中学生生态群落跟踪调查与能力培养

许宇放　蔡招兰　陈丽云

湛江钢铁项目选址湛江东海岛，对环境是否有影响？带着这一疑问，2013年，湛江市第五中学生物课题组组织生物兴趣小组同学，选定隔海相望、距离钢铁项目约8公里的东头山岛开展课题研究。拟通过跟踪调查项目建设前后东头山岛上红树林群落的面积变化、群落结构动态和各种群的生长动态、土壤中小动物类群丰富度等数据对比，论证项目是否对环境造成影响;并在探究过程中，使学生掌握红树林调查的基本方法，了解红树林生长规律，提高科学探究实践能力和学习兴趣，培养综合能力和科学素养。

1.跟踪调查的主要内容

实验研究分为3个实验组，每年开展2次调查，即每学期1次，实验周期为4年，跨度从项目建设到投产后2年。

1.1 指导学生跟踪调查东头山岛红树林群落的面积变化。手持GPS仪环绕红树林群落一周，测定红树林的面积，根据每年的跟踪调查结果对比红树林面积的变化。

1.2 指导学生跟踪调查样方内各种群的生长动态和群落结构动态。3个实验组分别在红树林的高潮线、潮间带、低潮线各选择1个8m×8m的样方作为永久样地。观测记录样地内红树林物种类型，了解样地内红树林物种的丰富度;记录样地内每个树种的数量，调查该树种种群的密度;观察从低潮线到高潮线红树林树种的变化情况，根据每年的跟踪调查结果分析红树林群落生长的变化。此外，在每个样方内不同的树种中各选取2株作为观测研究对象，观测记录其幼苗叶片数量、幼苗主茎节数、树高、基径、幼苗分枝数、冠幅、树冠高度的情况，挂上标记物并画出样图，跟踪其幼苗的数量和每年的生长量，掌握红树植物的生长发育规律。

1.3 指导学生跟踪调查样地土壤中小动物类群丰富度。3个实验组分别用等距取样法在低潮线、潮间带和高潮线等区域随机取样，每次选择1个1m×1m的样方，用记名计数法进行统计样方土壤中螺、蟹、沙蚕、海蟑螂、贝、蚝等红树林底栖动物的种类、个体数量情况，跟踪调查样地土壤中动物类群丰富度。

1.4 指导学生跟踪调查样地土壤情况。3个实验组分别分别采用PH测量仪和PH试纸跟踪测试样方内所采集土壤的PH值，做好记录。

2.数据分析与结论

2.1 理论成果

从3个实验组测得的PH值数据可见（表1），4号样地低潮位土壤的PH值在7.0—7.5之间，介于弱碱或中性之间;1号样地潮间带土壤的PH值在6.3—6.8之间，为弱酸性;6号样地高潮位土壤的PH值在5.0—6.5之间，为酸性。即由低潮位向高潮位的土壤PH值变化趋势是由弱碱（或中性）向酸性变化，得出结论：1.红树林土壤总体偏酸性;2.越靠近海水的红树林土壤越呈碱性，越远离海水的红树林土壤越呈酸性;3.红树林土壤呈酸性可能与红树林富含单宁以及红树林湿地中动物的排泄物有关。

2.2 实践成果

2.2.1  红树林群落面积基本没有发生变化。GPS测得红树林群落一周的周长为2801米、面积为265.6亩（图1），即17.7公顷。其中，初生林面积为10公顷（图2），除个别植株枯死外，基本没有变化;次生林面积由约5公顷增加到7.7公顷，主要是由于次生林周边原有的2.7公顷虾塘在我们开展调查之前不久退塘还林，逐步成为新的次生红树林。

2.2.2  红树林种类没有发生变化。4号样地靠近低潮线，样地内红树林的丰富度为1种/64㎡，树种为白骨壤;1号样地位于潮间带，样地内红树林的丰富度为4种/64㎡，树种分别是白骨壤、无瓣海桑、桐花树、红海榄;6号样地接近高潮线，样地内红树林的丰富度为3种/64㎡，树种分别是白骨壤、木榄、无瓣海桑。从7次观测的情況来看，白骨壤为先锋树种，每个样地内红树林的丰富度均没有发生增减，表明该红树林种类没有发生变化。

2.2.3  红树林生长基本情况良好。

从3个样地跟踪调查样本植株的冠幅直径（图3）、基径（图4）、树高（图5）等数据曲线和幼苗分枝、叶片数及树冠高度的调查数据可见，红树林的长势总体良好，白骨壤为优势种。调查期间仍有白骨壤幼苗长出。但也出现了树高、基径、冠幅数据有逐年变小的现象。红树林本身生长速度较慢，分析个别数据逐年变小原因有3种可能：一是每次测量间存在误差;二是植株周边的沙土被风浪冲击堆高，导致地面测量点逐年升高而测量出的数据变小;三是风浪和台风吹击致使枝叶折断，导致植株冠幅直径、幼苗分枝数及叶片数等数据产生误差。如2015年10月超强台风“彩虹”登陆我市，对样地有所破坏，在2015年11月的调查中，1号样地测得红海榄②的9枝主茎主枝被折断。

综上所述，基本可以推断湛江钢铁项目没有对东头山岛周围的海域造成污染。

2.2.4  学生的知识、技能和科学素养等方面得到提升。通过实践活动，同学们不仅掌握了红树林基本知识和研究的基本方法，提高了学习兴趣，增强了环境保护意识，还初步形成了提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、合作交流等科学探究能力，逐渐养成了尊重科学、敢于质疑、严谨细致、勇于创新的科学素质，以及关注与生物学有关的社会问题、主动参与社会决策的意识。

责任编辑 邱 丽