等都与疣螈属其它 1 种不同，而 另立为棘螈属 Echinotritno。上述的这些特征，经过核 对与比较后，确认可以成立新属。Nussbaum 等(1982)还 认为新属的肋突、跗骨、蹠骨、趾骨的数目和排列位置、 卵粒相对较大等亦与疣螈属不同。我们对我国的镇海棘

5根据我们的观察，此处描述错误，或是笔误。体长略小于颈褶至肛前的距离应该改为体长略大于颈 褶至肛前的距离 7 第一章 镇海棘螈的研究背景

螈和 4 种疣螈作了解剖观察(表 3)，结果表明，以上特征在种间或个体间、或在同一个体 的左右侧均有变异。而方骨侧突则无例外的均有，其长短、弯曲度，末端尖或钝有变异。 表 1 镇海棘螈

正模 14 10 正模 14 10 6.5-8.1 7.5-8.5 109.0-139.0 124.0-151.0 7.0 全长 114.5 眼间距 7.3 7.8 119.0 136.8 10.4% 10.9% 9.5% 2.0-3.0 2.5-3.5 头体长 61.0-81.0 78.5-88.2 2.5 67.5 眼睑宽 2.6 3.0 （吻端-肛后） 66.7 82.3 3.7% 3.9% 3.6% 14.0-17.0 15.5-18.2 19.0-22.5 22.5-25.0 16.5 19.0 头长 15.8 17.2 前肢长 20.6 23.9 24.4% 28.2% 23.7% 20.9% 30.9% 29.0% 14.0-20.0 20.0-23.0 19.0-21.5 22.5-26.0 18.0 20.0 头宽 17.8 21.0 后肢长 20.8 24.3 26.7% 29.6% 26.7% 25.5% 31.2% 29.5% 5.0-6.2 6.1-7.0 5.0-8.0 4.5-8.0 5.5 6.0 吻长 5.8 6.5 肛裂长 6.5 6.5 8.2% 8.9% 8.7% 7.8% 9.7% 7.9% 4.5-6.2 5.5-6.5 45.0-53.0 49.0-61.0 4.5 尾长 47.0 鼻间距 5.0 5.9 50.8 55.9 6.6% （肛后-尾末端） 69.6% 7.4% 7.1% 76.2% 67.9% 3.2-4.5 4.0-4.5 5.2-6.0 6.8-8.0 4.0 6.0 眼径 3.9 4.0 尾高 5.6 7.4 5.9% 8.9% 6.0% 5.1% 8.4% 9.0% 注：量度以毫米为单位，百分率是各部量度与头体长之比

生态习性

1．栖息环境 镇海棘螈的分布区很狭窄，目前仅发现在北纬 29.8°，东经 l21.8°的浙江东部沿海 海拔 100—200 米的丘陵地区一带，气候温和，雨量充沛，植被较为繁茂，地面杂草丛生， 终年积水的水塘和水沟较多，周围有石穴和土洞。

2．生活习性 成体是完全陆栖的蝾螈，多生活在阴暗潮湿，多腐殖质，土壤较为疏松的土穴内、石 块下、石缝中，也有在草丛中的。白昼不出外活动，多隐伏在石块下，翻开石块即可见到， 多数静伏不动，易于捕捉。夜间出外活动，行动迟缓。在捕捉时，发现该蝾螈受惊后有一 种特殊的姿态，即当被捕捉或轻轻击打其背部时，两眼紧闭，四肢很快直伸，手足稍向上 翻，尾末段侧卷，头部和尾部向上翘起，仅腹中部着地，显露出指趾腹面和尾下的桔黄色， 常持续 2—3 分钟以后慢慢恢复原状，这是一种警戒反应，在我国其它蝾螈中还未见有这种 特殊习性的报道。经剖胃或粪便检查，它们以蚯蚓、蜗牛、小型螺类、马陆、蜈蚣，步行 虫等为食；室内饲养时可投放蚯蚓等食物，生长较好。

8 第一章 镇海棘螈的研究背景

表 2 镇海棘螈幼体量度表（单位：毫米） 有外鳃的幼体 一龄亚成体 13 个 780044 780046 全长 27.5（26.0-31.0） 40.5 35.3 头体长 14.1（14.0-17.0） 24.0 21.5 头长 5.4（4.5-6.0） 7.0 6.5 头宽 4.3（3.5-5.0） 7.0 6.3 体高 4.3（3.5-5.0） 尾长 13.4（10.0-15.0） 16.5 14.0 尾高 4.3（3.5-5.0） 前肢长 5.0（4.0-6.0） 8.7 7.9 后肢长 4.3（3.0-6.0） 7.5 7.4 外鳃长 3.3（2.5-4.0） 采集时间 1978.6.27 1978.4.1

表 3 镇海棘螈和疣螈四种的骨骼特征比较 标本数 跗骨 趾骨式：第 1-5 趾 有肋突的肋骨 方骨侧突 3 个标本为 9 枚；1 个标本为 第二至三（或四） 左 2、2、3、3、2 8 枚，第四、五 肋骨上有肋突 镇海棘螈 4 有 合并 第二至四（或五） 右 同上 或 2、2、3、3、2 肋骨上有肋突 8 枚，第四、五 左 跗骨合并 第一至六肋骨上 细痣疣螈 2 7 或 8 枚，第三、 2、2、3、3、2 无 有肋突 右 四、五或四、五 合并 的9枚； 第一至四（或五） 左 的 8 枚，第四、 1、2、3、3、2 肋骨上有肋突 五合并 的 8 枚，第 红瘰疣螈 1 ,1 无 四、五合并； 第一至五肋骨上 右 的 7 枚，第二、 或 2、2、3、3、2 有肋突 三，第四、五合 并 第一至五（或六） 左 9枚 大凉疣螈 2 2、2、3、3、2 肋骨上有肋突 无 右 9枚 同上 第二至三或第一 9 枚或 8 枚，后 左 至六肋骨上有肋 者第四、五合并 贵州疣螈 2 同上 突 无 同上 第二至四（或五） 右 肋骨上有肋突 9 第一章 镇海棘螈的研究背景

表 4 各季节采到镇海棘螈数量表 1979 年 12 1978 年 4 月 1978 年 6 月 1983 年 4 月 1983 年 5 月 月 总计 上旬 下旬 中旬和下旬 中旬 下旬 雄性 7 1 3 12 2 25 未产卵数 2 1 5 雌 已产卵数 16 性 总数 2 1 21 42 卵群 20 多堆 雌雄数量比例 1:3.5 1:3 1:0.57 1:1.04

表 5 镇海棘螈怀卵数和卵群卵数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 总卵数 平均 怀卵数 87 75 83 91 94 432 86.4 室内产卵数 72 72 72 野外卵群数 44 50 56 65 67 78 78 79 82 82 85 153 178 178 182 11 月下旬开始冬眠，有的发现在繁殖场附近，有的在远离繁殖场 l00—200 米的山坡 上，分散伏于石缝间或土洞内，一般距地表 25—40 厘米。多单栖一处，也有两个同栖一处 的。4 月间出蛰并开始繁殖。 1977 至 1983 年多次去镇海采集，其中五次获得标本，各 季节所获成体数量如表 4： 表 4 中所获成体均系随机采到的。4 月上旬所采雌性少于 雄性，两个雌性均未产卵，在产卵环境中未发现卵群；4 月中 旬和下旬所获雌性多于雄性，大多数雌性已经产卵，并发现卵 群 20 余堆。5月中旬和 6 月下旬仅在繁殖场所附近发现少数雄 性，未采到雌性和卵群，水坑中见有幼体。l2 月下旬采集时成 体均从洞穴中挖出，呈现半僵化状态。从以上情况反映出：雄 性出蛰时间较雌性稍早；4 月中、下旬可能是镇海棘螈的繁殖 盛期；各季节获得雌雄成体数量比例，虽然不是同年所获，但 可以推断不同季节雌雄比例有一定差异，而雌雄总数量之比为 1:1.04。

3．繁殖习性 4 月开始进入产卵场所，产卵环境一般选择 在静水沟或小水坑附近，水域周围植被较茂，杂 草丛生，地面潮湿。在流溪或大水塘附近来发现 过卵群。产卵于陆地上，气温的高低、地面的潮 湿程度等因素都可能直接影响它产卵的早迟，在 气候不宜的情况下，产卵期可推迟。产卵多在雷 阵雨后的夜间进行，当时气温 l8—22℃，卵群大 多产在离水 20 一 l00 厘米的斜坡地上(图 3)。测 量 20 多个卵群位置，离水最远的为 80 一 l00 厘米，最近的 20—25 厘米，一般多为 40 一 50 厘米。卵产在阴凉潮湿的杂草丛中，有的直接产在湿润的泥土、腐烂的树叶或石块的缝

10 第一章 镇海棘螈的研究背景

隙处，卵群被杂草或树叶所遮盖。 1983 年 4 月 22 日上午采到一个待产雌螈，腹部丰满，体全长 l29 毫米，白天与另一 个雄螈同养在一个垫有湿纱布的塘瓷盘内，当天黄昏时开始产卵，持续 30 多个小时，共产 卵 64 枚，停产 24 小时后，经解剖，子宫内还有余卵 8 枚。在雌雄同养过程中，未观察到 雌雄尾追和配对行为，所产之卵其胚胎发育都很正常。 卵单生，堆集成群，晶亮透明宛如珍珠。卵浅黄色，动物极与植物极颜色相近，有荧 光绿色，直径 3.2—3.4 毫米。刚产下的卵连同外层胶膜直径 3.6—3.8 毫米，卵胶膜一旦 接触湿纱布，逐渐吸水膨胀，大约经过 5—6 小时，胶囊外径达 7.2—10.5 毫米，这与野外 采集的卵粒大小相近。卵胶膜共有三层，外层较薄，带有粘性，中层厚而坚韧，富有弹性， 不易压破，内层很薄。雌螈的怀卵数和产卵数如表 5。 从上表雌螈的怀卵数和室内产卵数可以看出，每一雌螈可产卵约 84(72—94)枚。但是在野 外采到的卵堆，卵数幅度较大，为 44-l82 枚，可能一个卵堆并不代表一个完整的卵群。

4．卵和幼体的发育生长 受精卵在 18—22℃的常温下经过 4— 5 天长出短捧状平衡枝，l0 天左右平衡枝 消失，腹面带有很大的浅荧光绿色的卵黄 残余。20 天左右，胚胎从胶膜内孵出，三 对羽状外鳃中内侧一对较长。刚孵出的幼 体全长 20 毫米左右，尾长约等于头体长， 前肢芽已分化为三指或四指，后肢芽已分为三叉；体背面及尾部密布细麻斑(图 4)。孵化 出膜的幼体侧卧在胶质物中或潮湿的地面上，长达 3—4 天不会死亡。由于幼体体尾的摆动， 具有一定的弹动能力，同时借助雨水的冲刷，逐渐地从斜坑上方移到下面的水域中，开始 在水中生活。在采集时发现，多数个体因离水较远或无雨水冲刷不能进入水中而导致死亡。 幼体多以藻类、腐植物和小型水生动物为食。幼体经过 90 天左右的水中生活，于 8 月上旬 左右大部分完成变态，并登陆营陆栖生活。从卵产出至幼体完成变态大约共需110 天左右。 新成体全长 34-36 毫米，除头部相对较大外，外部形态与成体基本相同。

第四节 研究镇海棘螈的专家

张孟闻(1903—1993) 浙江宁波人，早年就读于浙江第一师范，教育家。1927—1928 年冬应聘在春晖中学执教，任自然、生物兼英语教员，后赴北平农业大学任动物学教授。 历任中国科学工作协会上海分会副理事长、中国科学社常务理事兼编辑、复旦大学校务委 员兼生物系主任、上海华东师范大学生物系兼职教授等职。 张孟闻于 1932 年首次发现镇海棘螈。发表论著有：《浙江两种蝾螈》、《浙江爬行类动 物简述》、《四川两栖类动物略述》、《四川爬行类动物略述》、《黔桂棘皮蝾螈志》、《长江流 域习见脊椎动物名录》、《越南中螈属名应予重订》、《中华四种螈刍图记》、《中华大鲵》、《东 亚蝾螈专论》、《中国生物学史简述》、《中国两栖纲动物》、《中国爬行纲动物》等。参看 图 一-2 张孟闻 蔡春抹 浙江自然博物馆研究员 1978 年在浙江省宁波市镇海县（现属宁波市北仑区） 瑞岩寺附近再次发现镇海棘螈,此时距第一次发现已经过去了 50 年。参看 图 一-3 蔡春抹

11 第一章 镇海棘螈的研究背景

图 一-3 蔡春抹 图 一-4 费梁

图 一-2 张孟闻 费梁 中国科学院成都生物研究所研究员,曾任该所两栖爬行动物研究室主任、博士生 导师，中国两栖爬行动物学会副理事长、中国濒危物种科学委员会委员、《动物学报》编委。 现任中国水生濒危物种科学委员会委员、中国两栖爬行动物学会理事、《两栖爬行动物学研 究》副主编、《生物多样性》、《动物学杂志》等刊物编委。1996 年被法国巴黎自然博物馆 正式任命为教授馆员。 他主要从事两栖爬行动物分类区系研究、物种个体发育及系统发育研究、动物与环境的关 系、动物进化与地理和生态环境变迁关系的研究、两栖动物物种多样性及其保护和合理利 用的研究等。参看 图 一-4 费梁 谢锋 研究员、博士,1968 年 6 月 25 日生于四川省三台县。1990 年毕业于四川师范学 院生物系，获理学学士学位；1990 年在四川省水产学校参加工作，1991 年被聘为助理讲师； 1996 年毕业于中国科学院成都生物研究所，获理学硕士学位；1996 年到本单位从事科研工 作，任助理研究员，1996～1999 年于中国科学院动物研究所攻读博士学位。1999 年 9 月获 动物生态学博士学位。现任重庆市科委院市合作办公室副主任、中国科学院成都生物研究 所学术委员会委员、中国科学院成都生物研究所学位委员会委员、中国濒危物种委员会协 审专家、香港野生动物保护基金会顾问和董事、ACAP(AmphibianconservationActionPlan) 专家委员会委员、中国动物学会、中国生态学会和中国野生动物保护协会会员、《应用环境 生物学报》编委。参看 图 一-5 谢锋（本课题校外指导教师） 江建平 男，博士，1967 年 8 月出生，四川岳池人，1990 年 7 月毕业于四川农业大学 动科院，1993 年 7 月取得四川农业大学动科院动物遗传育种专业硕士学位后到生物所工作， 并于 1999 年 6 月取得南京师范大学动物学专业博士学位；2003.2-4，作为法国国家自然历 史博物馆高级访问学者，并受聘教授职位，2004 年 9-10 月，再次工作访问法国国家自然 历史博物馆。现任中国动物学会中国两栖爬行动物学会理事；中国细胞生物学会，四川省 细胞生物学会理事；ISSCA（International Society of Study and Conservation of Amphibi ans）理事和中国濒科委协审专家。参看 图 一-6 江建平（本课题校外指导教师）

图 一-6 江建平（本课题校 图 一-7 为增加国际影响，特邀了荷 外指导教师） 兰知名学者 Max sparreboom 博士 图 一-5 谢锋（本课题校外 对镇海棘螈进行了合作研究 指导教师）

12 第二章 镇海棘螈的研究方法

第二章 镇海棘螈的研究方法

第一节 镇海棘螈研究中的记录和测量

一 观察、记录和测量

在对镇海棘螈的饲养和研究过程中，我们必须做好对镇海棘螈的生活状态和生活环境的 各个指标的测量和记录工作。 观察记录是科学观察的重要环节，是在研究过程中有计划有目的的研究手段。观察过程 中的环境条件、观测的数据、发现的新现象等，单凭脑记是不行的，也记不准确，必须用文 字、符号、表格记录下来有利于以后的分析和处理。记录下来的数据是观察和测量结果的信 息贮存，是实验条件、环境，乃至气候、实验设备等信息的贮存，是进行科学思维和研究， 撰写实验报告的依据。参看 图 二-1 记录镇海棘螈的生存环境，图 二-2 记录镇海棘螈的粪 便重一克

图 二-1 记录镇海棘螈的生存环境 图 二-2 记录镇海棘螈的粪便重一克

观察记录经常借助于一定的工具、仪器，记录下的可以是定性的也可以是定量的数据， 定量的数据其实就是测量。 学生对观察对象的仔细观察和记录也有利于培养观察、思考、分析、判断的能力，培养 科学素养。

研究小组需要定时对棘螈的身长，身宽，头长，体长， 尾长，头宽，体重等指标进行测量，及时记录棘螈的行为， 对每天的气温，水温，PH等外界环境也需要进行测量记录。 如果以镇海棘螈作为实验对象，则更离不开观察和测量， 但是相应的指标也会随着实验目的的不同而不同。参看 图 二-3 用Excel软件记录温度、湿度、天气，图 二-4 研究 图 二-3 用 Excel 软件记录温 小组用博客来进行活动记录，图 二-5 研究小组有专门的 度、湿度、天气 记事本，图 二-6 用表格记录棘螈发现情况

13 第二章 镇海棘螈的研究方法

图 二-4 研究小组用博客来进 图 二-5 研究小组有专门的记 图 二-6 用表格记录棘螈 行活动记录 事本 发现情况

在进行观察、测量、记录的过程中必须要遵守几个原则： 第一. 客观性 学生做实验往往急于完成实验，对实验结果往往带有一定的预设，当预设没有达到时， 经常不能坚持客观性，这样做实验的目的就没有达到，而且可能会错过发现真相的机会。实 验的内容一旦如实记入记录本之后，不允许再作改动。重复实验而获得的新数据应重新记录， 不能修改上次实验的结果。 在科学史上由于不能坚持观察的客观性，不少人，包括大科学家在内都吃过亏。例如： 巴甫洛夫的学生在实验中观察到稀盐酸对小肠粘膜的刺激可以使胰腺分泌胰液的现象。但是 他们头脑中有神经反射机制学说的框框，就认为观察到的现象是由于他们在做实验时没有把 神经割干净，仍旧是神经反射机制。而另外两个科学家，在观察到上述现象之后，不带框框， 认真研究，终于提出了人体内激素调节机制的新学说。 实验中观察和测量的结果是什么就记录什么，不作任何评论和解释。评论和解释是实验 报告的任务。 第二. 准确性 测量，是对研究对象的一种定量的描述，实质上就是一种定量观察。测量的准确性，就 是从量的方面坚持观察的客观性。 为了保证测量的准确性，一是要选择比较恰当的工具，二是要努力掌握好测量方法。 比如在对镇海棘螈的头体长进行测量的时候，如果直接用尺子测量，因为镇海棘螈不可 避免地因为触碰发生卷曲的现象，从而不能得到准确的数据。研究小组采用的方法是，先在 纸上用铅笔记录下棘螈头部、排泄腔、和尾部的位置。然后用尺测量纸上标记的两点之间的 距离。小组通过多次测量的实践已经证明这种改进的方法能使多次测量数据的吻合度提高， 即是一种更加准确的测量方法。 第三. 即时性 实验过程中，现象一旦发生，数据一旦测出，就应立即进行记录，不可等几天之后凭回 忆作记录，以免发生错记。 第四. 系统性 不少同学在做实验时，往往不能做到记录的完整性，往往只注意记录测量的数据，忘记 了记录现象、实验条件和过程等内容，以至到最后进行实验分析时发生困难。 实验时间较长的实验，要坚持连续观察和连续记录。有些问题，仅从一两次实验记录还 看不出其结论；经过长时间进行连续观察和记录则可以获得崭新的结论。竺可桢从青年时代 起，就不间断地、周密地观察并记录了自然界的物候现象，直到逝世的前一天。每年，他都 要记录北京北海公园的结冰、融化、植物开花、燕子归来、布谷初鸣等物候的日期，从不间 断。这是记录的连续性、系统性最典型的实例。本来，每年的燕子归来、布谷初鸣的日期说 明不了问题，而几十年连续记录就能说明重大问题，竺可桢据此写出了重要的著作《物候学》。 第五. 不断思考 坚持观察的客观性，所指并不是消极的观看，必须同时伴随着思考。要将自己看到的现

14 第二章 镇海棘螈的研究方法 象和自己过去的经验、知识联系起来进行思考。例如当研究小组观察到镇海棘螈在黑暗环境 中的活动频率和移动距离明显多于亮的环境，就需要去思索这是否反映了两栖类的生活习性， 这也有利于进一步指导观察和研究。

二 设计记录表格

科学记录类表格的设计尽量要科学，实用，简洁，要满足被观察记录的对象的要求。第 一次设计出来的表格不可能很完善，需要在实用中不断改进。

研究性小课题 设计在镇海棘螈课题开展过程中需要的相关表格 š 以下表格是研究性学习小组和指导教师根据课题的研究需要一起设计并进行使用的， 根据你所感兴趣的研究小课题设计相关表格。进行小组内讨论，看看其它同学设计的 表格有什么优缺点。参看 图 二-7 记录镇海棘螈的体重等指标，图 二-8 测量镇海棘 螈的体长等指标

图 二-7 记录镇海棘螈的体重等指标 图 二-8 测量镇海棘螈的体长等指标

表格 二-1 镇海棘螈考察记录表 时间 2007.3.31 9：45~10：48 地点 瑞岩寺镇海棘螈保护区

气温 15~26℃ 晴朗 经纬度 北纬 29.8 东经 12.8 海拔 100-200 米

人员 刘信态、吴妙飞、张明胜、刘毅、褚少军、刘嗣聪、曹丽珍

携带工具 记录本、温度计、广范 PH 试纸、试剂瓶、培养皿、卷尺、镊子、剪刀、网兜等

项目 水温 PH 生物状况 周围环境 备注 考察地点 值 水绵（大量），水藻， 东侧 2.1m 有泥石路，路宽 2.4m，路 水塘规模 水草，蝌蚪（大量）， 与池塘间拦有铁丝网，但已损坏。 最长处：3m 林蛙二只，林蛙卵群二 西侧 5.6m 处有柏油马路，路比路下 最宽处：1. 1 号静水潭 16℃ 6 个 地面高 3m 多。距离水塘 1 米左右发 7m 现农药瓶 2 个，雪碧瓶一个。 水最深处： 水塘周围土壤疏松潮湿。有大量落叶 0.2m 覆盖 水较清澈， 附近 10m 有大型乔木 10 多棵，一定 内有落叶。 数量的灌木和大量草本。

15 第二章 镇海棘螈的研究方法 无水绵水草， 距离 1 号静水潭 7.2m。周围情况类似 水塘规模 一定数量蝌蚪，（少于 于一号静水潭。南 1.5m 有石崖，崖 最长处：2. 2 号静水潭 16．5 6 静水潭 1、3），有大量 上为金柑林。 5m ℃ 乳白色小虫，形状大小 最宽处：1. 类似虱子 8m 水最深：0. 2m 水面有大 量落叶。 无水绵水草，有大量蝌 距离 2 号静水潭 30.5m。东 5~6 米有 水塘规模 蚪， 道路，道路下有保护区的闲置房子数 最长处： 3 号静水潭 19℃ 5.9 间，周围有大型乔木少量灌木和一定 最宽处： 数量草本。周围地面有较多石块，两 水深： 只棘螈就发现于石块下。 水面有大 量落叶。 上午 9：45 抵达保护区，按次序考察 1 号、2 号、3 号静水潭，考察内容，水潭及周边环境和 过 生物情况，重点搜索镇海棘螈个体及卵。 程 10：38在3号静水潭附近石块底下发现镇海棘螈个体（圆圆）。 记 10：41在3号静水潭附近石块底下发现镇海棘螈个体（吉吉）。 录 10：48 考察结束。

时间 20070331 下午 12：00 统计数据 体长 体宽 头长 头宽 躯干长 尾长 体高 体重 特点 （cm） （cm） （cm） （cm） （cm） （cm） （cm） （g） 吉吉 12 2.1 2 1.8 5 5.5 0.8 11.6 较活跃

圆圆 14 2.4 2.1 1.9 5.5 6.4 1.4 17.8 不活跃 表格 二-2 镇海棘螈室内观察记录表 时间 2007 年 5 月 22 日 天气情况 多云 气温 21-27℃ 星期二 地点 生物组办公室 室内温度 22.8℃/水 21.5℃ 湿度 相对湿度(%)6 8 观察人员 胡碧云、王霄薇

内 由于每天洒水，环境潮湿。观察棘螈，体态正常。玻璃箱内 3 尾色较浅，塑料箱内色深。 容 与环境类似。观察土壤有蚯蚓活动的迹象。 塑料箱内 4 个棘螈位于同一瓦片下。玻璃箱内 3 棘螈位于水盆下。

三 标记镇海棘螈

研究镇海棘螈，跟踪每个个体的信息，对每个个体的生命体征和行为进行记载就必然需 要寻求一个合理的方法对不同的个体进行辨认，大型动物是可以容易根据相貌来辨认的，但

16 第二章 镇海棘螈的研究方法 是镇海棘螈可以采取采用哪些方法对其进行识别呢。带着这个问题，研究小组进行了长达几 个月的研究。

研究性小课题 探究标记镇海棘螈的几个方案 š 阅读这个研究小组在标记镇海棘螈方法上的探究成果，你有什么更好的方法吗？如果 有,请阐述你的方法，并进行验证。 探索标记镇海棘螈的方法 6 小组成员：王霄薇、周汉明、胡碧云、王馨茜 指导老师：吴妙飞 [内容摘要] 我们在老师的指导下，积极探索标记镇海棘螈的方法，形成了几个方案， 并对每个方案的操作方法和优缺点进行论述。本文着重论述了具有典型性和可操作 性的几个方案，以及我们具体的研究过程。我们在研究过程中运用了类比法，比较 法，归纳法，演绎法，资料法，并对研究方案进行了一一的验证。 [关键词] 棘螈 标记 1 研究背景 镇海棘螈是一种极度濒危的两栖类动物。目前这个物种在地球上仅存 350 尾左右,濒临灭 绝。它只分布在浙江省宁波市北仑区九峰山的丘陵地带。人类的经济活动导致这种动物的栖 息地减小，自然环境的破坏使这种弱小动物的生存受到了极大的威胁，保护这一珍稀物种迫 在眉睫。 我们深深感到一种参与保护镇海棘螈的强烈使命感和紧迫感。于是，在老师的指引下， 有着同样想法的我们不约而同的相聚到一起,组成了柴桥中学拯救镇海棘螈课题的研究小组。 在课题的开展过程中，我们对如何识别不同个体从而进行跟踪研究有着浓厚的兴趣。研究和 保护镇海棘螈，必须能够区分不同的个体，这就需要用一种合理的方法辨认棘螈个体。这就 是我们面临的第一个问题-如何标记镇海棘螈。大型动物根据体貌体态很容易辨认，但是镇海 棘螈成体体长约 115 毫米，体宽约 18 毫米，仅凭观测它们的体貌体态很难辨别不同的个体。 我们研究小组通过不断交流讨论,上网查阅资料,请教专家和老师,并对镇海棘螈进行近距离 观察,拟定了几个方案。 2 标记方案 2.1 脚印法 2.1.1 思路启发 我们通过对棘螈活体的近距离观察发现不同棘螈的脚趾形状各不相同。由此我们想到, 如果我们能像印章一样把各个棘螈的独特信息(脚趾的形状、形态大小)保存下来,那么就标记 了棘螈，且无伤害。 2.1.2 材料用具 打印纸（防止墨水扩散），松软的泥，照相机，红墨水（或印泥），棉签。 2.1.3 操作过程 有两种方法: ①将棘螈放在松软的泥块上,用手轻轻地摁一下棘螈的脚掌,使之清晰地印在泥块上,然 后烘干泥块，观察记录泥块上的棘螈脚印（泥块在干燥低温的条件下保存）。 ②用棉签蘸取红色墨水涂在棘螈的脚掌上或将棘螈的脚掌摁在印泥上，然后摁在纸上, 烘干纸，保存这张纸。 对方法①或②获取的“信息”用照相机拍照留档。 当我们发现一只棘螈时,只要再做一次实验，将其与存档的图片进行对比,若吻合,则为同

6 本研究已获宁波生物教学论文一等奖；生物学通报 2009 年第 44 卷第 1 期

17 第二章 镇海棘螈的研究方法 一只棘螈。 2.1.4 预实验 考虑到实际条件有限，我们选择使用橡皮泥做预实验。参看 图 二-9 棘螈摁脚印，图 二-10 不同颜色橡皮泥效果，图 二-11 印章法

图 二-9 棘螈摁脚印 图 二-10 不同颜色橡皮泥效果 图 二-11 印章法

2.1.4.1 实验思路： 取多只棘螈分别用橡皮泥（足够软）摁印，并将棘螈与它们的脚印放在一起。由其他的 同学进行辨认数次，然后对结果进行统计，从中可说明此方法的效果和可操作性。 2.1.4.2 实验方法： 取深紫、蓝、紫三种大小、形状相同的橡皮泥（通过对不同颜色的橡皮泥做比对实验， 我们发现深色的橡皮泥效果更明显），将其捏软，用直尺将其压成扁平的长方体形状（为了使 橡皮泥没有指纹且易于观察） 统一取棘螈的左前掌作为标记对象，将棘螈的脚掌放在橡皮泥上，用直尺按在其脚上， 使直尺紧贴橡皮泥上表面，然后将棘螈的脚迅速提起，将棘螈和其所对应的颜色记住。 2.1.4.3 辨别方法： 对照棘螈的左前掌与橡皮泥上的脚印，若能完全吻合，则橡皮泥上的脚印就是对应那只 棘螈的。 2.1.5 方案优点 这个方案就好象给棘螈做了一个"身份证",由于棘螈的脚趾各不相同,所以可以通过将脚 趾印存档,当需要辨别的时候,就可以随时拿出来辨认,不会出现混乱；对棘螈无任何伤害。 2.1.6 方案缺点 泥块烘干后容易裂开,对于生长中的棘螈(脚会生长)也不适合。如果棘螈的脚趾有弯曲, 会使它的脚印与实际不符。辨别时亦需要一一对照,太繁琐。标记后的棘螈的脚趾有可能在野 外断掉，使标记结果受影响。而且此方案对少量的棘螈可行,当标记的数目很大时，此方案的 可操作性就差了。 2.2 标签纸标记 2.2.1 思路启发 我们小组成员在购物时发现货物和实验用品经常使用贴纸标签来标明价格。由此想到用 标签纸来标记棘螈。 2.2.2 材料用具 铅笔，剪刀,标签纸。 2.2.3 操作过程 由一位同学在标签纸上写入内容（使用性别、年、月、日和发现的第几尾等作为写入内 容。如 M.08.4.1.1 表示个体为雄性，于 2008 年 4 月 1 日发现的第一只镇海棘螈），然后把标 签纸贴于棘螈尾部。把棘螈放回原环境，每天观察标签的情况并作相关记录，如纸的磨损程 度、字迹清晰状况。 2.2.4 方案优点 原理简单，操作易行，并可以快速识别个体。

18 第二章 镇海棘螈的研究方法 2.2.5 方案缺点 由于棘螈尾部与地面接触，在棘螈爬行时，标签纸容易磨损和脱落,可标记时间较短，需经常 进行更换。参看 图 二-12 已被标记和未被标记的棘螈，图 二-13 纸标签法进行标记， 图 二-14 直接染色法

图 二-12 已被标记和未被标记的 图 二-13 纸标签法进行标记 图 二-14 直接染色法 棘螈

2.3 直接标记法 2.3.1 思路启发 我们在实验室实验时经常使用记号笔给试管做记号，能避免混淆。同样的，我们想到用 类似的方法来标记镇海棘螈。 2.3.2 材料用具 记号笔或荧光笔。 2.3.3 操作过程 我们直接用黑色记号笔在三只棘螈背部分别做斑点记号，如：·|··|···然后把棘螈放 回原环境，每隔一天观察标记状况并记录标记磨损程度、斑点清晰状况。 2.3.4 方案优点 操作简单方便，不会给实验动物造成伤害和痛苦。 2.3.5 方案缺点 因为镇海棘螈成体生活在土壤里，时间长了可能会使所记数字或斑点褪色，造成标记模 糊不清，需要不断地补记或加深。另外笔迹的颜色可能会对光线敏感的镇海棘螈的生活产生 一定的干扰。记号笔有刺激性气味，会对棘螈造成一定的影响且仅适合小数量个体标记。 2.4 尾部特征法 2.4.1 思路启发 我们经过对镇海棘螈的近距离观察发现，每只棘螈的尾部缺口都各不相同且区别非常明 显。参看 图 二-15 尾部特征

图 二-15 尾部特征

2.4.2 材料用具 刻度尺，照相机。 2.4.3 操作过程 方法一：我们对每条棘螈的尾部都进行水平侧面拍照，然后对照刻度尺在照片上对各个 缺口的相应位置作上记号，将作上记号的照片发到同一个文件夹中并保存，以便日后可以随 时取出识别。

19 第二章 镇海棘螈的研究方法 方法二：利用数学原理，对尾部特征量化处理。将棘螈尾部均分成 10 等分，在该区域内 有缺刻的记作“1”，无缺刻的记作“0”，这样可得二进制数字，如（111100000）2 ，可化为 10 进制，且可标记 1024 种。如图，标号为（0011000000）2 =192 号的棘螈。参看 图 二-16 尾部刻缺特征，图 二-17 尾部刻缺特征量化

图 二-16 尾部刻缺特征 图 二-17 尾部刻缺特征量化

2.4.4 方案优点 方法一：操作简单，只需拍照即可，此外因为尾部缺刻 情况相同的概率极低，当个体数目较少时，这种特征非常容

易根据原有记载进行识别。 头部

方法二：把图片量化为具体数据，出现误差概率低。 3000 300 4000 200 400 2.4.5 方案缺点 2000 当个体数很多的时候，用这个特征进行记录将显得繁琐。 1000 100 此外尽管两个个体间缺刻分布完全一致概率极低，但当个体 数量很大时，可能会出现缺刻特征类似的个体，造成识别的 4 40 困难。另外当棘螈放养到野外后有可能会形成新的缺口，使 3 30

50 标记效果受到影响。 5 2 20 2.5 剪趾法 1 10 2.5.1 思路启发

我们经过长时间的观察和上网查找资料发现，两栖类的 左 右 尾部 肢端再生能力强，但再生出来的肢体的形状与原有肢体有别， 非常容易被识别。 2.5.2 材料用具：剪刀。 2.5.3 操作过程 将棘螈的前 8 后 10 个脚趾给予数字标记，剪下不同的脚趾，可以得到不同的数字，将这 些数字相加所得的数就是该个体的代号。我们设计了几种计数方法，以下为其中一种： 由一位同学用剪刀按照右图所示的位置分别剪下棘螈右前肢由内向外的第 2 趾，右后肢 由内向外的第 3 趾，左后肢由内向外的第 1 趾及第 5 趾。记作第 236 号（200+30+1+5=236）。 最后我们把棘螈放回原环境。（为了减少对棘螈带来的可能的伤害，每肢最多剪去 2 趾。）参 看 图 二-18 对棘螈进行剪趾标记，图 二-19 剪趾后的标记为 236 号的棘螈

图 二-18 对棘螈进行剪趾标记 图 二-19 剪趾后的标记为 236 号的棘螈

2.5.4 方案优点

20 第二章 镇海棘螈的研究方法 方案简单易懂，容易记录和读取标记的号码，且可标记量大。单纯从数学角度上可以标 记218=262144 只棘螈，但考虑到过多的剪趾会带来伤害，每肢最多剪两趾，我们利用学过的 数学中的组合排列知识计算出每肢最多剪两趾共可标记

1 1 + 2 +1) 2 + 2 +1) 2 = 30976 只棘螈。而目前镇海棘螈仅存几百只，所以完全 (C 4 C 4 (C 5 C 5 满足标记需要。 2.5.5 方案缺点 对镇海棘螈的行为活动可能会产生影响。 2.5.6 补充实验 我们取出体重相近的 4 只棘螈，分成两组。其中一组进行了剪趾法，另一组作为对照， 在剪趾的过程中我们发现棘螈的肢体会收缩。把被剪后的棘螈放在桌面上，发现它会在原地 先停留一会儿，然后快速往遮蔽处爬行，而对照组的棘螈行为和平常一样。这说明剪趾法对 棘螈有一定的影响。在剪趾后几天，我们在体重变化和摄食行为两个方面上，没有发现剪趾 法会明显伤害棘螈的现象。后来我们经过向老师咨询得知棘螈的痛觉神经比较迟钝，所以这 种方法对它的影响很小，我们还观察到棘螈对剪趾的反应较其他有尾两栖类小，也从一定角 度说明此方案对镇海棘螈的影响很小，可以实行。 3 体会和反思 3.1 体会 3.1.1 提高了我们学习生物知识的兴趣 我们在研究过程中发现生物学是一门十分有趣且生动的学科，这使原本对生物学不大感 兴趣的我们对这门学科产生了浓厚的兴趣，与此同时拓展了我们的生物学视野，也对其他学 科起到促进作用。 3.1.2 学会了科学探究的方法并培养了实践能力 通过学习，体会并掌握了科学探究的方法（提出问题——建立假设——设计实验——操 作试验——修改与完善——总结与反思），并将它运用到了我们的研究中。通过老师的指导和 自己亲身的实践，我们的实践能力得到了很大的提高。增强了应用所学知识解决实际问题的 能力。 3.1.3 树立了严谨的科学态度 通过这次活动我们明白科学是一门严谨的学问，任何想法都需要通过实践来验证而不是 凭空想象出来的，我们得到这些成果是经历了多次的失败，不断吸取失败的经验，修正自己 的研究方法，通过自己不断的探索、辛勤的努力获得了探究的成果。同时培养了实事求是的 科学态度和严谨的推理思维。体会了敢于挑战一般方法，提出大胆的猜想和假设，以及孜孜 以求的科学精神。 3.1.4 勇于承担保护镇海棘螈的责任 在探究过程中，我们发现镇海棘螈是一种极度濒危的动物。九峰山是镇海棘螈的唯一栖 息地，而我们作为住在九峰山山脚下的中学生，内心深深感受到保护镇海棘螈的责任感和紧 迫感。 3.1.5 培养了合作精神 在研究过程中，我们合理地分配了各自的任务，并且进行了充分的交流与讨论，使我们 的效率得到了较大的提高。我们深深的意识到个人力量是有限的，只有通过团队的合作才能 取得更高的成果。同时在活动中我们充分享受到了团队合作的乐趣。我们一起做实验，一起 讨论实验方案，大家各抒己见，这其中也不乏有些小小的插曲，这过程是快乐的；当然，我 们也有出现分歧的时候，遇到这样的状况，我们会围在一起，互相指出缺点，找出优点，总 结经验，使我们的方案能够更上一层楼。 3.2 反思 效率有待提高：我们在研究过程中走了很多弯路，如我们开始在网上查询资料，由于网

21 第二章 镇海棘螈的研究方法 上关于镇海棘螈的资料极少，因此一开始活动的进度不够快，效率较低。后来我们改变了研 究方式，通过实验来验证我们的猜想，大大提高了研究的效率。 4 总结： 经过几个月的奋斗，我们的研究取得了圆满的成功！在研究过程中，我们的能力也得到 了极大的提高。但我们并不满足于此。我们希望可以通过自己微薄的力量，使更多的人能够 加入到我们的队伍中，从而使镇海棘螈得到更广泛的关注和保护。

第二节 镇海棘螈研究中的数学方法

数学家、英国皇家学会院士史都华（I．Stewart）曾经预测，21 世纪最令人兴奋、最有 进展的科学领域之一，必将是生物数学。美国亚利桑那州立大学生物数学系教授奥斯汀（J．A ustin）在《科学》杂志发表文章称，现今爆炸性的研究工作将促使一系列学科重组，比如数 学生态学、流行病学、遗传学等。一些重大国际事件，如口蹄疫、疯牛病、禽流感等全球公 众卫生问题的出现，已将模型化和定量化生物学研究推向全世界。 古希腊数学家毕达哥拉斯说：万物皆数。意大利文艺复兴代表人物达芬奇认为，自然这 本书，是用数学写成的。德国哲学家康德明确地写道：一门学科能否成为科学，首先要看与 数学的关系。20 世纪初苏格兰动物学教授达西·汤普森在他的名著《生长与形态》中写道“细 胞和组织、壳和骨骼、叶子和花朵，它们都是大千世界的一分子，它们的组成微粒同样遵守 移动、塑形、整合的物理定律，它们的形态首先是数学问题”。 然而在上个世纪末很多顶尖级科学家还很犹豫，数学能不能应用在生物学上。很多生物 学家认为生物学是实验学科，无法用数学来回答问题。然而，事实证明，近年来生物数学这 个交叉学科有了巨大的发展。生物数学是生物学与数学之间的边缘学科，用数学方法研究和 解决生物学问题，也对与生物学有关的数学方法进行理论研究。对于今天的生物学者，数学 的价值更应该体现在建立在数量化基础上的"模型化"。通过数学模型的构建，可以将看上去 杂乱无章的实验数据整理成有序可循的数学问题，将问题的本质抽象出来。基于数学模型进 行的生物学实验，将更多地依赖于抽象和理性，而不再是一门经验科学。 在对 SARS 的研究中，生物数学就发挥了作用。2003 年春 SARS 爆发时，在有效的疫苗 和抗病毒药物研制出来之前，科学家最关心的是 SARS 流行的特征。两个国际合作的研究小 组使用了"SEIR"数学模型，对 SARS 的传播趋势进行分析和预测，给有关部门提供了参考意 见。 生物数学的另一个巨大发现是通过离散几何学方法找出生命选择 DNA 结构之因。最近 十几年，基因组学的发展使生物学家越来越体会到数学的重要性。高性能计算机的介入使 D NA 序列测定技术快速发展，在蛋白质组研究和转录组研究过程中，各种数据分析也在迅猛 增加。越来越多的科学家深信，数学不仅仅能够提升生命科学研究，使生命科学成为抽象的 和定量的科学，而且是揭示生命奥秘的必由之路。 DNA 和蛋白质是两类最重要的生物大分子。尽管在 20 世纪中叶，人们就发现了 DNA 双螺旋和蛋白质α螺旋结构，但人们难以解释为什么大自然要选择螺旋作为这些生物大分子 的结构基础。不久前，美国和意大利的一组科学家利用离散几何的方法，研究了致密线条的" 最大包装"问题，得到的答案是，在一个体积一定的容器里，能够容纳最长线条的形状是螺旋 形。由此能够窥见生命选择螺旋作为其空间结构基础的数学原因：在最小空间内容纳最长的 分子。数学模型能定量地描述生命物质运动的过程，一个复杂的生物学问题借助数学模型能 转变成一个数学问题。生命现象常常以大量、重复的形式出现，又受到多种外界环境和内在 因素的随机干扰，因此概率论和统计学是研究生物学经常使用的方法，计算机则是研究和解 决生物学问题的重要工具。

22 第二章 镇海棘螈的研究方法 进入 21 世纪，生命科学已成为现代科学技术发展中最活跃，最具有活力和最富有挑战性 的学科领域之一。利用分子生物学技术对生命活动的探索无不都伴随着数学方法的运用。随 着生命科学研究的深入发展和相关学科的融合与渗透，数学方法运用于生命科学的范围将会 越来越广泛，越来越深入。数学在生命科学上的应用，总的说来主要包括三个方面：一是应 用数学知识来解决生命科学中的实际问题，如应用数学模型研究生物生长发育的过程，利用 计算机模拟对其生育过程进行预测与控制等，二是数学方法与生命科学融合交叉产生新的学 科，如数量生态学、数量遗传学、生物信息学等，三是从生命科学中提炼出数学问题进行研 究，进而发展新的数学理论，如基因如何从时间、空间上来精确发育过程，多个核苷酸是如 何构成功能基因的等。可见，生物数学对生命科学的发展是必不可少的。生物统计学作为生 物数学的重要分支，在生命科学研究与探索的过程中发挥了巨大的推动作用。 我们在学习高中生物学的过程中经常需要应用数学知识，比如用排列组合知识计算大分 子物质的序列可能性，用集合和概率知识推导遗传图谱。19 世纪三大自然科学成就之一的孟 德尔遗传规律的发现很大程度上归功于研究者把统计学知识应用到了生物学领域。

一 生物统计学

统计学知识应用到生物领域，诞生了新的学科－生物统计学，它是运用数理统计的原理 和方法分析和解释生物界各种现象及试验调查资料的一门科学，生物统计学的应用领域不断 扩大，研究层次不断提高，研究的问题不断深化，统计方法的应用水平不断提高，目前，已 经深入到生物学的各个领域并得到广泛应用，在微观选择乃至宏观决策中发挥着越来越重要 的作用。 我们已经在数学学科中学习过统计学的相关概念和应用，其实生物学是统计方法应用最 多的领域之一，我们在镇海棘螈的研究过程中也不可避免应用到数学中的统计学知识。

技能训练 应用数学方法寻找最佳剪趾方案 在前面“研究性小课题 探究标记镇海棘螈的几个方案”中有关于用剪趾法标记镇海棘螈 的论述。用剪趾法标记可以参照各种数学模型进行。如目前所用的剪趾法为每肢最多剪两趾， 然后每肢代表一个数字位。设计你自己认为最好的数学模型，并说出这个模型的优缺点。

研究性小课题 应用统计学知识研究镇海棘螈 š 下篇文章是棘螈课题校外指导专家-谢峰教授用统计学的方法研究“镇海棘螈产卵位点及 其对繁殖成功率的影响”，请指出在文章中使用了哪些统计学方法，分别用来研究哪些问 题？ š 研究镇海棘螈是一个复杂和庞大的课题，你认为在研究镇海棘螈的哪些小课题的时候， 需要应用统计学知识，应用那些统计学知识？

镇海棘螈产卵位点及其对繁殖成功率的影响 镇海棘螈(Echinotriton chinhaiensis)系我国特有的国家二级重点保护动物,仅见于浙江宁 波地区,已极度濒危(费梁,1992)。有关棘螈属物种的繁殖行为研究报道较少(Matayoshietal.,197 7;Utsunomiya et al.,1978;蔡春抹等,1984;费梁,1992)。棘螈属物种成体完全陆栖,陆上产卵,而幼 体必须经过一个较长的水生发育阶段才能完成变态的类群。陆上产卵场地和产卵位点的选择 及其与繁殖成功的关系对该类群物种的保护尤为重要。因此,本文对镇海棘螈产卵位点及其对

23 第二章 镇海棘螈的研究方法 繁殖成功中的两个重要因素孵化率和下水率的影响进行了研究,希望针对这一环节提出有效 的保护措施。 1 材料和方法 1.1 产卵场和产卵位点调查 镇海棘螈产于浙江宁波市北仑区,北纬 29.8°,东经 121.8°。在 1997 年 4 月 7 日～5 月 2 5 日和 1998 年 3 月 25 日～4 月 26 日两个产卵季节期间,作者对产区内的所有静水生境进行了 编号和调查,记录植物种类,定时测量和记录水温、地表温度以及 pH 值;对各产卵场内的怀卵成 体用剪趾(指)法(Twitty,1966)编号和识别个体,卵群以附不干胶编号的竹签进行标记;每日对原 卵团(egg mass)进行复查,根据雌螈产卵行为、卵胶囊膨胀程度以及胚胎发育的差别判断是否 增加了新卵群,并计数卵群数量和卵粒数、卵团空间位置(即卵团中心与水体最近边缘的水平 距离和所处平面与水平面的垂直距离)以及产卵位点基质。采用多变量方差分析(MANOVA) 检验位点空间位置的年度差异,采用室内隔离怀卵雌性个体产卵统计单一窝卵数,使用 SAS 统 计软件包,采用学生 t 技术检验野外卵团中的卵粒数与室内单一窝卵数之间的差异,使用 Shapir o-Wilk 技术确认样本数据的正态分布性,所有 P 值均为双尾概率。 1.2 产卵位点对繁殖成功率的影响实验和评价 1.2.1 孵化模拟实验观察卵群在自然(n=5)和室内模拟(n=2)条件下的孵化率。在水深 1、5、 10、15 和 20cm 的水域中分别放置 10 枚受精卵,观察其在水中的孵化情况。对陆上和水中的 孵化率差异进行百分数的差数测验,用 Pearson 相关检验技术检验孵化时间和水位之间的相关 性。 1.2.2 下水率测定实验由于野外很难跟踪孵化后幼体的下水过程,因此幼体的下水率统计 通过室内模拟实验完成。用矩形磁盘在 3/4 一端放泥土,另 1/4 一端装水,泥土端向水面倾斜 1 5°。胚胎随机采自野外,置于距水 15 或 3cm 高的泥土上,与自然生境一样,胚胎上面覆盖树叶。 幼体孵化后进入水域中的个体计入下水率。 1.2.3 野外产卵位点对孵化幼体下水率影响的估计对 2 号产卵场内所有卵群计数,待其孵 化完成后,再对水塘内的所有幼体进行计数,借此统计群体下水率。鉴于该螈卵群产在水域附近 的岸上,因此作单一位点孵化幼体的下水率分析时,综合考虑如下因素:(1)孵化幼体距水越远, 幼体下水率愈低;(2)坡度越大,幼体的下水率越高;(3)孵化幼体迁移途中障碍物越多,下水率越 低;(4)卵产在洞穴中、石块、负向坡面这 3 种情况下幼体均没有下水机会,因此幼体下水率为 零。综合以上 4 个因素,本文将各位点孵化幼体下水率分为 100%、75%、50%、2%和 0%5 个 级别,并参考模拟实验结果,结合群体下水率对各位点作逐一综合分级。对 1997 年和 1998 年间 产卵位点的总体下水率差异,经单变量样本正态分布检验后进行配对学生 t 检验。

2 结果及讨论

24 第二章 镇海棘螈的研究方法 1.1 产卵位点 雌性成体对产卵场的选择:该区我内共有 12 个静水生境,仅在 3 个中发现怀卵雌性和卵 群。与其它 9 个非产卵生境相比,这 3 个生境(图 1:A)有 3 个特点:(1)植物丰富,植被可分为 3 层, 即上层为稀疏高大的常绿阔叶树,中层为灌丛,底层为杂草所构成的阴湿生境;(2)水域为半永久 性静水塘,pH 中性,水面小(6.21±2.32m2,n=3),水浅(30.3±5.5cm,n=3),水源为浸水;(3)以坡地为 主,间有台地;地面泥土疏松,土表覆盖多层落叶。满足以上 3 方面条件的环境才能作为该螈的 繁殖场所和产卵位点。其它静水水域均由于过于开放或阴蔽,或水面太宽、水位太深而未见卵 群和幼体。经 5 次调查,原模式产地城湾地区已难以发现该螈,产卵生境(图 1:B)的丧失可能是 其几乎绝迹的重要原因。 产卵微环境:卵群 ( n = 113)多产于湿度大、基质为疏松土壤、腐植质或杂草根基部、上 面覆盖有枯叶的微环境 ,少数卵群 ( n = 5)产在洞中或石下。 产卵位点与水体位置的关系:两年间在产卵场内共发现卵群 118 个,均在陆上,以水体为中 心呈辐射分布,各位点的水平和垂直距离无年间差异(MANOVA 分析,P>0.05)。卵群离水面垂 直高度为 58.4±41.2cm(n=55)(8.0～165.0cm)，30.0cm 处为高频区;离水体的水平距离为 73.2 ±50.6cm(n=55)(7.5～180.0cm),45.0cm 处为高频区;坡度在-20°～90°之间,多为正向;台地上 的卵群多离水较近。由此可知,雌螈最适产卵位点并非靠近塘边,而是与水塘有一定距离的中等 高度和距离的位点。野外和室内各季节未见成体下水,可能是因为该物种失去二次水适应能力, 为避免落水风险而将卵产在离水一定距离的位点。 产卵位点的重叠:产卵场内卵团卵粒平均数为 108±59.6 粒(n=55),而室内 54 只怀卵雌性 的窝卵数仅为 69.4±21.7 粒(42～125),野外卵团卵粒数显著大于室内窝卵数(P<0.01)。由于在 野外观察到多个雌性同时选择同一巢穴产卵,以 2 只较多(n=8),最多者为 5 只(n=1),也有新成员 在旧卵群上产卵的情况(n=3),所以野外发现的卵团大系产卵位点重叠所致。产卵位点重叠的原 因可能有:产卵位置为理想位点、产卵场过窄、大卵群可能利于保湿以及无残食卵粒和竞争产 卵位点的现象。 2.2 胚胎孵化率和孵化后幼体的下水率 该螈胚胎在陆上和水中均能正常发育和孵化。陆上卵群孵化率高达 94.3%(n=7)。卵群在 陆上的孵化率与不同水位深浅条件下的孵化率(图 2)经百分数差异检测无显著差异(P>0.05), 即水位深浅不影响孵化率。水位深浅与幼体出膜时间成正相关(r=0.959,P=0.002,n=6);同时孵 化水位越深孵化幼体出膜时体长越长。虽然两栖动物胚胎的孵化与孵化酶有关(Duellmanetal., 1986),但在陆上发育的卵 群,幼体出膜的早迟还与 降雨密切相关,降雨或湿 度增大可使卵胶膜吸水膨 胀变薄,有利于幼体孵化 出膜。Petrankaetal.认为(1 982)水导致的两栖类胚胎 环境中的氧压变化是孵化 启动的原因。反之,若气候 干燥,则卵胶膜失水收缩 变厚,不利于幼体出膜而 推迟出膜时间,这可能是 一种保护性延续后代的生 存决策。孵化期遇上持续 干旱,胚胎会因失水过多 而死亡(蔡春抹,1984;本文)。 室内检测了 3 组孵化幼体下水率,90 尾幼体中仅 47 尾顺利下水,仅占 52%±11%(n=3)。

25 第二章 镇海棘螈的研究方法 2.3 野外各产卵位点的下水成功率评估 由表 1 可知,1 号产卵场产卵位点的下水成功率最高(40.2%),其次为 2 号(33.0%),最低为 3 号(25%)。这与进入各产卵场的雌性数和产下的卵群数一致,由此说明该物种对产卵场的选择 决策是明显的,这可能是该螈在模式产地城湾一带繁殖场地被破坏后,在此消失的重要原因。各 产卵场产卵位点的下水成功率两年间无显著差异(P>0.05)。对所有卵群的下水率总体评价为 3 6.7%。据 1998 年统计,2 号繁殖场有卵 3 千余粒,当年 6 月在该塘内发现幼体 600 尾左右,实际 下水率约为 20%,其下水率远低于模拟实验(52%),也较估计值(330%)稍低。 虽然该螈陆上产卵对孵化率无明显影响,但由于对产卵场和产卵位点的严格选择,从而显 著影响了孵化幼体下水率,因此其陆上产卵导致近 70%(估计值)～80%(实际值)的幼体不能正 常下水而死亡,直接导致繁殖成功率较低,这可能是该物种濒危的一个重要原因。因此如何有效 保护繁殖场地和提高孵化幼体的下水率是该螈未来保护中的两个关键问题。 表 1 1997 和 1998 年间镇海棘螈各产卵场产卵位点孵化幼体下水成功率估测 Table1 Estimation of proportion of E.chinhaiensis hatchling that successfully Migrate to water at three breeding sites during 1997 to 1998 1 号产卵场卵团数 2 号产卵场卵团数 3 号产卵场卵团数 累计值 孵化幼体下率 Eggmass in No.1 Eggmass in No.2 Eggmass in No.3 Total Ratio of hatchlings 卵团数 百分比 migration to water 1997 1998 1997 1998 1997 1998 Egg (%) (%) masses Precentage 100 1 4 1 6 5 75 5 7 2 1 15 12.6 50 8 5 6 6 1 26 21.8 25 18 16 5 8 5 1 53 44.5 0 2 6 4 5 1 19 16.5 累计值 34 38 17 21 7 1 118 100 （Total） 平均下水率（%） （Average proportion of 39.0 41.4 33.8 32.1 25 25 hatchlings that successfully migrate to water）

第三节 镇海棘螈研究中的实验设计方法

生物学是一门实验科学，没有实验和观察就没有生物学的发展。在生物学实验设计过程 中必须遵循科学性原则、单因子变量原则、对照性原则。这三个原则在生物学实验设计中非 常重要，所以是高中生物必须掌握的内容。

科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物（对象）的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下 对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学，并不

26 第二章 镇海棘螈的研究方法 是说研究的结论才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中， 一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基 本原则。如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变 化。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。

单因子变量原则 实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量， 指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变 量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的 影响。例如，在研究不同光照强度对镇海棘螈行为的影 响的实验中，就必须控制温度，食物，湿度的相等，只 改变单一因子－光强，观察不同光强下镇海棘螈行为的 差异。遵循单因子原则，既便于对实验结果进行科学的 分析，又增强实验结果的可信度和说服力。参看 图 二-2 0 棘螈通常躲在石头下躲避强烈光线刺激 图 二-20 棘螈通常躲在石头下躲 避强烈光线刺激

对照性原则 实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对 照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。例如，统计不同水深下镇海棘螈的卵的孵化 率的变化，各个卵群除了水深其它的温度，光照等条件必须相同，所以要进行相互比较的一 组卵群最好位于同一个水池，从而消除了卵的孵化率因其它原因发生变化的干扰。 设置对照组有 4 种方法：（1）空白对照，即不给对照组做任何处理；（2）条件对照，即 虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；（3）自身对照，指对照组和 实验组都在同一研究对象上进行；（4）相互对照，不单独设置对照组，而是几个实验相互为 对照。 根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计 对照组实验。

研究性小课题 镇海棘螈的食性和取食特征的探究 š 以下是某一个研究性小组对镇海棘螈的食性和取食特征进行初步探究的实验设计和实验 操作，这个实验设计存在合理的地方，但是也存在许多不足，甚至是错误，仔细阅读， 和小组内的成员认真讨论，改善这个实验。如果你认为你的实验设计非常巧妙和合理， 联系生物老师，加入到这个研究性小组中来。

实验设计:10 条棘螈分成两组，分别放入两个塑料箱内，每个箱子铺上薄泥， 铺底泥土不能太深，泥土太深对统计食物被棘螈摄食情况带来不便。泥土太少则使棘螈 难以适应新环境。 每个箱子放入的棘螈 5 个个体,太少则需要样本容量太少，太多则一个箱子内部存在的种 内斗争影响实验结果。 对镇海棘螈食性的探究分为 3 个部分进行，分别为棘螈倾向取食何种种类，倾向何时取 食,倾向取食的食物大小。 定时洒水，湿度为 50%左右，温度为 15 度左右。参看 图 二-21 同学们挖掘蚯蚓，图 二-22 75cm×29cm×61cm玻璃缸用来养殖，图 二-23 44cm×36cm×31cm 塑料箱用来养殖， 图 二-24 45cm×36cm×39cm 铺薄土做食性研究

27 第二章 镇海棘螈的研究方法

图 二-21 同学们挖掘蚯蚓 图 二-22 75cm×29cm×61cm 玻 图 二-23 44cm×36cm×31cm 璃缸用来养殖 塑料箱用来养殖

第一， 棘螈取食种类的探究 研究小组参阅资料了解到蚯蚓、蜗牛、小型螺类、马 陆、蜈蚣可以成为棘螈的食物，因为科学家对棘螈进行解 剖，在棘螈的消化道内发现存在这些动物。

研究小组对棘螈是否可以摄食其它一些种类也产生了 好奇，所以又选取了容易获取的鼠妇（俗称西瓜虫），以 及 图 二 5cm×36cm×39cm -24 4 老师养的蚕。 铺薄土做食性研究 研究小组向两个箱内分别投入蚯蚓, 蜗牛, 马陆，鼠妇, 蚕各 10 只，分别与 2，4，6，8，10 天后 6 时统计剩余的个数。

表格 二-3 不同食物剩余量

个 食 蚯蚓 蜗牛 马陆 鼠妇 蚕 物 数 时 1 组 2组 1组 2组 1 组 2 组 1 组 2 组 1组 2组 间 2 天后 8 7 8 9 10 10 8 8 7 7 4 天后 6 5 7 8 10 10 7 7 5 5 6 天后 4 4 7 7 9 10 6 6 4 5 8 天后 3 4 7 7 9 10 5 6 4 4 10 天后 3 4 7 7 9 10 5 6 4 4 对蚯蚓, 蜗牛, 马陆，鼠妇, 蚕摄食情况的研究表明，棘螈喜食蚯蚓和蚕，但是对各种食 物的取食量很小。 第二， 棘螈取食时间的探究 以蚯蚓作为食物，观察记录有关环境和白天的食物减少量。

28 第二章 镇海棘螈的研究方法 表格 二-4 不同蚯蚓剩余量

个 时 6 时 18 时 间 数 天 1 组 2 组 1 组 2 组 数 第 2 天 8 7 7 7 第 4 天 6 5 6 4 第 6 天 4 4 4 4 第 8 天 3 4 3 4 第 10 天 3 4 3 4

同时我们对棘螈的体重进行称量，比较晚上和白天摄食后棘螈体重的增加值(g)（18 点体 重-6 点体重为白天增长的体重， 6点体重-18 点体重为晚上增长的体重）。 表格 二-5 白天增长的体重 个 体 体 重 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 时 间 第 2 天 0.1 0.3 0.0 -0.2 -0.1 0.0 -0.1 0.1 0.0 0.1 第 4 天 0.1 -0.2 0.2 0.0 0.2 -0.1 0.4 0.2 -0.2 0.0 第 6 天 -0.2 0.0 0.0 0.0 0.2 -0.1 -0.2 -0.2 0.1 -0.1 第 8 天 -0.2 0.1 -0.1 -0.1 -0.2 0.0 0.1 -0.2 0.2 0.2 第 10 天 0.2 -0.2 -0.1 0.1 0.1 0.0 -0.2 0.2 -0.1 -0.2 累计白天的增重 0.1 0.2 0.0 -0.2 0.1 -0.1 0.1 0.1 0.0 -0.1

表格 二-6 晚上增长的体重 个 体 体 重 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 时 间 第 2 天 0.7 0.5 0.5 0.2 0.0 -0.2 0.7 0.1 0.3 0.4 第 4 天 0.0 0.7 0.1 0.1 0.2 0.8 0.2 0.6 0.4 0.2 第 6 天 0.2 0.5 0.8 0.6 0.2 0.1 0.5 0.3 0.8 0.5 第 8 天 0.5 0.7 -0.1 0.1 -0.1 0.1 0.4 -0.2 0.5 0.5 第 10 天 0.1 -0.1 0.1 0.3 0.0 -0.2 0.5 0.4 -0.2 0.8 累计晚上的增重 1.5 2.4 1.3 1.3 0.3 0.6 2.3 1.2 1.8 2.5

两种研究方案都表明棘螈晚上摄食量要比白天大；白天的摄食行为很少,体重增加很少。 这应该与棘螈的夜行性有关。

图 二-25 棘螈吞食蚯蚓过程 图 二-26 探索蚕能否成为棘螈食物 第三， 棘螈取食大小

29 第二章 镇海棘螈的研究方法 观察发现同时有大小两种蚯蚓存在时，棘螈倾向于吞食小型蚯蚓。研究小组设计了一个 方案，来验证这一观察得到的经验是否是一个普遍的棘螈取食规律。2 个组同时喂食 10 条大 型蚯蚓（>0.6g/条），10 条小型蚯蚓（<0.4g/ 条） 表格 二-7 不同大小蚯蚓剩余量

个 组 1 组 2组 别 数 天 大 小 大 小 数 第 2 天 10 8 9 7 第 4 天 9 6 9 5 第 6 天 9 4 9 4 第 8 天 9 3 8 4 第 10 天 9 3 8 4 研究表明以形体较小的蚯蚓和形体较大的蚯蚓同时喂食，棘螈吞食较小个体的概率较大。 参看 图 二-25 棘螈吞食蚯蚓过程，图 二-26 探索蚕能否成为棘螈食物，图 二-27 观察发现 当食物个体较大时，棘螈无法吞噬，图 二-28 黄粉虫也可以成为棘螈食物，图 二-29 对于 棘螈幼体孑孓是很好的食物，图 二-30 红线虫也可以成为棘螈幼体的食物，图 二-31 蚯蚓 可以人工养殖，图 二-32 养孑孓带来了室内蚊子多的困扰

图 二-27 观察发现当食物个 图 二-28 黄粉虫也可以成为 图 二-29 对于棘螈幼体孑孓 体较大时，棘螈无法吞噬 棘螈食物 是很好的食物

图 二-30 红线虫也可以成为 图 二-31 蚯蚓可以人工养殖 图 二-32 养孑孓带来了室内 棘螈幼体的食物 蚊子多的困扰

同学们又对冬眠期的棘螈取食和棘螈的捕食策略产生了兴趣，一起来探究吧。

30 第二章 镇海棘螈的研究方法 第四节 镇海棘螈研究课题开展的步骤

一 前期宣传培训

柴中生物组定位镇海棘螈为重点乡土资源，从 2002 年起，历时 6 年时间做课题前期准备 工作。 生物组老师充分挖掘镇海棘螈在中学生物现行教材体系中的契合点，使课程更加生动和 贴近实际，同时对同学们进行镇海棘螈的相关知识的宣传。 学校聘请中国两栖类研究专家，中国科学院成都生物研究所研究员,博士生导师:谢锋教 授，江建平教授为校外指导。2007 年 6 月、2008 年 3 月谢锋，江建平教授，及研究生刘畅两 次亲临柴桥中学为生物组老师和同学们做培训。 经过培训和与中科院生物所共同进行科研活动，生物组教师了解了镇海棘螈的研究进展、 掌握了镇海棘螈的研究方法，而学生对镇海棘螈的认识也逐步加深，研究的兴趣越来越浓。 参看 图 二-33 教师野外考察两栖类生存环境，图 二-35 谢峰和江建平教授来我校培训，图 二-36 两栖类识别培训，图 二-37 周永兴校长陪同谢峰和江建平教授指导棘螈繁殖场地，图 二-38 学生向专家提问，图 二-39 谢峰教授做培训，图 二-40 教师培训，图 二-41 学用解剖 镜，图 二-42 宁波市教研所专家史耀芳博士前来指导，图 二-43 摄影记者前来采访棘螈研究 社,图 二-44 中学生天地记者采访学生

图 二-33 教师野外考察两栖类 图 二-34 谢峰和江建平教授学 图 二-35 谢峰和江建平教授来 生存环境 校留影 我校培训学生

图 二-36 两栖类识别培训 图 二-37 周永兴校长陪同谢峰 图 二-38 学生向专家提问 和江建平教授指导棘螈繁殖场 地

31 第二章 镇海棘螈的研究方法

图 二-39 谢峰教授做培训 图 二-40 教师培训 图 二-41 学用解剖镜

图 二-42 宁波市教研所专家史 图 二-43 摄影记者前来采访棘 图 二-44 中学生天地记者采访 耀芳博士前来指导 螈研究社 学生

对棘螈的热爱，也反映了学生对自然的热爱和对家乡的热爱。 柴桥中学与中科院生物所签署协议并共建“镇海棘螈驯养繁殖与保护基地”，与北仑林业 局、北仑旅游开发投资有限公司共建“九峰山风景区生态旅游与镇海棘螈保护研究”实践基 地。 在专家的指导下柴桥中学实施异地保护镇海棘螈计划，棘螈饲养和繁殖场地于 2007 年 3 月建设完毕。

二 学生讨论研究项目，列出研究课题，课题申报

经过前期的宣传培训和镇海棘螈研究社的“招新”宣传，学生报名参加镇海棘螈研究社， 新成员和原有成员一起讨论镇海棘螈的研究项目，或是开拓新的研究课题，或是在原有课题 的基础上进行深入研究。 教师对学生想要研究的项目整理如下： 课题愿景 课题分类 课题名称 镇海棘螈的文化和旅游价值开发[已经开展] 镇海棘螈的主题网站建设[已经开展] 文化方面 棘螈的科学研究史[已经开展] 棘螈科普馆和研究性学习工作室建设[已经开展] 近期课题 探索标记镇海棘螈的方法[已经结题] 空气污染对镇海棘螈的行为影响[已经开展]

养殖方面 食物对镇海棘螈变态率和变态时间的影响[已经开展] 探索镇海棘螈的食物来源和食性（食物种类、摄食量和摄食方式）[已 经开展] 生境方面 探索镇海棘螈濒危的原因[已经结题] 镇海棘螈的生境破坏因素调查[已经开展]

32 第二章 镇海棘螈的研究方法 盘山公路对两栖类的影响[已经开展] 农业经济活动对两栖类的影响[已经开展] 北仑九峰山地区两栖类分布调查[已经开展] 学生参与镇海棘螈保护的有效途径 镇海棘螈为主题的校园文化建设[已经开展] 宣传保护镇海棘螈,进行保护镇海棘螈的公众教育[已经开展] 文化方面 “拯救镇海棘螈”研究性学习校本课程开发[已经开展，完成第一版] 研究性学习过程中，学生如何进行自我和团队评价 如何在课堂教学中利用镇海棘螈这一乡土资源 镇海棘螈的领地问题探究[已经开展] 从力学角度和进化角度分析镇海棘螈的前四后五的趾型 镇海棘螈的肢端再生观察和实验[已经开展] 镇海棘螈的种内关系探究 镇海棘螈的反捕行为研究（应激因素，应激程度）[已经开展] 行为方面 温度和光照对镇海棘螈习性的影响[已经开展] 水分对镇海棘螈生理特征和行为的影响（观察对比不同湿度对镇海 棘螈皮肤颜色和行为的影响）[已经开展] 镇海棘螈过冬方式的探究[已经开展] 中期课题 棘螈的活动习性描述[已经开展] 探究棘螈的蜕皮行为[已经开展] 不同土质和土壤肥力对镇海棘螈的行为影响 如何改进镇海棘螈的种群数量统计方法 镇海棘螈在生态系统中的地位和镇海棘螈与同一生境的其它生物的 关系（种间关系）[已经开展] 生态方面 镇海棘螈的生境拓展和异地繁殖（探索镇海棘螈在非九峰区域的生 存状况）[已经开展] 镇海棘螈的形态结构与镇海棘螈行为的关系（如反捕） 镇海棘螈人工养殖后生活习性的改变 镇海棘螈的人工养殖场建设应该考虑的因素[已经开展] 如何控制人工繁殖场地的湿度和水分供应[已经开展] 如何降低夏季高温对镇海棘螈的不利影响[已经开展] 养殖方面 如何在镇海棘螈的人工养殖场内消灭镇海棘螈天敌[已经开展] 镇海棘螈的性二态问题（雌雄比例，雌雄结构和行为差异） 人工提高镇海棘螈孵化率和变态率的研究[已经开展] 镇海棘螈的疣粒和皮肤分泌物的探究 生理方面 探究镇海棘螈的视觉和嗅觉 镇海棘螈的生理结构（主要是查资料和对比其它两栖类） 农药对镇海棘螈的影响 养殖方面 提高镇海棘螈交配率 远期课题 生态方面 放归后镇海棘螈对环境的适应能力 镇海棘螈行为改变的因素影响

行为方面 镇海棘螈的染色体组和 DNA 分析（依托对中科院生物所提供的资 料） 生理方面 镇海棘螈的形态解剖

33 第二章 镇海棘螈的研究方法 观察和描述镇海棘螈的胚胎发育[已经开展]

镇海棘螈研究社 在“拯救镇海棘螈”研究性学习活动开展初期，研究性学习小组数目少，教师可以进行 从容的管理和指导，但是随着“拯救镇海棘螈”的深入开展，研究性学习小组数目增多，管 理的复杂性增大。如何让指导教师从繁重的重复性劳动中解放出来，如何让学生加强组内合 作和组间合作，如何让“棘螈”的研究性学习能够成为学校研究传统，成为课题组教师思考 的问题。经过不断探索，课题组使用“社团”的形式来组织和管理学生的研究性学习活动， 让学生自己发展团队、管理团队、评价团队，而教师起到的是参谋、助手的角色，从而很好 地解决了上述问题。参看 图 二-45 镇海棘螈工作室门口,图 二-46 镇海棘螈工作室墙壁

图 二-45 镇海棘螈工作室门口 图 二-46 镇海棘螈工作室墙壁

镇海棘螈研究社

—镇海棘螈研究性学习小组社团化草稿

社团化目的：为了培养我们的工作能力，为了创建一个属于我们的自我展示的舞台，为了保

护和研究镇海棘螈的可持续性发展，镇海棘螈研究性学习小组将实现社团化管理。

社团名称：镇海棘螈研究社

社团工作室名称：镇海棘螈工作室

社团网页: http://sciblog.bledu.net.cn/jiyuan.htm

社团 QQ 群: 2929127

社团宗旨：保护镇海棘螈，增强学生能力。

社团口号：让棘螈在这片土地上乐存，是我们的责任。

社团成员：高二学生是主要成员，发展高一学生，高三学生进行指导帮助。

社团管理结构：

1 名主席，2 名副主席，由选举产生，每年轮换。主席负责组织，协调和监督。一名副主席

负责研究性小课题开展情况检查，另一名副主席负责纪律和规章制度的检查。三名主席每天

轮流到镇海棘螈工作室检查。

研究性小组可以根据学生感兴趣的研究内容自发进行组织，组建后需要征求主席和指导老师

同意，组长由小组内部讨论产生。

34 第二章 镇海棘螈的研究方法 主席和研究性小组组长具有发展社员，管理社员，清退社员的权利和义务。

社团工作：

1. 每个研究性小组后要明确研究目标，制定研究计划，认真开展研究性学习。每年 4 月份

各小组以论文形式完成研究性学习小课题结题工作。指导教师和各研究性学习小组组长

一起评选出两篇参加每年的研究性学习评比活动。

2. 每个研究性小组组长，必须要有平常活动的记录册，并由组长指定组员每星期将活动记

录于社团网页上。

3. 热爱镇海棘螈，积极地向亲戚，朋友，同学宣传镇海棘螈。扩大镇海棘螈的影响力，让

全社会都来保护镇海棘螈，保护北仑的生态环境。

4. 发展有爱心，有特长，工作认真，责任心重的同学为新社员。每年 2 月份，由进行宣传

保护类的研究性学习小组和主席一起牵头组织面向全校的宣传活动，并集中发展下一届

社团成员。

5. 每学年 6 月份，由指导教师、研究性学习小组组长成立考评组结合各位同学的自我评价，

对各位同学的工作进行客观评价。

6. 社团内各研究性学习小组之间，小组内各社员之间，要经常探讨，要相互帮助，增进对

镇海棘螈的了解，促进研究的开展。有任何好的点子要及时与同学及时分享，并告知组

长、指导教师。

社团规章制度：

1. 必须严格遵守社团纪律。

2. 必须保持工作室整洁，爱护工具。

3. 提高工作效率，不能在工作室做与镇海棘螈无关的事。

4. 社团成员出入工作室必须真实地填写登记表格。

5. 积极参与研究性学习，对社团要有所贡献，不能无所混日子。

6. 正确处理日常学业与研究性学习的关系。

7. 要经常阅读镇海棘螈的资料，虚心向其他社员和指导老师请教相关知识，保障研究性学

习活动的开展。

镇海棘螈研究社受到媒体关注 许多媒体前来采访镇海棘螈研究社，如宁波晚报，东南商报，都市快报，浙江日报，中 学生天地,教育信息报等，现在只要在百度搜索“镇海棘螈研究社”，就会出现很多报导。 用知识守护身边的濒危动物 宁波北仑中学生人工孵化百余条“镇海棘螈”

35 第二章 镇海棘螈的研究方法 浙江日报 还没开学，宁波北仑柴桥中学“镇海棘螈研究社”社员们就迫不及待地“溜回” 学校，照顾起实验室里的“宁波大熊猫”——镇海棘螈。“我们从野外收集卵体，好不容易孵 化出来的小东西，可不能有半点差错！”社员何威小心翼翼地查看枯树堆里即将从冬眠中苏醒 的小棘螈。两年来，这个高中生组成的小小研究社已成功孵化并放生百余条镇海棘螈。 一个物种的数量少到以百计，即为濒危物种，镇海棘螈就是其中一种。它浑身褐色，身 长不超过十二三厘米，俗称“山壁虎”。目前发现的镇海棘螈只栖息于北仑柴桥境内的九峰山 风景区瑞岩寺国家森林公园内，它有 1500 万年的历史，和恐龙属同一时代。1989 年，镇海 棘螈被国务院确定为国家二级重点保护野生动物。2006 年时有关专家估算，其繁殖群体仅存 350 尾左右，种群数量比大熊猫和新疆北鲵等极度濒危的物种还少。 “濒危动物就在我们身边，这既给学生提供实践生物课程的机会，又能保护物种。”出 于 教学考虑，几年前，柴桥中学 6 位生物老师酝酿成立了学生“镇海棘螈研究社”。要保护镇海 棘螈，就必须接触实体。棘螈不仅体积小，而且平时爱藏身于土壤或石块缝隙中，捕捉并不 容易。同学们去森林里寻找了十多次，每次都空手而归，直到 2006 年底才抓回 2 条棘螈，1 00 多名学生轮流悉心照顾，渐渐摸透了它的习性。 高中生去做科学家研究的“棘螈孵化”并不容易。他们想到了写信给中国科学院谢峰教 授。这位十几年来一直致力于研究和保护镇海棘螈的专家被同学们的热情深深打动，他亲自 来到柴桥中学指导。在他的帮助下，同学们尝试让棘螈在塑料可乐瓶里产卵，然后把卵放在 铺有湿纱布的水盆里孵化，效果不错。 用知识守护棘螈，同学们发明了自己的科学小方法。90%的镇海棘螈孵化出来后，因为 没法弄破包裹着的“软胶膜”而“死胎”，同学们就逐一用小剪刀破壳。他们说：“保护棘螈， 我们也学到了不少新知识，还把课本知识融会贯通了。”

柴桥中学师生成功孵化并放生镇海棘螈

图为学生们在给一条镇海棘螈称重。（孙红军 罗涟浩 摄） 中国宁波日报 按国际标准，一个物种的数量少到以百计时，即为濒危物种。在宁波也生 活着一种濒危物种——镇海棘螈。就在棘螈的栖息地——北仑瑞岩寺国家森林公园附近的柴 桥中学师生，用爱心和责任心加入拯救行动。自去年以来，他们共放生小棘螈 100 多尾，为 这个濒危物种带来了重生希望。 浑身褐色，身长不超过十二三厘米，俗称“山壁虎”的镇海棘螈，于 1989 年被国务院确 定为国家二级重点保护野生动物，有着 1500 万年历史，是和恐龙属于同一个时代的古老生物， 也是我市惟一以地方命名的珍稀野生动物，主要栖息在北仑区瑞岩寺国家森林公园。2006 年 时据有关专家估计，其繁殖群体仅存 350 尾左右。 柴桥中学师生与棘螈结缘于 2002 年。为了解保护这种濒危的珍稀动物，校内 6 位生物老

36 第二章 镇海棘螈的研究方法 师组织成立了“镇海棘螈研究社”，100 多名学生先后加入。2006 年，他们还给专门研究和保 护镇海棘螈的中国科学院生物所教授谢峰写信，请教保护镇海棘螈的相关知识。师生们的关 爱之心，让十几年来一直致力于镇海棘螈瑞岩寺种群研究的谢教授非常感动。他亲自来到学 校，为同学们讲解棘螈的习性和生活环境，答应帮助师生在校内建立一个镇海棘螈研究基地。 要研究保护棘螈，就必须接触棘螈实体。但要捕捉一条棘螈却并非易事，棘螈不仅体积 小，而且平时爱藏身于土壤或石块缝隙之中，生物老师刘毅说，大家去森林里寻找了十多次， 每次都空手而归，直到 2006 年底，才首次抓回 2 条棘螈。此后，实验室里最多时养有师生们 抓来的 12 条棘螈。 棘螈与大熊猫一样，雌雄体之间的交配率非常低，在野外的孵化成活率更低。大家尝试 着让棘螈在塑料可乐瓶里产卵，然后再将卵放在铺有湿纱布的水盆里孵化。由于棘螈是有尾 两栖类生物，卵体需要在水中孵化，幼体在水中生活几天后就需要上岸，上岸后如果再次掉 进水里，就会被淹死。幼体上岸时，同学们就守在旁边，有几个同学还因为棘螈幼体在晚上 上岸，一直守到深夜。 棘螈幼体上岸后，同学们便要为这些棘螈寻找蚯蚓等食物，为棘螈的生存场所保持适宜 的温度。等到小棘螈适应陆地环境了，就再把小家伙们放在学校为棘螈专门设置的野外适应 环境中，然后再放归到森林公园里。 “虽然小棘螈到野外后的成活率并不高，但是通过提高棘螈的孵化率，我们还是为棘螈 数量的增加作出了努力。”同学们说。

宁波一所中学两年成功孵化濒危的镇海棘螈 100 多条 来源： 都市快报 作者： 张奇娜 闻晓明 尤畅 编辑： 孔令舒 “实验室里的两个小家伙都开始冬眠了，一动不动的，真希望春天早点到来，我们好帮 助它们扩大种群。”最近几天，“拯救镇海棘螈”QQ 群里老是跳出这样的话。 这个 QQ 群的成员都是柴桥中学“镇海棘螈研究社”的师生。他们从 2006 年开始就在做 一件很有意义的事——孵化、放生了 100 多条镇海棘螈，一种诞生于 1500 万年前的濒危动物。 中科院教授也来帮忙 镇海棘螈俗称山壁虎，主要生活在宁波瑞岩寺森林公园里，是宁波特有的两栖类物种， 目前野外数量只有 500 条左右，1989 年被列为国家二级重点保护野生动物。 柴桥中学就在瑞岩寺森林公园附近，师生们是在 2002 年与镇海棘螈结缘的。当年，6 个 生物老师组织成立了“镇海棘螈研究社”。“起初研究社只是个兴趣小组，成立的初衷是让学 生们了解镇海棘螈，宣传保护意识。”生物老师刘毅说，随后几年，成员越来越多，大家都觉 得有必要动手帮帮这些濒危的小家伙。 2006 年，专门研究和保护镇海棘螈的中国科学院生物所谢峰教授收到研究社的一封信， 信中，师生们向他请教镇海棘螈孵化、放生的方法。收到信后，他不仅亲自来到学校讲解， 还帮助师生们建了个研究基地。 100 多个勤快的小保姆 “镇海棘螈在野外孵化的难度比我们想象的要高得多。”刘毅说，“它们产卵后，只要两 天不下雨，没有雨水把卵冲到水沟里，整批卵都将无法孵化。而孵化出来的棘螈在水中生活 一段时间就得上岸，上岸后如果再次掉进水里，就会淹死。” 在给镇海棘螈搭建好有水、有土坡、有瓦片的“家”后，师生们就上路了。 每到三四月份镇海棘螈产卵时，师生们总要到森林里翻泥土、查看石块缝隙，不仅将受 孕的雌棘螈带回来，帮助它们孵化宝宝，还要将“矜持”的棘螈请回实验室交配产卵。 一个半月后，小棘螈孵化出来了，100 多个学生每天都要去抓孑孓(蚊子幼体)给它们吃。 “有的学生还专门将盛有水的水桶放到草丛里养孑孓。”刘毅说。 上岸的环节也很关键。由于无法准确知道它什么时候要上岸，学生们要把这些幼体带回 家。何威说，有一次，她负责的一条小棘螈在晚上上岸，她几乎一宿都没睡。

37 第二章 镇海棘螈的研究方法 小棘螈上岸后，学生们便要为它们寻找蚯蚓等食物，等到它们适应陆地环境了，再放归 森林公园。 为年初那场雪担心了好几个月 今年初的那场大雪，让不少专家惦念镇海棘螈，也让师生们提心吊胆了好几个月。 “镇海棘螈行动迟缓，迁移能力很弱，我们都担心它们的繁殖水域和栖息场所遭到破坏。” 刘毅笑呵呵地说，但事实比当初预想的要好多了，师生们去年只在野外发现十多条成体，今 年发现的数目超过了 60 条。 对于师生们的做法，谢峰教授这样肯定：“老师同学们自发做这事很有意义，早些年我来 北仑研究镇海棘螈时，当地人都不清楚这个貌似壁虎的小家伙的价值，但现在不同了，那么 多学生通过言传身教，让身边的人了解了保护它的重要性。”谢教授还说，虽然小棘螈放生后 的成活率如何还不知道，但师生们的帮助在客观上提高了镇海棘螈的孵化率。

三 成立研究小组，制定研究计划，主动联系教师进行指导

学生完全按照研究兴趣自主组建研究性小组，确定研究小课题，选举组长，招揽“人才”， 联系相关教师进行课题指导，制定研究计划。 在新的研究性小组开展活动前需要进行培训。内容主要为如何进行探究性学习以及研究 社已经取得的研究成果介绍。棘螈研究社成立之前这些工作由指导教师完成，成立后，由棘 螈研究社的干部完成。

四 小组课题开展

每个课题研究的项目不同，采用的方法也不同。如调查法、考察法、访谈法、文献法、 归纳法、行动法。 用文献法获得镇海棘螈的相关信息（生物学特性、生境调查、保护现状等）。用调查法考 察镇海棘螈的生境、数量，用访谈法与相关研究人员、相关保护部门联系，取得第一手资料， 访问棘螈博物馆等。参看 图 二-47 开展讨论活动的记录，图 二-48 测量棘螈头体长，图 二-49 对棘螈进行剪趾标记

图 二-47 开展讨论活动的记录 图 二-48 测量棘螈头体长 图 二-49 对棘螈进行剪趾标记

在开展的过程中特别要做好记录工作，以下是一个研究性小组对研究性活动的记录。记 录摘自研究性小组的博客。 研究性活动记录之一 成员：徐湛、乐谢军、贺泽平、胡碧云、王霄薇、周汉明

38 第二章 镇海棘螈的研究方法 时间：12 月 30 日下午 地点：九峰山 主要内容 1、 了解九峰山曾是宁波生态旅游区，后来由于环境破坏，卡努、麦莎台风的袭击而衰败了， 以致被取消。台风“麦莎”给九峰山旅游区造成了重大损失，由于强降雨造成旅游区 30 多处山体滑坡和泥石流，两个景区、两条车行道路、多条游步道严重毁坏，损失在 2500 万以上。估计五小娘景区损失 380 万以上，瑞岩景区损失 250 万以上。参看 图 二-50 桑美袭击浙江 2、 在九峰山的路上发现，棘螈保护区大量种植林木， 修建公路，切断了棘螈的水源 3、 棘螈饲养地，顶部由钢化玻璃制成（防止天敌、透 光），一面是纱窗，各处布置了水潭供棘螈繁殖，总 体模拟了棘螈在野外的生活环境。 4、 在保护区内发现了 3 个农药瓶（使用农药，极大的 危害了棘螈的生存） 图 二-50 桑美袭击浙江 5、 5、1 号水潭（天然形成）——首次发现棘螈 柴桥中学在 3 号水潭发现棘螈，各个水潭中水量少，夏 天与冬天水量差不多 。 我们经过对棘螈保护区的考察，了解了环境破坏的严重性和保护棘螈的紧迫性。

野外考察 调查镇海棘螈濒危原因等课题，学生必须到野外实地考察。实地考察也有利于对研究对 象的表现、性质、特征有感性的认识。中学生课外实地考察应该怎样进行呢？通常，要做好 下面四点：

1 明确考察的目的和任务 出发之前，要确定考察的对象，再根据考察对象的特征和个人的条件确定考察任务。 中学生考察活动和科技人员的科研考察不同。科研考察只能是一个总的大概的目的和任 务，考察的结果在考察前是人类所未知的。中学生考察，一般都比较浅显，从知识内容来说 是人类已知的，中学生又不是长期从事考察工作，因而时间有限，所以考察的目标和任务应 当明确、具体，是中学生力所能及的。

2 围绕考察目的做好准备 第一个准备，是资料准备。把有关考察对象的材料尽可能搜集齐全。 第二个准备，是器具准备。把考察用的工具(仪器、测量器具、标本夹等)和野外生活用 具准备好。 例如：研究小组前往九峰山考察棘螈的栖息地，需要随带记录笔，记录本，捕虫网，温 度计，湿度计，塑料袋，塑料瓶等。因为山路上有蛇，所以需要检一个打蛇棒。穿着长裤， 长袖衣服，戴帽子免受昆虫等动物的袭扰。参看 图 二-51 认真记录观察到的物证 图 二-52 研究性小组考察棘螈保护区 图 二-53 考查静水潭

39 第二章 镇海棘螈的研究方法

图 二-51 认真记录观察到的物 图 二-52 研究性小组考察棘螈 图 二-53 考查静水潭 证 保护区

3 考察中认真观测和记录 关于观测和记录的方法，同“观察、记录和测量”一节的叙述，这里不再复述。

4 整理材料写好考察报告 考察在现场结束后，整个考察活动并未结束。整理考察所得材料，撰写考察报告，是考 察活动的最后一个组成部分。不写考察报告，考察的结果无从反映，考察便失去了意义。 考察报告的写作，和游记不同。游记侧重游览过程和所见事物的描述，并展开某些联想 或情感抒发。而考察报告则侧重于从科学技术的角度对考察对象进行客观的说明和必要的论 证，用语应准确简明，避免重复、罗嗦、一词多意。抒情和描写在必要时也可稍用一点，但 以不影响科技内容的表达为度。 以上四点，是考察活动的全过程，是不可缺少的。中学生经常进行这类活动，有助于提 高实践能力和写作能力。

以下是研究性小组开展的一个课题的过程记录。

研究性小课题 开展过程记录 拯救“万年小恐龙”

拯救“万年小恐龙”课题的具体开展过程 7 指导教师：鲁岩 第一次活动内容： ① 开会确定主题，从“镇海棘螈生存现状研究” 、 “镇海棘螈保护区建设问题” 、 “农药污染对镇海棘螈生存环境的影响” 等多个议题中，经过热烈的讨论，最 终选定“拯救万年小恐龙——镇海棘螈生存环境保护研究”这个课题。 ② 确定总体大纲，大纲如下： a. 镇海棘螈生存环境调查 b. 镇海棘螈生存环境存在的问题 c. 镇海棘螈生存环境改善的建议 ③ 分配各组组员，并安排好各组组员任务： 问卷—— 刘健设计 索思思发放并记录、整理 肖婧婕、张林珠分析数据、总结

7 浙江省第三届中学生研究性学习活动成果评比一等奖；全国首届中小学生研究性学习成果评选一等奖

40 第二章 镇海棘螈的研究方法 第二次活动内容： 采访镇海棘螈的相关研究人员——刘畅 中国科学院成都生物研究所两栖爬行动物研究 室，询问镇海棘螈生存环境、现存状况、人类活动对这一物种产生的影响等。 相关问题如下： 1.镇海棘螈是怎样发现的？ 2.目前有哪些人参与到镇海棘螈的研究队伍当中？你们研究它的目的是什么？ 3.你们在研究的过程中遇到了哪些困难？是怎样克服的？ 4.镇海棘螈被称为“万年小恐龙”，那么它对古生物的研究有何价值？ 5.它属于宁波特有的物种，随着宁波经济的发展，环境的问题的日益严重，这些对它有 哪些影响？特别是今年的南方大雪灾？ 第三次活动内容： ① 实地考查镇海棘螈的生存环境并用录像、图片的形式记录下来。 ② 调查当地村民对镇海棘螈的认识及保护情况。如：您知道镇海棘螈吗？您是怎么 知道的？您会去保护镇海棘螈吗？您是如何保护的？ ③ 实地抽样调查后，列表比较保护区建设前后人们镇海棘螈的保护情况。 保护区建前 保护区建后

人们对镇海棘螈的认识 人们对镇海棘螈的保护做法

第四次活动内容： 采访北仑环保局相关工作人员，了解政府在镇海棘螈保护过程中采取的措施及遇到的困 难。如： 1.政府对本地物种保护出台的政策有哪些？其中针对针对镇海棘螈生存环境保护的政 策是什么？ 2.镇海棘螈保护区的划定，是否牵扯到居民利益？比如农民失去耕地、林地？如何解决 的？ …… 第五次活动内容： ① 整理核对资料 ，统计各个数据； ② 查找有关理论资料（上网，有关专业书籍）； ③ 分析资料，整理论文的整体思路，撰写论文。 第六次活动内容： 在校内制作一期针对镇海棘螈生存环境，镇海棘螈的价值，镇海棘螈面临的濒危状况， 如何保护镇海棘螈等基本情况介绍的板报，把我们的研究成果推广，使广大学生能加入到镇 海棘螈的保护中来。 第七次活动内容： 把我们的成果尽我们所能在社会上推广，比如制作镇海棘螈基本情况介绍及保护措施的 海报，可以把海报推荐给镇政府，希望能粘贴在宣传栏上。比如到保护区附近对居民进行回 访，介绍镇海棘螈的价值、怎样保护镇海棘螈等。可以让学生把有关镇海棘螈的情况向家长 介绍，呼吁家长也加入到镇海棘螈的保护中来。

41 第二章 镇海棘螈的研究方法

五 小组课题结题

结题并不是单指学生小课题探究的结果，因为探究型课程注重的是学生探究的过程，过 程中的感悟、点滴发现等应该说是最精彩的。课题结束的形式可以是汇报，论文，甚至是表 演等形式展开。 下面是获得中国教育学会生物学教学专业委员会 2006 年学术年会论文评选一等奖的由 教师撰写的论文。阅读这篇论文，如果你也参与了有关镇海棘螈的课题研究，把你的研究成 果撰写成论文，并联系教师进行投稿。

生物课程资源整合案例：九峰景区探棘螈 8 2006 年秋，浙江省从高一年级开始全面实施新课程。新课改将课程划定为国家、地方、 校本 3 个等级，同时开设了研究性学习等科目。这无疑对学校、师生提出了新的课题。我们 认为，在具体操作层面上，以学生研究性学习的方式，选择和整合优质课程资源，精心设计 并形成探究案例，可以实现课程资源开发与学生探究实践能力提升的双赢。在我校生物研究 性学习课题的开题讨论中，学生反复提及了学校所在的九峰景区，特别是对极度濒危的两栖 物种、浙江省特有物种——镇海棘螈，表现了浓厚的兴趣(这一物种的形象已经成为中国女排 主场——北仑的吉祥物，以至于妇孺皆知)。但对于它的具体生存状况，我们则一无所知。依 据课改的相关精神，我们开展了整合生物课程资源的案例研究。 1 研究对象—镇海棘螈 1．1 形成课程资源问题串 镇海棘螈是一种怎样的动物?它濒危的原因是什么?现存种群的数量如何?生存环境如何? 保护与宣传状况如何?目前科研的方向和成果如何?九峰山风景区如火如荼的旅游业开发会不 会对这一物种产生负面的影响?在新课程改革中成长起来的当代中学生能够为镇海棘螈做些 什么? 1．2 构建特色课程资源库学习并运用文献查阅和网络查询手段，构建镇海棘螈资源库， 体验科学家的探究思路与方法，增强对我区独特生物资源的认知度和探索欲。 镇海棘螈的学科特征：属两栖纲，有尾目，蝾螈科，棘螈属，是世界仅有的 2 种棘螈的 一种，只分布在北仑区九峰山风景区海拔 l00～200m 的丘陵地区。它主要在晚上出来，以蚯 蚓、蜗牛、小型螺类、蜈蚣等为食，每年 11 月下旬至第二年的 4 月份为冬眠期。它 4 月份产 卵，色乳黄，小棘螈必须在水中生活 58-88d，至四肢发达，鳍鳃蜕变，皮肤粗糙后上岸，从 此不再入水。 科学研究史：1932 年，张孟闻首次在镇海城湾(现北仑城湾)发现，制成模式标本(日本侵 华时遗失)；46 年后，浙江自然博物馆蔡春抹在北仑九峰山景区重新发现，后被定为国家二 级重点保护动物。经中科院成都所所员的长期观测，发现目前的镇海棘螈繁殖群体仅存 350 尾左右，其种群数量比大熊猫(目前 l200 只)、新疆北鲵(目前 3000 尾)等极度濒危物种还少。 镇海棘螈的保护：为拯救这一濒危物种，中科院将“镇海棘螈繁殖行为学研究”列入“九 五”重大项目，并开展了对该螈的生存现状和具体保护策略的研究。中央电视台“走进科学” 栏目于 2003 年拍摄了专题节目。浙江省确定了此处为镇海棘螈保护区。景区建造了镇海棘螈 科普馆。2005 年，北仑作为“中国女排主场”，成功举办了多次国际性比赛，中央美院设计 的吉祥物“圆圆”成了大家的最爱。吉祥物的原型就是镇海棘螈。“圆圆”拥有活泼的造型和

8作者：刘信态 北仑区生化教研室教研员 本文为中国教育学会生物学教学专业委员会举 办的 2006 年学术年会论文一等奖

42 第二章 镇海棘螈的研究方法 孩童般的可爱，令世人称叹。 1．3 模拟科学问题答辩会 准备：各研究性学习小组，主要围绕以下 3 个问题，采用文献查阅、网络查询、调查访 谈等方法，参与讨论与答辩。 问题 1：科学家是怎样确定探究课题的(焦点问题：镇海棘螈濒危原因的探寻)?讨论结果： 20 世纪 80 年代，蔡春抹、费梁等对镇海棘螈的现存数量、生态习性、生存状况进行了初始 研究。研究显然侧重于这样一个假设：镇海棘螈的濒临灭绝与其栖息地受到人类的破坏密切 相关。研究的开展，使当地政府开始关注镇海棘螈栖息地的保护工作。但鉴于当时的实验条 件及重视程度，研究者缺乏对镇海棘螈的个体发育，特别是对生活史中各阶段致危因素的了 解和实验研究，使保护受到极大制约。20 世纪 90 年代，谢锋、费梁等将研究重点适时转移 到了镇海棘螈繁殖行为，特别是个体发育机制的阐明与实验研究上。他们推断：由于本物种 成体完全陆栖，陆上产卵，幼体则在水中发育。因此在其栖息地得到保护的基础上，受精卵 孵化率、幼体存活率可能是制约本物种种群数量增长的主要原因。由此开展了相关的研究。 问题 2：科学家采用了哪些研究方法?讨论结果：采用实验室模拟与野外实地研究相结合。 其次在严格控制变量的基础上，进行了产卵位点对繁殖成功率影响的实验与评价，对比了自 然条件与室内模拟条件下的孵化率。 问题 3：科学家的结论是什么?讨论结果：实验表明镇海棘螈受精卵的孵化率相当高，因 此孵化率不是濒危原因；发现镇海棘螈对产卵场所与位点有严格的选择性，并显著影响了孵 化幼体的下水率，直接导致繁殖成功率低。因此，如何有效保护繁殖场所和提高孵化幼体的 下水率，是未来保护的关键措施。此外，将实验室繁殖获得的实验种群，放养到野生环境中， 以扩大种群的数量，这一物种保护思路值得关注。 2 自主设计小课题。亲历探究过程 设计探究一：走进镇海棘螈保护区。目的：深入镇海棘螈保护区，考察其生存的环境， 特别是调查近几十年来镇海棘螈栖息地的演变情况；获取镇海棘螈栖息地的相关生态学资料。 亲历成果：2005 年，学校与旅游区签订了合作协议，使九峰山景区成为课程资源探究实 践基地。研究小组 3 次进入棘螈保护区，观察栖息地，拍摄了相关的照片、录像；重访张孟 闻教授发现镇海棘螈的初始地，发现此处生境已经完全改变，成为了一片次生林，不再适合 棘螈生存繁衍；发现九峰山景区的旅游路线设计与棘螈保护区相冲突，提出了重新设计旅游 路线的建议；用生态学知识获取并分析了镇海棘螈的生境信息(如幼体生活点的植被状况等)。 设计探究二：尝试人工养殖镇海棘螈。目的：观察镇海棘螈生活史，探究镇海棘螈濒危 的原因。 亲历成果：研究小组在旅游区导游的指导下，于 4 月份在瑞岩寺的一个小潭边找到了一 个棘螈卵团(含 62 粒卵)。并尝试进行了 2 个月的人工饲养与观察，记录了镇海棘螈从孵化、 幼体饲喂到送回野生环境的全过程。研究小组的同学们亲身呵护着小棘螈的成长，与这一小 动物建立了深厚的感情，他们还成了九峰景区的志愿者，并参与了保护区的一系列有益活动。 设计探究三：依据单因子变量的实验控制思想，尝试重复科学家的相关实验。在孵化与 个体发育阶段，依据谢峰等科学家的相关论文，研究性学习小组设计了如下实验(条件：室温、 pH 值近中性的水、每组 8 颗)(表 1)。 表 1 观察漂浮水位不同时，镇海棘螈卵的孵化率记录表 0 水位（cm） 1 5 10 15 20 干旱 潮湿 孵化率% 0 100 87.5 100 100 87.5 100 这表明，尽管棘螈卵产在陆地上，但在孵化过程中，必须要有湿润的条件，野外要有雨 水浸润；在干旱条件下，孵化率将大大下降。不同水位对卵的孵化无显著影响。研究性学习 小组发明了一种新的“助产”方法：在胚胎发育后期，用手把卵膜挤破，可使幼螈孵化率提

43 第二章 镇海棘螈的研究方法 高。挤破卵膜起到了雨水浸润卵膜的类似作用。 根据谢峰、费梁等科学家的研究，认为产卵位点不同，导致镇海棘螈下水率较大差别， 且对其繁殖成功率产生重大影响。但由于实验小组不忍心看到那些棘螈幼体，因找不到水源 而死去，因此，本实验没有完成。但我想学生一定是认同了科学家的实验结论，所以也没有 强求。亲历成果：通过对镇海棘螈胚后发育的观察，发现镇海棘螈的幼体发育时间在 60d 左 右，其中在 10d 至 40d 期间体长变化最大，在 48d 以后体长增长率下降以至于停滞(表 2)。此 时，为其变态时期，死亡率也大大升高。因此，我们认为，提高此时幼螈的存活率是提高本 物种数量增长关键期。至此，研究性学习小组将实验室成活的 33 条棘螈放归野外。 表 2 镇海棘螈胚后发育（室温、实验室水箱环境）体长记录表 日龄（d） 1 10 20 30 40 60 体长（mm） 19.2 20.4 27.6 33.2 38.5 40.8 3 讨论与反思 通过文献研究、问题讨论、实地考察、亲历繁殖、参与保护等探究实践活动，我们认识 到镇海棘螈濒危的原因与该螈的繁殖特性及其对所在环境的高度依赖性有关。因此，我们建 议保护区应扩大繁殖生境区(如新建繁殖水塘湿地环境)，保护现存植被、限制使用农药；同 时，我们认为，通过人工繁殖和饲养后放回大自然的办法，可以有效增加镇海棘螈的种群数 量，但这一做法必须长久实施，否则这一物种可能会在我们这一代灭绝。 通过这一活动，我们欣喜地看到，当师生们置身于充满好奇、问题、期望、兴趣和智慧 的探究情境后，当我们向这一方向小心翼翼的迈了一小步后，探究性学习使师生们更加地热 爱生物科学、热爱自然和生活，更加地热爱家乡，更加地热爱探究，学习充满了活力。

44 第三章 镇海棘螈的研究课题

第三章 镇海棘螈的研究课题

第一节 镇海棘螈生存的生态因素

环境中影响生物的形态、生理和分布等的因素叫生态因素。它包括非生物因素和生物 因素

一 非生物因素

（一）光——主要指阳光 1、生态功能：是植物光合作用的能源。因所有生物都直接或间接从植物获得有机物和化学 能，因而也是一切生物进行一切生命活动的能源。 2、对植物的影响 ⑴分布——光照起决定性作用：①有光照处才有植物；②松、杉、小麦等阳性植物须有强 光才能生长；③人参、三七、苔藓等只能在阴暗处生长。 ⑵生理——主要影响植物的繁殖：①油菜、桃花等长日照植物须在白天越来越长的春天才 开花；②菊花、茶花等短日照植物须在白天越来越短的秋天才开花。 2、对动物的影响——主要影响分布和生理 ⑴生理——光影响动物的行为和繁殖：①日行性动物与夜行性动物；②日照时间长短影响 动物的繁殖；③许多低等动物有趋光性。参看 图 三-1 静水潭被草木遮盖，避免强光，图 三-2 水潭被遮盖有利于保持适度温度

图 三-1 静水潭被草木遮盖，避免强光 图 三-2 水潭被遮盖有利于保持适度温度

（二）温度 1、生态功能——影响酶的活性和物质运输 2、对植物的影响 ⑴分布：许多植物都只能生活在一定的温度条件下。①热带：植物种类多，热带雨林中植 物资源十分丰富；荔枝、椰子等只能在热带生存。②温带：由于温度的季节性变化，只有 比较耐寒的或落叶、宿根的多年生植物；一年生植物；耐寒的二年生植物能正常生存。③ 寒带：由于终年气候寒冷，只有像雪莲、极地松等高度耐寒的植物能够正常生活。 ⑵生理：①植物一般只有在适宜的温度范围内才能生长发育；②有些植物（如冬小麦）须 经一定的温度作用才能开花结果。 3、对动物的影响——影响动物的分布、形态和生理 ⑴分布：许多动物只能在温暖的地区生活，而某些动物则生活在寒冷的地区

45 第三章 镇海棘螈的研究课题

⑵生理：某些动物通过冬眠渡过严寒季节，而另一些动物则进行长距离的迁徙或洄游。 ⑶形态：生活于炎热地区的动物一般体小，各器官细长，毛短，皮下脂肪少以利散热；寒 冷地区的动物则一般体大，突出体外的器官短小，毛长，皮下脂肪发达以利保温。图 三-3 人工环境下保持阴暗潮湿，图 三-4 棘螈成体一般位于石头下或泥土里

图 三-3 人工环境下保持阴暗潮湿 图 三-4 棘螈成体一般位于石头下或泥土里

（三）水 1、生态功能——是构成生物体的重要成分，也是生物进行新陈代谢的重要条件。 2、对植物的影响 ⑴分布：大多数植物需要生长在供水充足的地方；有些植物比较耐旱；有些植物非常耐旱。 ⑵形态、结构和生理：①水分充足时枝叶伸展，生长旺盛；缺水时生长缓慢，萎蔫甚至死 亡。②适度缺水的植物往往根系更加发达。③许多植物能通过落叶休眠渡过干旱季节。 3、对动物的影响 ⑴分布：是制约动物分布的重要因素，水源充足的地区动物数量和种类都多；干旱的地区 数量和种类均少。①水生动物终生生活在水中；②两栖动物幼体生活在水中，成体可以上 陆；③陆生动物终生生活在陆地。 ⑵生理：严惩影响动物的生存，动物缺水时比缺食物更容易死亡。①由于陆地雨、旱季的 变化，许多动物通过迁徙转移到水源充足的地区；②许多无脊椎动物以卵休眠状态渡过旱 季；骆驼等少数动物体内有贮水结构。 镇海棘螈繁殖场地需要有静水潭，在九峰山的棘螈核心保护区内有三个静水潭，其中 一个是自然形成的，在这个水潭附近蔡春抹老师在 1978 年发现了第一尾棘螈成体。一个水 潭明显不利于棘螈的繁殖，所以保护区又挖掘了二个水潭以利于棘螈的繁殖。参看 图 三-5 1号静水潭 图 三-6 2 号静水潭 图 三-7 3 号静水潭 在人工繁殖的情况下，要保持水分的供给，特别对

图 三-5 1 号静水潭 图 三-6 2 号静水潭 图 三-7 3 号静水潭 于用鳃呼吸的棘螈幼体，水分的供给特别重要。水的来源可以来自阳光下晒过的自来 水，清澈的河水或溪水，来自山上的静水池塘的水。对于养殖棘螈幼体的水还有注意经常 更换水。参看 图 三-8 用软管进行水的更换 图 三-9 放入水草有利于增加水中含氧量

46 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-8 用软管进行水的更换 图 三-9 放入水草有利于增加水中含氧量

研究性小课题 利用信息技术跟踪北仑气象资料 保护和研究镇海棘螈不仅每天需要在棘螈的繁殖场地进行气温、湿度等气象资料的记 录，而且需要对棘螈野外生存环境的相关气象资料进行记录和保存，手工记录繁琐而且不 利于数据整理。以下是研究性学习小组利用编程技术每天自动记录北仑气象站和宁波气象 站的数据并把数据保存在数据库中，编程语言为 asp(vb),数据库为 sql 2000。运用在信息技 术课上学到的知识，解读相关代码，并对这个程序进行改进。想一下，信息技术在保护和 研究镇海棘螈上还可以有哪些应用呢？ 用于提取气象信息的 asp 用于显示最近的 气象信息的 asp <% Dim Sql_DBServer,Sql_DBName,Sql_User,Sql_Password Sql_Password = "mima" Sql_User= "sa" & Sql_Password & "; Initial Catalog = " & Sql_DBName & "; Data Source = " & Sql_DBServer & ";" Function fangxiang(ds)

ElseIf (ds >= 33.75 And ds < 56.25) Then s = "东北" ElseIf (ds >= 78.75 And ds < 101.25) Then s = "东南偏东" ElseIf (ds >= 146.25 And ds < 168.75) Then

47 第三章 镇海棘螈的研究课题

s = "偏南"

ElseIf (ds >= 191.25 And ds < 213.75) Then <% s = "西南偏南" Dim Sql_DBServer,Sql_ ElseIf (ds >= 213.75 And ds < 236.25) Then DBName,Sql_User,Sql_P s = "西南" assword ElseIf (ds >= 236.25 And ds < 258.75) Then Sql_Password= "mima" s = "西南偏西" Sql_DBServer= "(local)" ElseIf (ds >= 258.75 And ds < 281.25) Then Sql_DBName= "sciblog1 s = "偏西" " ElseIf (ds >= 281.25 And ds < 303.75) Then Sql_User= "sa" s = "西北偏西" Sql_DBServer= "(local)" ElseIf (ds >= 303.75 And ds < 326.25) Then Sql_DBName= "oblog1" s = "西北" ConnStr= "Provider = S ElseIf (ds >= 326.25 And ds < 348.75) Then qloledb; User ID = " & s = "西北偏北" Sql_User & "; Passwor Else d = " & Sql_Password s = "偏北" & "; Initial Catalog = " End If & Sql_DBName & "; fangxiang = s Data Source = " & Sql End Function _DBServer & ";" '常用函数 '1、输入 url 目标网页地址，返回值 getHTTPPage 是目标网页的 html 代码 Dim Url,Html,TempTim function getHTTPPage(url) e,url1,html1 dim Http set Http=server.createobject("MSXML2.XMLHTTP") Set conn = Server.Creat Http.open "GET",url,false eObject("ADODB.Conne Http.send() ction") if Http.readystate<>4 then conn.Open connstr exit function Set rs = Server.CreateO end if bject("ADODB.Recordset getHTTPPage=bytesToBSTR(Http.responseBody,"GB2312") ") set http=nothing sql="select top 10 * fro if err.number<>0 then err.Clear m beilunqixiang order end function BY id DESC" '2、转换乱玛，直接用 xmlhttp 调用有中文字符的网页得到的将是乱玛，可以通 rs.open sql,conn,1,1 过 adodb.stream 组件进行转换 do while not rs.eof Function BytesToBstr(body,Cset) todaytime=rs("todaytime dim objstream ") set objstream = Server.CreateObject("adodb.stream") neirong=rs("neirong") objstream.Type = 1 neirong1=rs("neirong1") objstream.Mode =3 zuotian=rs("zuotian") objstream.Open %> objstream.Write body objstream.Position = 0

48 第三章 镇海棘螈的研究课题 objstream.Charset = Cset

objstream.Close End Function Url="http://www.blqx.com/tqyb.asp?ybid=1" ' url1="http://www.qx121.com/qxzww/nbtpsk.asp" <% if time() > #16:10:01# then TempTime=date() & " 18:00" Rs.MoveNext if time() < #05:59:59# then TempTime=year(date()) & "-" & month(date()) & loop "-" & day(date())-1 & " 18:00" rs.close if time() < #16:10:00# and time() > #06:00:00# then TempTime=date() & " 0 conn.close 6:00" set rs=nothing Set conn = Server.CreateObject("ADODB.Connection") %> conn.Open connstr

= 56.25 And ds < 78.75) Then ="10%"> s = "东北偏东" 时间	ElseIf (ds >= 101.25 And ds < 123.75) Then 北仑数据	= 123.75 And ds < 146.25) Then ="30%"> s = "东南" 宁波数据	ElseIf (ds >= 168.75 And ds < 191.25) Then 北仑昨天数据
objstream.Type = 2 <%=todaytime%>	BytesToBstr = objstream.ReadText <%=neirong%>	set objstream = nothing <%=neirong1%>	Dim Url,Html,TempTime,url1,html1 <%=zuotian%>

Set rs = Server.CreateObject("ADODB.Recordset") sql="select * from beilunqixiang where todaytime=" & "'" & TempTime &"'" rs.open sql,conn,1,3 if rs.bof and rs.eof then Html = getHTTPPage(Url) Html1=Mid(Html,Instr(Html,"发布时间："),Instr(Html,"昨日实况")-Instr(Html,"发 布时间：")) Html2=Mid(Html,Instr(Html,"昨日实况")+4,Instr(Html,"度
")-Instr(Html,"昨日 实况")+1) Html = getHTTPPage(Url1) neirong2=Mid(Html,Instr(Html,"北仑"),Instr(Html,"镇海")-Instr(Html," 北仑")) todaytime=TempTime '使用正则 Dim reg dim fx set reg = New RegExp reg.Pattern = "<[^>]*>" reg.IgnoreCase = True reg.Global = True neirong1=reg.Replace(Html1, "") neirong1=Replace(neirong1," ","") neirong2=reg.Replace(neirong2, "") neirong2=Replace(neirong2," ","") zuotian=reg.Replace(Html2, "") zuotian=Replace(zuotian," ","") reg.Pattern = "\d*-->" neirong2=Replace(neirong2," ","") neirong2=reg.Replace(neirong2, "") reg.Pattern = "document\.write\(""""\+fangxiang\((\d*?)\)\+""""\);"

49 第三章 镇海棘螈的研究课题 fx=reg.Replace(neirong2,"_$1_") fx=split(fx,"_")(1) fx=fangxiang(fx) neirong2=reg.Replace(neirong2, fx) reg.Pattern = "\s+" neirong2=reg.Replace(neirong2, "|") neirong3 ="地点:" & split(neirong2,"|")(0) neirong3=neirong3 + " 日期(月/日):" & split(neirong2,"|")(1) neirong3=neirong3 + " 时间(24 小时):" & split(neirong2,"|")(2) neirong3=neirong3 + " 温度(℃):" & split(neirong2,"|")(3) neirong3=neirong3 + " 相对湿度(%):" & split(neirong2,"|")(4) neirong3=neirong3 + " 气压(hpa):" & split(neirong2,"|")(5) neirong3=neirong3 + " 小时雨量(mm):" & split(neirong2,"|")(6) neirong3=neirong3 + " 风向:" & split(neirong2,"|")(7) neirong3=neirong3 + " 风速(m/s):" & split(neirong2,"|")(8) neirong3=neirong3 + " 阵风(m/s):" & split(neirong2,"|")(9) neirong3=neirong3 + " 能见度(km):" & split(neirong2,"|")(10) neirong2=left(neirong3,len(neirong3)-1) rs.addnew rs("todaytime")=todaytime rs("neirong")=neirong1 rs("neirong1")=neirong2 rs("zuotian")=zuotian rs.update end if rs.close set rs=nothing %> 数据库内记录的气象资料示例: 北仑昨 时间 北仑数据 宁波数据 天数据 发布时间： 12 月 20 日 5 时 今明天气 强冷空气消 息：北方有一股强冷空气正在东移南下，预计明天 早晨到上午开始影响我区，气温将明显下降，日平 地点:北仑 日期(月/ 均气温的过程降温幅度可达 10 度左右，沿海海面明 日):12/20 时间(24 小时):11 后天有 8－10 级的偏北大风出现，希各有关方面注 温度(℃):19.4 相对湿度 晴到多 2008-12-20 意！天气预报：今天多云，明天阴有时有小雨。今 (%):50 气压(hpa):1020.5 云，2-17 6:00:00 天最高气温 19－20 度，明天最低气温 7-8 度。 内 小时雨量(mm):0 风向:东北 度 陆风力 偏南风 2－3 级，明天早晨到上午转偏北风 3 偏北 风速(m/s):.4 阵风 －4 级，并迅速增强 港区风力 偏南风 3－4 级，明 (m/s):.8 能见度(km)://// 天早晨到上午转偏北风 5－6 级，并迅速增强 沿海 风力 偏南风 5－6 级，明天早晨到上午转偏北风 5 －6 级阵风 7 级，并迅速增强 2008-12-19 发布时间： 12 月 19 日 16 时 今明天气 今天晴到多 地点:北仑 日期(月/ 多云转 18:00:00 云，明天多云早晨局部有雾，后天阴有时有小雨。 日):12/20 时间(24 小时):02 晴，6-12

50 第三章 镇海棘螈的研究课题

明天最高气温 19－20 度，明天最低气温 6-7 度。 内 温度(℃):14.4 相对湿度 度 陆风力 偏南风 2－3 级，明天下午转东北风2－3 级 (%):60 气压(hpa):1020.0 港区风力 偏南风 3－4 级，明天下午转东北风 3－4 小时雨量(mm):0 风向:偏南 级 沿海风力 偏南风 5－6 级，明天下午转东北风 5 风速(m/s):2.7 阵风 －6 级 (m/s):2.7 能见度(km)://// 地点:北仑 日期(月/ 日):12/19 时间(24 小时):08 发布时间： 12 月 19 日 5 时 今明天气 今天到明天 温度(℃):4.6 相对湿度 多云转 2008-12-19 晴到多云。今天最高气温 18 度，明天最低气温 5-6 (%):89 气压(hpa):1024.8 晴，6-12 6:00:00 度。 内陆风力 西南风 2－3 级 港区风力 西南风 3 小时雨量(mm):0 风向:东北 度 －4 级 沿海风力 西南风 5－6 级 风速(m/s):.3 阵风(m/s):.6 能见度(km)://// 发布时间： 12 月 18 日 15 时 今明天气 今天傍晚到 地点:北仑 日期(月/ 后天晴到多云。明天最高气温 17-18 度，明天最低 日):12/18 时间(24 小时):20 气温 2-3 度。 内陆风力 偏北风3-4 级，夜里起2-3 温度(℃):6.1 相对湿度 2008-12-18 晴，3-18 级，明天转西南风 2－3 级 港区风力 偏北风 5-6 级， (%):79 气压(hpa):1027.8 18:00:00 度 夜里起 3-4 级，明天转西南风3－4 级 沿海风力 偏 小时雨量(mm):0 风向:偏南 北风 5-6 级阵风 7 级，夜里起 5-6 级，明天转西南 风速(m/s):2.1 阵风 风 5－6 级 (m/s):2.2 能见度(km):////

研究性小课题 农药对镇海棘螈的影响 环境污染物对两栖动物的毒害往往是造成生物种群数量减少甚至灭绝的直接原因。 环境污染中以农业污染最明显，各种环境污染对两栖动物的基因、性别、代谢速率、 能量的储存与分配、生长发育等都造成了很大影响。杀虫剂、杀菌剂、除草剂是一些生理 活性与雌激素较为相似的动物体外化学物质。它们的广泛使用导致了雄性两栖动物个体内 分泌紊乱，性腺异常发育，从而导致两栖动物个体产生雌性化现象，精子数量减少，造成 后代个体数量锐减。镇海棘螈保护区当地农民种植茶树、橘树，使用对棘螈危害极大的农 药，已经使原本稀少的棘螈处于岌岌可危的境地。研究小组发现保护区内使用过的农药和 除草剂主要有：乙酰甲胺磷，克无踪，三氯杀螨醇，锈螨清，百草枯，阿维甲氰，一遍净 1 号，天王星，三炔螨，甲级托布津。成立研究小组，运用调查，访问，实验的方法探究 对镇海棘螈的影响。参看 图 三-10 对农药瓶进行分类，图 三-11 满地的农药瓶，图 三-1 2 乙酰甲胺磷

图 三-10 对农药瓶进行分类 图 三-11 满地的农药瓶 图 三-12 乙酰甲胺磷

51 第三章 镇海棘螈的研究课题

二 生物因素

１、同种生物（种内关系）——同种生物的许多个体生活在一起，既有互助的一面，也有 斗争的一面。 种内互助 群体生活的动物共同哺育幼仔，共同觅食，共同御敌等行为。 种内斗争 同种生物因为需要同样的生存资源，在一起生活时必然相互斗争！种内斗争虽 然对失败的个体不利；但对物种来说，由于淘汰了弱势个体，强势个体可得到更为充足的 生存资源，使后代生活更好，因此对物种是有利的。 种群密度和种内斗争 一般而言随着种群密度的提高，种内斗争会加剧。参看 图 三-13 为 了实验密度和种内斗争的关系，研究小组在塑料盆内高密度养殖林蛙蝌蚪，导致大量死亡， 图 三-14 密度和食物匮乏的双重影响导致棘螈个体的相互残杀，图 三-15 为了避免过强 的种内斗争，对棘螈进行分盆

图 三-13 为了实验密度和种内 图 三-14 密度和食物匮乏的双 图 三-15 为了避免过强的种内 斗争的关系，研究小组在塑料盆 重影响导致棘螈个体的相互残 斗争，对棘螈进行分盆 内高密度养殖林蛙蝌蚪，导致大 杀 量死亡

２、异种生物（种间关系）

图 三-16 嘴部有白点的斑腿树 图 三-17 棘螈与爬行类的壁虎 图 三-18 栖息地的马陆（千足 蛙蝌蚪 （已蜕皮） 虫）

图 三-19 栖息地的蟋蟀 图 三-20 栖息地的林蛙卵 图 三-21 栖息地的棘胸蛙蝌蚪 和蚊子

52 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-22 栖息地的义乌小鲵 图 三-23 棘螈与宁波滑蜥 图 三-24 栖息地的白蚁

图 三-25 栖息地的林蛙 图 三-26 栖息地的姬鼠 图 三-27 栖息地的蚂蚁

图 三-28 栖息地的蜈蚣 图 三-29 栖息地的姬蛙 图 三-30 栖息地的水蛭

图 三-31 栖息地的泽陆蛙 图 三-32 林蛙蝌蚪贴壁可能与 图 三-33 林蛙抱对现象 取食有关

图 三-34 黑斑侧褶蛙的蝌蚪 图 三-35 溪水的鱼类和两栖类 图 三-36 福寿螺的卵遍布芦江 的幼体非常相似 河岸 参看 图 三-16 嘴部有白点的斑腿树蛙蝌蚪，图 三-17 棘螈与爬行类的壁虎（已蜕皮），图 三-18 栖息地的马陆（千足虫），图 三-19 栖息地的蟋蟀，图 三-20 栖息地的林蛙卵，图 三-21 栖息地的棘胸蛙蝌蚪和蚊子，图 三-22 栖息地的义乌小鲵，图 三-23 棘螈与宁波滑 蜥，图 三-24 栖息地的白蚁，图 三-25 栖息地的林蛙，图 三-26 栖息地的姬鼠，图 三-27 53 第三章 镇海棘螈的研究课题

栖息地的蚂蚁，图 三-28 栖息地的蜈蚣，图 三-29 栖息地的姬蛙，图 三-30 栖息地的水蛭， 图 三-31 栖息地的泽陆蛙，图 三-32 林蛙蝌蚪贴壁可能与取食有关，图 三-33 林蛙抱对现 象，图 三-34 黑斑侧褶蛙的蝌蚪，图 三-35 溪水的鱼类和两栖类的幼体非常相似，图 三-3 6 福寿螺的卵遍布芦江河岸，图 三-37 福寿螺的卵近照 ⑴种间互助 ①共生 共生的概念：几种生活在一起时彼此有利。分开后双方 都生活不好，且最少有一方不能正常生存的现象。 ②共栖：共同生活时彼此有利，分开后双方均能正常生 存的现象。 ⑵种间斗争 ①寄生 图 三-37 福寿螺的卵近照 体内寄生：寄生者寄居于寄主体内。又有组织内寄生（如 病毒、疟原虫及某些致病细菌等）和管、腔内寄生（如 蛔虫、血吸虫等）两种情况。 体表寄生：寄生者寄居于寄主体表通过吸取寄主的体液或吞噬体表细胞获得营养。如虱子、 跳蚤、体癣等。 体外寄生：寄生者平时自由生活，需要时到寄主体表吸食寄主的体液。如蚊子、柑桔木虱 等。 ②捕食 动物在捕食较小的生物时，一般是将对方杀死再吃掉。而在捕食比自己大得多的生物时（如 昆虫吃树叶），虽不杀死对方，却将造成对方身体的明显残缺。 ③竞争 竞争的结果往往是，竞争力弱的一方被淘汰！

研究性小课题 镇海棘螈室内繁殖场地 建设 对镇海棘螈进行室内养殖，有利于对影响镇 海棘螈生存的各类非生物因素和生物因素进 行定量控制。但是室内环境毕竟有别于野外 环境，所以需要在室内对镇海棘螈的原有野 生环境进行模拟。参看 图 三-38 塑料箱养 殖，图 三-39 玻璃缸养殖，图 三-40 控制泥 土的覆盖厚度

图 三-38 塑料箱养殖 图 三-39 玻璃缸养殖 图 三-40 控制泥土的覆盖厚度

54 第三章 镇海棘螈的研究课题

研究性小课题 镇海棘螈室外繁殖场地建设 柴桥中学进行镇海棘螈的异地保护，在镇海棘螈的繁殖场地建设过程中，遇到了许多 难题，如如何模拟镇海棘螈的原栖息地环境，如何消灭天敌老鼠,蛇等。参看 图 三-41 同 学们抓到菜花蛇，图 三-42 使用捕鼠胶纸捕鼠

图 三-41 同学们抓到菜花蛇 图 三-42 使用捕鼠胶纸捕鼠

以下是一个研究性小组的初步研究进展和活动记录，你有好的创意和思路，加入到这 个研究性小组中过来吧。 研究的动因 镇海棘螈目前数量甚微，据统计，在全国的数目也仅为 800 多尾，所以使其品种得以 保存。增加这种生物的数目，成了现在各科研人士（包括每个人）的关键任务。我校已培 殖了几尾棘螈，又有几尾处于幼体阶段，为了让它继续在我校繁殖更多数目，我们研究小 组开展了研讨工作。欲设计一套合理的方案，让棘螈的生长有一种舒适怡然的环境。 棘螈生活在人工环境的优劣势分析 优势：①减轻了天敌的威胁②幼卵得到很好的保护③便于我们随时地对棘螈的观察和 环境的改善 劣势：①失去了“野生”的意义②增加了工作量③棘螈的生活习性随人类的养殖习惯 而改变④影响了棘螈的生存能力，它迟早将在自然界中被淘汰 棘螈生活在自然环境中优势：劣势与上相反,经过估量，所以我们的养殖场建设的工作 是有重大意义的。 如何建立建立一个适宜的镇海棘螈栖息地 ①镇海棘螈的原生态环境：镇海棘螈喜欢在湿润的阴暗角落里生存。它不喜欢阳光， 一般喜欢钻到泥土上的石块和瓦片下，既有利于保护自己免受天敌的攻击，也有利于躲避 猛烈的阳光刺激。它产卵在静水潭中，卵在 50~80 天左右孵化。登陆靠肺呼吸生活。由于 是土壤生物，个头也一般不大，反应不够灵敏，行动迟缓，它的食物来源并不丰富，一般 吃一些蚯蚓。 （所有条件：在繁殖场建设时，都有达到） ②棘螈的天敌 呆滞的棘螈成了许多动物的美食，特别是老鼠和蛇都对它感兴趣 （方案：对场地进行水泥底部铺设，杜绝大型动物的出现） （但工程量大，只适宜于小面积的繁殖场建设，无法完全杜绝着这些动物） ③棘螈的食物 保证土壤的肥力（有机物含量高），水分充足，降水良好，植被丰富，这样有利水生物 的生存，给棘螈生长充足的食物。 ④污染 目前棘螈数目急剧下降，多半是由于人为因素环境污染所致，要想棘螈好好繁殖，那 么绝对不能出现污染的现象。其实 ，我们也一边进行研究，一边可以宣传保护环境，保护 棘螈与野生动物。还有不要过多是人为干涉正常生长。

55 第三章 镇海棘螈的研究课题

⑤棘螈卵的保护 镇海棘螈产卵后，卵的存活率不高，孵化率不高，所以我们想人工培育棘螈卵，让它 在人工环境下提高存活率。而自然界中有独特的环境让幼体从卵膜中爬出。人工环境中棘 螈有些难以拱破厚厚的卵胶膜(我们做了解剖，很成功） 待棘螈登陆之后放归自然 ⑥气候变化对棘螈的影响 棘螈生活受天气的影响变化，据资料显示，近年来气温明显上升、台风，都影响了棘 螈的数目。为了控制气候，我们想人工控温，将温度设置在适宜温度，便于棘螈的繁殖， 发育，生长。 （但生物进化规律告诉我们，适者生存，优胜劣汰）要想棘螈正常地一代一代繁衍下 去。必须它自己适应环境，而不是环境适应它。而且，这样温控的环境，不适宜大型栖息 地建设，而且工耗量大。所以，还是让我它们适应自然气候，必要时给予措施控制温度。 新构想： 镇海棘螈原来生存在瑞岩寺内，位于大山上，地势比较高，所以我们灵光一现，想用 肥沃的泥土垫高场地的地势（高度可达 1 米左右），而且上部分泥土可以不必平坦，凹凸不 平形成小土坡。

如何防止鸟类 1、在养殖场内尽量减少，甚至不种植乔木（一般种植高度为 1~1.5m 左右）防止鸟类 在树上，筑巢。 在养殖场四周围立上几棵木头，搭成十字形，给十字架穿上衣服，顶部戴一顶帽子， 并加以固定。（来源于农民种植水稻时为防止鸟类吃稻谷而采取的措施）——后称“假人” 优点：下雨时，由于“假人”的吸水作用，可以减少养殖场的排水量。① （在没有乔木情况下，“假人”能阻挡阳光，给棘螈提供更多的黑暗环境以供其进行正 常活动。夏天，温度上升时，养殖场内水分蒸发，“假人”能抑制水分的蒸发。② ①②能维持养殖场内水分的平衡。 改进：“假人”是否会对棘螈造成影响，“假人”的颜色如何搭配才能达到最佳效果， “假人”也许能防止其它天敌（蛇鼠等）

对于捕捉老鼠的想法 应该使用物理方法,最好不用化学方法. 首先,我们应该上网查寻资料,研究老鼠的生活特点,社会形态.(即是群居还是独处),以及 老鼠的某些天生的能力 力图弄清楚以下几个问题 ①老鼠是否会打洞,如果会,它的洞能打多深 ②老鼠是如何生活的.如果老鼠是群居动物,是否考虑"先发制敌"的方法,即不等老鼠出 动,主动进攻老鼠窝藏地,达到大规模杀伤的作用 ③老鼠的敏感度.如果我们设计的装置太过一般(比如老鼠夹),很容易被老鼠识破,那么 该装置的捕鼠效果就会下降,甚至无效 ④老鼠的生殖能力.如果我们设计思路是"治标",即杀死成年老鼠,那么也许我们能做到, 但是如果老鼠的生殖能力很强，我们就难以从根本消灭老鼠. 弄清楚几个有关老鼠的问题后,我们应该考虑以下问题. ①如何快速大量消灭老鼠 ②考虑是否可以从别的角度消灭老鼠.即换一种思维考虑问题.我们不一定和老鼠"正面 交锋",我们可以采用迂回战术,即采用某种方法消灭老鼠的生殖能力.或是在老鼠幼年时期。

56 第三章 镇海棘螈的研究课题

对于保持水坑内水源的充足 方案 1. 与抽水马桶相类似的方法,通过水面的高度,及时将水龙头的开关打开,放出水 源.当达到一定高度时,就能自动地关闭.成为一种全自动的装置,无须人工控制。 抽水马桶的水箱可是一个百宝箱，它里面的排水伐利用浮力来压住出水管，不让水从 出水管漏出来，当冲完水后，水箱里的水也空了，水对排水伐的浮球没有浮力，浮球由于 受到重力而竖直向下，另一端由于杠杆定理而竖直向上，离开出水管，出水管开始放水， 直到把水箱装满，排水伐再次受到浮力而压住出水管。参看 图 三-43 供水停止状态，图 三-44 水分供给状态

图 三-43 供水停止状态 图 三-44 水分供给状态

方案 2. 运用物理学上的电磁继电器的方法 1 种方案为自动化装置,另 1 种方案则是需要人工来放水,通过"报警装置",提醒人们水源 不足。参看 图 三-45 现有的给水龙头,图 三-46 水分不容易保持,池塘干涸

图 三-45 现有的给水龙头 图 三-46 水分不容易保持,池塘干涸

关于如何防鼠 首先应在养殖场的四周放置捕鼠器.调查一下老鼠经常在什么地方出没.然后进行针对 性的防御。 老鼠是一种打洞能力较强的动物,而且简单的防护栏根本防不住它.如果用老鼠药将它 们毒死,这个方案也不行,因为棘螈可能会误吃。 防止老鼠最主要的方法还是增高护栏的高度.棘螈养殖场四周应用水泥墙砌成.大约 1m 左右.养殖场的四周应清理干净.防止老鼠作窝.养殖场内应建有适宜棘螈生活的环境.水潭. 乱石堆.各种乔木。

57 第三章 镇海棘螈的研究课题

研究性小课题 镇海棘螈放归后的跟踪研究

图 三-47 镇海棘螈的放归准备 图 三-48 镇海棘螈的放归 镇海棘螈如果在人工条件下繁殖成功后，必然要回归自然。于是就产生了一个问题： 人工饲养后的镇海能否适应新的环境，带着这个问题，老师带领研究小组开展了观察放归 后的镇海棘螈行为的研究。研究首先是在模拟野外环境的室外棘螈繁殖场展开。你是否对 这个研究感兴趣呢，你可以加入到这个研究小组中来。参看 图 三-47 镇海棘螈的放归准备， 图 三-48 镇海棘螈的放归，图 三-49 镇海棘螈的放归，图 三-50 在水池里放入蝌蚪，尽量 与野外条件一致，图 三-51 在 1 号位置放归棘螈，图 三-52 在 2 号位置放归棘螈，图 三-5 3 在 3 号位置放归棘螈，图 三-54 在 4 号位置放归棘螈

图 三-49 镇海棘螈的放归 图 三-50 在水池里放入蝌蚪，尽 图 三-51 在 1 号位置放归棘螈 量与野外条件一致

图 三-52 在 2 号位置放归棘螈 图 三-53 在 3 号位置放归棘螈 图 三-54 在 4 号位置放归棘螈

第二节 镇海棘螈的信息交流

一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。信息在自然界与日常 生活中非常常见,是事物表现的一种普遍形式。 一. 生态系统中信息的种类 物理信息 生态系统中的光、温度、湿度、磁力等通过物理过程传递的信息。 化学信息 生物在生命活动过程中，产生的一些可传递信息的化学物质。 行为信息 动物的能对同种或异种生物传递信息的行为特征。 二. 信息传递在生态系统中的作用 生命活动的正常进行，离不开信息的作用。

58 第三章 镇海棘螈的研究课题

生物种群的繁衍,离不开信息的传递． 调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

以下是对镇海棘螈行为信号传递在交配生殖过程中的研究论文。

阅读材料 镇海棘螈繁殖行为中的信息传递

š 阅读下列材料，思考镇海棘螈之间的信息传递属于哪一类信息，你是从棘螈的哪些行 为中看出这些信息传递的，在相应的生物课堂上，当要求举例你所知道的生态系统的 信息传递的时候，你能应用镇海棘螈的信息传递的例子吗？

镇海棘螈繁殖行为中的信息传递

通讯行为 通讯行为主要是指个体间的信息交流。其行为与性激素的水平显著相关，并且通常在 繁殖季节中最为明显。与无尾两栖类的声音通讯为主相比，有尾类的通讯行为中主要以化 学通讯为主，只有部分物种有声音通讯行为，如隐鳃鲵科中的中国大鲵、日本大鲵；陆巨 螈科中的剑陆巨螈；蝾螈科中的高山欧螈等。但有尾类声音通讯方面的研究不多，部分物 种的发声现象的生物学意义均未研究清楚，如小默螈属物种的叫声是求偶叫还是伤害叫仍 不清楚。 目前研究较多的主要是有尾类的化学通讯和身体接触方面的通讯。因为有尾类的求偶 行为完全依赖于化学信号的传递，对于有准确固定的求偶行为的有尾类物种而言，化学通 讯是必要的组成成分 Verrell，1989)。有尾类利用信息素来进行物种间识别、性别鉴定、繁 殖状态确认、刺激雌性的性行为(Houck and Sever，1994)，此外在保证雌雄个体间性行为 的协调方面也有重要意义。信息素由雄性的皮肤腺体产生，这些腺体随着个体发育成熟， 性激素水平升高而形成。不同类群中腺体所存在的方式和位置有较大差异。 通过行为观察和解剖已发现在蝾螈科物种中，其分布于雄性头部(东美螈属)(Verrell，1 982)、颈区和腋部(蝾螈属)、背部(真螈属)和胲部 (欧螈属)。Malacarne 等．(1984)和 Malac arne 等(1987)用生理学方法和行为反应相结合证明了在欧螈属中雄性腹下部也存在信息素 腺体。而在无肺螈科中有两类求偶相关的腺体，一是位于下颚的神经腺，一是位于尾基部 背面的尾腺。 近期在信息素分泌方面已有了较大的研究进展，通过信息素的分离、纯化和行为学实 验，对信息素的结构和功能已有了充分的认识。Houck(1998)认为应该将信息素的研究与行 为的研究整合来进行分析，以繁殖成功来讨论不同行为和相关激素的功能变化的相互关系。 Rollmann 等(1999)首次从有尾两栖动物 Plethodon jordani 中分离出了信息素，通过检测它 是 22kDa 的蛋白质，行为学实验显示它能提高雌性的接受能力，行为表现为雌性更安静， 接受性增强和不易逃离。这一研究不仅证明了本类群存在与高等脊椎动物相似的信息素， 而且为其在行为学中的进一步研究打下了基础。 求偶腺的传递方式在不同类群有所差异，蝾螈科内物种大多以扇尾行为配合信息素的 传递，同时在部分有抱对现象的类群中，还借助不同的抱对方式通过腺体与雌性的身体或 嗅觉器官接触直接进行传递。无肺螈科物种中腺体类型及传递行为方式更为多样化。在一 些类群中，雄性直接用神经腺与雌性的鼻孔摩擦。脊口螈属物种有膨大的前颌齿，交配时， 雄性直接用这些齿将神经激素注入雌性的颈部或背部，而使其产生性兴奋。尾腺主要在跨 尾行走时进行传递，其主要功能在于使雌性保持一个性行为接受态，以便精子的顺利交接。 触觉信号是有尾类个体通讯中的另一重要方式，特别是对该类群的繁殖尤为重要，许

59 第三章 镇海棘螈的研究课题

多种类通过吻触、碰撞、拍和摩擦其他个体，这些行为过程中往往伴随有信息素的传递。 欧螈和蝾螈属求偶时有强烈的咬的行为，雌性在这种情况下通常保持静止状态。Halliday(1 997)提出扇尾行为可以增加雌性的接受能力。

性别识别和性别选择 那些第二性征不显著的有尾类，性别识别主要借助视觉和嗅觉来完成，Dawley(1984)、 Cogalniceanu(1994)用 Y 一迷路和不同组合设计，分别检验了东美螈属(Notophthalmus)和欧 螈属(Triturus)物种的性别识别机制，发现雄性对视觉刺激无反应，其识别几乎整个依赖嗅 觉信号。虽然性别选择是双向的，但在有尾类中多数类群是雄性占主导地位，Verrell(2003) 研究进一步证明了这一点，雌性分泌的化学信号显著影响雄性的交配对象的识别，并提出 这种信号可能也影响了性行为的兼容性。Malacane(1987)、Verrell(1985，1986，1989)等试 验显示雄性对怀卵多的雌性更为青睐，但这种情况只在多个雌体同时出现时才发生，单独 与一雌体相遇时其交配概率差异不显著。雌性个体大是雄性的首选因素[个体大与怀卵量相 关(Kaplan et al．，1985)]，但提出气味大的雌性也易成为雄性的选择对象。 Gabor 和 Halliday(1997)在欧螈的研究中发现，对多次交配的雌性而言，其变得选择性 更强，并侧重选择背上冠状鳍较高的个体，从而证明了雌性优先繁殖与对优质的雄性选择 有关。但 Gabor 等(2000)对红绿东美螈(Notophthalmus videscens)研究中发现，尾鳍高、个 体大的雄性有更多的交配机会，而与尾的长短无关。并证明了雌性对这些第二特征的选择 性主要集中在尾鳍上，但交配机会对不同形态的雄性个体均存在。

求偶行为 镇海棘螈为 2 月初到 3 月中旬交配，其求偶行为有特殊的行为方式，其求偶模式见图 图 三-55、图 三-56、图 三-57、图 三-58。该物种的交配分为以下几个阶段：①雄性发现 雌性后的吻触行为；②雌性接受求偶的应答行为，表现为雌性掉头向雄性泄殖腔方向；③ 弧形轨迹的雄性退却，雌性跟随行为；④雄性产出胶质带作为精子囊的定位，雌性继续跟 随；⑤雌性在胶质基座上方下降泄殖腔，并作水平摆动，纳入精子囊。镇海棘螈的求偶与 Salthe(1974)所总结的蝾螈科中 3 种求偶模式均不相同(Sparreboom et al．，2001)，表现在 交配中无抱握，精子交接前，雄性有胶质状的分泌带，并具有弧形的交接弧。这一结果与 日本学者在琉球棘螈中的研究基本相同。Sparreboom等(2001)认为在镇海棘螈的精子交接 中行为通讯不明显，信息素的传递也不清，特殊的交接期出现的胶质带结构可能对信息传 递起重要作用，其功能不确定，可能在视觉定位和化学诱导两个方面。

图 三-55 插入交接弧内，进入精子交接过程,进 图 三-56 转移雌性注意力,从而阻止先入者的正常 行替代,减少繁殖投入 交配

60 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-57 镇海棘螈交配行为的序位清晰出现 图 三-58 雌性在雄性资源稀少的情况下出现精子 竞争,主要的行为形式为假雄性现象

第三节 镇海棘螈的行为特征

镇海棘螈作为两栖类，和其它的两栖类一样，多生活在阴暗潮湿，多腐殖质的地方。 白天棘螈很少外出活动，多隐藏起来，而晚上出来觅食和活动。参看 图 三-59 夜探镇海 棘螈的栖息地，图 三-60 池塘里姬蛙抱对，图 三-61 蝌蚪具有趋光性

图 三-59 夜探镇海棘螈的栖息 图 三-60 池塘里姬蛙抱对 图 三-61 蝌蚪具有趋光性 地

研究性小课题 空气污染对镇海棘螈的行为影响 两栖类对空气污染的敏感度很高，选择合适的繁殖场所就必须先对棘螈繁殖场所内的 空气污染情况进行调查。 镇海棘螈对空气污染的耐受性有多强？这是我们需要研究的问题。图 三-62 利用比色 方法鉴定甲醛，图 三-63 利用比色方法鉴定室内场地甲醛含量比较低

61 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-62 利用比色方法鉴定甲醛 图 三-63 利用比色方法鉴定室内场地甲醛含量比较低

研究性小课题 镇海棘螈的反捕行为探究 镇海棘螈在收到惊吓时两眼紧闭，四肢很快直伸，手足稍向上翻，尾末段侧卷，头部 和尾部向上翘起，仅腹中部着地，显露出指趾腹面和尾下的桔黄色，常持续 2—3 分钟以后 慢慢恢复原状，这是一种警戒反应。感兴趣的同学组成研究小组，对镇海棘螈的这种行为 的意义，条件和方式展开研究。参看 图 三-64 镇海棘螈的缩卷躯干，图 三-65 镇海棘螈的 反捕行为，图 三-66 镇海棘螈的反捕行为

图 三-64 镇海棘螈的缩卷躯干 图 三-65 镇海棘螈的反捕行为 图 三-66 镇海棘螈的反捕行为

研究性小课题 镇海棘螈的行为特征探究 镇海棘螈作为特别的两栖有尾类，行为不同与其它生物。研究性小组不断观察到这一 生物的奇特的行为，对镇海棘螈仔细观察，你会发现什么呢。 以下是一个研究性小组的一个发现。

镇海棘螈——孤独的逃避者？ 4 月 28 日晚，小组在生物办公室研究镇海棘螈食物的实验。其间，我们发现镇海棘螈 一种奇特的现象。如图是镇海棘螈的特性——它首先逃避到阴暗的角落，并且头部朝上， 你看画面中的这只镇海棘螈，它的行为象不象一个孤独的逃避者？参看 图 三-67 孤独的 逃避者

以下另一个研究性小组在 2008 年 9 月份的发现。 镇海棘螈选择安静地死亡 有一天，研究性学习小组发现有只镇海棘螈躲避到玻璃缸的一个角落，一动不动。而 平常这些镇海棘螈往往三五成群聚集在塑料水盆地下。所有的同学和老师都不觉得有什么 不对，但是几天后发现这只镇海棘螈已经死亡，再过几天尸体开始腐烂，并且生蛆。 回想起来，这只镇海棘螈是选择了一个“孤独地守望死亡”的方式。也许这只棘螈感觉到 自己的“天数”已尽，所以离开群体，躲在一旁，以防止死亡引起的疾病影响其它年轻个 体。自然界的某些物种也有此行为，比如大象。究竟是什么原因造成这个现象，就需要我 们对棘螈群体进行持续的观察。参看 图 三-68 镇海棘螈的骨骼，图 三-69 选择孤独地面 对死亡

62 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-67 孤独的逃避者 图 三-68 镇海棘螈的骨骼 图 三-69 选择孤独地面对死亡

第四节 镇海棘螈的结构特征

参看 图 三-70 镇海棘螈在不同的环境下将会出现体色的变化，图 三-71 镇海棘螈幼体的 足底有很强的附着力，即使玻璃缸倒装，它也能爬行自如，图 三-72 雌螈肛内壁无小乳突， 雄螈肛内壁前边有很多小乳突，图 三-73 用 75%的酒精做标本，图 三-74 棘螈标本

图 三-70 镇海棘螈在不同的环 图 三-71 镇海棘螈幼体的足底 图 三-72 雌螈肛内壁无小乳突， 境下将会出现体色的变化 有很强的附着力，即使玻璃缸倒 雄螈肛内壁前边有很多小乳突 装，它也能爬行自如

图 三-73 用 75%的酒精做标本 图 三-74 棘螈标本

63 第三章 镇海棘螈的研究课题

头部 不同生物的趾型有很大的区别， 3000 300 比如人是前肢和后肢都有 5 个趾头。 4000 2000 200 400 一般推论，动物的前肢应该不会比后 1000 100 肢的趾数少，因为前肢需要处理比后 肢更多的信息。比如人的上肢比下肢 灵巧，是上肢不断处理触觉信息而在 4 40 3 30 长期进化过程中逐渐积累起来的。但 50 5 2 20 是镇海棘螈前四后五的趾型，是如何

1 10 进化而来，又有什么好处呢？

左 右 尾部

研究性小课题 镇海棘螈的个体差异研究（变异） 作为一个物种，镇海棘螈具有有别与其它物种的的形态特点，能够成为判别镇海棘螈 的依据。举两个例子说明。 1. 临安潜川镇阔滩村村民王观昭 2008 年 3 月在村前河流中抓获一只“水壁虎”一样 的东西。“我不知道这个是什么，但是觉得很眼熟，后来想起来跟报纸上说的‘镇 海棘螈’很像，就回家翻报纸仔细对照了一下，越看越觉得像。”王观昭说。王观 昭还特意找来尺子量了一下，“身体的确有七八厘米长，不包括尾巴，其他特征也 都与报纸上描绘的一模一样”。 浙江大学动物科学学院副教授徐海圣博士看了一眼说：“的确有点像。”经过仔细 观察，“小家伙”头部扁平、头侧有骨质棱起，头顶有V形嵴，上下颌具细齿，舌 卵圆形。“这些特征跟镇海棘螈一样。”徐海圣说。“不过它体背与尾侧为褐色，背 脊棱暗红，腹面有橘红色块斑，这个又不像镇海棘螈。镇海棘螈是上下唇缘、指 趾腹面、口角的三角形突起、耳后腺后缘和尾腹面呈橘红色。”徐海圣指出。经过 全面鉴定，这个“小家伙”是中国瘰螈，俗称“水壁虎”，与俗称“山壁虎”的镇 海棘螈外表相似。只不过前者是生活在山区、丘陵地带山脚下的溪流中；而后者 生活于海拔 100 米至 200 米的沿海丘陵山脚旁。徐海圣介绍，浙西北的天目山一 带是“水壁虎”的最北分布区，临安、淳安、宁波、镇海等地都有分布。“水壁虎” 常被用作生物实验材料；作为观赏动物，每年都有一定数量出口。参看 图 三-75 对照镇海棘螈论文，图 三-76 水壁虎腹部块斑，图 三-77 专家鉴定

图 三-75 对照镇海棘螈论文 图 三-76 水壁虎腹部块斑 图 三-77 专家鉴定 2. 鄞州区东钱湖镇洋山村村民俞国富发现山上的“山壁虎”与宁波日报描述的“镇 海棘螈”非常相似，经过仔细比对，认定就是镇海棘螈。俞国富于是上报鄞州区

64 第三章 镇海棘螈的研究课题

农林局。浙江省自然博物馆两栖类爬行动物研 究权威、曾参与过镇海棘螈研究的蔡春抹研究 员专程前往洋山村，在王家柱山岙脚下共发现 7 尾真正的镇海棘螈。为了本教材后面的 研究 性小课题 镇海棘螈的生境调查，柴桥中学生物 组和中科院专家多次前往东钱湖附近，发现多 条镇海棘螈，中科院专家对其进行剪尾，带回

中科院进行DNA分析并与瑞岩寺景区的镇海 图 三-78 镇海棘螈在大小，和橘 棘螈进行亲缘研究。 红色斑块上有很多差异 镇海棘螈的每个个体还是存在明显区别。如大小， 橘红色大小和位置，尾部刻缺，第二性征等等。仔细观察并对镇海棘螈的个体差异进行描 述，当你可以像辨认同学一样，一眼就可以识别是哪条棘螈，将是多有成就感啊。^v^ 参看 图 三-78 镇海棘螈在大小，和橘红色斑块上有很多差异

研究性小课题 探索镇海棘螈的年龄 指导老师经常会被问到镇海棘螈的年龄，通常老师是根据棘螈的大小来做大致的判断 的，经过多年的研究，老师对镇海棘螈的生长规律有一定的了解，知道镇海棘螈在多长时 间后能长到多大。更科学的方法来自于对镇海棘螈的趾端进行骨骼切片的电镜观察。中科 院的专家给了我们几张骨骼切片的照片，从照片上可以清楚看出棘螈的年龄。目前用这种 方法看到的棘螈年龄最大的有 5 岁。同学们是否能找到其他的方法，或者对镇海棘螈的生 长曲线进行数学上的归纳总结呢。 谢锋教授在 10 年以前开始对镇海棘螈进行研究。就在 2008 年的 4 月，柴桥中学的生 物组老师在野外发现有一只被标记过的镇海棘螈，求证谢老师的标记记录，惊奇地发现这 条镇海棘螈居然是 10 年以前被谢老师标记过的。这个发现使原先对镇海棘螈最长寿命的估 计被彻底推翻。镇海棘螈到底能活多少年？这个迷还要同学们和指导老师一起解开。参看 图 三-79 4 龄的趾端骨骼切片，图 三-80 5 龄的趾端骨骼切片

图 三-79 4 龄的趾端骨骼切片 图 三-80 5 龄的趾端骨骼切片 图 三-81 中国瘰螈可以完全水 栖

研究性小课题 镇海棘螈与中国瘰螈的结构习性比较 宁波奉化尚田山清水秀，号称草莓之乡，2009 年 2 月底生物组陈彪老师于前往旅游途 中，在农妇洗菜的小溪里发现百余尾与镇海棘螈相似的有尾两栖类-中国瘰螈。请查询相关 资料，并近距离观察镇海棘螈与中国瘰螈，找出两者之间在结构，形态，颜色，习性上的 异同点。 参看 图 三-81 中国瘰螈可以完全水栖，图 三-82 中国瘰螈喜欢抱团，图 三-83 中国 瘰螈腹部橘色斑点明显，图 三-84 中国瘰螈背部疣粒多而明显

65 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-82 中国瘰螈喜欢抱团 图 三-83 中国瘰螈腹部橘色斑 图 三-84 中国瘰螈背部疣粒多 点明显 而明显

研究性小课题 探索镇海棘螈的蜕皮特征 我们经常看到昆虫、两栖类、爬行类在发育过程中有蜕皮现象。 这些生物为何有蜕皮现象呢？因为这些陆栖生物的外表面是角质层，不能随着生长而 扩大，限制了个体生长，就需要进行蜕皮。目前昆虫的蜕皮机理研究得比较深入，但是两 栖类的蜕皮机理研究不多。 想了解镇海棘螈为何蜕皮，何时蜕皮，如何蜕皮吗？感兴趣的同学可以组成研究小组 进行研究。 参看 图 三-85 棘螈发生蜕皮现象

研究性小课题 探索镇海棘螈的皮肤溃烂的原因 两栖类的皮肤薄而湿润，容易受到真菌的感染，镇海棘螈的皮肤溃烂就很有可能是此 原因。首先发现泥土粘附在皮肤某处上，然后泥土掉落后露出白色的肌肉。目前观察到上 药后皮肤逐渐干燥，但是没有能完全恢复原状，结果到底如何需更多时间的观察。 是不是确定是真菌感染，更换泥土是否有效，皮肤溃烂后如何进行有效处理，都是我 们需要研究和探索的问题。 参看 图 三-86 棘螈眼部下方皮肤溃烂，图 三-87 尝试用头孢进行消毒

图 三-85 棘螈发生蜕皮现象 图 三-86 棘螈眼部下方皮肤溃 图 三-87 尝试用头孢进行消毒 烂 经过几年的观察，镇海棘螈的皮肤溃烂的确实是因为真菌的感染，这似乎和人类的皮 肤被真菌感染从而出现皮肤损伤一样的道理。

66 第三章 镇海棘螈的研究课题

第五节 镇海棘螈的个体发育

一 观察镇海棘螈的个体发育

镇海棘螈的胚胎发育 镇海棘螈 4 月下旬产卵，卵单生，堆集成群，卵黄成乳黄色。动物极与植物极颜色相 近，动物极荧光绿色,卵在胶囊中能任意滚动，直径 3.2—3.4 毫米。刚产下的卵连同外层胶 膜直径 3.6—3.8 毫米，卵胶膜一旦接触湿纱布，逐渐吸水膨胀，大约经过 5—6 小时，胶囊 外径达 7.2—10.5 毫米，这与野外采集的卵粒大小相近。卵胶膜共有三层，外层较薄，带有 粘性，中层厚而坚韧，富有弹性，不易压破，内层很薄。参看 图 三-88 用放大镜观察棘 螈卵，图 三-89 塑料瓶内人工孵化的镇海棘螈卵，图 三-90 镇海棘螈的卵受到真菌感染 图 三-91 棘螈卵浑浊代表卵已经死亡，图 三-92 卵群的发育的早期，胚胎呈现球形，图 三-93 卵群的发育的后期，胚胎呈现鱼型

图 三-88 用放大镜观察棘螈卵 图 三-89 塑料瓶内人工孵化的 图 三-90 镇海棘螈的卵受到真 镇海棘螈卵 菌感染

图 三-91 棘螈卵浑浊代表卵已 图 三-92 卵群的发育的早期， 图 三-93 卵群的发育的后期， 经死亡 胚胎呈现球形 胚胎呈现鱼型

研究性小课题 提高镇海棘螈孵化率 镇海棘螈与其他两栖类一样，孵化和成活率很低。人工繁殖能够明显提高镇海棘螈的 成活率，保护该物种。 以下是一个研究小组通过剪破卵胶膜提高孵化率的活动记录。如果你有好的点子，请 联系生物学教师，并设计个实验验证一下你的设计的合理性吧。

根据将近一个月观察，我们发现差不多同时产出的棘螈卵孵化的时间却相差特别多。 有几个卵孵化后两星期，其余卵却始终无法孵化出来。于是我们想借助我们的力量来解剖 棘螈卵，帮助它们顺利孵化，以免耽误正常生长时间。 我们用解剖刀对 2 个棘螈卵进行解剖，在老师指导下，小棘螈总算被就出了壳。解剖

67 第三章 镇海棘螈的研究课题

出来的棘螈根本不动弹，像死了一样。过了一会儿，用解剖刀轻轻地触碰棘螈的尾部，棘 螈开始缓慢摇摆。我们成功解剖了两只卵。参看 图 三-94 剪破卵胶囊帮助棘螈孵化 棘螈卵孵出先后时间太不正常，引起了我们的好奇。棘螈生活的野外环境有许多石块， 沙砾，各种条件便于棘螈卵触碰而磨破较厚的卵胶膜。这样，棘螈的“出壳”率会相对高。 而在人工养殖的室内条件不一样，所以会引起这种反常现象。 教师点评：用人工辅助的方法帮助棘螈“破壳而出”是一个非常好的思路，在人工辅 助下诞生的小生命是否与正常的棘螈幼体具有相同的生命活力从而使这个操作具有现实意 义，对这个小课题的研究应该可以继续深入。

研究性小课题 镇海棘螈孵化场所与孵化率的关系 镇海棘螈的卵进行室内人工孵化，可以避免卵群被其它动物吞食，减少被真菌感染的 机会，更容易保持温度和适度，但是室内孵化是否真的如我们的判断那样有比室外孵化更 大的优势呢？这就需要对棘螈卵的孵化过程进行跟踪观察和对比。参看 图 三-95 野外自 然孵化的卵群 图 三-96 室内人工条件下的孵化

图 三-94 剪破卵胶囊帮助棘螈 图 三-95 野外自然孵化的卵群 图 三-96 室内人工条件下的孵 孵化 化 谢峰教授在“镇海棘螈产卵位点及其对繁殖成功率的影响”的文章中进行了卵在陆地 以及在不同水深下孵化率的变化，我们也完全可以做这样的实验，看一看是否和谢峰教授 的结论一致。参看 图 三-97 在水潭边的落叶下寻找卵群，图 三-98 寻找到的陆地上的卵 群，图 三-99 浅水层中孵化的卵群，图 三-100 深水层中孵化的卵群

图 三-97 在水潭边的落叶下寻 图 三-98 寻找到的陆地上的卵 图 三-99 浅水层中孵化的卵群 找卵群 群

图 三-100 深水层中孵化的卵 图 三-101 还未完成变态的小棘 图 三-102 当中使用瓦片模拟水 群 螈 塘斜坡

68 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-103 脸盆倾斜效果更理想 图 三-104 变态完成的棘螈出 图 三-105 干涸的棘螈幼体 现畏水现象，逃离水池

研究性小课题 提高镇海棘螈变态成功率 在野外环境下，镇海棘螈的变态受到了温度，食物，水分，氧气，能否成功上岸等因 素的影响，变态成功率为 60%左右。在室内培育过程中，因为镇海棘螈的变态需经过炎热 的 6-7 月份，室内高温成为变态期镇海棘螈幼体高死亡率的最重要因素，其次食物和水中 含氧量也是提高镇海棘螈变态成功率的重要影响因素之一。进行这项小课题研究的意思重 大，研究的内容和角度也很多。以下为一个研究性小组设计如何让外腮退化的棘螈成功上 岸。参看 图 三-101 还未完成变态的小棘螈，图 三-102 当中使用瓦片模拟水塘斜坡，图 三-103 脸盆倾斜效果更理想，图 三-104 变态完成的棘螈出现畏水现象，逃离水池。

探索提高镇海棘螈孵化率和变态率的研究 9 小组成员：李伟、贺维波、张欣星、胡诗迪、毛志勇、金斌彬、顾羚丽 指导老师：刘毅、吴妙飞、鲁岩 [内容摘要]自然情况下，镇海棘螈孵化率和变态率都很低，这是制约镇海棘螈的 种群数量增长的最重要原因。研究性学习小组的同学在镇海棘螈的 2008-2009 两 个繁殖季节对其孵化率和变态率进行人工干预，明显提高了镇海棘螈的幼体存活 率。 [关键词] 镇海棘螈 孵化率 变态率 1 研究背景 镇海棘螈是一种极度濒危的两栖类动物。目前这个物种在地球上仅存 300 尾左右,濒临 灭绝。它只分布在浙江省宁波市北仑区九峰山的丘陵地带。人类的经济活动导致这种弱小 动物的生存受到了极大的威胁，保护这一珍稀物种迫在眉睫。 我们深深感到一种参与保护镇海棘螈的强烈使命感和紧迫感。于是，在老师的指导下， 有着同样想法的我们不约而同地相聚到一起,组成了柴桥中学“拯救镇海棘螈”课题的研究 小组。课题伊始，我们就产生了疑惑：镇海棘螈属于两栖类，卵量虽不如蛙类，毕竟也能 产卵近百，如此大的繁殖量怎么还会濒临灭绝？ 我们通过对野外和校内的镇海棘螈进行持续观察，实验，查阅资料,讨论,请教专家和老 师,历经两年时间，发现了导致镇海棘螈数量稀少的一个重要原因，并作出相应对策。我们 认为：自然情况下，镇海棘螈在“卵的孵化”、“幼体的变态上岸”两个过程中死亡率非常 大，如果人工介入这两个过程将会极大提高镇海棘螈的幼体存活率。 2 提高镇海棘螈的孵化率 镇海棘螈的孵化率受到诸方面因素的影响：卵距静水潭距离，地面坡度，地面障碍物， 光照，温度，湿度，水质，天敌，个体差异等。人工介入有利于控制这些影响因素，明显 提高棘螈的孵化率。

9 “探索提高镇海棘螈孵化率和变态率的研究”获浙江省第四届中学生研究性学习活动成果评比一等奖 “探索提高镇海棘螈孵化率和变态率的研究”获第 24 届浙江省青少年科技创新大赛二等奖 69 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-106 镇海棘螈产卵 图 三-107 塑料瓶内人工孵 图 三-108 镇海棘螈的卵受 化的镇海棘螈卵 到真菌感染

图 三-109 卵群的发育的早 图 三-110 卵群的发育的后 图 三-111 剪破卵胶囊帮助 期，胚胎呈现球形 期，胚胎呈现鱼型 棘螈孵化 实验中棘螈卵来源于指导老师和另一研究性学习小组（小课题：镇海棘螈的人工繁殖） 喂养的镇海棘螈在人工环境下交配产下的卵 10。 因素 现状分析 采取的对策 孵化 棘螈卵应该产在距离静水潭 1M 以内 自然界中卵孵化后成功下水需要及时而充足 后及 的地方，孵化后必须及时被雨水冲刷 的雨水、有利的地形。而在人工的全程监控下， 时下 进入静水潭，否则失去卵膜保护的幼 这些都不成为问题。 水 体迅速死亡。所以卵与静水潭的距离 当棘螈孵化或即将孵化时，就可以及时地用人 越短越好，1 米以外的卵群孵化后下 工手段直接引导其进入水中，从而达到 100% 水概率几乎为零。 的下水率。 并且产卵应该位于正向坡面从而利于 雨水冲刷，我们曾经观察到有卵产在 一个负向坡面的小洞里。带队的校外 指导专家刘畅老师认为这种情况下下 水率应该为零。

图 三-172 镇海棘螈产卵必须位于正向坡面

卵的 我们在野外观察到卵因为长时间的干 我们把卵放在铺有医用纱布的培养皿中，并放 保湿 燥天气而脱水死亡。 入适量水以保持湿度。在人工环境下，缺水问 自然情况下，卵一般被落叶覆盖以保 题可以完全被克服。 持湿度,但也有发现卵因为暴露在外 从而干死的现象。 2007 年在观测地还发现孵化用的静 水潭干涸，无任何棘螈繁殖迹象。 被天 在自然环境中，棘螈卵经常会遭到蛇 把卵放在房间里进行人工下的保护，基本可以

10绝大多数已经受精，1/100 左右是非受精卵。 70 第三章 镇海棘螈的研究课题

敌吞 和鼠类等动物的吞食，也有昆虫类破 避免这个问题。 噬或 坏，霉菌寄生。 菌类 霉变 水质 镇海棘螈对水质要求很高。因为棘螈 我们对水源慎之又慎,经历了好几次实验，先 的影 自然繁殖区受到农业生产（主要为花 后使用暴晒的自来水、河水、自来水和河水混 响 木和茶叶）的影响， 合、柴桥正阳寺山溪水 11、五象牌桶装矿泉 农业生产需要使用农药，各种农药使 水。 用后，在水体中富集。 经过实践并参考另一研究性学习小组（小课 农业生产导致水塘富营养化，形成水 题：水质及污染物对两栖类的影响）的研究结 华现象。 果，我们认为暴晒的自来水 12与河水的混合 水质变差，已不利于镇海棘螈的生 物取材方便，并有合适的渗透压、氧气和营养 存。 物质，很好地满足了卵的孵化和幼体的生长。 其它水源有缺点如桶装矿泉水为低渗溶液，容 易使卵吸水过度而破裂。

图 三-113 九峰山的水源也出现水华现 象 卵孵 在野外和实验中，我们都发现：来自 我们照顾着棘螈卵，小棘螈的外形一天比一天 化能 同一母体的一批卵，有些正常地孵化 清晰，它们腹部上的黄色物质也渐渐减少。二 力的 出来了，但是还有一些迟迟没有动静。 十几天后，我们可以看到嫩黄色的小棘螈在卵 个体 如果这些卵不能及时孵化出来，那么 中像虾一样弯曲，弹动，这使我们既兴奋又紧 差异 营养物质-卵黄就会消耗殆尽，这些幼 张，更加期待小棘螈的出生。 体必将死亡。 三十多天后，小棘螈们相继出卵，但新的问题 并且越晚孵化，就越可能干燥死亡。 又随之而来，我们的卵来源于同一个母体，但 所以这种现象让我们又紧张，又担心。 是它们孵化的时间都不相同，有些甚至超过了 这些卵是同一个时候从同一棘螈母体 两个星期都没有动静。这时，卵内小棘螈腹部 内排出，而为什么破壳出卵的时间会 黄色的营养物比先前大为缩小，马上就要消失 相差这么多时间？我们寻找资料不 了。没有了营养供应，小棘螈必然死亡，这将 果，向指导老师咨询。 是我们最不愿意看到的。 老师告诉我们：虽然是同一母体的后 此时，有同学联想到人类孕妇难产时剖腹产的 代，但是因为基因重组和胚胎外环境 方法，于是我们向指导老师提出采用剖卵取出 差异，个体在破卵能力上有很大的差 幼小棘螈的方法，指导老师认为是一个很好的 异，这完全正常。在野外环境中也存 注意，以前难产而死的妇女很多，而现在剖腹 在这种情况。这些不能破卵的个体将 产就能解决问题，而且对孩子没有什么不好的 面临死亡。 影响。 于是我们借助我们的力量来解剖棘螈卵，帮助 它们顺利孵化，以免耽误正常发育时间。 这是一项我们从未尝试过的实验，这次实验操

11 这是唯一一个 PH<7 的组别 12 暴晒的自来水去除了 HCLO 71 第三章 镇海棘螈的研究课题

作是比较简单的，但是需要细腻的手法，很好 的耐心。 为了解救这些小家伙，我们沉着冷静，用手术 剪刀小心地开始执行任务。一开始 ，我们采 用直接戳破的方法，但是因为卵太厚又比较 滑，手术剪刀一直进不到卵中去。然后我们开 始横着剪，很多同学的努力后，还是很难达到 要求，最后，一个男同学发现，如果用手术剪 刀对准圆心剪，就会简单许多，且成功率高。 我们 问题一 没有人工介入，棘螈卵是否也都能孵化，仅仅是时间推后问题？ 的后 为了进一步证实不借助外力，“矜持”的棘螈根本无法正常出卵。我们决定就剩 续思 下 2 枚（1 大 1 小）棘螈卵不进行解剖。果然过了几天后，那两枚棘螈卵，还是没有 考和 任何动静。我们不敢拿这些小生命开玩笑，于是我们进行了第二次手术，将两个小家 补充 伙救出了卵。 实验： 问题二 人工辅助孵化的幼体是否与正常孵化的幼体是否存在差别？ 我们把人工解剖出来的小棘螈和自然孵化的小棘螈放在相同的环境中，发现两组 小棘螈的活力基本相同，游动速度和生长情况也差不多。 这就证明我们的实验是成功的，人工辅助孵化的幼体和正常孵化的幼体没有很大 的差别。 问题三 让棘螈卵浸泡在水中孵化是否更省事呢？ 既然卵的保存需要水分，那浸泡到水里岂不是更省事？对此，指导老师有次不经 意提出，他对校外指导专家谢峰论文（《镇海棘螈产卵位点及其对繁殖成功率的影响》） 中撰写的“卵在水中和陆地上孵化的成功率是一样”的观点非常怀疑。因为水底氧气 可能会不足，而且会过度吸水，从而影响卵的存活率。因为对野外水底的卵进行持续 观察不现实，所以我们按照这个思路进行了人工环境下的模拟实验。 我们把五六枚棘螈卵完全浸入水中。几天后，棘螈卵开始变浑浊，继而卵膜破裂 而死。所以我们认为要保持卵的存活既需要水分，又不能完全浸泡，否则容易死亡。 50 枚棘螈卵，60%的棘螈卵不借助任何外力自然孵化，40%的棘螈卵在我们人工解剖下 成功出卵。

图 三-117 还未完成变态的 图 三-118 野外考察 图 三-119 对于棘螈幼体孑 图 三-114小棘螈 深水层中孵化的 图 三-115 人工介入下卵群 孓是很好的食物图 三-116 对水质进行研究 卵群 孵化 3 提高镇海棘螈的变态上岸率 在野外环境下，镇海棘螈的变态受到了温度，食物，水分，氧气，天敌，能否成功上 岸等因素的影响，变态成功率低。人工介入有利于控制这些影响因素，明显提高棘螈的变 态上岸率。

72 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-120 为了避免过强的种 图 三-121 放入水草有利于 图 三-122 快完成变态的幼 内斗争，对棘螈进行分盆 增加水中含氧量 体

图 三-123 室内变态上岸 图 三-124 变态完成的棘螈 图 三-125 变态后的幼体和 出现畏水现象，逃离水池 母体

因为食物和空间等原因，我们无法养殖孵化出来的数量庞大的棘螈幼体，所以我们把 它们放归到到瑞岩寺周围的净水潭内，留下 20 尾幼体继续做变态率的研究。20 条幼体按 照出卵时间被分成了 2 组，一组是最早出卵的约 12 条左右，它们的背部已明显发生变化， 不同于先前通体透明带有黑色，而是 呈现出明显的黑色。而另一组则还是 比较稚嫩。

图 三-186 镇海棘螈的幼体发生了明显的体色变化 因素 现状分析 采取的对策 气温 两栖类的变态需要凉爽的天气。虽然 极端高温出现时，人工介入的优势就更加明 北仑地区夏季炎热，但九峰山上树木 显，因为室内温度更容易调控。 茂密，静水潭中温度相对较低，几次 测量不超过 30 度，对镇海棘螈影响较 少。 水分 两栖类的变态在水中完成。北仑地区 人工介入容易对水质进行控制 13。 在夏季容易出现连续干燥，曾观察到 水中加入水草使之光合作用，为棘螈幼体提供 有些年份，九峰山上棘螈进行繁殖的 大量氧气。看到这些小家伙在水草丛中自由自 浅浅的静水潭干涸，严重影响了镇海 在游来游去，我们感到莫大的欣慰。 棘螈的变态发育。 用一只盆子，放入湿润的泥土和树叶，将变态

13 对水质控制已经在提高孵化率一节中进行详细叙述。 73 第三章 镇海棘螈的研究课题

上岸的棘螈放入泥土之中，树叶为棘螈遮蔽阳 光，保持棘螈身体的湿润。 及时 和其它两栖类一样，镇海棘螈的胚后 一个月后，棘螈开始陆续上岸了。棘螈外腮开 上岸 发育也是属于变态发育。镇海棘螈在 始萎缩，体色变深，尾鳍退化，保护色出现， 变态过程中有明显的变化，体色由半 幼体已完全离水。 透明变为黑色，斑点更加明显，外腮 参照野外棘螈生长环境，在泥土中挖了个坑， 退化，四肢变粗。一旦变态成功，将 成为水潭；用收集的枯树叶，营造一种特有的 不能在水中生活，需要立刻上岸。幼 野外氛围，且保养一定水分；20°倾斜平面， 体在上岸后如果再次掉进水里，就会 有利于变态的棘螈爬上岸。 被淹死。自然界中，因为地形复杂， 我们也使用其它的方法，如在脸盆中央放入石 棘螈幼体因不能及时上岸而死亡的不 块和瓦片，或后来干脆再次简化成使用一个倾 计其数。 斜的脸盆，都取得了理想的效果。 食物 食物对镇海棘螈的影响非常大，食物 红线虫和孑孓都是棘螈幼体喜好的食物。可惜 不足时，镇海棘螈的生长发育明显迟 的是，红线虫在夏季只有冰冻的售卖（活体其 缓，资料显示幼体除了会吃小型浮游 实很多，但是很难大量捕捉）。而孑孓似乎是 动物还会吞噬泥土，但是人工环境下 好办一点，拿水桶放入河水，然后放到草丛里， 没有观察到。充足的食物供应是确保 就可能获取很多的孑孓。棘螈白天有摄食，但 棘螈顺利变态的保障。 是晚上摄食量更大。 考虑到上岸的棘螈的能力，需投放剪成段的蚯 蚓。 我们 问题一 如何处理照顾小棘螈和学习之间的时间冲突？ 的后 这些环境需要维持下去，需要我们成员足够的精力与时间。经过合理安排和调整， 续思 我们队员分工合作，经常抽时间来为这些小家伙换水，喂食，记录它们的生长状况。 考和 14 补充 实验： 通过以上措施，棘螈的变态成功率达到 70%左右，远高于自然发生水平。 4 体会和反思 通过这次活动，我们明白了科学是一门严谨的科学。活动中我们不断地探索、辛苦地 努力。虽然我们经历了 一些失败，但我们吸取 了宝贵的经验，灵活的 处理了各种各样的问 题，经过大家的共同合 作，我们的研究终于取 得了圆满的成功。这样 的学习研究过程不仅培 图 三-127 当中使用瓦片模 图 三-128 脸盆倾斜效果更 养了我们实事求是的科 拟水塘斜坡 理想 学态度，提高我们严谨 的推理思维能力，也增加了我对自然对科学的热爱。 镇海棘螈是国家的二级重点保护动物，是我们北仑的骄傲，可它们正濒临灭绝，我们 希望可以通过自己微薄的力量，使更多的人能够加入到我们的队伍中，使镇海棘螈能得到 更广泛的关注和保护。 科学就在我们身边，保护生态，就从我们自己开始做起。

14 具体参看附件中的《中学生天地》的专访。 74 第三章 镇海棘螈的研究课题

研究性小课题 湿度对镇海棘螈的影响 两栖类皮肤裸露,没有覆盖物,不能防止体内水分蒸发。而且两栖类的皮肤是用来辅佐呼 吸的,其通透性很高,此时便导致了体内水分的大量蒸发和缺失。因此对两栖类的研究必须关 注水分对两栖类的影响。在进行棘螈圈养时，也必须时刻关注保持适当湿度。 根据课堂上学习的对照实验设计的原理，探究棘螈所需要最适湿度。参看 图 三-105 干涸的棘螈幼体,图 三-129 保持土壤湿度

研究性小课题 食物对镇海棘螈变态率和变态时 间的影响 在对棘螈变态的观察中发现，食物似乎起着关键性 的作用，如果食物缺乏，棘螈会推迟变态甚至不变态。

设计实验验证食物量与变态时间的关系 图 三-129 保持土壤湿度

技能训练 描述镇海棘螈的胚胎发育阶段 在高中生物的学习阶段中，我们已经掌握了动物的胚胎发育。镇海棘螈与教科书上的 典型例子蛙同为两栖类，胚胎发育历程极为相似。仔细观察下列图片 图 三-130 镇海棘螈 的胚胎发育和形状变化或观察镇海棘螈的卵的标本，想一下都是处于哪个胚胎发育阶段， 胚胎内已经具备了哪些结构？

图 三-130 镇海棘螈的胚胎发育和形状变化

75 第三章 镇海棘螈的研究课题

镇海棘螈的胚后发育

研究性小课题 镇海棘螈的胚后变态发育 和其它两栖类一样，镇海棘螈 的胚后发育也是属于变态发 育。镇海棘螈在变态过程中有 明显的变化，体色由半透明变 为黑色，斑点更加明显，外腮 退化，四肢变粗。一旦变态成 功，将不能在水中生活，需要 立刻上岸。对此感兴趣的同学 可以跟踪镇海棘螈的幼体变态 图 三-131 镇海棘螈的幼体发生了明显的体色变化 过程，用照相机进行记录，并 总结成文。 参看 图 三-131 镇海棘螈的幼体发生了明显的体色变化， 图 三-132 林蛙蝌蚪长腿，图 三-133 棘胸蛙蝌蚪长腿，图 三-134 棘螈幼体变态成功，图 三-135 小鲵变态后体色变化，图 三-136 斑腿树蛙在变态中

图 三-132 林蛙蝌蚪长腿 图 三-133 棘胸蛙蝌蚪长腿

76 第三章 镇海棘螈的研究课题

图 三-134 棘螈幼体变态成功 图 三-135 小鲵变态后体色变 图 三-136 斑腿树蛙在变态中 化

二 镇海棘螈与其它两栖类的卵、幼体比较

研究性小课题 镇海棘螈个体发育与其他两栖类比较 从进化的角度来讲，镇海棘螈和其它两栖类具有共同的祖先，所以镇海棘螈的个体发 育与其它两栖类具有相似的地方。在镇海棘螈个体数量稀少的背景下，利用其它两栖类的 观察和实验推测，对于研究镇海棘螈非常有帮助。从这个角度为出发点，观察镇海棘螈和 其它两栖类的卵、幼体的异同，并总结成文。参看 图 三-137 其它两栖类的胚胎发育和形 状变化 图 三-137 其它两栖类的胚胎发育和形状变化

77 第三章 镇海棘螈的研究课题

阅读材料 镇海棘螈早期个体发育研究 阅读以下校外指导专家谢峰老师的文章，把你所观察到的镇海棘螈的卵和幼体的发育进行 时期归类。

镇海棘螈早期个体发育研究 谢 锋 费 梁 李 成 叶昌媛 (中国科学院成都生物研究所成都 610041) 摘要:根据野外观察和室内实验 ,对镇海棘螈的早期个体发育过程进行了研究。结果显示 , 镇海棘螈早期发育过程与琉球棘螈的个体发育过程非常相似 ,它们的平衡枝均不发达且在 前肢芽晚期迅速消失。温度和湿度对胚胎发育具有显著影响。室温下 ,从受精卵到孵化需 29 d 左右。孵化幼体体长呈配合对数曲线增长 ,其体全长(S)与日龄( T)的关系可表示为 S =12.9749 +6.2398 ln T(Sig. F <0.01) 。水生生活阶段为 58～88 d。室内幼体的水生发育 时间和变态个体大小与野外的情况有较大的差异 ,可能与营养条件和自然条件下的持续干 旱有关。变态前的外鳃萎缩期是镇海棘螈早期个体发育过程中的死亡高峰期。 关键词:镇海棘螈;胚胎发育 中图分类号:Q132 文献标识码:A 文章编号:025-23263(2001)04-21-05

The Preliminary Studies on the Early Development of theChinhai Salamander , Echi notriton chinhaiensis XIE Feng FEI Liang LI Cheng YE Chang-Yuan (Chengdu Institute of Biology , Chinese Academy of Sciences Chengdu 610041 ,China) Abstract: According to the observation and experiments in the laboratory and in the field , the early developmental pattern of the Chinhai salamander is gotten. The results show ed that: the early development stage of Chinhai salamander , E. chinhaiensis , is very si milar with its relative species, E.andersoni(Utsunomiya and Utsunomiya , 1977). Their bal anceres are poorly developed and disappear very early. Temperature and moisture signific antly influence the embryonic development of the Chinhai salamander. Although the egg sonly were deposited on land in nature , the embryos can developed both in water and on land. No significantly different was found between the hatching ratios in water and o n land. The range of embryonic period is positive related to the water level covering the embryos. For the embryos hatching on land , the embryonic stage is approx. 29 days u nder room temperature. The growth curve can be expressed with a logarithmic curve , S =1219749 +612398 ln T ,S and T express the total length and age of larvae , respectiv ely. The larvae stage in water is approx. 58～88 days. Many internal and external factor s influence the early normal development of Chinhai salamander. Key words: Echinotriton chinhaiensis ; Development 镇海棘螈( Echinotriton chinhaiensis)隶蝾螈科、有尾目 ,为我国特有种 ,属国家 Ⅱ级 重点保护野生动物。目前仅发现于中国浙江宁波地区 ,其数量甚少 ,分布区极其狭窄 ,已极 度濒危 ,亟待保护[1] 。目前 ,仅蔡春抹等[2]对该物种的生态习性有初步的报道。由于对该 螈的个体发育和生活史缺乏了解 ,且对各过程的影响和致危因素缺乏研究 ,使得保护工作 的开展受到极大地限制。 有尾两栖类中除少数类群 (如真螈属 Salamandra 和小默螈属 Mertensiella)行卵胎生或 胎生 ,直接产出变态幼体外 ,其它属种均行卵生 ,多有一个水栖的早期个体发育过程 ,早期 个体发育在此主要是指胚胎发育(孵化前) 、胚后发育(孵化后的水生幼体期)和变态过程 3 个阶段 ,对产卵于水中的物种而言这些阶段是在水中完成的。棘螈属物种雌性产卵于陆上 , 78 第三章 镇海棘螈的研究课题

胚胎发育在陆地上进行 ,而孵化后幼体在水中生活进行胚后发育直至变态 ,因此其早期个 体发育包括孵化前的陆上阶段和孵化后水中的生长及变态阶段。由于这一时期个体发育的 成活率直接与繁殖成功率紧密相关 ,因此本文对该螈这一时期的发育过程进行了观察和研 究 ,希望对该螈的保护有所帮助。 1 材料与方法 1.1 胚胎发育的观察和记录 用于镇海棘螈胚胎发育观察的卵群采自浙江宁波市北仑区 ,北 纬 29.8°,东经 121.8°的自然生境中 ,将其置于潮湿的纱布上 ,在室温 14～27 ℃的条件 下进行连续观察 ,共观察胚胎 200 枚 ,并描述和测量各时期胚胎的发育过程。根据蔡堡[3] 的分期标准 ,在每个典型发育时期用福尔马林固定胚胎 5 枚 ,以备绘图使用。初始时期为每 小时记录胚胎的发育和变化 ,囊胚期以后由于胚胎发育速度减慢 ,相应的对胚胎的观察次 数有所减少。 1.2 孵化后幼体的饲养、观察和记录 孵化幼体下水后 ,将幼体饲养在长 40 cm,宽 25 cm 的水族箱内 ,箱内水深为 10 cm,食物以水蚯蚓( Tubifex sp.)和颗颗虫(Daphnia sp.)为主。 室温为 20～28 ℃左右 ,每天换自来水 1～2 次。每 24 h 观察一次。用游标卡尺精确到 01 1 mm,对典型时期幼体的体全长进行测量。用计算机软件进行生长曲线拟合。 2 结果与分析 2.1 受精率在自然状态下 ,对 5 个刚产出的卵群进行跟踪调查 ,为避免未受精个体的假发 育的影响 ,当卵发育至尾芽期时才进行受精率统计 ,其结果为 96.8 %( n = 361) ,此结果 表明镇海棘螈的受精率非常高 ,这与该螈的体内受精和多次交配的繁殖方式有关 ,关于交 配方式的研究将另文发表。 2.2 胚胎发育过程 镇海棘螈的胚胎发育过程见图 2 ,各过程的形态特征变化见表 1。 胚胎孵化时间随孵化条件的变化而变化 ,室内、室外均有所不同 ,特别是温度对该物种的胚 胎发育影响较大 ,产于不同位点的卵群其孵化时间和发育速度也有所差异。1998 年在室外 模拟生境中 ,有两个雌性个体同时产卵 ,共产 3 团 ,其中 2 团产在树叶下 ,能受阳光照射 , 1 团产在石块下 ,不受阳光照射 ,由于两处微环境温度差异较大 ,当前者胚胎已发育达前肢 芽晚期时 ,后者仅达前肢芽早期 ,其孵化时间也明显晚于前者。 从胚胎发育到孵化期间 ,真菌感染、天敌捕食(蚂蚁和鸟等)以及持续干旱导致的失水[2]等均 会引起胚胎的死亡 ,其中持续干旱的影响尤为突出 ,在该物种的保护中应重点注意。 正常的陆上孵化率为 94 %。野外和室内幼体的孵化均需水的刺激 ,干旱时 ,幼体的孵化期 可能推迟。究其原因可能为胶质囊在雨水的浸泡下 ,囊壁变薄 ,幼体易于穿破囊壁。 2.3 胚后发育过程 正常情况下 ,镇海棘螈的胚胎在陆上孵化后 ,幼体借助自身的弹跳能力 和雨水的冲刷进入水塘中生活 ,通常它们主要是借助尾的摆动而做弹跳运动 ,但运动缺乏 方向性 ,在无障碍物时 ,每次弹跳距离或高度为 3～5cm,最多可达 10cm 左右。幼体孵化后 肠内仍有大量卵黄未被吸收 ,但幼体下水后不久即开口进食。 表 1 镇海棘螈早期个体发育的时相表 发育分期 特征变化 时间累积 受精卵期 卵外有 3 层胶膜,呈球形,直径 6.15mm 左右,除去胶膜,卵呈圆形,直径 约 3 mm。动物极荧光绿色,卵在胶囊中能任意滚动,位卵胶囊下方。 2 细胞期 第一次分裂为径裂、等裂,但卵裂沟未到植物极底部,约止于植物极 5h 45°左右。 4 细胞期 第二次分裂为径裂、等裂,与第一次垂直,多数为等裂,卵裂沟多不达 9.5h 底部。 8 细胞期 第三次分裂为纬裂,几乎等裂,位置约在动物极 45°处。 13.5h 16 细胞期 径裂,不等分裂,部分胚胎动物极出现空隙。 17.5h 32 细胞期 纬裂,不规则卵裂,动物极分裂为 16 个细胞,清晰。 21h

79 第三章 镇海棘螈的研究课题

囊胚早期 胚胎表面细胞小,但可分辨细胞界限,部分胚胎动物极正中有明显空 29h 隙。 囊胚晚期 胚胎表面光滑,细胞界线难分。 37h 原肠胚早 出现背唇。胚胎不再呈球形。 66h 期 原肠胚中 背唇进一步扩大,成圆弧型,即出现侧唇。 73h 期 原肠胚晚 卵黄栓形成。 76h 期 神经板期 卵黄栓变小内陷,胚孔逐渐形成裂缝状,胚胎由近球形转变为梭型。 101h 神经褶期 神经板边缘高起成厚褶,中央沿胚胎的横轴形成凹陷。 125.5h 神经沟期 神经褶高起,边缘变薄,左右二褶靠近。 147h 神经管期 神经褶愈合,神经沟封闭,神经管形成,感觉板和鳃板出现。 154h 尾芽早期 尾芽出现,胚胎头部向腹面弯曲,肌节出现,并逐渐增多。 186h 尾芽晚期 尾芽伸长,胚胎向一侧弯曲,色素堆积,肌节达 18 对,尾渐扁平,尾鳍出 227h 现。机械刺激下出现胎动。 外鳃早期 外鳃芽 3 对,出现平衡枝 1 对,背部肌节处色素沉着明显,头上翘,背鳍 253h 出现。体全长 10.5mm。 外鳃晚期 外鳃 3 对,鳃丝分叉,前肢芽出现,平衡枝长成,背两侧色斑加深,左侧 366h 出现心脏搏动。体全长 11.6mm。 前肢芽早 外鳃增长,进一步分枝,逐渐透明,血管网状。前肢芽长而显,但不分 396h 期 枝,眼圈出现。体全长 11.8mm。 前肢芽晚 前肢芽已具 3 指,指间有蹼,蹼上有色斑,已具后肢芽突起,口出现,心 540.5h 期 脏搏动,平衡枝消失,外鳃出现色斑,血循环加剧,眼圈周围出现色斑。 体全长 13.18mm。 后肢芽期 前肢芽具 3 指,后肢芽长尚不分叉。体全长 15.8mm。 660.5h 后肢 2 趾 后肢末端分 2 叉,具蹼体形由左右侧扁变为背腹侧扁具卵黄。体全 708.5h 期 长 20mm(孵化期)。 后肢 3 趾 后肢具 3 趾,趾间具蹼卵黄消失。体全长 20.3mm。 828.5h 期 后肢 4 趾 后肢具 4 趾,具蹼后肢上出现色斑。体全长 26.2mm。 1020.5h 期 后肢 5 趾 5 趾完全形成,蹼退化腹侧出现两行浅色稀疏大颗粒似侧线器官。体 1236.5h 期 全长 31.1mm。 外鳃萎缩 外鳃开始萎缩,体色变深,尾鳍退化,皮肤疣粒出现,肋间沟出现,保护 74.5d 期 色出现,已开始登陆。体全长 41.7mm。 变态完成 外鳃消失,鳃孔封闭,皮肤出现大疣,保护色更显,幼体已完全离水,具 81.5d 期 较强的攀援能力。体全长 41.6mm。 幼体发育过程和速度见图 1 和图 2 ,由图 1可知,镇海棘螈的发育速度呈对数形式增长。

80 第三章 镇海棘螈的研究课题

其与时间的拟合经检验呈显著的配合对数曲线(Logarithmic curve) (Sig. F <0101) ,其回归 方程为:S =12.9749 +6.2398 ln T ,S =体全长 , T =发育时间(或日龄) 。从拟合方程可见 , 镇海棘螈的幼体水生阶段的发育时间在 58 d 左右 ,变态期体长的增长几乎为零。这可能与 幼体在变态期内停止摄食和呼吸器官的改组有关。室内饲养发现 ,此期幼体的死亡率较高 , 1997 年在常温下(30～40 ℃)高达 41 %,1998 年室内安装空调后 ,在室内温度控制在 25 ℃左右的情况下 ,死亡率有所降低 ,为 20 %左右。如何降低这一时期幼体的死亡率 ,将是 该物种保护中的一个关键。 该螈在自然环境中的发育速度和变态时间与室内个体相比有所差异 ,据 2000 年 8月 3日 野外采集的 6尾刚变态的幼体统计 ,其体长为(31.0 ±5.1)mm(25～38) ,体重(0.24 ±0.06 ) g(0118～0130) ,其变态期体长和肥满度显著小于室内饲养个体。这可能与野外食物较少 , 营养状况较差有关 ,同时也与该年度繁殖水塘逐渐缺水 ,幼体被迫提前变态有关。 3 讨 论 镇海棘螈早期个体发育与蝾螈科其它属进行比较 ,蝾螈属[3,4] 、肥螈属[5] 、疣螈属[6] 和棘螈[7]属等类群的胚胎发育都有所报道。包括镇海棘螈在内的具静水生境特征的物种 , 在早期发育中都出现平衡枝 ,但与琉球棘螈相类似的是镇海棘螈平衡枝较弱 ,且脱落较早 [7] ,这是该属物种所共有的重要的发育特征 ,也可能是陆生性较强物种的共同特点。 各属物种的发育时间和孵化时幼体的长度见表 2 ,由表 2 可知 ,常温下各物种的胚胎发育时 间:蝾螈属历时 15～25d 左右 ,肥螈属物种较长 ,大约需 24～37 d ,疣螈属中的贵州疣螈约 21.6 d ,棘螈属物种需 22～30 d。Nussbaum[8]指出卵径的大小与孵化期长短和孵化幼体大 小成正比 ,并且卵径大小与动物具有的护卵行为和进化有关。在蝾螈科中黑斑肥螈[9]以及 红瘰疣螈[10]等物种的卵径较大 ,胚胎发育时间长且均有护卵行为 ,这些证据支持前者的观 点。但镇海棘螈与琉球棘螈的卵粒也较大 ,其胚胎发育过程较长 ,却未见护卵行为 ,这可能 说明该类群正处于护卵行为进化的中间过程。

81 第三章 镇海棘螈的研究课题

82 第三章 镇海棘螈的研究课题

表 2 我国蝾螈科各属物种的胚胎发育比较 特征 蓝尾蝾螈 东方蝾螈 黑斑肥螈 贵州疣螈 琉球棘螈 镇海棘螈 Cynops Cynops Pachytriton Tylototriton Echinotriton Echinotriton cyanurus orientalis brevipes kweichowensis andersonii chinhaiensis 卵径大小 2.1 2.0 4.5 2.3～3.4 3.0～3.2 3.4 (mm) 胚胎发育时 16.5 15～25 24～37 21.6 22～27 29.5 间(d) 孵化幼体体 9.99±0.27 10～12 17～20 11.85±2.24 16.6 20.3 全长(mm) 变态的时间 147 50～80 69.92 105 79～100 58～88 (d) 变态时体全 54.54±4.78 31.8 37～42 61.94±0.66 41 41.6 长(mm)

参 考 文 献 略

83

第四章 镇海棘螈的种群保护

第四章 镇海棘螈的种群保护

图 四-1 镇海棘螈产卵 参看 图 四-1 镇海棘螈产卵

第一节 镇海棘螈的种群大小和物种灭绝

最小存活种群 所谓最小存活种群是指保证种群在一个特定的时间内能健康地生存所 需的最小有效数量，这是一个种群数量的阈值，低于这个阈值，种群会逐渐趋向灭绝。最 小存活种群是一个能经受得起栖息地最极端的条件而在生物学上保证可以存活下来的种 群。该种群的生存力可应付栖息地各种生存条件的变化。一个有生命力的种群，必须能保 持各种遗传基因并具有在短期内适应环境变化的各种潜力。小种群生存概率,由于生境异质 性和个体扩散,形成了许多小种群。 随着小种群内近交系数逐代上升,种群的适合度下降, 最终导致小种群的灭绝。 我们在高中生物“保护生物多样性”中已经学过，一个种群数量过小,容易发生近亲繁 殖，遗传多样性也减少，这将会使种群十分脆弱并导致种群多样性的丧失。同时，种群过 小也容易发生灾变，使种群消亡。 种群数量及季节动态据调查，镇海棘螈的产地目前仅见于浙江镇海县城湾和瑞岩寺附 近。1932 年张孟闻教授首次在城湾获得 1 尾标本(即模式标本)。此后 1978-1983 年蔡春抹 等先后去瑞岩寺进行多次考察，在繁殖季节发现的数量较多，此期该螈集群于水域附近配 对产卵，如 1978 年 4 月上旬见 9 尾；1983 年 4 月中旬和下旬见 33 尾。繁殖期以后很难寻 其踪迹，该螈分散栖息于陆地上阴湿环境中，1978 年 6 月下旬仅见 1 尾，1979 年 12 月下 旬见 5 尾，1983 年 5 月下旬见 2 尾，均从洞穴中挖出。总共发现棘螈 49 尾。经中科院成 都所所员的长期观测，发现目前的镇海棘螈繁殖群体仅存 350 尾左右，其种群数量比大熊

85 第四章 镇海棘螈的种群保护

猫(目前 l200 只)、新疆北鲵(目前 3000 尾)等极度濒危物种还少。

研究性小课题 镇海棘螈的种群密度研究 对镇海棘螈的种群密度调查采用的是高中生物教材上的标记重捕法，但是针对镇海棘 螈这样的行动力迟缓的土壤动物，相应的方法应该进行怎么样的改进呢？与对此问题感兴 趣的同学组成研究小组探究这个问题。 在调查种群密度的过程中，还要考虑到季节，地点，捕获方式，标记方式，放归方式 等因素。参看 图 四-2 制作陷阱来捕获棘螈，图 四-3 抓到一只中华大蟾蜍，图 四-4 抓 到宁波滑蜥

图 四-2 制作陷阱来捕获棘螈 图 四-3 抓到一只中华大蟾蜍 图 四-4 抓到宁波滑蜥

研究性小课题 镇海棘螈的生境扩展 宁波日报报道鄞州区东钱湖镇洋山村村民俞国富的在当地也发现了镇海棘螈，得知消 息后，生物组教师和谢教师前往东钱湖，在俞国富的带领下寻找镇海棘螈，发现一尾。虽 然数量稀少但这给我们很大的启示，是否在九峰山周围的条件适合的山区也可能存在镇海 棘螈呢。同学们可以多向有经验的农民打听，在前往九峰山旅游时，也多加留意。也许下 次你也能上宁波日报成为新闻任务呢。参看 图 四-5 俞国富带领下寻找棘螈，图 四-6 报 道洋山村发现棘螈，图 四-7 在洋山村发现一尾棘螈

图 四-5 俞国富带领下寻找棘螈 图 四-6 报道洋山村发现棘螈 图 四-7 在洋山村发现一尾棘螈 镇海棘螈在二十世纪三十年代发现于城湾(东经 121°50'12，北纬 29°49'54)，从此后在 此地再没有发现镇海棘螈。二十世纪三十年代镇海棘螈在瑞岩寺附近被重新发现，并建立 镇海棘螈保护区(东经 121°51'47，北纬 29°49'34)。除了瑞岩寺镇海棘螈保护区存在镇海棘 螈，我们还发现在北仑区春晓裘山村(又名球山村，东经 121°51'31，北纬 29°48'20)和鄞州 区东钱湖镇洋山村(东经 121°44'8，北纬 29°44'51)也存在镇海棘螈的分布。

86 第四章 镇海棘螈的种群保护

图 四-8 镇海棘螈的聚集区

STS 谴责镇海棘螈的偷猎和走私行为 通过几年的观察，我们发现在镇海棘螈的非繁殖季节，东钱湖区域的镇海棘螈要比瑞 岩寺保护区的镇海棘螈被发现的频率更高，我们由此推测前者分布的镇海棘螈可能更多。 但是，东钱湖区域的镇海棘螈还没有受到应有的保护，并且我们从当地的农民听闻(2007 年)，有香港人以每条 200 人民币的价格向当地农民收购镇海棘螈。香港存在两栖类动物交 易的巨大市场，走私出去的两栖动物通过香港发往全世界，成为国外两栖类爱好者的宠物。 在最近几年里，我们一直为东钱湖区域的镇海棘螈担心，因为媒体多次报道有游客在东钱 湖区域发现镇海棘螈并且配上照片，这就把镇海棘螈的详细的聚集地点暴露了(某次照片居 然就是我们发现的镇海棘螈聚集区)，这样做非常不谨慎，为此我们多次与媒体和发现者进 行沟通，但是收效甚微。 2012 年，不幸的消息再次传来，在日本的宠物店发现两条镇海棘螈，每条售价 1400 美元。荷兰知名学者马克斯·斯巴瑞博姆（Max Sparreboom）博士是著名的有尾两栖类专 家，就职于荷兰自然生物多样性中心，在国际有尾两栖类学术界和爱好者群体里有着很高 的威望和影响力。1999 年，宁波北仑区还曾特邀马克斯博士对镇海棘螈进行合作研究。也 是从那时起，马克斯开始了对镇海棘螈的关注和研究。然而就在 2012 夏天，马克斯得到一 个消息：经过日本爬虫学家的鉴定，在日本的宠物店发现了两只镇海棘螈，每只售价 1400 美元。荷兰学者呼吁大家不要购买棘螈，以杜绝走私。虽然日本出售镇海棘螈的商人已经 答应不再进口和销售镇海棘螈，但马克斯对此依旧担心：如果镇海棘螈继续遭遇走私，这 必定会导致这一物种的灭绝。为了尽可能避免悲剧上演，上周，马克斯写下了一封致全世 界蝾螈爱好者的公开信，呼吁大家避免收集或购买镇海棘螈。 原文：

87 第四章 镇海棘螈的种群保护

To all salamander enthusiasts: Many salamander lovers are fascinated by salamanders of the genera Tylototriton and Echinotriton. Some species are easy to breed and make interesting pets, others have bright colouration or bizarre body forms, yet others are entirely black and lead a very secretive life. In Western Europe, the US and Japan these salamanders are frequently found in the hobby. We should not forget, however, that most of these animals reach us via the international pet trade and have been collected illegally. Most species that are imported from China are protected by law in that country and their capture and export is against the law. Over the years there have been mass imports of salamanders, especially - but not only - of Tylototriton shanjing. Over-exploitation for medicinal purposes or for the pet trade may pose a serious threat to salamander populations and their survival. This has been emphasized more than once by concerned biologists, but law enforcement in China has thus far been insufficient to stem illegal and uncontrolled collection for export. Unfortunately, the demand for wild-caught salamanders persists, in spite of successful captive breeding projects by some zoos and individuals, and wild-caught animals continue to be imported. With only three small populations known, the Chinhai salamander, Echinotriton chinhaiensis, probably is one of the rarest salamanders on earth and is considered critically endangered (www.iucnredlist.org). This summer (2012) two specimens of Echinotriton chinhaiensis turned up in a Japanese pet shop. They were identified by a Japanese herpetologist, who noticed that one specimen had two of its toes clipped. He concluded that these animals might well have been caught in the Ruiyansi Park area near the city of Ningbo, where Chinese researchers have been conducting research and have monitored a population for many years. This was confirmed by Chinese researchers. This population was estimated as counting less than 400 adult animals in 1999. Since that time the habitat has suffered from tourism development and storms ravishing the area, resulting in a continuing decline of the population. The Japanese trader who offered the animals for sale (for US $ 1.400) has now been persuaded not to accept these animals anymore; Japanese researchers have obtained the two animals and will attempt captive breeding and controlled release of the larvae in the future, under the supervision of Chinese scientists. The authorities in the Ningbo area have been informed of this illegal collecting. Hopefully this will lead to measures being taken to prevent further collecting. I should like to appeal to the salamander hobbyists to refrain from collecting or buying specimens of Echinotriton chinhaiensis if these animals should appear in the trade again, and instead inform scientists. By tracking down the imports and alerting the Chinese researchers and local authorities we may be able to prevent further imports. It would be sad if the species would go extinct. Besides that, it would do the salamander hobby no good if by irresponsible consumer behaviour, terrarium keepers were implicated in its extinction. Max Sparreboom, Netherlands Centre for Biodiversity Naturalis, Leiden, the Netherlands. http://science.naturalis.nl/salamanders m-c-sparreboom(at)hetnet.nl

译文 15 ： 致所有蝾螈爱好者：

15 译者为四川师范大学教师侯勉

88 第四章 镇海棘螈的种群保护

很多蝾螈爱好者都醉心于疣螈属 Tylototriton 和棘螈属 Echinotriton 物种。一些易于饲 养的物种成为有趣的宠物，有些具有亮丽的色斑和奇特的外观，但是有些完全为黑色并一 直过着非常隐秘的生活。在西方世界的欧洲、美国和日本等地，这些蝾螈频繁的因为个人 爱好被发掘出来进行饲养。可是我们不应忘记，经由国际宠物贸易到我们手里的绝大部分 动物都是来自于非法采捕。绝大部分自中国输出的物种都是当地的保护动物，完全从非法 渠道走私而来。在过去的许多年里，西方世界进口了大量的蝾螈，尤其是红瘰疣螈 Tylototriton shanjing，但并不仅限于此。基于药用价值和宠物需求的过度采捕对于蝾螈的种 群和生存造成了严重威胁，这是生物学家们反复强调的问题，但中国的执法状况远不足以 阻止为走私而进行的非法采捕。不幸的是，尽管一些动物园和个人对这些蝾螈进行了成功 繁育，但对野外种群的需求仍在，这些来自野外的个体还不断的在出口着。 镇海棘螈 Echinotriton chinhaiensis 仅知 3 个很小的种群，它是世界上已知最珍稀的被 列为极危等级的蝾螈之一（www.iucnredlist.org）。今年夏天（2012）经由日本爬虫学家的 鉴定，有两只镇海棘螈在日本的宠物店被发现，他注意到这一类标本趾端平截与琉球棘螈 明显不同。他推测这两条棘螈或许是盗猎自宁波市附近的瑞岩寺公园，中国的研究者曾在 那里监控研究棘螈种群很多年。上述推论得到了中国学者的证实。镇海棘螈种群在 1999 年时调查推算不足 400 只个体，在那之后这一栖息地遭受了旅游发展和暴风雨的严重损害， 致使种群数量持续下降。 日本商人为出售镇海棘螈要价每只 1400 美金，目前他已经接受劝喻不再进口和销售这 一物种。日本爬虫学者们得到了两只个体并且将努力饲育它们，将来会在中国专家的监控 下对人工繁殖幼体进行野放。宁波地区的权威人士已经得知这一非法采捕行为，希望这能 促进保护措施的调整，以期防止再次出现盗猎。 我在这里想呼吁蝾螈爱好者们：如果镇海棘螈再次出现在商业交易中，请避免收集或 购买它们，而代之以及时通知专业学者。追查进口渠道并通知中国研究人员和产地权威人 士或许能有效防止更多的走私行为。如果这一物种灭绝将是非常悲哀的事情！此外，如果 因为自己不负责任的消费行为而导致饲育者被牵连于物种的灭绝，这对于我们的蝾螈爱好 是没有好处的。 荷兰莱顿市 荷兰自然生物多样性中心：马克斯. 斯巴瑞博姆 个人主页： http://science.naturalis.nl/salamanders

译者按： 马克斯博士是著名的有尾两栖类专家，在国际有尾两栖类学术界和爱好者群体里有很 高的威望和影响力，与国内很多专家都有学术交流，目前正致力于编纂一部全新的《旧大 陆有尾两栖类图鉴》，他也是我的好朋友，曾热心的为我修订学术论文。接到他的邮件，我 心情非常很沉重，虽然这一消息对我不是新闻，但传言中的走私行为得到证实不能不让人 感到愤怒和遗憾！早在去年的香港爬展据说就有两对镇海棘螈被展出，今年 3 月又有海外 消息说镇海棘螈已经走私到香港的爬虫商手里，当时我很希望这些只是谣言…然而，现实 很残酷的证实了它们被走私到国外的事实。去年，大量的远东爪鲵 Onychodactylus fischeri、 头盔棱顶蟾 Ingerophrynus galeatus 和霸王岭睑虎 Goniurosaurus bawanglingensis 也是经地下 黑市从香港走私出境的，今年的这一事件更把国产野生两栖爬行动物的走私推向了一个高 潮！ 我们必须深刻的反思：目前的野生动物保护法规是不是有所滞后了？是否应该尽快提 高镇海棘螈及其栖息地的保护级别和标准？政府是不是应该在栖息地保护和走私行为缉查 方面加大力度，确保执法更迅速有力？国内有林、农和海关等相关部门与香港特区政府渔 农处和海关缉私部门在野生动物走私贸易方面是否应该进一步加强合作？在中港两地的野

89 第四章 镇海棘螈的种群保护

保法律法规应用上是否应该进行全新的沟通与对接？否则，国产野生动物黑市贸易和走私 将无法得到遏制和有效打击。 镇海棘螈的走私虽说在法律层面只是国家二级保护动物的盗猎和非法贸易，与其他国 家二级保护动物的非法走私并无本质不同，但是相较于其他的二级保护动物，它的处境是 最危急的，已在中国濒危动物红皮书中被红色名录列为极危级物种！在种群数量问题上， 它的濒危程度甚至超过了大熊猫、金丝猴等许多旗舰物种，如果仅仅按国家二级保护动物 的级别对它进行保护和对盗猎进行处置，它的彻底灭绝将不可避免！此次事件，使我国大 陆和香港特别行政区的野生动物保护工作漏洞再次暴露在国际社会面前，此前国际舆论就 一直对我国的保护措施落实不利多有诟病，如果再不奋起弥补，我们失去的将不仅仅是面 子，而是一个个珍稀的物种和国际大家庭对我们的尊重！

研究性小课题 镇海棘螈产生的地质年代 两栖类形成于距今 3.5 亿年前的石炭纪，当然当时原始的两栖类和如今的两栖类有很 大的差别，镇海棘螈也不可能如此早就出现了。那么有什么方法可以推论镇海棘螈的出现 年代呢？可惜目前还没有发现镇海棘螈的化石，否则将是非常好的线索。本书描述镇海棘 螈是 1500 万年前产生的生物种类，是基于物种形成的地理隔离假说推论的。因为生活在琉 球群岛上的琉球棘螈和生活在大陆的镇海棘螈一定源自同一祖先，而通过地质考察发现琉 球群岛与大陆在 1500 万年之前早就分离，所以推断镇海棘螈在 1500 万年前已经产生 16。 同学们可以看出这种推论当然并不精确，却有助我们去了解镇海棘螈。 同学们，根据你学习的生物进化的知识，你认为在生物进化的历史长河中，是无尾的 两栖类出现的早，还是有尾的两栖类出现的早呢？根据你的判断，对这个小课题又有什么 新的思路？ 如果我们查询生物进化的地质年代表，会发现 1500 万年这个数据似乎有点问题，你对 此有何自己的看法呢？

16镇海棘螈是 1500 万年产生的生物，是中科院谢峰教授等人的观点，也为浙江自然博物馆认可。

90 第四章 镇海棘螈的种群保护

宙 代 纪 百万年前 主要进化事件

第四纪 现代人(0.15 百万年前) 1.8 新生代 最早的人科出现(5 百万年前) 第三纪 哺乳动物、鸟类、被子植物走向繁盛 65 恐龙在白垩纪末灭绝(65百万年前) 白垩纪 最早被子植物(140 百万年前) 144 裸子植物和恐龙繁盛 中生化 侏罗纪 鸟类(150百万年前) 213 最早的哺乳动物(225百万年前) 三叠纪 最早的恐龙出现(235 百万年前) 248 显生宙 二叠纪 裸子植物走向繁盛 286 最早的爬行类出现(300 百万年前) 石炭纪 巨大煤田形成(350 百万年前) 最早的种子植物出现(350 百万年前) 360 泥盆纪 古生代 408 最早的两栖类出现(360 百万年前) 志留纪 最早的陆生植物出现(400 百万年前) 438 多细胞藻类繁盛 奥陶纪 505 最早的鱼类出现(560 百万年前) 寒武纪 出现动物各个门的简单类型(590 百万年前) 藻类多样化 590 蓝细菌在元古宙末走向衰落 多细胞真核生物出现(1000 百万年前) 元古宙 最早的真核细胞出现(1400 百万年前) 氧气在大气中聚集 2500 蓝细菌走向繁盛 太古宙 生命起源、细胞形成、光合作用出现 3500 冥古宙 地球形成 4600 表格 四-1 地址年代表

第二节 镇海棘螈与生物多样性

一 生物多样性的含义

“生物多样性”一词是 20 世纪 80 年代初出现于自然保护刊物上，《生物多样性公约》第 二条中对“生物多样性”作了如下解释：“生物多样性是指所有来源的活的生物体中的变异 性，这些来源除其他外，包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体， 这包括物种内、物种之间和生态系统的多样性。” 1995 年，联合国环境规划署(NNEP)发表的关于全球生物多样性的巨著《全球生物多 样性评估》(GBA)给出了一个较简单的定义：“生物多样性是生物和它们组成的系统的总体 多样性和变异性”。用句通俗的话说：生物多样性是由地球上所有的植物、动物和微生物， 它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统共同构成的。

二 生物多样性的三个层次

生物多样性由遗传（基因）多样性，物种多样性和生态系统多样性等部分组成。遗传 （基因）多样性是指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。物种多样性是生物 多样性在物种上的表现形式，可分为区域物种多样性和群落物种（生态）多样性。生态系 统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性。遗传（基因）多样性和物种

91 第四章 镇海棘螈的种群保护

多样性是生物多样性研究的基础，生态系统多样性是生物多样性研究的重点。 物种多样性常用物种丰富度来表示。所谓物种丰富度是指一定面积内种的总数目。到 目前为止，已被描述和命名的生物种有 160 万种左右，但科学家对地球上实际存在的生物 种的总数估计出入很大，由 500 万到 1 亿种。其中以昆虫和微生物所占的比例最大。 基因多样性代表生物种群之内和种群之间的遗传结构的变异。每一个物种包括由若干 个体组成的若干种群。各个种群由于突变、自然选择或其他原因，往往在遗传上不同。因 此，某些种群具有在另一些种群中没有的基因突变(等位基因)，或者在一个种群中很稀少 的等位基因可能在另一个种群中出现很多。这些遗传差别使得有机体能在局部环境中的特 定条件下更加成功地繁殖和适应。 不仅同一个种的不同种群遗传特征有所不同，即存在种群之间的基因多样性；在同一 个种群之内也有基因多样性——在一个种群中某些个体常常具有基因突变。这种种群之内 的基因多样性就是进化材料。具有较高基因多样性的种群，可能有某些个体能忍受环境的 不利改变，并把它们的基因传递给后代。 环境的加速改变，使得基因多样性的保护在生物多样性保护中占据着十分重要的地位。 基因多样性提供了栽培植物和家养动物的育种材料，使人们能够选育具有符合人们要求的 性状的个体和种群。 生态系统多样性既存在于生态系统之间，也存在于一个生态系统之内。在前一种情况 下，在各地区不同背景中形成多样的生境，分布着不同的生态系统；在后一种情况下，一 个生态系统其群落由不同的种组成，它们的结构关系(包括垂直和水平的空间结构，营养结 构中的关系，如捕食者与被捕者、草食动物与植物、寄生物与寄主等)多样，执行的功能不 同，因而在生态系统中的作用也不一样。 总之，物种多样性是生物多样性最直观的体现，是生物多样性概念的中心；基因多样 性是生物多样性的内在形式，一个物种就是一个独特的基因库，可以说每一个物种就是基 因多样性的载体；生态系统的多样性是生物多样性的外在形式，保护生物的多样性，最有 效的形式是保护生态系统的多样性。

三 生物多样性的价值

生物多样性的意义主要体现在生物多样性的价值。对于人类来说，生物多样性具有直 接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值。 直接价值生物为人类提供了食物、纤维、建筑和家具材料、药物及其他工业原料。单 就药物来说，发展中国家人口的 80%依赖植物或动物提供的传统药物，以保证基本的健康， 西方医药中使用的药物有 40%含有最初在野生植物中发现的物质。例如，据近期的调查， 中医使用的植物药材达 1 万种以上。 间接使用价值是指生物多样性具有重要的生态功能。无论哪一种生态系统，野生生物 都是其中不可缺少的组成成分。在生态系统中，野生生物之间具有相互依存和相互制约的 关系，它们共同维系着生态系统的结构和功能。野生生物一旦减少了，生态系统的稳定性 就要遭到破坏，人类的生存环境也就要受到影响。 潜在使用价值野生生物种类繁多，人类对它们已经做过比较充分研究的只是极少数， 大量野生生物的使用价值目前还不清楚。但是可以肯定，这些野生生物具有巨大的潜在使 用价值。一种野生生物一旦从地球上消失就无法再生，它的各种潜在使用价值也就不复存 在了。因此，对于目前尚不清楚其潜在使用价值的野生生物，同样应当珍惜和保护。

92 第四章 镇海棘螈的种群保护

生物多样性还有美学价值，可以陶冶人们的情操，美化人们的生活。如果大千世界里 没有色彩纷呈的植物和神态各异的动物，人们的旅游和休憩也就索然寡味了。正是雄伟秀 丽的名山大川与五颜六色的花鸟鱼虫相配合，才构成令人赏心悦目、流连忘返的美景。另 外，生物多样性还能激发人们文学艺术创作的灵感。

阅读材料 生物多样性与生活

生物多样性与健康 生物多样性同样关系到我们的健康和这个星球的健康。实际上，你的健康和这个星球 的健康之间的关系是密不可分的。 当我们生病的时候，我们依赖自然环境去帮助我们恢复健康。多少年以来，人们从自 然世界中寻找对于伤病的治疗方法。植物为现代医药提供了有效的成分，比如制作阿斯匹 林的成分。顺势疗法的医药也是大量利用植物成分的。从金钱的角度看，入药的植物的价 值是无法算清的。世界上这些以植物作为基础的药物的总价值大约是 6 千亿。 生物多样性的经济价值是多数人并不了解的，但在医药公司的科学家们正在忙着从植 物中寻找治疗一些特定疾病的特定药物成分。就在不久以前，专家们在太平洋紫杉树和马 达加斯加长春花中发现了用于治疗癌症的植物成分。也许，某一天我们能够从一株植物上 发现杀死艾滋病病毒的植物成分。 传统医学的医生依赖植物和药草治疗疾病已经有很长时间了。在现代，人们也十分欣 赏传统医学的疗效。比如说，东部非洲的 Maasai 人以他们的传统方式做肉、牛奶或血制品 时，他们会加入一些树皮,这样的方法做出来可以减少胆固醇。 然而，对入药植物和动物的收获也并不都是好事。实际上，对这些植物、动物的需求 导致这些物种濒危。传统药物用乌龟入药导致这个物种的极度衰落。 我们反复地从地球的药柜中搜寻药物。我们需要保护生物多样性，以便大自然的药柜 能够储有现存医药的成分，和未来我们需要抵制新的疾病时制造新药的所需成分。

生物多样性与你呼吸的空气 在一些城市中，尤其是在夏天，呼吸外面的空气是不健康的。我们知道我们必须减少 汽车尾气污染、工厂废气污染、发电厂的空气污染来保证现代生活。是的，我们都知道这 些，但是你知道生物多样性对于环境的自动清洁起着什么样的作用吗？ 树和其他绿色植物吸入二氧化碳--这种主要由汽车尾气和工厂排放的产生的温室气 体，然后还给自然纯净的氧气。生物多样性是这个世界的空气净化器。 然而，我们持续不断的砍伐树木,把它们切开运往各地。世界上，492 种树木物种已经 有濒临灭种的危险。我们已经砍伐掉曾经装点着地球的大约一半的树木。我们砍伐但不修 复，如此已经伤害了地球的肺。就像一个一天要抽 10 包烟的瘾君子，一直吸烟，而损坏的 肺一块块地被切掉。我们的肺还剩多大一块？ 另外,在许多地方，我们引入外来入侵物种。在过去的 200 年里，我们将一些树种从世 界的这一头运到那一头。这种行为有的已经发展到一种产业的规模，像桉树和藤条。也有 一些退休人员或旅行者从他们的家乡将土产的植物或是树木带上，随他们旅游。 问题是，这些植物完全适应它们原本的生长地，它们却并不适应新的地点生长。它们 也许比当地物种需要更多的水，或者需要杀虫剂来帮助它们不被当地的虫子蛀食。 我们必须尊重自然的安排，不要强迫某些特性的改变。顺其自然。这样，地球的肺能 呼吸得更舒服些。

93 第四章 镇海棘螈的种群保护

生物多样性与我们喝的水 所有的生命都离不开水，所以，生物多样性也与水资源有关。 因为我们只有有限的水，不是说我们将来什么时候都能从火星上运船下来。生物多样 性、特殊的不同生态系统净化我们的水：森林、土壤和细菌、小溪与云彩一起运作--实际 上是过滤，才使我们重新喝到水。没有生物多样性，这个世界就会变得贫瘠与中毒--更像 火星--然后我们就不能再生存在地球上了。 所以，问题是，你已经准备好搬到另一个星球上去生活了吗？

生物多样性、气候和灾难 你意识到最近我们一直在遭遇奇怪的气候吗？ 科学证据是无法驳斥的：地球的气候正在变化。整个地球上一直发生着奇奇怪怪的事 情--珊瑚礁死亡、大型泥石流、不寻常的倾天大雨、一些地区的持续干旱。不管是因为工 业排放原因还是自然因素的原因，世界对这些现象的应付机制依旧是相互紧密联系的，从 生态系统方面到生态系统中的各类生命间。 例如，在地球上的许多地方，人们发现当他们砍伐森林后，它们的乡村和城镇就容易 遭遇洪水。当这种洪水来时，就比以往的洪水要更凶猛、更快速。为什么？不是火箭的推 力让它们变得更快，而是因为树可以用它们的根保持水土。根在湿潮季节里吸水并在夏天 放出水分来。这是一种自然调节方法。

四 生物多样性的保护措施

保护生物多样性就是在生态系统、物种和基因三个水平上采取保护战略和保护措施. 主要有： 1. 就地保护，即建立自然保护区， 2. 迁地保护，如建立遗传资源种质库、植物基因库，以及野生动物园和植物园及水族馆 等。 3. 宣传保护，制定必要的法规，对生物多样性造成重大损失的活动进行打击和控制。 保护生物多样性，是全球共同的大事，最主要的是要行动，这必须所有缔约国广泛合 作，积极行动，制定必要的法规，对生物多样性造成重大损失的活动进行打击和控制，对 濒临灭绝的物种、破坏严重的生态系统和遗传资源实行有效的保护和抢救。

专题研究 保护镇海棘螈的措施 š 阅读一下材料，分析柴桥中学、中央电视台、北仑林场各主要采用了哪种保护措施？ 中央电视台 中央电视台“科教片之窗”节日组合作，拍摄了《神秘濒危的两栖动物—— 镇海棘螈》、《追寻镇海棘螈》电视专题片，中央电视台“走进科学”栏目于 2003 年拍摄了 专题节目。 北仑林场 2001 年北仑林场联合浙江自然博物馆和中科院成都生物所三方在宁波北仑共同 建立了镇海棘螈保护区。 柴桥中学 2007 年 5 月柴桥中学在学校教学楼旁模拟棘螈自然生长环境，建造了镇海棘螈 野外饲养和繁殖场地并已经与中科院成都研究所研究员谢峰等中国两栖类动物保护专家建 立合作关系，在其指导下对镇海棘螈进行人工繁殖，然后放归大自然。鉴于目前镇海棘螈

94 第四章 镇海棘螈的种群保护

的保护现状，由柴桥中学通过生物课程资源整合的方式，组织师生进行科学探究、构建柴 桥中学镇海棘螈特色校园文化、构建柴桥中学的“拯救镇海棘螈”校本课程，并通过课题 的开展，课程的建立、实施，在全社会引起反响，共同来保护这一物种。参看 图四-9 CC TV拯救系列，图四-10 镇海棘螈保护区，图四-11 柴中镇海棘螈圈养基地

图四-9 CCTV 拯救系列 图四-10 镇海棘螈保护区 图四-11 柴中镇海棘螈圈养基 地

阅读材料 走进科学之拯救镇海棘螈

《走近科学》编导在线推介《拯救》系列 17

央视国际 2003 年 10 月 14 日 11:19 【love容若】下午好，嘉宾能谈谈为什么要拍《拯救》这个专题片吗？你们期望得到什么 样的效果？参看 图 四-12 央视精心打造的动物保护题材，大型系列专题片《拯救镇海棘 螈》。 【《走近科学》总制片人：郭之文】现在环境保护这个 话题已经说的很多了，但是我们大家最关注的好象主 要还是大熊猫、东北虎、金丝猴和这两年说的比较多 的藏羚羊等等。其实环境保护是一个很大的问题，所 有的生物从生态平衡的角度都有它存在的价值，都需 要我们人类对它们进行保护。大家可以发现我们这个 系列专题中除了中国动物保护中做得最成功的，在中 图 四-12 央视精心打造的动物保 国死而复生的麋鹿之外，其它大多是大家不太熟悉的 护题材，大型系列专题片《拯救镇 物种的保护工作。我们就是想传达这样一种—每一种 海棘螈》。 生物在我们的世界上都有它存在的价值的这样一种观 念。 网友们与编导就专题片中涉及的珍惜动物和趣闻进行了热烈的讨论。 【科技频道版主】我想很多朋友对“镇海棘螈”这种生物还缺乏认识，包括我，请编导大概 介绍一下它的价值和意义。 【刘海忱：《走近科学》编导】90 年代中期，大熊猫可能是不足一千只，其它的属于极度 濒危动物已在八、九百只。可是镇海棘螈也就三百来只，到现在也不过八百多只。镇海棘 螈是在浙江宁波地区有一个林场里面，是一个黑黑的、扁扁的，像四脚蛇一样的动物，它 有一个特点就是易发怒，肋骨唰一下就刺出来了。它在繁殖方面也有特别新奇的地方。19 32 年的时候，我国有一位动物学家曾经发现过这个物种并写过一篇文章，从那以后日军侵 华，标本就遗失了，以后的 50 年间谁也没有见过它。80 年代的时候我国在编写动物志的 时候，考虑要不要把它编进去，就得需要这个活体的标本，到底能不能找到它？希望您看

17 引自 http://www.cctv.com/science/20031014/100500.shtml

95 第四章 镇海棘螈的种群保护

看我们的片子，如果没有什么特殊情况，本周三晚上 8：00 请关注这个带有悬念色彩的片 子——《追寻镇海棘螈》，看过以后希望和大家交流交流！谢谢！ 【科技频道版主】据我了解，生物好象达不到一定数目就没有种族繁殖下去的可能，请问 镇海棘螈还能依靠自己的力量繁衍下去吗？ 【刘海忱：《走近科学》编导】镇海棘螈的繁育经历过很长时间，一开始科学家发现这个东 西以后，因为它是昼伏夜出的规律，所以观察它的是很难的。后来他们也想了很多的办法， 最后他们还是采用科技手段——夜视仪的观察办法才看到了镇海棘螈的交配过程，也是一 个非常有意思的过程。中科院成都生物研究所的专家们把镇海棘螈带回到成都进行观察它 的习性和繁殖特性，取得了成功。大概有两百只繁育成功，然后放归原栖息地。另外，北 仑这个地方也建立了一个特别温馨舒适的小环境，使得镇海棘螈的繁育得到了一些发展。 【pxtx.fishgun】想请问一下：如果自己去了浙江北仑区，能自己到野生环境中去看看这种 生物吗？ 【刘海忱：《走近科学》编导】可以。到镇海那地方还坐一段车到北仑林场，那地方空气、 阳光、环境都特别好，镇海棘螈就保护在一个大概两平方公里的保护区里面，那里面还有 一个小型的展览馆，可以得到很好的知识。不过最好还是到中科院成都生物研究所，他们 那儿也有一个关于两栖类爬行动物的展馆；还可以到浙江省自然博物馆，也是非常好看的， 那里有第一个发现的镇海棘螈的模式标本。 【pooh111】《追寻镇海棘螈》一定要看！其实面临棘螈处境的物种在我国还非常的多，刘 老师是否考虑继续制作类似题材的片子呢？ 【刘海忱：《走近科学》编导】如果题材合适，但一定得要有保护的结果，或者有一种能够 提起人思考的题材，我特别希望能再继续做下去。前一段看到吃野生动物，挺心疼的，我 也希望通过这些科普片能唤起大家的爱心，因为动物和我们是一样，都是地球的生物，你 爱护它，它肯定也爱护你。 【10 视新鬼刀】是这样，我是一名非常热爱科学、有志于科普的大学生，但是现在的专业 无论是和“科学”还是“电视”都挨不上边。听了您的回答我更坚定了信心，以后会继续努力 的。谢谢！ š 阅读了以上这段文字，观看了央视的这个节目，你有何感想呢？和同学们说一说！想 进一步了解我们家乡的这一珍稀动物吗，就让我一起来研究如何保护镇海棘螈吧！ š 走进科学经常推出与生物学有关的节目，观看一次节目，并写下你的观后感。

网站登陆 z 镇海棘螈纪录片(3 篇) http://you.video.sina.com.cn/a/1328414-1402241451.html

思考和讨论 保护生物多样性、保护镇海棘螈 1. 从保护生物多样性的角度，你认为保护镇海棘螈的意义在哪里？ 2. 展开你的想象力，镇海棘螈的潜在使用价值可能会怎样表现出来？ 3. 2008 年伊始的这场全国大范围降雪来势汹汹，不仅摧毁了各地的交通、电网，似乎连 钢筋水泥也显得是那么的不堪一击。有气象专家指出：雨雪冰冻灾情与北极环境遭破 坏有关。关注全球性生态环境问题，作为高中生的我们有什么力所能及的行动吗？参 看 图 四-13 抢救铁路

96 第四章 镇海棘螈的种群保护

人工授精后产下的大熊猫

科学家从精子库中取出大熊猫精子 图 四-13 抢救铁路 图 四-14 人工授精大熊猫成 图 四-15 中科院生物研究所 功产下幼仔 已经对镇海棘螈进行 DNA 测 序

思考和讨论 生物工程与保护镇海棘螈 参看 图 四-14 人工授精大熊猫成功产下幼仔 š 在“人与生物圈”这一必修内容的学习过程中，有同学提出利用生物工程技术特别是 克隆技术保护镇海棘螈，全班围绕克隆技术能否真正保护镇海棘螈展开了热烈的讨论， 分析以下材料提出你自己的想法。 š 同学们按照观点的不同分为两组，每组选出 5 位同学作为代表开展辩论，辩论要求围 绕“克隆能否拯救镇海棘螈”的主题，辩论前要求查阅相关资料，辩论要求观点鲜明， 论据确凿，逻辑严密，言而有理。不参加辩论的同学参与打分，选出最佳辩论组合及 最佳辩手。参看 图 四-15 中科院生物研究所已经对镇海棘螈进行DNA测序

背景 在 20 世纪 70 年代，随着分子生物学的进步，与工程技术相结合，开辟了生物 工程（也叫生物技术，biotechnology）新领域，相继出现了基因重组技术、克隆技术、DN A 和蛋白质序列分析技术、分子杂交技术、细胞和组织培养技术、细胞融合技术及核移植 技术等新技术，促进了基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、染色体工程、组织工 程及胚胎工程等工程的诞生和发展，已在工业、农业、环保和医疗卫生等方面得到了广泛 应用，并取得了许多突破性进展。

克隆可能拯救濒危物种吗?18 克隆可谓是当今最时髦、然而也是最危险的词汇。自从 1996 年英国科学家用年绵羊体 细胞成功克隆出 “多莉羊”以来，“克隆牛”、“克隆猪”陆续出现，尽这些克隆出来的生 命体不是在胚胎发育过程中夭折就是刚出生不久便死去，但它仍然使全世界震惊 。 客观地说，克隆这一生物工程技术在动物养殖业中有应用前景，尽管这种前 景十分遥 远。利用体细胞核克隆动物将大量繁殖优秀的动物个体，而不用担心优秀 个体的遗传物质 在繁育过程中被其他个体的遗传物质混杂。此外，现在人们能够对 染色体上的基因进行定 位，能够用类似外科手术的方法将染色体中的有害基因去 掉，也可以人为制造基因缺陷， 这种技术称作 “基因敲除技术”。更诱人的前景是 如果将体细胞核克隆技术和基因敲除技 术结合起来，可以克隆那些既剔除了遗传 疾病又保持优秀性状的新的动物个体，并无性复 制那些人工制造遗传缺陷的实验 动物，这些实验动物可以作为药学、医学和遗传学实验模 型。 最近，日本东京农业大学河野友宏教授领导的研究小组利用两只雌鼠卵子中的遗传物 质以无受精的方式繁殖成功幼鼠，成功地进行了高等生物的单一性别繁殖。当人们在实验

18中国科学院动物研究所 蒋志刚

97 第四章 镇海棘螈的种群保护

室里完成这一系列研究时，其效应很快超越了实验室和研究所的空间。 人们常常设想人工繁育珍稀濒危动物时，应用动物的体细胞核克隆技术将能够复制那 些繁殖力低的珍稀濒危动物。应当指出：在看到体细胞核克隆繁殖动物前景的同时，我们 应当看到这项技术距实用仍有相当的距离。利用克隆技术繁殖珍稀濒危动物是人们首先想 到的。在克隆 “多莉”的过程中，研究人员用了 3 只羊一只提供空卵泡，一只提供乳腺细 胞，另一只妊娠。但是，克隆动物大都短寿，人们推测可能在手术过程中，损伤了 DNA 链。虽然人们对绵羊的解剖和繁殖生理了如指掌，也仅仅取得了 1／247 的成功率。不用说 1／247 的成功率，就连我们目前人工圈养的 160 余只大熊猫，其中多数也不能正常发情 交配。即便是利用 3 只雌性大熊猫繁殖成功一只大熊猫的话，也不算是成功的保护繁育。 且不论从一种动物取得的成功经验要应用到完全不同的动物身上时，成功的概率有多大。 物种的遗传多样性决定了物种的生存能力，决定了物种适应复杂多变的自然环境的潜 力。在进化中，有性繁殖之所以出现，是因为动物通过有性生殖过程交换遗传物质，从而 提高了动物的遗传多样性，提高了动物适应环境的能力。作为动物物种成功保育的前提是 在进化的状态下保存物种的生存能力，这要求保存和丰富物种的遗传多样性。目前物种的 遗传多样性离不开有性繁殖。而应用体细胞核克隆繁殖动物时，由于克隆动物是像复印一 样，完全复制动物的遗传信息，所以克隆动物具有与亲代完全一样的遗传结构。这样，即 使可能克隆一些珍稀濒危动物的个体，但是这些物种的遗传多样性却没有增加。

克隆技术：拯救濒危物种的诺亚方舟 19 随着全球环境污染和生态破坏的日益加剧．世界物种资源受到极大威胁，特别是一些 珍稀物种的消失．大量有用基因遭到灭顶之灾．如何拯救濒危物种、保护有用基因成为世 界关注的难题近十多年来，随着生物技术，尤其是基因技术的不断进步，这一难题正逐步 被化解。如在植物方面，植物种质的保存曾引起世界各国科学家和政府的广泛重视，现在．通 过低温保存种质．进而抢救有用基因的研究进展很快科学家已经发现胡萝卜和烟草等植物 的细胞和组织．在 - 20℃至 - 196℃下贮藏数月，依然能恢复生长，再生成植株。 关于抢救濒危动物的研究，多年来一直进展不大。不过，1997 年一只名叫“多莉”的 羊的诞生，改变了这状况。“多莉”是英国科学家利用羊的体细胞而不是生殖细胞，通过克 隆技术制造的，因此．它是一只没有父亲的羊。“多莉”的诞生，标志着高等动物的单性繁 殖成为可能。 克隆技术是人类对无性繁殖生命的创造，它改变了体细胞遗传基因表达不可逆转的传 统观念。因此，克隆技术可用来拯救濒危动物，从而改变稀有物种逐渐灭绝这一现象采用 异种(跨物种)克隆、借腹怀胎技术不仅可达到增加数量的目的，还可能使一些濒危、甚至 已经灭绝的动物重新生括在地球七。事实上．不少科学家正在把这种先进的生物工程技术 应用于拯救濒危动物的实践中。 今年 1 月 8 日，美国科学家通过借腹怀胎技术．使一头普通的美国奶牛“贝茜”产下 一头稀有的印度野牛牛犊“诺亚”。印度野牛是生活在亚洲的印度和缅甸等国家丛林中的一 种野牛，这些体重逾吨的大型食草动物由于肉味鲜美而被人类捕系到了濒临灭绝的程度为 挽救印度野牛．美国科学家从奶牛“贝茜”的子宫中取出一枚卵子。去除携带了“贝茜” 遗传基因的 DNA 物质．再植人印度野牛的遗传基因，然后培育成胚胎。不过．植入的遗 传物质是从一头 8 年前就已经死去的印度野牛的表皮单细胞中截取的。“这表明，克隆技术 可以使我们利用濒危动物的组织或细胞，通过其它动物制造出我们想要的动物来。”美国《科 学》杂志编辑约翰·雷尼说。

19龙楠 环境-2001 年 5 期

98 第四章 镇海棘螈的种群保护

我国科学家也在积极行动，中国科学院动物研究所的专家已经把克隆技术应用于拯救 大熊猫的实践中。据克隆大熊猫计划的项目负责人陈大元教授介绍说。由于大熊猫是濒危 动物，数量极少，每年的配种期也很短，每年一个饲养场里只有 2-3 只大熊猫可能发情、 排卵，卵子数量稀少。为了节约卵子资源，此次方案是取大熊猫的体细胞，取它的遗传物 质，借用别的动物来生大熊猫，即所谓异种克隆技术。假如大熊猫克隆成功，无疑对挽救 其它濒危动物有很好的借鉴意义。 随着克隆技术的日趋完善，有的科学家乐观地认为：克隆技术可以制造出人类想要的 任何一种生物，甚至包括一些史前动物，只要人类拥有它们的遗传基因美国科学家将今年 1 月诞生的那头克隆印度野牛取名为诺亚，就是希望克隆技术能够成为拯救濒危物种的诺 亚方舟。 但是，不少科学家对此表示怀疑，因为在保护濒危动物方面，克隆技术还存在许多问 题首先是克隆动物的成功率还比较低，如克隆羊“多莉”有 5 个妈妈科学家们一共用了 27 7 个胚胎才成功克隆出多莉克隆印度野牛“诺亚”．科学家共培育了 40 千胚胎，但只有植 入“贝茜”子宫的胚胎才是唯一成功的而另一方面野生濒危动物基数少，可供克隆实验的 个体则更少自鳍豚为例，世界上仅剩不足百头．我国武汉白鳍豚馆人工饲养的自鳍豚．是 人类唯一可供克隆实验个体，且为雄性．这些都是利用克隆技术拯救濒危物种研究中的难 点 其次，科学家对克隆技术的安全性也提出了质疑认为克隆过程可能会损害克隆对象。 今年 3 月 25 日出版的美国《纽约时报》刊登了一组对在克隆技术研究方面颇有造诣的科学 家的采访。自从四年前英国的科研人员宣布成功地克隆出小羊多莉以来，世界上陆续克隆 出了不少动物分布在不同的国家但是负责跟踪这些克隆动物的科学家警告说，这些克隆动 物经常出各种病状。这些疾病包括心脏和肺部问题，而最严重则是免疫系统的问题。率先 克隆出老鼠的夏威夷大研究员柳町说一些克隆鼠在相当于人 30 岁年龄之的阶段发育正常 但过了这个时同就突然发胖甚至度肥胖，而研究员对这些老鼠喂的食物与正常老鼠样的。 美国得克萨斯农机大学的克隆专家威斯特辛说．克隆牛通常有先天性心脏肥大或肺肥大的 疾病它们出生后眼睛比正常牛睁开得晚第一只用成年动物体细胞克隆出的小羊多莉虽然看 上去是健康的，但研究人员发现它长得过于肥胖而不得不将之隔离，并对之实施节食。而 印度野牛“诺亚”，更是在出生仅仅天之后就因细菌感染而死去。 这些专家认为，克隆技术本身正是造成这些问题的根本，因为研究员在实验室里把成 年动物体细胞的传物质转人被抽空的卵细胞中获得克隆体“受精卵”的短暂过程中．会随 机地使克隆体的遗传信息出这些基因变化或是导致动物出生时便死亡．或是生命后期患有 严重疾病，因此他们认为克隆健康动物是十分困难的。 其实，克隆技术无论如何完善．它毕竟是人类改造自然的一种武器而已，只能是人娄 设法增加濒危物种体的一个途径，不可能取代濒危物种的自然繁殖，人更不能幻想依靠克 隆技术来保护濒危物种和生物多性。联合国环境规划署之所把今年世界环境日主题确定为 “世间万物．生命之网，就是希望通过现代技术、传统手段等各种方式来保护地球上的各 种生命。换而言之，保护濒危物种需要的是现代技术与传统手段的结合．各自发挥自己的 优势。正如大熊猫研究专家克隆大熊猫计划的项目负责人陈大元教授所说．为挽救大熊猫 于濒危状态，人们一直致力于大熊猫人工繁育研究，并获得重大突破，但是由于大熊猫的 精子和卵子资源有限．人工授精也并不能挽救大熊猫种群数量下降的趋势，大熊猫濒危的 帽子还是摘不掉，因此在维持自然繁殖的前提下，专家们还得想更多的办法来帮助增加大 熊猫的数量，最好的方法就是采用无性繁殖技术——克隆．但克隆只是辅助生殖，它不会 代替大熊猫的自然繁殖。 有的科学家甚至认为克隆技术在科学上是一项重大突破．将尝对生命科学的发展带来

99 第四章 镇海棘螈的种群保护

难以估量的影响．但与野生动物保护是两码事。克隆出来的动物就其本质而言是一种新型 的家畜和家禽，它们不会也不可能在野生条件下存活．很难在历经千百年生存斗争洗礼而 形成的生态系统中，找到自己的位置。 生态学家指出，最近几十一年里，人类在野生动物保护方面，经历了从对单个物种的 保护到重视生物多样性及其栖息地生境保护的认识和实践上的飞跃。最初人类对濒危动物 采取一个物种一个物种的保护方式，但实践证明，物种之间相互依存，共同构成生态系统。 生物多样性越多，生态系统越稳定。基于单个物种的保护来实现濒危物种的保护在理论和 实践上都是不可能的。栖息地的保护优于一切，已经成为人们的共识。因此，原地保护， 即在物种原来生存地保护其生境，这将是新世纪生物多样性保护方面的研究重点。栖息地 的破碎化(片段化)现在是并将继续是学者们研究的热点随着地球承载的人口数量越来越 多。动物栖息地破碎化也日益严重，原来的动物种群失去了彼此的联系。遗传的多样性受 到阻碍，长此以往，一些物种可能灭绝但我们也不必过于悲观，要看到，物种对环境有一 定的适应能力。只要我们认真研究物种对栖息地破碎化的适应能力，并对其不适应的方面 加调整和改善，拯救濒危野生动物并非幻想。 当然在新世纪里人类不会也不可能回归到“纯自然状态”，“片面强调以自然为本”、“还 自然本来面目”是一种“乌托邦”式的自然主义。科学与社会的进步是一个不断发现自身 的不足并加克服从而不断自我完善的过程二十一世纪，人类保护环境，保护生物多样性， 不可能离开科学的帮助综合利用各门科学成果探索并逐步掌握自然奥秘，这是生物多样性 保护的必由之路。

第三节 镇海棘螈与九峰山“镇海棘螈”自然保护区

一 自然保护区

为保护生物的多样性，人们把含保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来，进 行保护和管理，这就是自然保护区。建立自然保护区是保护生物多样性最为有效的措施。 我国现已建成许多保护生态系统类型的自然保护区和保护珍稀动植物的自然保护区。 自然保护区是“天然基因库”，能够保存许多物种和各种类型的生态系统；自然保护区 是进行科学研究的“天然实验室”，为开展生物科学研究提供了良好的基地；自然保护区还 是“活的自然博物馆”，是向人们普及生物学知识和宣传保护生物多样性的重要场所。

二 九峰山自然保护区

九峰山自然保护区简介 20 九峰山旅游区位于北仑大碶镇和柴桥镇之间，九峰山地处江南大陆架的最东端,属天台 山脉太白山支脉，叠峰连冈，奇峰挺秀，因此得名。九峰山方圆数十里，南托太白山，北 濒东海，大有山海之"经"可念，可谓人间仙景。曾有诗赞道："远眺参差九点峰，青山削出

20 摘自 九峰山旅游区网站 http://jfstour.bl.gov.cn

100 第四章 镇海棘螈的种群保护

翠芙蓉"。不久九峰山将变成宁波美丽的后花园。 九峰山旅游区面积共 34 平方公里，由五部分也就是五组景区组成，即网岙景区、瑞岩 景区、乌岩下青少年野营区、城湾水库和九峰运动谷。这里山水、森林、峡谷、湖泊各具 特色，人们可观光、可礼佛、或体验民俗、或娱乐休闲，各取所需，其乐融融。参看 图 四-16 九峰山风景区，图 四-17 九峰山风景旅游区

图 四-17 九峰山风景旅游区

图 四-16 九峰山风景区

原始森林 由于瑞岩山生态环境较好，动植物资源异常丰富，群落结完整，尤其是天然阔叶林丛 为东南沿海罕见，因而 1991 年经林业部批准，批为国家森林公园。从蹬道下山去，沿途可 欣赏瑞岩林场别样的景致与风情。如果留神一些，或许你还会遇见某些蛰居在森林深处的 珍稀动物。当然，如果沿着森林野径，你还可欣赏到张果老当年用来赶驴的小竹鞭插出的 青翠竹林。春夏时分的竹林里，竹笋们悄无声响地疯长，大有"似与天公试比高"的豪情！ 瑞岩林场动植物资源丰富，有乔木林、长绿阔叶林、针叶林等，其中经济林 40 公顷。森林 公园有很多珍贵树种，如银杏、三尖杉、青线柳、糙叶林、刺榆、南酸枣、拟赤岛、枫香 等。山坡树龄多在二三十年以上。山麓留有百年古树群约 7 公顷，树冠参天，松涛澎湃。 更为可贵的是：如今深山密林中还有獐、鹿、岩羊、松鼠、穿山甲、鹰、鸦、鹊等野生动 物栖息出没。其中稀有动物瑞岩寺棘螈与众不同，被动物界称为"镇海棘螈"，是国家级二 级保护动物。大家不妨尽情呼吸大自然最纯净的新鲜空气，享受最时尚的森林沐浴，感受 天人合一的美妙境界；或者任凭想象的翅膀飞翔，去追寻仙人们留下的足迹吧！

瑞岩古刹 瑞岩寺座落在九峰山东侧，距柴桥 5 公里许，距宁波约 35 公里。建于唐朝，距今已有 1500 年历史。唐会昌年间（841-846）普化禅师在此立精舍，其后几经兴衰，清光绪三十 年（1904）因钦赐龙藏经而名声大盛，与隔山相邻的天童寺、阿育王寺一起成为浙东三大 名刹。该寺以景取胜。寺后十二峰青黛翠碧，变幻无穷，错落逶迤，直连太白主峰；寺前 芝水溪纡曲回环，溪石杂陈，溪桥纵横；四周古木参天，幽谷深邃；寒潭凝碧，清流鸣琴； 山岚氤氲，云蒸霞蔚，气象万千。加上梵宇巍巍，梵乐声声，构成瑞岩寺诸多胜景。现瑞 岩寺遗址留存有藏经阁五间，藏经阁碑及光绪三十一年（1905）保护寺产圣旨碑各一块。

101 第四章 镇海棘螈的种群保护

瑞岩十景 宋《宝庆四明志》载：宋大祥符五年（公元 1012 年），有芝草生于青松峰下，因名瑞 岩。瑞岩山峰峦瑞气，紫芝瑶草，景色绝美，有"瑞岩十景"之誉，历代文人墨客曾作诗赞 美。清，朱沧鳌在《蛟州诗集》中，对十二峰、灵芝峰、石柱潭、滴水岩、绿筠屏、飞石 坑、芝水桥、石菌阁、聚石堂、剪月亭这十景作了描述。目前、瑞岩寺遗址山门外的剪月 亭遗址、藤萝缠绕的芝水桥还清晰可见，原绿筠屏外现在除了有大片森林外，还增添了层 层茶园；飞石坑、滴水岩等景点还依稀存在；但灵芝山、石柱潭、石菌阁、聚石堂等历经 沧桑，已难寻其古迹。 镇海名人周茂榕所描述的瑞岩风景："黄叶如招人、寺门秋色好，引我缘溪行，山势迥 环抱，言过剪月亭、步步入深窈，夹道两堤干，踏过一桥石，路旁崇宇山，金碧绚丹藻， 层楼杉桧蔽，曲槛藤萝袅，沥翠积檐瓦，清风时一扫，其上十二峰，锥立插晴昊，山僧山 作田，艺木如艺稻，树树落霜果，可洽千众抱，抚松谁与谈，独呤洽幽讨，蹑履上危巅， 吾将觅瑞草"，充分体现了作者秋游瑞岩寺所表现的寄情山水，感悟人生的思想情感。 瑞岩十景是九峰山旅游区十分厚实的人文景观资源。对尚存的瑞岩十景中的剪月亭遗 址、芝水桥、绿筠屏、飞石坑、滴水岩的修复和维护，以及其他五景和瑞岩寺的重建，给 朝圣拜佛、向往鸟鸣山幽的游客们一个理想的旅游胜地。

棘螈生态保护区 九峰山旅游区内的稀世珍宝--镇海棘螈，可谓一绝，其形成至少有一千五百余万年历 史，堪称活化石，现存数量比珍稀的大熊猫还少，具有非常珍贵的物种多样性和遗传性变 异演化研究价值。目前分布于北仑的镇海棘螈繁殖群体仅存 350 尾左右，其种群数量比大 熊猫（目前有 1200 只左右）和新疆北鲵（3000 尾，1997）等极度濒危的物种数量还少。 处于景区内的棘螈自然保护园以瑞岩林场为中心，包括新路分场和三山乡等周边地区 范围，是一处集科研、教育、培训和旅游功能为一体的场所。

网站登陆 z 九峰山旅游区 http://jfstour.bl.gov.cn z 北仑区旅游局 http://www.tourism.bl.gov.cn z 北仑之窗 http://www.bl.gov.cn/ z 中国旅游网 http://www.cnta.gov.cn/

研究性小课题 台风对镇海棘螈的影响 镇海棘螈的栖息地位于浙江北仑地区，是受台风袭击的高发地区，台风与人为破坏共 同作用，严重引起水土流失，影响棘螈的生存。成立研究小组，以此为研究课题，并形成 研究报告。参看 图 四-18 2005 年的麦莎、卡努台风影响至今历历在目，图 四-19 严重的 山体滑坡，植被被破坏，图 四-20 水渠被台风破坏，图 四-21 公路被泥石覆盖，图 四-2 2 2005 年台风严重破坏了九峰山景区，图 四-23 “麦莎”和“卡努”影响北仑

102 第四章 镇海棘螈的种群保护

图 四-18 2005 年的麦莎、卡努 图 四-19 严重的山体滑坡，植被被 图 四-20 水渠被台风破坏 台风影响至今历历在目 破坏

图 四-21 公路被泥石覆盖

图 四-23 “麦莎”和“卡努” 图 四-22 2005 年台风严重破坏了 影响北仑 九峰山景区

研究性小课题 镇海棘螈的生境调查 21 九峰山景区风景秀丽，物种丰富。镇海棘螈与其它生物世世代代在此栖息，有些生物 甚至在此生活了上百万年。镇海棘螈与各种植物、动物、微生物形成了复杂的关系网络。 其中，镇海棘螈依赖于其它生物作为食物，同时又成为其它生物的食物，同时镇海棘螈还 与栖息地的众多生物发生着着竞争和合作的关系。调查镇海棘螈栖息地的生境对研究镇海 棘螈意义重大，请写出你的课题计划。 参看 图 四-24 镇海棘螈经常在长蘑菇的地方出没

研究性小课题 九峰山风景区的开发对镇海棘螈生存状况影响的调查 以下是一个研究性小组的小课题开展的过程记录，总结他们的经验，讨论一下，如果是你 们自己开展小课题，会采用什么思路呢？

确定课题：九峰山风景区的开发对镇海棘螈生存状况影响的调查。 提出假说：九峰山开发旅游资源，可能会影响生态，对镇海棘螈的生存也会造成影响(正负 面)。这种影响有多大，会造成怎样的结果，有待我们进一步的研究。 1. 制定研究方案，开题论证实施

21详见《九峰山植物初探》《镇海棘螈和它的伙伴们》两本校本课程教材

103 第四章 镇海棘螈的种群保护

研究性学习小组制定研究方案，并开题论证研究方案的可行性，达成共识。如讨论本 课题的研究价值(生态价值、社会价值、经济价值)，讨论本课题实现的可能性及收获等。 确定方案后，进入研究过程。 2. 搜集整理资料，开展调查研究，获取相关信息 文献研究法：如查阅《北仑地方志》、《动物志》、登录“北仑之窗”、“北仑旅游网”、 “九峰山旅游网”获取最新景区消息；观看中央电视台的有关镇海棘螈节目录像。 调查访谈法：精心设计相关问卷，到九峰山风景区实地考查，采访管理部门，实地观察棘 螈生存环境、走访研究人员，获取近年来有关棘螈种群的数量变化数据，观察标本和生活 态的棘螈，研究它的生境、数量、繁殖习性等；实地了解风景区的开发规划现状；采集相 关资料(文字、照片、录像等)。 3. 综合归纳，得出结论 学生分析获取的各类数据，经讨论形成一般结论，并将结论用各种形式表达出来。如 研究性学习小组根据实地考察分析，提出“旅游区的主干道正好穿越棘螈繁殖的小湿地， 在棘螈繁殖期游人的行动将影响棘螈的交配，因此虽然旁边有警示语，还是应该重新规划” 的建议。 4. 结题交流，接受评价(表 1) 表 1 研究性学习成果评价表 课题名称 选题评价 方案评价 过程评价 结论评价

通过综合归纳，得到的结论及相关成果(含获得成果过程一切相关的原始资料)，向课 题管理部门及一切关心自己研究性学习的人们进行结题展示，促进互相交流，接受相关专 家和人们的评价与指导，以期获得研究性学习的动力和经验。图 四-25 九峰山的水源也出 现水华现象，图 四-26 九峰山的橘子多到烂掉

图 四-24 镇海棘螈经常在长蘑菇 图 四-25 九峰山的水源也出现水华 图 四-26 九峰山的橘子多到烂 的地方出没 现象 掉

104 第四章 镇海棘螈的种群保护

研究性小课题 盘山公路对两栖类的影响 22 随着道路密度和交通量的不断增加,道路对两栖类种 群产生的负面影响也在不断的加深和扩大,其影响主要有: 1)直接作用:道路致死、廊道效应、生境破碎、回避效应等: 2)间接作用:即边缘效应,包括非生物环境(土、水、气、声、 热等)和生物环境(植被和其他动物等)的影响。这些因素的 综合作用,将会威胁物种长期的存活,从而导致种群数量的 严重下降。 九峰山盘山公路（连接瑞岩和五小娘景区）的兴建对 镇海棘螈产生了多大的影响，是一个非常值得探究的问题， 图 四-27 九峰山的盘山公路 请参考 研究性小课题 镇海棘螈濒危原因探讨。参看 图 四-27 九峰山的盘山公路

如何减少道路对两栖类的影响呢？参看下图。有何启发？

三 国内的自然保护区

š 你知道我国还有哪些著名的自然保护区吗？ š 你去过其中的哪些自然保护区，你在参观时对它们印象最深的是什么呢？他们都是保 护哪些特色生物呢？ š 你去过的知名保护区和北仑的镇海棘螈保护区进行比较，你觉得我们的镇海棘螈保护 区有什么优势，又有什么不足呢,把你的看法总结成文，Email 给相关单位。 表格 四-2 中国知名保护区列表(部分) 内蒙古达来诺尔国家级自然保护 内蒙古大青沟国家级自然保护区 内蒙古汗马国家级自然保护区 区 内蒙古贺兰山国家级自然保护区 内蒙古科尔沁国家级自然保护区 内蒙古赛罕乌拉自然保护区 青海可可西里国家级自然保护区 内蒙古锡林郭勒草原自然保护区 宁夏灵武白芨滩自然保护区 山西芦芽山国家级自然保护区 青海青海湖国家级自然保护区 青海循化孟达自然保护区 四川贡嘎山国家级自然保护区 山西阳城莽河猕猴自然保护区 四川攀枝花苏铁国家级自然保护 区 四川若尔盖湿地自然保护区 四川龙溪——虹口国家级自然保 西藏羌塘自然保护区 护区

22引自: 闫永峰 李希明 道路对两栖类种群的生态学影响 生物学通报 2008 Vol.43 No.9 P.10-13

105 第四章 镇海棘螈的种群保护

新疆西天山自然保护区 四川小金四姑娘山国家级自然保 云南西双版纳纳版河流域自然保 护区 护区 浙江临安清凉峰自然保护区 云南无量山自然保护区 福建梅花山国家级自然保护区 安徽扬子鳄国家级自然保护区 安徽金寨天马自然保护区 甘肃安西极荒漠国家级自然保护 区 福建武夷山国家级自然保护区 安徽鹞落坪国家级自然保护区 广东车八岭国家级自然保护区 甘肃白水江国家级自然保护区 广东惠东港口海龟国家级自然保 广东车八岭国家级自然保护区 护区 广东丹霞山国家级自然保护区 甘肃兴隆重山国家级自然保护区 广西防城金花茶国家级自然保护 区 广西山口红树林国家级自然保护 广东鼎湖山国家级自然保护区 广西弄岗国家级自然保护区 区 贵州茂兰国家级自然保护区 广东南岭国家级自然保护区 贵州梵净山国家级自然保护区 海南大田国家级自然保护区 广西花坪国家级自然保护区 海南坝王岭国家级自然保护区 海南三亚珊瑚礁国家级自然保护 贵州赤水桫椤国家级自然保护区 海南东寨港国家自然保护区 区 河南鸡公山国家级自然保护区 贵州威宁草海国家级自然保护区 河北雾灵山国家级自然保护区 湖南东洞庭湖国家级自然保护区 海南大洲岛国家级自然保护区 湖南八大公山国家级自然保护区 江西鄱阳湖国家级自然保护区 河北昌黎黄金海岸国家级自然保 湖南莽山国家级自然保护区 护区 宁夏六盘山国家级自然保护区 河南内乡宝天曼国家级自然保护 宁夏贺兰山国家级自然保护区 区 网站登陆 z 中国自然保护区 http://www.pep.com.cn/czsw/ryzr/zrbh/

知识扩充 1. 与环境有关的世界日 z 世界水日—3 月 20 日 世界气象日一 3 月 23 日 z 世界地球日—4 月 22 日 世界无烟日一 5 月 31 日 z 世界环境日一 6 月 5 日 世界防治荒漠化和干旱日一 6 月 17 日 z 世界人口日一 7 月 11 日 国际保护臭氧层日 一 9 月 16 日 z 世界粮食日一 10 月 16 日 国际生物多样性日一 12 月 29 日 2. 我国与生物多样性有关的节 z 植树节—3 月 12 日 爱鸟周—每年 4 月至 5 月初的一周

第四节 镇海棘螈的宣传和保护

为拯救这一濒危物种,中科院将“镇海棘螈繁殖行为学研究”列入“九五"重大项目,并 开展了对该螈的生存现状和具体保护策略的研究。中央电视台“科教片之窗”节目组合作， 拍摄了《神秘濒危的两栖动物——镇海棘螈》、《追寻镇海棘螈》电视专题片,中央电视台“走 进科学”栏目于 2003 年拍摄了专题节目。2001 年北仑林场、浙江自然博物馆、中科院成 都生物所三方在宁波北仑共同建立了镇海棘螈保护区。2005 年 8 月柴桥中学联合北仑电视

106 第四章 镇海棘螈的种群保护

台拍摄了《走近镇海棘螈》视频宣传。参看 图四-28 圣雄甘地说，“一个国家的伟大可视其 如何对待动物加以衡量”。人与动物是共生共存的，动物一旦灭绝，人类也恐怕难逃灭顶 之灾。人与动物必须和谐相处，善待动物就是善待人类自已。图四-29 《神秘濒危的两栖 动物——镇海棘螈》，图四-30 《追寻镇海棘螈》，图四-31 柴桥中学编写的三本镇海棘螈 教材，图四-32 《走近镇海棘螈》

图四-29 《神秘濒危的两栖动物 图四-30 《追寻镇海棘螈》 ——镇海棘螈》

图四-28 圣雄甘地说，“一个国家 的伟大可视其如何对待动物加 图四-31 柴桥中学编写的三本 图四-32 《走近镇海棘螈》 以衡量”。人与动物是共生共存 镇海棘螈教材 的，动物一旦灭绝，人类也恐怕 难逃灭顶之灾。人与动物必须和 谐相处，善待动物就是善待人类 自已。

107 第四章 镇海棘螈的种群保护

图四-33 宁波市 2008 初中毕业生学业考试-科学试题中关于镇海棘螈的内容

阅读材料 北仑女排与镇海棘螈

女排主场标识与赛事吉祥物揭晓 23 北仑新闻网讯（张跃)记者在国际女排北仑赛区组委会获悉,北仑女排主场标识与赛事 吉祥物今天揭晓。 北仑作为 2005—2008 年“中国女排指定主场”，将在今年承办中国国际女子排球赛、 世界女排大奖赛和世锦赛预选赛 3 项国际赛事，为准确传达其文化内涵和体育精神，北仑 赛区组委会向社会公开征集主场标识与赛事吉祥物设计方案。经过 2 个月的征集与修改完 善，北仑女排主场标识与赛事吉祥物日前已正式揭晓，中国美术学院设计学院毛德宝、李 战主创设计的主场标识与吉祥物被北仑区承办国际女排赛事组委会选中。参看 图四-34 北 仑女排标志

图四-34 北仑女排标志

设计说明：北仑是中国的第二大港口，作为中国女排的指定主场，具有鲜明的特色。 主场标识把灿烂的阳光，蔚蓝的海水，轮船，贝壳形的体育馆巧妙结合起来，体现了“新 北仑”的概念。而一轮红日和排球的有机结合，则体现了中国女排就象清晨的太阳，不断 的为我们带来新的惊喜。主场标识的色彩则选择了代表大海蓝和能代表中国女排的红和黄，

23 摘自 http://www.blnews.com.cn/gb/node2/node6/jrbl/userobject7ai9013.html

108 第四章 镇海棘螈的种群保护

色彩对比强烈，能给人留下强烈的视觉印象。整个造型简洁明快，流畅飘逸，也具有很强 的时代感与识别性。标识从全方位诠释着“新北仑，新女排”主场的精神意象。 创意说明：吉祥物“圆圆”的原型为棘螈。是北仑特有珍稀动物，“圆圆”至少已有一 百多万年的历史，可称为“活化石”。“圆圆”做为中国女排主场的吉祥物，体现了北仑源 远流长的历史。它优美的外表和可爱的形象，具备广泛的亲和力。小小的身躯和巨大的北 仑港形成强烈的对比。取名“圆圆”是用了它名字中的一个“螈”字的谐音，不但朗朗上 口，而且寓示着北仑做为 2005——2008 年中国女排的主场，一定会取得圆满的成功意向。 活泼的造型和孩童般的可爱，亲切生动、惹人喜爱，体现了中国女排指定主场的东道主— —北仑人民的热情、开朗和友善，也预示着活泼可爱的“圆圆”将为北仑带来新的活力。

用卡通形象让“圆圆”活跃起来 24 ———访女排主场标识和吉祥物设计者之一毛德宝副教授 毛德宝是中国美术学院视觉传达设计系副教授、硕士生导师，这次，他和他的学生李 战一起设计了女排主场标识和吉祥物。毛老师和宁波的渊源还不浅———尽管不常来宁波， 但他的祖籍是宁波鄞州，他父亲曾在那里生活过。谈起这次创作理念时他说，吉祥物在创 作时他们主要是“用一个动态的卡通形象让圆圆活跃起来，使其富有亲和力”，而在主场标 识的创作中则突出了“意象中的景象”。他说，画形象，选好的母体很重要，而镇海棘螈这 个母体有比较好的寓意，但缺乏亲和力。他们在设计这个方案的时候查了很多资料——— 怎么样让形象美好、和赛事结合起来。他们先用拟人化的手法让棘螈“站起来”，同时用略 显夸张的颜色体现出女性特色，暗示女排赛事。其实，在这个方案出现之前，他们还草拟 了很多方案，最终送给组委会方面的方案也有好几个。参看 图四-35 镇海棘螈玩具，图四-3 6 孩子与镇海棘螈，图四-37 女排吉祥物的卡通设计

图四-35 镇海棘螈玩具 图四-36 孩子与镇海棘螈 图四-37 女排吉祥物的卡通设 计

和吉祥物一样，他们对主场标识也做了不少方案。但在设计理念上，主场标识要“直 白、意象的”，用“意象中的景象”让人一眼就能看明白，表达出女排的主场在宁波。那个 球当然代表的是赛事，“而那个弧线则既像贝壳，又能使人联想到船和港口，北仑体艺中心

24 摘自 http://www.cnnb.com.cn/gb/node2/newspaper/nbrb/2005/3/node42361/node42366/userobject7ai 1069910.html

109 第四章 镇海棘螈的种群保护

是贝壳形的，船和港口则不说大家也明白。”这充分体现了北仑的地域特色。说来简单，但 他们找到那种“感觉”却花了半个多月的工夫。 毛老师和他的学生送交了多个方案，但组委会的最终选择和他们心目中最合适的不谋 而合。

STS 实践活动 向社区宣传保护镇海棘螈 研究和保护镇海棘螈最终要服务于社区，社会，让全社会的人都来关注，关心镇海棘 螈。想一想，应用你的特长，你会采用什么样的形式来宣传保护镇海棘螈呢。参看 图四-3 8 研究性小组利用图像处理专长利用PhotoShop技术设计的镇海棘螈宣传展板

图四-38 研究性小组利用图像处理专长利用 PhotoShop 技术设计的镇海棘螈宣传展板 下图为学生乐长春的画作：

图 四-39 学数学的小棘螈。 图 四-40 打排球的小棘螈。

110 第四章 镇海棘螈的种群保护

风采展示 小棘螈的哥哥姐姐们 25

25 摘自中学生天地 2009.3 P8

111 第四章 镇海棘螈的种群保护

英语组教师开发的关于镇海棘螈的阅读理解和写作 Endangered Chinhai Salamander Colonizing Newly Created Breeding Habitat

By Max Sparreboom, Xie Feng & Fei Liang

The Chinhai Salamander (Echinotriton chinhaiensis) has a very limited distribution area, living in hilly, forested habitat east of the city of Ningbo, Zhejiang, China. The salamander is completely terrestrial, laying eggs on land, close to ponds. Hatching larvae are washed into the pond where they develop.

Only three populations are presently known: the type locality in Chengwan, where the species was discovered by Chang in 1932, one population in Ruiyansi forest park, and a recently discovered site in Qiushan. The pond of the type locality is still there, but over the past 20 years the species has been observed only incidentally. No salamanders were found in 1999. The site in Qiushan was discovered during a vertebrate survey in April 1999, organised by the Zhejiang Museum of Natural History in Hangzhou. It consists of a small puddle, overgrown with dense vegetation. On the edge of this small pond (1 x 2 m), two females were found. On the slopes of three neighboring ponds at the Ruiyansi site, eggs are found each year. In one of these ponds, larvae do not develop due to pollution by pesticides. The other two ponds are less than 10 m apart, one a little deeper, with steep slopes, the other shallow with flat sides. In this area 50 female salamanders were found in 1997, 88 in 1998, 89 in 1999, 82 in 2000, and 58 in 2001. Two males were found in 1997, three in 1998, three in 1999, one in 2000, and none in 2001. When these ponds were first studied in 1978,

1979 and 1983 (Cai & Fei, 1984), the population appeared to be isolated but not in immediate danger. In the meantime, the habitat has decreased in size and quality, with agricultural activities surrounding the ponds increasing every year and posing a threat to both the terrestrial habitat and the aquatic habitat for the larvae.

In 1996, the Institute of Biology of Chengdu (Chinese Academy of Sciences), in co-operation with the Zhejiang Museum of Natural History in Hangzhou started a project to study the biology of this species and protect its habitat. Results of fieldwork at Ruiyansi were published recently (Xie et al., 2000), and observations on reproductive behaviour will be published shortly (Sparreboom et al., in press).

With the co-operation of the directorate of Ruiyansi Forest Park, two ponds were dug in June 1999 with the aim of creating extra breeding habitat and to reduce the risk from calamities occurring in the only remaining good habitat. Further encroachment upon the

112 第四章 镇海棘螈的种群保护 habitat by orange orchards and tea plantations was stopped and a sign was posted telling the farmers that it was forbidden to dump any remains of pesticide containers in the pond or to wash their equipment there.

The ponds were dug about. 50 m away from the two main breeding habitats, situated in a similar environment. These new ponds are 3 m long, 2 m wide and 0.40 m deep with gradually sloping banks. Water supply is fairly constant and there is much vegetation surrounding the ponds. A nearby rocky slope, covered with vegetation, is similar to that bordering the original ponds, affording hiding places for the salamanders.

When the pond was visited in August 1999 there was still little vegetation on the slopes except grasses. Eight individuals of Fejervarya (Rana) limnocharis were found in the pond. When the pond was visited in April 2000, the vegetation was denser, with the banks half covered. The first species to colonize the new ponds were breeding Hylarana latouchii and Microhyla mixtura. The ponds were monitored again in March and April 2001. By then the banks were 75% covered by vegetation and especially shrubs were beginning to develop. Again, pioneering Hylarana latouchii and Microhyla mixtura were found breeding. This time though, five clutches of Echinotriton chinhaiensis eggs were found, as well as three female salamanders, one of which appeared to have been marked two years before. Three clutches were found under rotten foliage, one was found between stones, and another under grasses. We hope that this will mark the start of the colonization of new breeding habitat. The ponds will have to be monitored for some years more to check if larvae develop and recruitment takes place. To our knowledge this is the first experiment in China aimed at securing the existence of an endangered amphibian by digging artificial ponds.

We are grateful to Mr. Gu Xiao Hua, director of the Ruiyansi Forest Park, for his cooperation in establishing measures for the protection of this species and its habitat. The project could never succeed without Mr. Gu’s effective actions and his commitment to this case.

I．New words and expressions 生词和短语

1. Colonize [ˈkɔləˌnaɪz] 及物动词 vt.开拓殖民地, 移民于殖民地

2. Breed [bri:d] 及物动词 vt. & 不及物动词 vi 生育; 繁殖

3. larvae [ˈlɑ:vi:] n (昆虫的)幼虫, 幼体

4. vertebrate [ˈvɜ:təbrɪt, -ˌbreɪt] n 脊椎动物

5. encroachment [ɪnˈkrəʊtʃmənt] n 侵入,侵占;侵蚀

6. orchard [ˈɔ:tʃəd] n (通常指围起来的)果园

113 第四章 镇海棘螈的种群保护

7. vegetation [ˌvedʒiˈteiʃən] n 植物(总称)

8. shrub [ʃrʌb] n 灌木

II．Useful phrases 短语 Be close to .离…近 Consist of 由…组成，由...构成 On the edge of .濒于,几乎,在边缘 To our knowledge 据我们所知 Pose a threat to 对……造成威胁 III．Vocabulary 词汇 Replace the following words using other expressions: 1. The other two ponds are less than 10 m apart, one a little deeper, with steep slopes, the other shallow with flat sides. 2. Further encroachment upon the habitat by orange orchards and tea plantations was stopped. 3. The population appeared to be isolated but not in immediate danger 4. With the co-operation of the directorate of Ruiyansi Forest Park, two ponds were dug in June 1999 with the aim of creating extra breeding habitat and to reduce the risk from calamities occurring in the only remaining good habitat. 5. It was forbidden to dump any remains of pesticide containers in the pond or to wash their equipment there. 6. It consists of a small puddle, overgrown with dense vegetation. 7. Three clutches were found under rotten foliage. 8. over the past 20 years the species has been observed only incidentally.

IV．Fill the blanks below. How many Chinhai Salamanders have been found in the following years? Year number Male female 1997 1998 1999 2000 2001

V．Questions: 1. What are the habits of Chinhai Salamander learning from the article?

2. What is the closest meaning to the underlined word “population”?______A. 殖民 B. 人口 C. 种群 D.密度

114 第四章 镇海棘螈的种群保护

3. What has happened in the following years? 1932. ______.

1978．______.

1996______

1999.______4. What factors cause Chinhai Salamander into danger?

5. What was the percentage of vegetation and shrub covering around the ponds in 2001?

6. How many Chinhai Salamanders to have been marked appeared in 2001?

7. What has been done to protect Chinhai Salamander?

VI．Design slogans for saving Chinhai Salamander!

Slogan1 ______Slogan2______Slogan3______Slogan4______

VII．Debate According to the article above, orange orchards and tea plantations belonging to local farmers encroached on the habitat of Chinhai Salamander. Some people think that human needs for farmland, housing, and industry are more important than saving land for endangered animals. Do you agree or disagree with this point of view

115 第四章 镇海棘螈的种群保护

VIII．Composition Write down the result of your debate. ______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______［教师范文］In the past, there have been many endangered animals. Now they are extinct. Does it matter? Has our environment been affected by their absence? Has the quality of our own life

116 第四章 镇海棘螈的种群保护 been changed? The answer to these questions is "Yes." It does matter if we destroy an endangered species habitat to develop more farmland, housing or industrial parks. There is a delicate balance of nature. If one small part is removed, it will affect all the other parts. For example, if certain trees are cut down, bats will have no place to roost. If they cannot roost, they cannot breed. If there are no bats, there will be no animal, or bird to eat certain insects that plague our crops.Our environment has been affected by the absence of certain animals. Certain flowers are pollinated by butterflies which migrate from Canada to Mexico. Some of the breeding grounds of these butterflies were destroyed. Now these flowers are disappearing from certain areas. We will no longer be able to enjoy their beauty.The quality of our has been changed. America used to be covered with giant trees. Now we have to visit them in one small park. Rainforests around the world are being cut down to make room for humans. We will never be able to see or study this fragile ecosystem.I would encourage us humans to look for other alternatives for our farmlands, housing, and industries. We have alternatives; the animals do not.

［学生作文］The Chinhai Salamander has a very limited distribution area, living in hilly forests in the east of Ningbo City, Zhejiang, China. This salamander is completely terrestrial. They lay eggs on land, close to ponds. Larvae Hatched are washed into the pond where they will live before metamorphosis. They move onto land after metamorphosis, and never return to water again (courtship behaviors and fertilization all take place on land). Because of my father, a biology teacher who is devoted to the protection of Chinhai Salamander, I got the chance to search for Chinhai Salamander with him in the area of Mount. Jiufeng. The long evolving history and strict habitat demand of Chinhai Salamander in Beilun proved that Beilun is a place which has pleasant climate and beautiful environment even since millions of years ago. Chinhai Salamander has become the symbol of Beilun and the mascot of Chinese National Women Volleyball team in their Beilun home field. with the development of Beilun, Chinhai Salamander has been known nation wide, and even abroad. We have to pay more attention to the protection of this old species and its habitat, so that our grandchildren can still see, touch and live in peace with it, so that the grandchildren of our grandchildren can do the same! With joined effort of you and me, I believe we can realize this great goal.

STS 实践活动 追寻镇海棘螈的发现历史 1932 年，张孟闻(原名张孟生、令誉)教授首次在镇海城湾（现北仑城湾）发现镇海棘 螈。70 多年过去了，在那个地方是否还生存着镇海棘螈？带着这个疑问，刘毅老师于 200 8 年 10 月 3 号带领 20 几位同学前往九峰山城湾地区。 其实在前一天的探路过程中，刘毅和其他四名老师访问了当地许多上了年纪的老人， 均不知道关于镇海棘螈这段历史，更没有亲眼看到过镇海棘螈，所以对此次活动能取得怎 么样的成果忐忑不安。幸好，同学们居然找到了张教授的侄子，可能是村里唯一一位对镇 海棘螈的这段历史熟悉并亲历过的老人，以下是一个学生的活动记录。 寻找镇海棘螈 位于柴桥境内的九峰山风景区瑞岩寺国家森林公园，是现今濒危物种镇海棘螈的唯一 栖息地。为了研究保护像国宝大熊猫一样珍贵的镇海棘螈， 2008 年 10 月 3 日，我们柴桥 中学镇海棘螈研究小组的同学在生物老师刘毅的带领下来到了瑞岩寺国家森林公园，寻找 镇海棘螈。

117 第四章 镇海棘螈的种群保护

图四-41 叶盈祥老师给同学们 图四-42 八大坑风景如画 图四-43 山水之间是否仍有棘 讲解往事 螈出没 早上九点，当我们正准备出发时,遇到了一位对镇海棘螈十分热心的老人叶盈祥先生。 叶老向我们介绍：镇海棘螈是由张孟闻教授 1978 年回老家(城湾)时，在佛眼寺旁的小溪里 发现的，当时取名为“疣螈”。张孟闻先生原是南京大学生物学教授,而他的父亲也曾就职 于浙江大学，是农业学和植物学的研究专家，这可谓是一个生物学研究的世家。 如今张教授的故居因新湖岙水库建设已无法再现我们眼前，可惜的还有佛眼寺也毁于 文化大革命。我们还从叶老的叙述中得知张孟闻教授已病逝，叶老正是张孟闻教授的外甥。 听完张老的介绍，我们继续寻找镇海棘螈的征程。 顺着“八大坑”景区的山路向上，十点左右，同学们到达半山腰，由于没有了石砌的 山路开始变得湿滑而崎岖。我们继续前进，迎接我们的是锋利的荆棘丛,粘人的蜘蛛网还有 吸血的大蚂蝗。登上一处高点，只见树木繁茂，绿意盎然。眺望远处，湖光山色，风光如 画，这让长期呆在钢筋水泥房内的我们体会到什么是心旷神怡。 美好心情为我们寻找棘螈增添了信心。棘螈有“山壁虎”之称，浑身褐色，与土壤相 近，身长不超过十三厘米，要捕捉到它决非易事。棘螈喜欢阴湿的环境，平时藏身于小溪 或水坑旁的土壤、石块缝隙之中。按照刘老师的指示，我们沿路翻石寻找。 一路攀爬，一路翻寻，我们搜寻了两个多小时，找遍了山坡，但遗憾的是我们并没有 发现镇海棘螈。中午时分我们只好按原路返回。 简单的午餐之后，已是下午一点。我们通过询问成湾村民，找到了当年张教授发现第 一条镇海棘螈的小溪。经过与文字记录及影像资料的比照，我们发现这里的环境破坏严重。 小溪已不是当年的小溪。据村民的描述，这里在几十年前有一座佛眼寺，香火鼎盛，青山 怀抱，绿水环绕，后来佛眼寺在“文革”遭毁，又因水库建设、公路改道，这里成了无人 问津的不毛之地。如今呈现在我们眼前的只有杂碎的石块和丛生的野草。 环境的恶化，对棘螈生存极为不利。在上午寻找的过程中，我们也发现，沿路都有游 客随意丢弃的包装袋、矿泉水瓶，甚至还有一些废弃的农药瓶。这会对棘螈的生存造成多 大的危害！日益恶化的环境，满目荒芜的现实，让我们深切感到保护镇海棘螈迫在眉睫。 在寻找镇海棘螈的征程中，有同学因山路湿滑而摔跤，有同学因遭遇蚂蝗而害怕，但 我们也见到了很多新奇的动植物，增长了丰富的课外知识。在老师的带领下，同学们互相 帮助，尽管大家的鞋子、裤脚上虽然都满是泥巴，但我们感受到的却不仅仅是山光水色的 美好，还有同学们之间友谊和默契。这次征程，我们虽没有达到寻找到镇海棘螈的目的， 但也收获颇丰，尤其是幸运地遇到了叶盈祥老先生，了解了更多的有关镇海棘螈的知识。 我们希望有更多人能了解镇海棘螈这一濒临灭绝的小生命，并加入到保护镇海棘螈的 队伍为保护生物多样性做出自己力所能及的贡献。

研究性小课题 镇海棘螈濒危原因探讨 某探究小组确立“镇海棘螈濒危原因”的课题，通过查阅大量文献、访问相关专家、 采访有关领导、实地考察镇海棘螈保护区等方法和手段探究了镇海棘螈的濒危原因并总结

118 第四章 镇海棘螈的种群保护

成文。 镇海棘螈的濒危原因探索及其保护建议 26 小组成员：乐谢军 徐湛 贺泽平 指导老师：刘毅 [内容摘要] 镇海棘螈由于生存环境受到极大的破坏，已处于极度濒危的境地。生 活在镇海棘螈栖息地周围的我们感受到了一股前所未有的使命感，这催促着我们 行动起来。我们组建了研究性小组，在课题进行过程中，我们还进行了宣传保护 工作。在老师的指导下对镇海棘螈的濒危原因进行考察、分析和归类，并提出保 护建议。 [关键词] 棘螈 生境 濒危 1 研究背景 镇海棘螈属两栖纲，有尾目，蝾螈科，棘螈属，是我国目前仅有的 1 种棘螈，只分布 在北仑区九峰山风景区海拔 100 - 200 米的丘陵地区，专家称它为一种名副其实的“活化 石”。它白天很少活动，晚上出来觅食，以蚯蚓、蜗牛、小型螺类、蜈蚣等为食，每年 11 月下旬至第二年的 3 月份为冬眠期，4—5 月份是棘螈的繁殖期。卵孵化所需的时间为 40 天左右，从卵膜孵化出来的幼体必须在水中生活 58-88 天，直至四肢脚趾发达，鳍鳃蜕变， 皮肤粗糙后上岸，从此永远不再入水。 按照国际公认标准，一个物种的数量少到以百计算时，即为濒危物种。而今镇海棘螈 仅存有 350 多尾，它正面临着前所未有的环境压力。其种群数量比大熊猫（目前 1590 只）、 新疆北鲵（目前不足 4000 尾）等极度濒危的物种数量还少。近年来由于气候急剧变化，人 类经济活动日益频繁，使该物种越来越难以发现。 宁波北仑是镇海棘螈的重要栖息地，但当地人的保护意识比较淡薄。在保护区里，人 们种植茶树、橘树，大量占用了棘螈的生活空间，种植过程中农药的使用导致棘螈的生活 生态环境变得极为恶劣。近几年，棘螈的数目更是急剧下降，形势不容乐观。这使我们研 究性学习小组就镇海棘螈的濒危原因进行了调查分析，并对此提出了积极可行的保护建议。 2 濒危原因 参看 图四-44 棘螈产卵，图四-45 镇海棘螈的卵，图四-46 镇海棘螈破卵而出

图四-44 棘螈产卵 图四-45 镇海棘螈的卵 图四-46 镇海棘螈破卵而出

越来越多的证据表明,全球很多生态系统正在向危险的临界接近，而环境恶化的标志之 一就是遍及全球的两栖动物种群数量的急剧减少。我们经过对镇海棘螈的大量观察，发现 其濒危是与其小巧的体态和喜阴喜潮的生活习性密切相关的。尽管这些特征在漫长的地质 演化过程可能占据某些优势，但是在全球环境不断恶化的今天更多地体现出劣势。镇海棘 螈行动迟缓，迁徒能力很弱，对生活环境依赖性极强。棘螈喜欢生活在阴湿、植被茂盛的 地方，它们以蚯蚓为食，它们的栖息地一旦遭到破坏，会对它们的种群发展造成不可挽回

26 本研究已获宁波生物教学论文三等奖；北仑区学生类研究性学习评比三等奖;生物学通报 2009 年第 44 卷第 1 期

119 第四章 镇海棘螈的种群保护

的影响。此外，棘螈的繁殖力极弱，幼体的成活率很低。根据我们的观察，棘螈在每年的 4-5 月间繁殖一次，一只雌螈年产卵 70-80 粒左右，仅为镇海林蛙的 1/300 左右，是两栖 类中产卵数量较少的种类之一。而且棘螈的卵通常产在离水源较近的地表或池塘的水甸上， 在一个月左右的孵化期间，受气候条件影响较大，胚胎常因久旱或烈日暴晒而出现浑浊甚 至干瘪，也易受细菌感染而变浑浊；有的卵产在距离水潭较远的地方，孵化后的幼体因不 能及时进入水域中而夭折。由于以上多种自然因素的影响，幼体能够顺利发育并登陆上岸 成为具有繁殖能力的成体为数不多。镇海棘螈的幼体在水中生活，成体在潮湿的环境中生 活，它们湿润、柔嫩的皮肤非常薄,易于吸收毒素和感染真菌，也易被污染的空气毒害，并 且对可能引发遗传突变的紫外线的抵抗力很差。 当然在人类对自然环境影响日渐深远的今天，最需要我们关注的是直接或间接由人为 因素引起的环境破坏。导致镇海棘螈种群数量急剧衰减的外在原因是非常复杂的,大致归为 如下几类：参看 图四-47 镇海棘螈的卵，图四-48 镇海林蛙的卵，图四-49 义乌小鲵

图四-47 镇海棘螈的卵 图四-48 镇海林蛙的卵 图四-49 义乌小鲵

2.1 气候变化的影响 气候变化对降水量和降水分布的改变非常明显，而镇海棘螈的繁殖对水的要求非常苛 刻，繁殖行为只发生在静水潭周围。我们坚持对北仑温度、湿度、降水情况作了记录。20 07 年降水情况特别异常，保护区内的静水潭干枯时间长，我们在棘螈繁殖区域始终没有发 现棘螈卵群及其幼体。带队的校外专家-中科院生物研究所的谢锋教授认为，2007 年镇海 棘螈可能没有进行繁殖。错过一个繁殖季节，这对寿命短暂的镇海棘螈的种群数量影响是 致命的。

120 第四章 镇海棘螈的种群保护

平均气温（℃）

40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 2007年6月20日 2007年7月20日 2007年8月20日 2007年9月20日 2008年1月20日 2008年2月20日 2008年3月20日 2008年4月20日 2008年5月20日 2007年10月20日 2007年11月20日 2007年12月20日 07 年 6 月—08 年 5 月的北仑平均气温折线图

近些年，由于全球温室气体的大量排放，导致全球气候变暖，这一变化可能导致棘螈 以及其它生物的习性发生改变。我们对本地区的林蛙做高中生物教材中“温度影响性别比 例”的实验发现温度变化对性别比例有显著的影响。于是我们大胆猜想，镇海棘螈可能也 会受到全球温度普遍升高的影响而发生性别比例的变化导致雌雄交配的困难，从而使镇海 棘螈的数量快速减少。专家曾告诉我们，在镇海棘螈的变态时段，如温度过高，非常容易 死亡，我们在 2007 年 7 月—8 月对同处九峰山的有尾两栖类义乌小鲵的观察发现，在设有 空调设施的环境中，义乌小鲵全部死亡，而空调房内全部存活。 任何形式的气候变化都有可能和其它各种因素（如物理因素、化学因素、生物因素） 综合影响镇海棘螈的种群动态变化。 2.2 外来物种的入侵 人类活动对自然界影响的日益加剧导致生物入侵加剧，同时，气候变化也会引起其他 生物的变迁。如今生物入侵已成为全球关注的问题。北仑区生物入侵相当严重，典型的入 侵生物有牛蛙和加拿大一枝黄花。外来物种入侵带来的生态位竞争(空间、食物等)给北仑 区原有的物种带来极大的生存压力。外来物种的入侵还会导致疾病的传播，棘螈天敌的增 加或与棘螈进行生存竞争的物种增加，也有可能是导致镇海棘螈濒危的原因之一。 值得注意的是,外来物种入侵对环境的破坏及生态系统的威胁是持久性的。人类可以花 费巨资治理污染，但已经入侵的物种大多在新的环境中大肆繁殖和扩散,要想控制和消除几 乎是不可能的。由于外来物种的排斥、竞争导致灭绝的本地特有物种是不可恢复的。云南 滇池内的两栖类-滇螈灭绝很大的原因在于外来物种的入侵，这给我们敲响了警钟。参看 图 四-50 保护区内农药瓶，图四-51 农药的危害，图四-52 DNA复制出现突变

121 第四章 镇海棘螈的种群保护

图四-50 保护区内农药瓶 图四-51 农药的危害 图四-52 DNA 复制出现突变

2.3 环境的污染 环境污染物对两栖动物的毒害往往是造成生物种群数量减少甚至灭绝的直接原因。环 境污染中以农业污染最明显，各种环境污染对两栖动物的基因、性别、代谢速率、能量的 储存与分配、生长发育等都造成了很大影响。杀虫剂、杀菌剂、除草剂是一些生理活性与 雌激素较为相似的动物体外化学物质，它们的广泛使用导致了两栖动物内分泌紊乱、性腺 异常发育、雄性个体雌性化、精子数量减少等，从而使后代个体数量锐减。保护区内当地 农民种植茶树、橘树、桂花，使用对棘螈危害极大的农药，已经使原本稀少的棘螈处于岌 岌可危的境地。在调查走访过程中我们发现保护区内使用的农药和除草剂遍地都是，主要 有甲胺磷，克无踪，三氯杀螨醇，锈螨清，百草枯，阿维甲氰，一遍净 1 号，天王星，三 炔螨，甲级托布津等。含磷洗衣粉袋也随处可见。连我们吃了喷洒了农药的食物都会出现 呕吐等症状，更何况是对环境极为敏感的镇海棘螈！ 此外，资料显示环境污染导致臭氧层破坏，过量的紫外线导致两栖动物卵的孵化率降 低、胚胎死亡率上升以及幼体的存活率下降。在生物课上，我们已经学过紫外线会引起 DN A 复制时出现差错而突变，而大多数的突变都是有害的这个内容。可想而知，镇海棘螈正 处在一个危机四伏的环境中。 参看 图四-53 水土流失，图四-54 棘螈展览馆被台风冲垮，图四-55 棘螈保护区

图四-53 水土流失 图四-54 棘螈展览馆被台风冲 图四-55 棘螈保护区 垮

2.4 栖息地的消失 与其他野生动物相比,两栖动物对环境的依赖性较高,一旦生境遭到破坏,其生存就极 易受到威胁。镇海棘螈主要分布在浙江北仑九峰山瑞岩景区这个狭小区域内。近年来，城 镇化建设、毁林开荒、修建房舍等频繁的人类活动导致棘螈的栖息地不断缩小，生活空间 不断压缩。景区内大面积种植经济作物，修建盘山公路，造成水土流失，使依赖土壤生存 的蚯蚓等小动物（棘螈的食物）的数量减少，使镇海棘螈的生态环境破碎化，更是影响了 镇海棘螈赖以生存的水源。水源的减少迫使棘螈的活动范围缩小，导致了九峰山瑞岩寺棘 螈保护区所能维持的环境对棘螈的容纳量下降。这是造成棘螈数量锐减的重要原因之一。 自然生境的破坏还会导致遗传多样性的丧失。动物的自然群体拥有大量的遗传变异, 但生境的破碎化往往把随机交配的大种群分割成相互隔离的小种群。在小种群中出现的遗 传漂变、近亲繁殖等现象,会造成种群基因多样性的大量丧失。保护生物学的经典理论认为, 当种群数量少于最小存活种时,种群的遗传变异将快速丧失,其生存能力也就日渐衰退,离 灭绝也就越来越近。 2.5 台风的影响 镇海棘螈生存的栖息环境-瑞岩寺景区，每年受到台风的破坏。2005 年的两次超强台 风以及引起的山体滑坡已经对面积狭小的镇海棘螈保护区带来了毁灭性的破坏,泥土被厚

122 第四章 镇海棘螈的种群保护

重的石块覆盖，山溪被截断，镇海棘螈繁殖所依赖的水环境日益难觅。 造成镇海棘螈濒危的原因是复杂的，多样的，但归根结底各种因素都是直接或间接地 来源于人类活动的影响，所以人为因素是造成镇海棘螈濒危的根本原因。 3 保护建议 基于以上调查分析，我们对保护镇海棘螈的建议如下： 3.1 严格管理镇海棘螈保护区 对镇海棘螈保护区严格保护，严禁砍伐树木、毁林开荒及修建房舍，防止水质污染， 既保护其生态环境，又保护棘螈不至于因环境剧变而绝灭。争取申请专项资金，扩大保护 区范围。人工建造静水潭，改善棘螈栖息环境。在缺水时期，采用人工挑水或机械运输等 方式把干净无污染的上游溪水加入人工水潭中，并不断浇灌水潭旁的土壤以保持与镇海棘 螈繁殖生存条件相同的环境来帮助棘螈繁殖。 3.2 进行异地保护 镇海棘螈的保护区已经遭受了不可恢复的破坏，有必要进行异地保护。我们学校与中 科院生物研究所和北仑林业局合作对棘螈进行生态学研究，开展人工养殖，提高胚胎的孵 化率和幼体的成活率，以增加棘螈的个体数量，使之长期在北仑生存和繁衍下去。 3.3 做好宣传工作 对镇海棘螈进行宣传工作，严禁破坏镇海棘螈栖息地的行为，建立一个保护镇海棘螈 的组织，动员更多的人参与到保护棘螈的工作中来。恢复被泥石流冲毁的镇海棘螈博物馆， 在我们学校建设镇海棘螈展览室，让更多的人了解棘螈。在日常生活中，我们应积极地向 身边的人宣传保护镇海棘螈的意识。在中小学生的学习中，应加强对镇海棘螈基本知识的 基础教育。 3.4 加强法律保护 作为国家二级保护动物，我们有必要向有关政府建设、制定相关法律，提高棘螈的法 律保护地位，严禁人为捕捉棘螈，贩卖棘螈等商业性行为。 4 反思 通过这次活动，我们增长了一定的经验和知识，但也发现了不足之处。 4.1 主动参与的意识和野外考察能力 通过这次活动，我们意识到获得知识的途径不仅仅局限于课堂与书本。在社会这个大 课堂里，更能增长见识。这次活动也培养了我们主动关心身边事物的习惯；培养了我们热 爱家乡、建设家乡的情感，养成了务实求真的学习态度；培养了我们用可持续发展的眼光 看待、分析、思考问题的能力。另外，在这次调查中，我们多次实地考察棘螈的栖息地， 这也提高了我们的野外考察能力，发扬了我们团结合作的精神。 4.2 创新思维和实践能力 在调查过程中，我们从各个方面思考这个问题，以图找到最全面的濒危原因和资料， 培养了严谨的科学逻辑思维能力，也懂得了如何在实践中运用理论，如何用实践来验证自 己的理论。比如：2007 年大雪灾，报纸曾报导其对棘螈的影响很大，但我们进行了研究调 查，发现其实雪灾对它的影响较小（因为当时棘螈正处于冬眠之中）。我们知道了不可以一 味地迷信权威。参看图四-56 气候对棘螈的影响

4.3 保护意识的加强 通过这次活动，我们知道了动物是人类最亲密的朋友， 应该自觉树立保护动物的意识。在日常生活中，我们也应 向周边的人宣传这种意识。同时，我们也发现棘螈的生存 环境相当恶劣，深感自己必须树立起环保意识。我们要时

图四 -56 气候对棘螈的影响 123 第四章 镇海棘螈的种群保护

刻提醒自己：一次小小的环保行动，可能会对镇海棘螈的环境做出巨大的贡献。 5 总结 通过这次活动，我们深刻了解到保护镇海棘螈的重要性和紧迫性。人口的日益增加， 人类活动范围的扩大，科技发展的日新月异和全球的变暖对镇海棘螈的生存带来了巨大的 挑战。如果我们再不重视这个问题，可能几年之后我们只能在博物馆中观看镇海棘螈的标 本了。难道非要到那个时候我们才去懊悔吗？为了保护这种国宝级的动物，请行动起来， 加入到保护镇海棘螈的行列中来！

封底照片的标本位于北仑林场办公室，学生访问时拍摄

124

后记

刘信态 27

新课程改革与时代发展的背景 2006 年秋，浙江省从高一年级开始全面实施新课程。新课改将课程划定为国家、地方、 校本三个等级，同时开设了研究性学习等科目。这对作为宁波市新课程改革样本学校的柴 桥中学，提出了新的课题。我们认为，在具体操作层面上，以学生研究性学习的方式，选 择和整合优质课程资源，精心设计并形成探究案例，可以实现课程资源开发与学生探究实 践能力提升的双赢。在我校生物研究性学习课题的开题讨论中，学生反复提及了学校所在 的九峰景区，特别是对极度濒危的两栖物种、浙江省特有物种－镇海棘螈，表现了浓厚的 兴趣（这一物种的形象已经成为中国女排主场－北仑的吉祥物，以至于妇孺皆知）。充分利 用这一独特的地方课程资源，开展相关的实践研究，并整合进入我校的新课程体系，成为 学校师生的共识。 北京奥运会吉祥物选择了濒危动物大熊猫、藏羚羊作为“福娃”的原型，这体现了中 国政府保护野生动物与进行野生动物保护教育、进行可持续发展的理念。这更加坚定了我 们进行这一课题研究的信心，我们希望通过保护极度濒危两栖动物镇海棘螈的课题活动， 来支持北京奥运、来响应这一理念。

镇海棘螈物种简介 镇海棘螈属两栖纲，有尾目，蝾螈科，棘螈属。是我国目前仅有的 1 种棘螈，只分布 在北仑区九峰山风景区海拔 100 - 200 米的丘陵地区，是一种名副其实的活化石。它白天 很少活动，晚上出来觅食，以蚯蚓、蜗牛、小型螺类、蜈蚣等为食，每年 11 月下旬至第二 年的 4 月份为冬眠期。它 4 月份产卵与青蛙的卵相似，色乳黄，小棘螈必须在水中生活 58 -88 天，至四肢脚趾发达，鳍鳃蜕变，皮肤粗糙后上岸，从此永远不再入水。1932 年，张 孟闻首次在镇海城湾（现北仑城湾）发现，制成模式标本（日本侵华时遗失）；46 年后， 浙江自然博物馆蔡春抹在北仑九峰山景区重新发现，后定为国家二级重点保护动物。经过 中国科学院成都生物研究所等科研单位专家的长期观测，发现目前分布于北仑林场的镇海 棘螈繁殖群体仅存 350 尾左右，其种群数量比大熊猫（目前 1200 只）、新疆北鲵（目前 30 00 尾）等极度濒危的物种数量还少。

近二十年内有关镇海棘螈的研究与保护 80 年代，蔡春抹、费梁等对镇海棘螈的现存数量、生态习性、生存状况进行了初始研 究。中央电视台“走进科学”栏目于 2003 年拍摄了拯救镇海棘螈的专题节目，镇海棘螈引 起了广泛关注。中科院为拯救这一濒危物种，将“镇海棘螈繁殖行为学研究”列入“九五” 重大项目，并开展了对该螈的生存现状和具体保护策略的研究。浙江省确定了九峰山景区 为镇海棘螈保护区。景区建造了镇海棘螈科普馆,并对其生存的湿地环境与亚热带常绿阔叶 林实施了保护。

27 刘信态 原柴桥中学生物教师 现北仑区生化教研室教研员

第四章 镇海棘螈的种群保护

镇海棘螈当前的生存状况令人堪忧 2005 年麦莎、卡努台风后，保护区遭到严重破坏；强降雨造成旅游区 30 多处山体滑 坡和泥石流，瑞岩景区损失 250 万以上，镇海棘螈的栖息湿地、中科院设置的野外研究与 繁殖场均遭受泥石流摧毁，镇海棘螈科普馆亦被彻底破坏。九峰山景区的旅游开发，对镇 海棘螈的生存环境造成了直接的破坏，其生存栖息地破碎化，湿地面积减少。当地农民的 茶树、果树、经济林已经侵入其核心生存地，农药污染加剧，栖息地面积急剧下降，天灾 人祸使得该物种的前景不容乐观。如果不加以研究与保护，这一物种极有可能在我们这一 代灭绝。

开发这一课程资源，保护这一特有物种，我们义不容辞 在新课程资源的开发中，柴桥中学已经将这一资源的研究作为重点课题，并以生物组 为主力，组织人力、物力开展了前期研究，力争边研究边保护，边整合边宣传，使全社会 能够参与到这一物种的保护中来。并借此课题，对棘螈栖息地的高中学生进行环境教育、 ＳＴＳ教育，并通过相关问题的研究性学习，让学生获得真正的知、能、情的全方位提升。 真正落实新课程改革中“提高中学生科学素养”的要求。

国内外同类型的研究 1997 年中国教育部基础教育司与美国国际野生生物保护学会(WCS)签署了合作开展 “保护野生生物教育”项目的协议。之后，四川、江西、云南、湖北四省在部分中小学开 展了为期五年的保护野生动植物的教育活动，但活动主要限于义务教育段，并且以课堂采 用美国的相关环境教育教材为主，以提高学生的环境保护意识为主旨，师生并没有深入到 某一具体物种的切实保护中去。 在两栖爬行动物的保护与研究中，许多高校的工作卓有成效，但中学参与这一工作， 却比较少见。

研究的意义及价值所在 2007 年，国家最高科学技术授予小麦育种专家李振声。他最大的成就，是通过小麦与 野生牧草的杂交，获得了优质高产的小麦品种。野草的顽强生命力与其独特的基因，造福 了人类，缓解了因人口增长而给中国带来的粮食问题。镇海棘螈是唯一一个浙江省特有的 两栖动物，且已经列入国际自然及自然资源保护联盟“红皮书”，已经极度濒危。作为生存 了 1500 万年之久的活化石，它的价值无容置疑，它在生态系统中的独特价值无可替代。 两栖动物独特的生活方式与身体结构，使这一类群成为全球环境变化的风向标。镇海 棘螈等两栖类动物的濒临灭绝，应当引起人类的足够重视。人们应该认识到，保护它们， 实质上是在保护人类自己。 鉴于目前镇海棘螈的保护现状，由柴桥中学通过生物课程资源整合的方式，组织师生 进行科学探究、构建柴桥中学镇海棘螈特色校园文化、构建柴桥中学的“拯救镇海棘螈” 校本课程，并通过课题的开展，课程的建立、实施，在全社会引起反响，共同来保护这一 物种。让人们认识到地球上生命之间的相互依存关系，认识到人类自身的活动与决策在现 在和将来对资源、对当地社区，对全球以及对整个环境所造成的影响，从而自觉树立保护 野生动物，与环境、社会和谐共存的生存和发展观。让大众真正参与“生态北仑”、“生态 宁波”的建设中去。

附录：镇海棘螈课题的主要奖项

1. “基于“镇海棘螈保护”的学校特色发展研究”为 2009 全国教育科学规划普通高级中 学特色学校研究专项 2. 省级规划课题《依托镇海棘螈开发研究性学习校本课程》课题获得浙江省第六届（20 06-2007 年）教育科学优秀研究成果奖一等奖 3. 《基于“镇海棘螈”保护的研究性学习校本课程开发》被确立为浙江省教育科学 2009 年度重点课题 4. 拯救“万年小恐龙”系列活动获浙江省第三届中学生研究性学习活动成果评比一等奖 5. 拯救“万年小恐龙”系列活动获全国首届中小学生研究性学习成果评选一等奖 6. “探索提高镇海棘螈孵化率和变态率的研究”获浙江省第四届中学生研究性学习活动 成果评比一等奖 7. “探索提高镇海棘螈孵化率和变态率的研究”获第 24 届浙江省青少年科技创新大赛二 等奖 8. 浙江省教育厅教研室评选的第一届“浙江省中小学精品课程” 9. “生物地方课程资源整合案例:九峰景区探棘螈”获全国生物学教学论文一等奖

镇海棘螈标本 浙江省宁波市北仑区柴桥中学版权所有

镇海棘螈（圆圆）-中国女排北仑主场吉祥物