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将蚯蚓按不同部位切断,得到有头无尾,无头无尾,无头有尾三种不同的体节段,在室温有土条件下培养,观察其再生现象.结果发现蚯蚓从头到尾都有再生能力,但不同体段,不同体节长度的蚯蚓再生能力不同.其中尾部的再生能力最强,再生速度最快,中间体段次之,头部的最差.还观察到按不同体节数剪切对蚯蚓的存活率有很大的影响,所剩体节数与存活率成正比关系. 关键词:"太平二号"蚯蚓;再生;存活率 再生(regeneration)是生物个体或器官对非自然丢失部位的修补和复原,被认为是生物适应环境的最重要机制之一.人们很早就发现折断损伤后的蚯蚓具有再生恢复的能力.2002年,中国科学院动物研究所三位专家(齐莉萍,戈峰,周晓东)在《应用与环境生物学报》上发表《蚯蚓再生能力的研究》,并指出蚯蚓的再生能力与切割部位有关以及存活率与体节数正相关等观点,丰富了人们对蚯蚓再生能力的认识.近年来,随着细胞生物学,分子生物学和神经生物学的兴起和发展,为深入研究蚯蚓的再生机制提供了基础. "大平2号"蚯蚓在以牛粪为饲料,温度23℃～24℃,相对温度为60%的条件下饲养,卵期为14～18天;幼蚓期为40～45天,从具有繁殖节到产卵为5～7天."大平2号"的繁殖能力非常强,适合于做长期的实验;切割后,一般不会出现坏死和死亡现象,为实验提供了保证.本实验通过对蚯蚓不同体节的切割和对不同体节数切割对存活率的影响,初步探讨了蚯蚓再生的机制和对环境的适应性. 1材料与方法 1.1 材料来源 "太平二号"于深圳市华强北鱼饵店购买,在直径9cm培养皿培养,以苹果皮为饲料. 1.2 培养与观察 解剖镜下"太平二号"的形态学观察:总体节数为85—110节,生殖环为三节,位于体节的前端,生殖环后约2/3体节数.按照不同要求切割蚯蚓后,放入直径9厘米的培养皿,在暗处培养,每天补充少量水分,隔日喂养苹果皮,并每天上下午各观察一次,记录蚯蚓的死亡数.观察蚯蚓的再生情况,并对再生现象明显的拍下照片. 1.3 研究方法 1.3.1 二段分组 (1)取5条蚯蚓,分别平分头尾2段;(2)取5条蚯蚓,分别在距离尾端四分之一体长的地方切成头尾2段;(3)取5条蚯蚓,以环带为界限,而后分切成头尾2段,使含头的那一段为无环带;(4)取5条蚯蚓,以环带为界限,而后分切成头尾2段,使含头的那一段为有环带 (5) 取5条蚯蚓,分别平分头尾2段,不切断;(6) 把上面(1)-(4)所切成的蚯蚓片段,分别编号,放培养皿中饲养. 1.3.2 三段分组 (1) 取5条蚯蚓,把其等分长三段;(2) 取5条蚯蚓,以环带为界限,将环带和头部作为一节,以距离尾端四分之一体长作为一节,中间为一节;(3) 取5条蚯蚓,以环带为界限,使含头的那一段为无环带,以距离尾端四分之一体长作为一节,中间包括环带的为一节;(4) 取5条蚯蚓,把其等分长三段,不切断;(5) 把上面(1)-(4)所切成的蚯蚓片段,分别编号,放培养皿中饲养. 1.3.3 四段分组 取5条蚯蚓,把其等分成四段,分别编号,放培养皿中饲养. 1.3.4 五段分组 取5条蚯蚓,把其等分成五段,分别编号,放培养皿中饲养. 1.3.5 空白对照组 取5条蚯蚓,编号,放培养皿中饲养. 1.3.6 混和培养组 取5条完好蚯蚓和5条二等分的蚯蚓,编号,放培养皿中饲养. 2. 结果 2.1 不同体节不同程度的再生情况 结果表明不同切法所得的蚯蚓的不同体节都有不同程度的再生现象,其中尾部的再生能力最强,再生速度最快,中间体段次之,头部的最差. 图1-1 1-2的再生情况; 图1-2,图1-4 1-3的再生情况; 图1-3 1-4的再生情况; 图1-5 1-5的愈合情况; 图1-6 刚切割的蚯蚓对照图 2.2不同体节的存活率 对蚯蚓不同体节的13种切割的存活率分析(图2)表明,1-3,1-5的存活率最高,第4组的存活率最低,大体趋势为切割的段数越多,存活率就越低.但明显有一组例外(1-2),可能是外界环境如湿度造成的.由此可以得出结论:体节越多的存活率越高,有头无尾的比有无头有尾的再生能力强,无头无尾的存活率最低,再生能力也最弱. 图2 不同切法的存活率图示 2.3体节数和存活率的关系 通过对蚯蚓存活率与其体节数的分析(图3),发现蚯蚓的存活率与其体节树正相关,即体节数越多,蚯蚓的存活率越高. 图3 体节数和存活率的关系 3讨论 3.1实验的整体进展情况 蚯蚓从切割开始,每天给少量水分补给,隔天喂食苹果皮,生活生长情况良好,从第7天开始出现再生,先是在伤口出现形成一个颜色浅淡的环节,然后环节变粗颜色边暗,与此同时,伤口愈合初长出嫩黄色的小牙,如图1和图四.以后小牙变长变粗,漫漫形成了原来剪切掉的部位.实验进行了二十天,达到了令人满意的效果.以前有很多师兄师姐做过类似的实验,但都失败了.当我们确定题名的时候,老师们严肃的告诉我们,这个实验不好做,以前很多人做都失败了.当时我们听了也怀疑,但我们不放弃,诚恳请教了老师和师兄师姐,最后我们一致认为造成蚯蚓大量死亡而实验失败的可能原因是蚯蚓的培养过程.以前多是在无土培养条件实验的,很可能蚯蚓因不适应这种新环境而死亡.鉴于此,我们做有土培养,并定时补充水分,尽量保持蚯蚓原来的生态环境,果然,蚯蚓存活率大大上升.我们由此意识到,做实验要胆大心细,敢于创新,迎难而上. 3.2不同切割蚯蚓的再生能力 不同切割对蚯蚓的影响如图2所示,从中可以看出,切的段数越少,蚯蚓的存活率相对越高.实验中还观察到,切断尾部的再生能力最强,切掉头部的再生不如切掉尾部的明显,而切掉两段的再生不强,多表现为愈合.对此,我提出了疑问,再生强的尾部是不是该处储存的营养物质丰富 还是尾部的细胞的分化程度低 机体又是如何意识到缺失的部位并组织再生的 这些问题,在实验中没找到答案,我查阅了相关资料,其说法不一,希望今后对实验进一部完善,最终揭开蚯蚓再生的神秘机制. 3.3剪切后体节数和存活率的关系 由图3可以看出,剪切后的蚯蚓的存活率随体节数增加呈上升趋势,即体节越短,死亡率越高,这可能和蚯蚓体节长其抗逆能力强及所储存的营养物质多有关,但剪切后蚯蚓体段是否有头或有尾与蚯蚓的存活率无关.2.会活3.雌性生殖器官：有卵巢1对，很小，由许多极细的卵巢管组成，位第13体节前隔膜后侧，卵漏斗（oviduct funnel）一对，位第13体节后隔膜前侧，后接短的输卵管（oviduct）。两输卵管在第14体节腹侧腹神经索下会合，开口于此腹中线，称雌生殖孔。另有纳精翼（seminal receptacle）3对（P. differingens为4对，P. aspergillum和P. californica为2对）,位第7、8、9体节内。纳精囊由坛（ampullaa）、坛管和一盲管（diverticulum）构成。为储存精子之处。纳精囊孔开口子6／7、7／8、8/9体节之间腹面两侧。雄性生殖器官：精巢 2对，很小，位第10及11体节内的精巢囊（seminal sac）内，精漏斗 2对，紧靠精巢下方，前端膨大，口具纤毛，后接细的输精管。2管于第13体节内合为一条，向后伸，开口于第18体节两侧，为雄性生殖孔。前列腺（prostate gland）一对，位雄生殖孔一侧，前列腺管开口于输精管末端，分泌粘波与精子的活动和营养有关、精巢囊与其后第11及12体节内的贮精囊（seminal vesicle）相通，贮精囊内充满营养液。精巢产生精细胞后,先入贮精囊内发育，待形成精子，再回到精巢囊，经精漏斗由输精管输出。蚯蚓的精子与卵不同时成熟，故生殖时为异体受精，有交配现象。交配时两个个体的前端腹面相对，头端互朝相反方向，借生殖带分泌的粘液紧贴在一起。各自的雄生殖孔靠近对方的纳精囊孔，以生殖孔突起将精液送入对方的纳精囊内。交换精液后，二蚯蚓即分开。待卵成熟后，生殖带分泌粘稠物质，于生殖带外形成粘液管，排卵子其中。当蚯蚓后退移动时，纳精囊孔移到粘液管时，即向管中排放精子。精卵在粘液管内受精，最后蚯蚓退出粘液管，管留在土壤中，两端封闭，形成卵茧、卵在卵茧内发育。卵茧较小，如绿豆大小，色淡褐，内含1～3个受精卵。蚯蚓为直接发育，无幼虫期。受精卵经完全不均等卵裂，发育成有腔囊胚，以内陷法形成原肠胚。经2一3周即孵化出小蚯蚓，破茧而出。有人报道环毛蚓有孤雌生殖。温度对其生命活动的影响蚯蚓是变温动物，体温随着外界环境温度的变化而变化。因此，蚯蚓对环境的依赖一般比恒温动物更为显著，环境温度不仅影响蚯蚓的体温和活动，还影响蚯蚓的新陈代谢、生长发育及繁殖等，而且温度也对其他生活条件产生较大的影响，从而间接影响蚯蚓。因此，温度是蚯蚓最重要的生活条件之一。 一般来说，蚯蚓的活动温度在5—30℃范围内，0—5℃进入休眠状态，0℃以下死亡，最适宜的温度为20—27℃左右，此时能较好地生长发育和繁殖。28—30℃时，能维持一定的生长；32℃以上时生长停止；10℃以下时活动迟钝；40℃以上时死亡，蚓茧孵化最适18—27℃。可见蚯蚓的最高致死温度低于其他无脊椎动物。养殖场最好在室内，在南方地区，夏天通风保湿，冬天只要关窗保温就能全年正常生产（这里的温度指基料的温度，因为空气的温度与基料的温度是不一样的，比如：当空气温度0℃时，基料温度有12℃左右；当空气温度为38℃时，基料温度却只有28℃左右，这是因为粪料含有极高的水分）。怎样繁殖后代蚯蚓雌雄同体，雄性生殖器官在第10、第11节的后侧，有两对精巢囊，每一个囊内有精巢和精漏斗各一个，通过隔膜上的小孔与后一对的贮精囊相连；贮精囊两对位于第11节和第12节内，精细胞在精巢中产生后，先进入贮精囊中发育，待成熟后再回到精巢囊，由精漏斗经输精管排出。两条输精管，在13节后，两两平行，当行至第18节与前列腺的支管和主管相会合，由雄生殖孔排出，雄生殖孔在第18节腹面两侧。雌性生殖器官有葡萄状的卵巢一对，附着在第12、第13节隔膜的后方，成熟的卵落入体腔，经第13节内一对卵漏斗，通过较短的输卵管，至第14节会合，而由雌性生殖孔排出，雌生殖孔只有一个。另外，在第6至第9节内，有受精囊2或3对，为接受和储存异体精子的场所，开口于6至9节间腹部节间沟两侧。 蚯蚓虽说是雌雄同体，但由于性细胞成熟时期不同，故仍需异体受精。蚯蚓的雄性生殖细胞先成熟。成熟后两条蚯蚓要进行交配，交配时，副性腺分泌粘液，使双方的腹面相互粘着，头端分向两方。雄性生殖孔与异体受精囊孔相对，精液从各自的雄生殖孔排出，通过对方的受精囊孔进入受精囊内。交换精液后两条蚯蚓各自分开。待卵成熟后环带分泌粘稠物质，在环带外凝固而成环状粘液管（蚓茧），成熟的卵由雌生殖孔排至蚓茧中。当蚯蚓作波浪式后退运动时，蚓茧相应逐渐向前移动，当移至受精囊孔处精子逸出，在茧中受精。蚯蚓继续后退，最后蚓茧离开身体，两端封闭而留在土中。每个蚓茧有1～3个胚胎，2～3周内孵化。如环境不适宜，可延至翌年春季孵化。 |
