姜述林
摘要:筆者多年來從事中學生物學教學,同時利用業(yè)余時間飼養(yǎng)蜜蜂,積累了不少利用蜜蜂進行生物教學的有益經(jīng)驗,感受到蜜蜂確實是生物教學的好素材。
關(guān)鍵詞:蜜蜂生物學教學素材
中圖分類號:Q-34文獻標識碼:E
1配合課本,為學生提供感性認知素材
蜜蜂在分類學上屬于節(jié)肢動物門、昆蟲綱、膜翅目,是一種過著群體生活的昆蟲。蜂群是由許多蜜蜂個體組成的一個有機體。一群蜂通常由3種形態(tài)和職能不同的蜂:一只蜂王、少數(shù)雄峰和成千上萬只工蜂組成,蜂王、雄峰、工蜂之間既有分工,又相互依賴,以維持群體生活和種族的延續(xù)。
小學《自然》課本里就出現(xiàn)了有關(guān)蜜蜂的知識,義務(wù)教育課程標準實驗教科書《生物》多處出現(xiàn)有關(guān)蜜蜂的知識、圖片,如(蘇教版)七年級(上冊)第一章第一節(jié)情景引入的圖片是“蜜蜂在吸取花蜜”,八年級(上冊)第十四章第二節(jié)情景引入的圖片是“蜜蜂在傳粉”,八年級(上冊)第十四章第三節(jié)課外閱讀是“蜜蜂的生生息息”,八年級(上冊)第十七章第一節(jié)動物的社群行為例舉了“蜜蜂的社群生活”等。雖然書本上配有精美的圖片,但如果學校里養(yǎng)有蜂群,就便于學生親自觀察蜜蜂的生活,認識蜜蜂的3種類型,了解蜜蜂在發(fā)育的各個時期的動態(tài)過程,觀察蜂巢的結(jié)構(gòu)及蜂蜜、花粉和蜂膠等;甚至可以建立課外興趣小組讓學生親自動手飼養(yǎng)蜜蜂,從而激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的科學探究精神。
2為高中生物學實驗提供良好的素材
因為蜜蜂具有以下特點:
(1)一年四季都能生產(chǎn)各型蜜蜂,采集方便。
(2)蜂群中的蜂王、工蜂、雄峰由2種不同的卵分別發(fā)育而成。其中,蜂王、工蜂由受精卵發(fā)育而成,雄峰由未受精卵發(fā)育而成。因而:①前者在形成配子時,有基因分離現(xiàn)象,而后者沒有;②雄峰總是純合體(單倍體);③子代雄峰的性狀直接反映出了親代(母本)配子的基因型。
(3)蜜蜂具有穩(wěn)定的可以區(qū)分的性狀。蜜蜂各品種間有著明顯的形態(tài)差異或生理差異。如有些品種體型大,有些體型小{有些腹部幾丁質(zhì)顏色黃色,有些黑色;有些絨毛黃色,有些灰黑色;有些品種風頭向外,而有些頭朝內(nèi)。另外,第五背板絨毛長度、吻的長度、肘脈指數(shù)等這些性狀在不同品種中都很穩(wěn)定、都能真實遺傳。
(4)處女王可以自然交尾,也可以人工授精。通過控制雄峰進行自然交尾或人工授精,可以控制子代混雜。
(5)蜂王產(chǎn)卵力強,個體發(fā)育周期短。因而在短時間內(nèi)能獲得大量子代個體,便于觀察和統(tǒng)計。
另外,飼養(yǎng)蜜蜂成本小、費時少、簡單。
這些特點決定了蜜蜂是研究生物遺傳規(guī)律的好素材。
2.1驗證遺傳的某些規(guī)律
例:意蜂腹部背板黃色,東北黑蜂腹部背板黑色。通過意蜂與東北黑蜂雜交,觀察子代腹部背板顏色的變化來驗證基因分離規(guī)律。
意蜂與東北黑蜂雜交,無論正交或反交,雜交一代群的雄峰同母本,工蜂呈整齊一致的黑邊黑斑三黃環(huán),培育出的蜂王為花色,如圖1所示(A表示控制黃色性狀的基因;a表示控制黑色性狀的基因)。
由于雄峰由單性生殖細胞直接發(fā)育而成,所以根據(jù)分離規(guī)律,無論花母蜂與意蜂或東北黑蜂的雄峰交尾,子二代中,雄峰一律為黃色和黑色2種,且比例為1:1。如圖2所示。
從圖2可以看出,子二代除出現(xiàn)數(shù)量大致相等的兩類雄峰外,如果花母蜂與意蜂交尾,則子二代工蜂也出現(xiàn)兩類:黑邊黑斑三黃環(huán)和黃色,且比例也為1:1;如果花母蜂與東北黑蜂蜂交尾,則子二代工蜂為黑邊黑斑三黃環(huán)和黑色,且比例也為1:1。
如果實驗結(jié)果與預(yù)期的完全符合,說明雜合體確實產(chǎn)生2種配子,而且數(shù)目相等。
我們也可以利用蜜蜂的某兩對性狀來驗證自由組合規(guī)律等。
當然,我們還可以選用其他品種的蜜蜂,如喀尼阿蘭蜂、高加索蜂、歐洲黑蜂等,利用其穩(wěn)定性狀進行雜交實驗來說明或驗證或探索生物的一些遺傳規(guī)律。
2.2蜜蜂可以作為進行生物實驗技術(shù)操作的材料
一些教科書在設(shè)計觀察動物精子和卵細胞時,常用的材料是沼蝦。沼蝦的繁殖受季節(jié)限制,實驗教學時,不一定能采集到精子和卵細胞,且一般動物精子的采集操作難度比較大。如果利用蜜蜂,就很好地解決了這些問題。蜜蜂的繁殖基本不受季節(jié)限制(冬季只要稍稍喂一點白糖就可促進繁殖),利用雄蜂采集精子也非常方便。
精液采集經(jīng)過如下過程:
雄蜂選擇。雄蜂出房12d后,即達性成熟,便可捕捉采精。選擇個大、健壯、活躍的雄蜂個體。用左手拇指和食指從腹面捉住胸、腹部兩側(cè),用右手拇指按壓雄蜂的腹部背板1節(jié)~3節(jié)處,然后三指配合,同時向腹部尾端施加壓力,強迫陽莖漸次外翻,首先翻出的是陽莖基板,然后是一對角囊和羽狀突,最后是陽莖球,射精管開口于陽莖球,當陽莖球末端冒出淡黃色精液時,停止擠壓。注意用力適度,以保精液在陽莖頂端形成近球狀,以利采集且不易被污染。如果是學生邊采集邊觀察,直接將精液涂在載玻片上即可。但這種精液精子密度太大,且易干涸,影響觀察。如果由教師提前采集供學生實驗,可用10 mL稀釋液(生理鹽水)輕輕沖洗精液,把覆蓋在白色黏液上的淡黃色精液較完全地滴注到大試管中保存?zhèn)溆?。一只雄蜂的精液可供一個班約30組(2人/組)使用。而且雄蜂無螫刺,不蜇人,操作安全。
由于蜜蜂的卵細胞從受精到發(fā)育成幼蟲只有3 d時間,因此細胞分裂、生長都很快,利用蜜蜂卵觀察動物細胞的有絲分裂,在制成的裝片中非常容易找到各個分裂期的細胞。且蜜蜂的卵較小,一次只取一粒卵,制成的裝片需觀察的范圍小,也減少了尋找的時間。蜜蜂作為教學素材,其用途不僅僅限于此,廣大同仁可在教學中慢慢探索。