环境生物学实验讲义2012

实验技术课的主旨和要求1.1实验技术的主旨任何科学知识和理论都来源于实际的观察和科学实验,这一点对于环境科学更是如此.实验技术课程是大多数课程的重要组成部分,在实验课上培养起来的科研素质和实验技能,不仅对学生完成学业而且对从事创新性课题研究都具有重要而深远的意义。

实验技能的培养包括：①设计实验，在了解实验原理和目的基础上，逐渐学会自己设计实验；②观察与测量，这是实验过程的主要内容；③实验记录，真实准确地记录实验中每一个数据、每一个细节并且及时进行整理；④分析和解释数据，是处理实验数据的基本功；⑤写作实验报告，是对实验技术过程和实验结果的总结，同时也是提升综合科研素质和实验能力的重要一环。

1.2实验技术课的基本要求1.2.1课前充分准备课前务必做到如下准备①预先仔细阅读实验讲义内容，明确实验目的和实验技术。

该实验与当前的课堂学习有关吗？是否需要复习或预习这部分内容？完成预习报告。

②实验时携带记录本，钢笔等必要的文具，以便记录实验中的数据和现象。

③认真了解并严格遵守实验室和野外工作的规则。

1.2.2 实验过程实验过程中认真、准确地记录每一个数据和每一个细节，不管是否对实验结果有意义，都要记录下来，不放过任何疑点。

实验过程中保持桌面整洁，实验记录本放在工作区附近，但不要放在工作区内；把清洁的器具放在实验桌的一边，使用过的放在另一边。

对于公用的实验试剂和用具，遵守“物归原处”的原则，用完后立即原样放好。

这是对自己对他人都方便的职业习惯，必须注意养成。

1.2.3 按时完成实验报告或论文在完成实验内容后或阶段性实验后，必须及时地进行总结，对实验内容和实验结果用简洁的文字表达出来，这就是实验报告，如果是阶段性课题研究就是科学论文。

写作实验报告和科学论文的过程也是提高写作水平和整理、提高科研水平的过程。

写实验报告时，从“材料和方法”开始写起，是最容易入手的方法。

把实验中所用的实验材料和实验方法用简洁的文字尽可能详细而又准确地表述出来。

“结果”、“讨论”是最难写的部分，可以先写出初稿，隔几天后再仔细斟酌每一句、每一字。

写实验报告也必须事先计划，务必安排足够时间进行修改、计论。

为了按时高质量地完成实验报告或论文，必须设置时间表，并要留有余地。

1.3实验工作记录在进行现代化的实验室工作或课题研究项目时，需要掌握处理数据和观察结果的技能，要学会在实验记录本上记录研究情况，原因是：准确和有条理的记录有助于以后使用，如写实验报告或写论文；进行重要的技能锻炼，如科学写作、绘图、制表或解释结论等；在研究过程中分析和处理数据，避免研究结束时积压起来。

1.4 实验报告与论文写作在每项实验完成后都必须尽快写出实验报告，这是培养和提高科学研究素质的重要方法，也是与他人进行科学成果交流的重要方式。

虽然实验报告与课题报告、学位论文在内容的深度、广度及篇幅上有很大区别，但是他们的基本结构是相同的，实验报告或论文的结构（格式）如下：实验工作报告的结构（格式）几乎适用于所有毕业论文和论文，一般来讲大学生的实验报告和课题研究报告均以这种结构作为模式。

普通目录的格式有“结果和讨论”部分，便于分析结果，并指出经研究得到的一些观点。

在科技论文中，摘要之后紧跟着关键词。

要素（按顺序）内容/目的内容回顾标题表明论文主题是否简短地说明了文章的内容作者与单位介绍作者及其工作单位所有的细节是否正确？和联系地址摘要概括方法、结果和结论是否解释了进行这项工作的原因？引言解释进行这项工作的原因是否提供足够的背景知识和以及文献背景，选择这些实引用有相关的文献？所有科学验方法和实验材料的依据，术语是否定义？是否已经解释指明实验中隐藏的假设了研究这个问题的原因和整套方法？材料和方法实验所用材料和方法，应尽量是否包括每个实验和避免详细，以便其他实验工作者重了必要的重复？所有生物复这项工作材料是否使用了正确的命名？所有化学药品是使用了正确的名称、来源和纯度？结果以一种容易理解的方式排列和实验结果是否具有逻辑描述获得的数据（用图则不用表性？所有部分是否有足够格，或用小表格而尽量不用大表的联系？所有数据是否以格）最清楚的方式表达出来？是否进行了统计分析？所有图和表格是否以应有的顺序出现？所用的图和表格说明是否提供了足够解释结果的信息？讨论/结论讨论结果：结果的意义、是否解释了结果的重要性？重要性以及与其他人所做的与已发表的资料进行比较进行比较分析，建议下一步创新点是什么？将做什么致谢感谢那些给予帮助的人是否列出所有给予帮助人（包括给予资助的团体）的姓名参考文献以合适的形式列出所有的是否列出论文中出现的所有参考文献：提供足够的信息参考文献？所列的参考文献以便读者能方便的找到这些论文中出处编号是否正确？文献期刊是否完全以正确的形式出现？是否按顺序或正确的序号列出？实验一温度对鱼类呼吸速率的影响一、实验目的：通过对变温动物（鱼）呼吸速率随温度变化规律的观察，验证范霍夫定律（V anHolf’s Law）.二、实验原理：动物的代谢（生化反应）速率（包括呼吸反应），随温度上升而加快。

这种温度与反应速率的关系，可用温度系数来表示，或称为范霍夫定律。

它可以用下式表示。

Q10 =(k2/k1)10/(t2-t1)Q10=(v2/v1) 10/(t2-t1)式中，Q10为温度系数，表示温度每提高10℃，反应速度增加的倍数，通常是2~3倍，或表示温度每提高1℃，反应速度增加9.6%；K1、K2为相对温度t1、t2的速度常数，它与反应速度v1、v2成正比，所以也可以用反应速率代替速度常数。

鱼类的呼吸速度与水温关系，通常与定律相当吻合，所以应用鱼类进行呼吸速率的试验是比较理想的。

三、材料与方法1.材料活金鱼若干条2.方法观察金鱼呼吸的方法四、实验步骤1.提前一天在水族箱（或以玻璃缸代替）内放入自来水（即曝气一天）。

2.向恒温水浴中加入自来水至水浴锅的2/3，挑选健康的实验鱼一条，放入1000ml烧杯中。

加入曝气水600~700ml，将烧杯放入恒温水域中，使烧杯中水的液面与水域过水面平行。

将温度计插入烧杯中，读出初始温度。

经过15min，让鱼在水里有一个较短时间的适应，然后观察鱼的鳃盖活动（呼吸运动），记录下鱼的呼吸次数（次·min-1），重复计数10次（注意计数时应尽量避免或远离外界对鱼的干扰，包括说话按动计数器的声音等）。

并且用溶氧仪测定水中的初始DO值，记录至表1中。

3.水浴锅开始逐渐升温，1h升高10℃，即平均每6min左右升高1℃（以烧杯内温度计的温度示数为准）。

温度每升高1℃，用溶氧仪测定水中的DO值一次，记录。

当温度升高了10℃以后，保持升温后的水温不变，开始观察鱼的鳃盖活动，并记录下鱼的呼吸次数。

重复计数10次。

观察记录结果至表2中。

五、结果与讨论（1）试验验证，温度上升10℃后呼吸速度增加了多少倍？是否符合范霍夫定律？（2）为什么范霍夫定律只有在一定范围内才适用？（3）温度系数只适用于变温动物，为什么？（4）耗氧速率与水温有什么关系？这种关系与范霍夫定律是否吻合？六、试验记录和报告记录试验名称、试验日期、指导教师、学生姓名，填写原始记录。

表1 DO值随温度升高的变化记录表2 试验鱼呼吸速率原始记录实验二植物体内游离脯氨酸含量的测定植物在正常条件下，游离脯氨酸含量很低，但遇到干旱、低温、盐碱等逆境时，游离脯氨酸便会大量积累，并且积累指数与植物的抗逆性有关。

因此，脯氨酸可作为植物抗逆性的一项生化指标。

【原理】采用磺基水杨酸提取植物体内的游离脯氨酸，不仅大大减少了其他氨基酸的干扰，快速简便，而且不受样品状态(干或鲜样)限制。

在酸性条件下，脯氨酸与茚三酮反应生成稳定的红色缩合物，用甲苯萃取后，此缩合物在波长520nM处有一最大吸收峰。

脯氨酸浓度的高低在一定范围内与其消光度成正比。

【仪器与用具】分光光度计：水浴锅；漏斗；20ml大试管数支；20ml具塞刻度试管9支；5～10ml注射器或滴管。

【试剂】3％磺基水杨酸水溶液；甲苯；2．5%酸性茚三酮显色液；冰乙酸和6mol／L磷酸以3∶2混合，作为溶剂进行配制，此液在4℃下2～3d有效；脯氨酸标准溶液：准确称取25Mg脯氨酸，用蒸馏水溶解后定容至250ml，其浓度为100μg／ml。

再取此液10ml，用蒸馏水稀释至100ml，即成10μg／ml 的脯氨酸标准液。

【方法】1 标准曲线制作(1)取7支具塞刻度试管按表1加入各试剂。

混匀后加玻璃球塞，在沸水中加热40Min。

(2)取出冷却后向各管加入5ml甲苯充分振荡，以萃取红色物质。

静置待分层后吸取甲苯层以0号管为对照在波长520nm下比色。

(3)以吸光度为纵坐标，脯氨酸含量为横坐标，绘制标准曲线，求线性回归方程。

2 样品测定(1)脯氨酸提取取不同处理的剪碎混匀小麦叶片0.2～0.5g(干样根据水分含量酌减)，分别置于大试管中，加入5ml 3％硝基水杨酸溶液，管口加盖玻璃球，于沸水浴中浸提10min。

(2)取出试管，待冷却至室温后，吸取上清液2ml，加2ml冰乙酸和3ml显色液，于沸水浴中加热40min，下步操作按标准曲线制作方法进行甲苯萃取和比色。

(3)结果计算从标准曲线中查出测定液中脯氨酸浓度，按下式计算样品中脯氨酸含量的百分数。

脯氨酸[μg／g(干或鲜样)〕＝(C×V／A)／W式中C:提取液中脯氨酸浓度(μg)，由标准曲线求得；V:提取液总体积(ml)；A:测定时所吸取的体积(ml)；W:样品重(g)。

【思考题】1 植物体内游离脯氨酸测定有何意义2 当改变萃取剂时，比色应做哪些改变?如何选择最适波长?如何选择最佳萃取剂?实验3 植物组织逆境伤害程度的测定——电导法【原理】植物组织受到逆境伤害时，由于膜的功能受损或结构破坏，而使其透性增大，细胞内各种水溶性物质包括电解质将有不同程度的外渗，将植物组织浸入无离子水中，水的电导将因电解质的外渗而加大，伤害愈重，外渗愈多，电导度的增加也愈大。

故可用电导仪测定外液的电导度增加值而得知伤害程度。

【仪器与用具】电导率仪1台；真空泵（附真空干燥器）一套；恒温水浴1具；水浴试管架1个；20ml具塞刻度试管10支；打孔器1套（或双面刀片1片）；10ml移液管（或定量加液器）1个；试管架1个；铝锅1个；电炉1个；镊子1把；剪刀1把；搪瓷盘1个；记号笔1支；去离子水适量；滤纸适量；塑料纱网（约3cm2）6片。

【方法】1．容器的洗涤电导法对水和容器的洁净度要求严格，水的电导值要求为1~2μS（微西门子）；所用容器必须彻底清洗，再用去离子水冲净，倒置于洗净而垫有洁净滤纸的搪瓷盘中备用。

为了检查试管是否洁净，可向试管中加入电导值在1～2μS 的新制去离子水，用电导仪测定是否仍维持原电导。

2．试验材料的处理分别在正常生长和逆境胁迫的植株上取同一叶位的功能叶若干片。