大概念指引下的高中生物学大单元教学设计——以“人体的稳态与调节”为例

在课程标准的指导下,高中生物学大单元教学以“大概念”为引领,以“大单元”为依托,将“大情景”贯穿教学过程,更好地培养学生的核心素养。本文以“人体的稳态与调节”为例,从“大概念引导下的大单元教学主题的确立”“大概念引导下的大单元教学目标的设置”“大概念引导下的大单元教学目标的设置”“大概念引导下的大单元实际情景创设”四个部分展开,并对大概念引导下大单元教学设计的实现途径进行了研究。

布氏田鼠焦虑样行为、反捕食行为及HPA轴水平的性别差异

为探讨布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)焦虑样行为、反捕食行为和下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal, HPA)轴水平的性别差异,观测雌雄布氏田鼠在旷场、明暗箱和反捕食箱中的行为差异,及其HPA轴参与调控的促肾上腺激素(adrenalotropic hormone, ACTH)和皮质酮(corticosterone, CORT)水平的差异。结果表明:雄性布氏田鼠在旷场中移动的总距离和平均速度均显著高于雌性,而静止时间显著低于雌性布氏田鼠。雄性布氏田鼠进入明箱的次数与雌性布氏田鼠无显著差异,但在明箱中停留时间显著高于雌性布氏田鼠。暴露于捕食者猫气味时,雌性布氏田鼠仅移动行为的持续时间显著高于雄性布氏田鼠。雌性布氏田鼠血浆中ACTH和CORT浓度显著高于雄性布氏田鼠。综上,布氏田鼠的活动性、焦虑样行为、反捕食行为及HPA轴水平均存在性别差异,提示野生布氏田鼠受其自身内分泌水平的影响,雌雄个体采取截然不同的行为策略以适应当前环境,从而有利于其种群的稳定。

东北农牧交错带啮齿动物群落结构组成及影响因素初探

啮齿动物(Rodentia)是农牧交错区的主要有害动物类群之一,能传播多种疾病,严重威胁当地农牧业发展和人民群众健康。为探究环境因子与啮齿动物群落结构组成的关系,分别于2020年和2021年7—8月,在东北农牧交错带利用铗夜法调查草地、草地—农田交错区和农田3种生境类型中啮齿动物的种类和数量,室内测定调查点土壤和啮齿动物肾脏内的重金属含量。结果表明:捕获的717只啮齿动物包含10个种,优势种为黑线姬鼠(Apodemus agrarius),占捕获总个体数的44.35%;草地生境中啮齿动物的捕获率(14.88%)和群落多样性指数最高。冗余分析(RDA)结果表明,海拔、植被指数影响啮齿动物群落的优势度指数与丰富度指数;黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)和黑线姬鼠的铗捕率以及啮齿动物的物种数和均匀度均受土壤重金属污染的影响。黑线仓鼠肾脏器官内重金属富集水平与土壤中重金属浓度呈显著正相关,随着土壤重金属污染的增加,黑线仓鼠的种群密度降低。

青藏铁路、公路对野生动物活动的影响

2003年8月和2004年8月,在不冻泉保护站(35°17′N;93°16′E)至五道梁(35°13′N;93°04′E)一带调查青藏公路的运营和青藏铁路的建设对野生动物活动的影响,并分析了野生动物对青藏铁路上所建立的动物通道的利用情况。结果表明,青藏铁路的建设增加了青藏公路的交通运输量,青藏公路在铁路修建期间会对藏羚羊(Pantholops hodgsoni)、藏原羚(Procapra picticaudata)和藏野驴(Equus kiang)的活动产生部分影响。同时,野生动物通过自身的适应和行为调节可以减少环境改变产生的影响,如公路两侧动物的活动高峰正好是公路上车流量较少的时段、动物可以利用野生动物通道来通过青藏铁路等。藏野驴、藏羚羊与藏原羚均可利用通道穿越铁路,而藏羚羊对通道的利用频次和通道到公路的距离显著的正相关(p<0.5),大多数的动物通道因其高度、宽度和到公路的距离以及人类活动等因素的影响而不能被动物利用。总的看来,动物能够通过自己的适应和行为调节,可以适应青藏铁路修建对该地区的环境所带来的变化。

青藏公路对藏羚羊、藏原羚和藏野驴活动的影响

2003年8月和2004年8月,在可可西里国家自然保护区通过实地调查,分析了青藏公路运营对藏羚羊(Pantholops hodgsoni)、藏原羚(Procapra picticaudata)和藏野驴(Equus kiang)行为活动的影响。结果表明:藏野驴对青藏公路形成了回避,其在距路基1001～2000和2001～3000m区域内的种群密度显著高于0～500m的区域(P<0·05);青藏公路对藏羚羊、藏原羚的行为活动产生了一定程度的干扰,尤其是对藏羚羊,其在距路基0～500m区域内的行为活动与距路基2000m之外的区域具有极显著差异(P<0·01)。同时,因其群体数量大,个体通过公路所花费的时间长,需要很长的车辆行驶间隔才能通过公路,故受车辆运输的干扰最大,无法顺利通过公路。研究还发现,在白天的不同时间段,藏羚羊、藏原羚在公路附近的数量分布与各时间段内的车流量呈极显著负相关,这有利于其穿越公路,说明野生动物通过自身的适应和行为调节可以减少环境改变所造成的影响。

高寒草甸生态系统中高原鼠兔的繁殖特征

2002年4月至8月,在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站附近,采用标志重捕法对高原鼠兔的繁殖特征进行了研究。高原鼠兔的繁殖具有明显的季节性差异,4月下旬和5月为繁殖高峰期,雄性的睾丸重而饱满,雌性的怀孕率最大。雄性成体的体重和睾丸重在繁殖期的不同时段具有显著的差异,在4月11日至5月10日、6月11日至7月10日体重和睾丸重之间呈显著正相关。雌性怀孕早期胚胎数与临产前胚胎数没有显著差异,未发现胚胎吸收现象;同时,胚胎数在繁殖期的不同时段存在显著差异。采用种群统计学中同生群的划分方法,将5～8月份出生的幼体依次记为L1、L2、L3、L4。在出生后20天内L1、L2幼体存活率明显高于L3、L4;在从出生50天至80天期间L1的存活率显著高于L2。当年出生的雌雄幼体在发育上存在不同步现象,当年出生的雌性幼体性成熟早,有的可以直接参加繁殖,但当年出生的雄性幼体却无此现象。结果表明:在海北地区,经过综合治理后,高原鼠兔的生境发生改变,其繁殖策略也随之发生改变,即,减少每次繁殖活动的投入,增加繁殖次数,延长繁殖时间。

可可西里地区藏羚羊、藏原羚和藏野驴的营养生态位

2004年8月,在可可西里自然保护区的楚玛尔河至五道梁一带观察藏羚羊、藏原羚和藏野驴的行为活动,并收集其粪便,运用粪便显微分析法对其食性进行研究,计算3种动物的营养生态位宽度和营养生态位重叠指数.结果表明:藏羚羊、藏原羚和藏野驴所采食的植物种类基本相似,但在食谱中所占的比例不同,禾本科植物在藏羚羊、藏原羚和藏野驴的食谱中所占的比例分别为58.7%、44.57%和92.28%.藏羚羊、藏原羚和藏野驴的营养生态位宽度分别为0.878、0.735和0.695.藏羚羊和藏野驴、藏羚羊和藏原羚、藏野驴和藏原羚的营养生态位重叠值(FT)分别为0.869、0.985和0.785.结合藏羚羊、藏原羚和藏野驴的生态习性,从营养生态位的角度探讨了它们之间竞争与共存的关系.

微卫星技术在高原鼠兔繁殖行为研究中的应用

20 0 2年 4～ 8月 ,在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站对高原鼠兔的种群进行标志重捕 ,用眶下取血法对标志的鼠兔各取血样 10 0 μL ,使用 8对引物对血样中的DNA微卫星序列进行扩增。结果每对引物所扩增的产物都具有明显的多态性 ;结合野外行为观察对这些多态性位点进行分析 ,基本上对当年出生幼体的父权进行了准确的确定 ;从中发现高原鼠兔的交配体制为多配制 ,其家庭中存在等级制度 ,处于统治地位的雄性的繁殖成功率明显高于处于从属地位的雄性个体。上述工作表明微卫星技术在动物行为研究中具有很高的优越性 ,在高原鼠兔社会动态、亲缘关系和行为进化等研究领域具有广阔的应用前景。

小型哺乳动物的繁殖投入与繁殖成功率

动物的繁殖活动关系到整个种群的生存与灭绝 ,繁殖投入和繁殖成功率是繁殖生态学研究的重要内容。从繁殖投入的划分入手 ,综述了小型哺乳动物的繁殖投入和繁殖成功率之间的关系及其影响因素、分子生物学技术在繁殖生态学中的应用等 ,阐述了小型哺乳动物能够根据自身的状态调整每次繁殖活动中的时间投入和能量分配 ,采取不同的繁殖对策。这些繁殖对策是长期自然选择的结果 ,其目的都是为了最大限度地提高自身的适合度。并且指出分子生物学技术在繁殖生态学中的应用将大大加快这一研究领域的快速发展。

繁殖期高原鼠兔的行为时间分配与后代存活率的关系

2002年4-8月份,在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站附近,采用标志流放、直接观察法和解剖法对青藏高原特有的植食性小哺乳动物———高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)的行为时间分配、繁殖特征和后代存活率等方面进行了研究。结果表明,雌、雄成体平均地面活动时间占总时间的比例分别为88.67%和89.88%,在不同的繁殖时段,成体的各种行为时间分配存在显著的变化,并影响后代的存活率。幼体从出生到15d的存活率和雌、雄性成体的每次移动距离以及雌性成体的地面活动强度都显著的正相关;从15d到45d的存活率和雄性成体的地面活动强度、观望强度显著的正相关。在相同的观察时期,高原鼠兔雌、雄成体的一些行为时间分配存在显著差异,如雄性成体地面移动距离、频次在繁殖前期显著的高于雌性成体;雄性成体的观望强度在6、7月份显著高于雌性成体。说明雄性成体在领域防卫中较雌性成体承担更多的责任,雌、雄成体在育幼活动中的繁殖投入存在互补性。

京杭运河堤坝区域狗獾的栖息地特征

2006年10-11月和2007年10-11月,在京杭运河邵伯—高邮段的西侧堤坝上,采用样方法测定了狗獾3个不同类型栖息地的特征变量和利用强度,结果表明:狗獾主要生活在郁闭度较高的森林中,对泡桐、泡桐-杨树次生林的利用强度显著的高于杨树人工林(P<0.05);多元线性逐步回归分析表明:洞口数主要受灌木密度、大树密度、草本植物盖度、土壤含水率和人为干扰强度的影响(P=0.002),而粪堆数主要受灌木密度、大树密度和人为干扰强度的影响(P=0.012)。整体来看,影响狗獾栖息地选择的因素主要是郁闭度、人为干扰水平有关的因子。

多媒体辅助教学在动物学实验教学中的运用

本文简要介绍了本人在应用多媒体辅助动物学实验教学的思考和心得,主要介绍了将多媒体辅助教学运用到动物学实验教学中的必要性、优势及将来发展的趋势。

捕食风险对高原鼠兔行为的影响

我们在野外条件下利用赤狐的粪尿增加高原鼠兔的捕食风险 ,采用目标动物抽样法对高原鼠兔的 5种行为进行观察 ,分析天敌动物气味增加与天敌动物数量增加对高原鼠兔行为影响的差异 ,探讨高原鼠兔对捕食风险的权衡能力及面对不同风险的行为决策。 2 0 0 1年 ,在捕食风险处理样方中观察雄性成体 1 8只 ,雌性成体2 5只 ,雄性幼体 35只和雌性幼体 4 2只 ,在对照样方中观察雄性成体 1 4只 ,雌性成体 1 5只 ,雄性幼体 2 2只和雌性幼体 1 1只 ;2 0 0 2年 ,在捕食风险处理样方中观察雄性成体 7只 ,雌性成体 1 2只 ,在对照样方中观察雄性成体 8只 ,雌性成体 1 5只。研究结果表明 :增加赤狐的气味后 ,高原鼠兔通过改变行为策略以适应捕食风险的增加。当气味源刚放入后 ,与对照样方比较 ,高原鼠兔明显增加了观察和鸣叫的频次 ,相应减少了取食的频次 ,且随着时间的推移 ,高原鼠兔并未对气味产生适应性。当天敌动物的数量增加后 ,赤狐气味的增加对高原鼠兔行为的影响较小 ,在捕食风险超出高原鼠兔的耐受范围时 ,高原鼠兔扩散。同时 ,高原鼠兔的行为在雌雄之间、成体与幼体之间没有明显的不同 ,雌雄个体、成幼体均采用相同的行为策略减小捕食风险。以上结果表明 :捕食风险明显影响高原鼠兔的行为 。

高寒草甸生态系统中高原鼠兔和高原鼢鼠的捕食风险及生存对策

调查青藏高原高寒草甸生态系统中两种主要啮齿动物及其天敌动物的种群密度,分析天敌动物对两种啮齿类的捕食方式、捕食强度,探讨啮齿类动物的捕食风险及生存对策。研究结果表明,高原鼠兔和高原鼢鼠的种群密度分别为4.97只/hm2和10.6只/hm2,而它们的主要天敌赤狐、艾虎和香鼬的种群密度分别为0.16只/100hm2、0.37只/100hm2、3只/100hm2。艾虎和香鼬在取食过程中主要搜寻啮齿类的洞道系统,全部食物几乎都来源于洞道系统内;赤狐或取食地面活动的鼠兔,或挖掘洞口待高原鼢鼠封闭洞口时取食猎物。高原鼠兔在赤狐、艾虎和香鼬的食物中所出现的频次分别为100%、96.1%、100%,高原鼢鼠在3种天敌动物的食物中所出现的频次分别为87.5%、73.2%、0%。3种天敌动物对高原鼠兔和高原鼢鼠的捕食强度分别为0.703%和0.038%,高原鼠兔和高原鼢鼠所承受的捕食风险分别为0.780和0.393。高原鼠兔在高的捕食风险下通过行为对策和繁殖对策增加其适合度,而承受捕食风险较小的高原鼢鼠主要通过封闭的洞道系统和高的存活率增加其适合度。

青藏公路对高原鼠兔种内遗传分化的影响

研究采用7个微卫星标记分析在青海省西大滩区域,位于青藏公路两侧的4个高原鼠兔(Ochotona curzoniae)种群的遗传变异情况。分别采用软件TFPGA和GENE POP 3.4计算各种群间的Nei’s标准遗传距离,基因分化系数(Fst)等参数,并对遗传距离进行UPGMA聚类分析。研究结果表明,公路同侧种群间平均遗传距离和基因分化系数分别为0.0808和0.0541;异侧种群间平均遗传距离和基因分化系数分别为0.1037和0.0705,公路东侧和西侧的两个种群分别聚为一类。青藏公路对分布于公路两侧的高原鼠兔种群间的基因交流产生了一定的阻隔效应,并导致种群间出现了一定程度的遗传分化。

不同种群密度下高原鼠兔的行为模式

在2003年高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)的繁殖初期、繁殖盛期、繁殖中期和繁殖末期,采用目标动物取样法对其不同种群密度条件下的行为模式进行研究,探讨高原鼠兔的行为变化和种群密度的相互关系。结果表明:在繁殖盛期和繁殖中期,低密度种群内雌性高原鼠兔的观望时间均显著高于高密度种群内,而在其它两个时期内无明显不同;雄性高原鼠兔的观望时间在不同密度间比较均无显著差异;同一密度条件下,雄性高原鼠兔的观望行为持续时间和发生频次均表现显著的季节性变化,而雌性高原鼠兔无明显差异。高原鼠兔的地面活动时间在不同种群密度间比较无显著差异。低密度种群内,雄性高原鼠兔的地面移动距离和频次均呈显著的季节性差异,而雌性高原鼠兔的差异不显著;高密度种群内,雌、雄个体的地面移动距离和频次都具有显著的季节性差异。在高原鼠兔的社会行为中,亲昵行为和攻击行为强度在不同种群密度间比较均无显著差异;在同一密度条件下,亲昵行为和攻击行为强度也没有表现出明显的季节性变化。以上结果说明高原鼠兔的行为变化与其繁殖期和性别有明显的关系,而在密度间无明显的差异,其主要原因是在不同的繁殖期,动物的繁殖投入不同。

青藏铁路温性草原区铁路运营对啮齿动物群落结构的影响

以青藏铁路海晏段的温性草原区为研究地点,通过铗日法确定距离铁路不同距离的区域中啮齿动物的种群密度和群落结构,分析啮齿动物群落结构与植物群落结构之间的关系,探讨温性草原区铁路运营对啮齿动物群落结构的影响。结果表明,研究区域内所捕获的啮齿动物有甘肃鼠兔、五趾跳鼠、长尾仓鼠和灰仓鼠;从1984年铁路投入运营以来,没有发现铁路运营带来新物种的入侵;啮齿动物的种群密度和群落结构在距离铁路不同距离的样带之间有明显的不同,在铁路路基附近的种群密度、物种数、多样性指数均明显高于距离铁路0.5km和1km的区域,而均匀性指数在路基附近最小;在距离铁路不同距离的区域中植物群落的特征没有明显差异,啮齿动物群落特征与植物群落特征之间没有明显的相关性。引起铁路路基附近啮齿动物种群密度、物种数、多样性指数偏高的原因可能是铁路修建与运营为啮齿动物提供了合适的生存环境与额外的食物资源。因此,铁路建设及运营对啮齿动物的群落结构有一定程度的影响。

高原鼠兔种群的性比

The sex ratio(♂/♀) of plateau pika′s(Ochotona curzoniae) population was studied by re-captured method in the region of the Haibei Alpine Meadow Ecosystem Research Station, Northwest Institute of Plateau Biology, the Chinese Academy of Sciences from April of 2001 to August of 2002. The result showed that there was no significant difference from 1∶1 in adult′s sex ratio in whole breeding season,whereas the sex ratio of juvenile had some fluctuations among different age stages. The sex ratio of the second litter varied significantly from embryo to 60-day-old, but no difference at the first and the third litter. We concluded it was caused by conflict between maternal strategy and juvenile′s strategy. No significant differences of sex ratio were found both in adult and juvenile between 2001 and 2002. The sex ratio of plateau pika before and after overwintering did not vary. In summary, we proposed that sex ratio of plateau pika′s population was not influenced by exogenous factors, but some self-regulation mechanisms may be involved.

青藏公路沿线藏羚羊、藏野驴和藏原羚的行为比较

2003、2004年7-8月,采用目标取样法对青藏公路沿线藏羚羊（238群）、藏野驴（22群）和藏原羚（145群）不同行为的时间分配及活动频次进行观察,并分析各种行为与种群大小之间的相关关系。结果表明：取食行为是藏羚羊、藏野驴和藏原羚最主要的活动,其次是移动和站立行为。藏原羚取食和警戒行为持续的时间均显著多于藏羚羊和藏野驴;藏野驴修饰行为持续的时间极显著多于藏原羚和藏羚羊;而藏原羚的各种行为（除修饰行为）发生的频次均极显著高于藏羚羊和藏野驴。相关性分析表明,3种动物站立行为持续的时间和发生的频次均与种群大小呈明显的相关,说明3种野生动物采取不同的行为对策以适应当地的环境。

植物次生代谢物含量的季节性变化及其对高原鼠兔食物选择的影响

2008年6～9月在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站通过自助餐式食物选择实验测定了高原鼠兔对20种植物的取食量,采用紫外可见分光光度计法测定了不同季节20种植物中黄酮、缩合单宁、简单酚和总酚4种植物次生代谢物的含量,分析了植物次生代谢物含量与高原鼠兔食物选择之间的相互关系。结果表明,在选定的20种植物中高原鼠兔喜食的植物有7种,可食的植物有7种,厌食的植物有6种。植物次生代谢物的含量在不同的植物间表现出一定的差异,且有生长季节早期含量低,随后逐渐增高的季节性变化趋势。高原鼠兔对植物的选择性与植物中黄酮含量有显著的负相关性,喜食植物的黄酮含量显著低于厌食植物,喜食植物的单宁含量显著小于可食植物,可食植物的单宁含量显著大于厌食植物。在喜食植物中,高原鼠兔取食量与简单酚和总酚含量呈显著负相关性。以上结果部分验证了植物次生代谢物作为植物的防御对策明显影响高原鼠兔对食物选择的假说。黄酮类次生代谢物明显抑制高原鼠兔的取食,缩合单宁对高原鼠兔食物选择也有一定的抑制作用,高原鼠兔有少量取食但避免大量取食简单酚和总酚含量高的植物的选择策略。