微量元素范文第1篇
了解人體的元素組成;了解某些元素(如鈣、鐵、鋅等)對人體健康的重要作用;懂得一些生活常識。
初步學會運用多種手段(特別是網絡)查找資料，運用比較、分類、歸納、概括等方法獲取有用信息;主動與他人進行交流和分享。 逐步建立科學的世界觀，用一分為二的觀點看待元素對人體健康的影響;初步認識化學科學的發展在幫助人類戰勝疾病與營養保健方面的重大貢獻。
二、重點和難點
無機鹽的生理功能，即一些元素與人體健康的關系。
三、教學準備
1、制作多媒體課件。制作可現場上網的課件，隨時上網查閱資料。
2、調查市場上有哪些補鈣、補鋅、補碘、補硒和補鐵等的保健藥劑或營養補劑出售，查看它們的標簽或說明書，了解它們的主要成分，上課帶來。
3、收集幾種不同品牌和不同產地的食鹽包裝袋、牛奶瓶(或牛奶袋)，上課帶來。
四、教材分析
課題2包括人體的元素組成和一些元素對人體健康的影響兩部分內容，著重敘述了組成無機鹽的一些元素對人體健康的影響(如鈣、鈉、鉀)，同時教材還以表格的形式列出了鐵、鋅、硒、碘、氟幾種元素的生理功能。教材指出了微量元素分必需元素、非必需元素和有害元素三類，而必需元素也有一個合理攝入量問題，攝入過多、過少均不利于人體健康。這將使學生認識到，對含某些元素的營養補劑要科學地、辯證地看待。
五、教學設計 活動一：觀察與思考
屏幕投影學生觀看三幅圖片，思考病人得了哪種疾病?說(或猜)出疾病名稱。第一幅： ;第二幅： ;第三幅： 。(根據學生回答逐一顯示圖片和疾病名稱：粗脖子病、佝僂病、齲齒)
思考 你知道引起這種疾病的原因嗎? 引出課題 課題2 化學元素與人體健康
閱讀教材 指導學生閱讀教材P97～P101內容，并思考下面的問題。
①組成人體自身的元素約有多少種?人體中含量最多的非金屬元素是哪一種?含量最多的金屬元素是哪一種?這些元素是以什么形式存在的?
②常量元素和微量元素劃分的依據?它們對人體有什么作用? (學生閱讀和課堂交流) 投影一 人體中元素的存在形式
小結 能夠調節人體的新陳代謝，促進身體健康，而且有些元素是構成人體組織的重要材料。
過渡 下面著重討論鈣、碘、鐵、鋅對人體健康的影響。 投影二 元素對人體健康的影響 1.鈣
閱讀教材引導學生閱讀教材P95～P97內容。并積極討論： (1)根據自己查閱的資料，談談你對鈣元素的認識。 交流匯報 學生將自己課外查閱的資料在班上進行交流展示。 (如果學生準備的資料不是很充分，教師此時可利用自己制作的課件，現場連接到相關網站演示，同時告訴學生查閱資料的方法。(相關網站：
http://wenku.baidu.com/view/977ee87302768e9951e7387.html) 角色扮演 課前精心挑選一名學生以角色扮演的形式，課堂上出其不意地演出如下一幕：一位“老人”突然從教室后走向講臺，在跨上講臺時，故意摔了一跤，“老人”痛得呲牙咧嘴地坐在講臺上，用雙手捂住一只腿(作痛苦狀)，口里自言自語：“怎么又把腿摔斷了?”教師乘機提出如下問題：老年人為什么容易骨折?通過學生的討論交流自然地轉入到怎樣科學補鈣上來。
問題情景 如何科學飲用牛奶?你知道生產商用什么方法來保存鮮奶嗎? 學生討論后投影： 喝牛奶的誤區常見的有：
①飲袋奶、不加熱。袋奶采用75 ℃左右的巴氏滅菌法，沒有高溫瞬間滅菌徹底，故袋奶中殘留有細菌，因此，喝袋奶必須煮開了再喝。
②空腹喝牛奶?？崭癸嬇Ｄ虝鼓c蠕動增加，牛奶在胃內停留時間縮短，營養素不能被充分吸收利用。因此，喝牛奶最好與饅頭、面包、玉米粥、豆類等同食。
③食物搭配不當。牛奶不宜與含鞣酸的飲食同吃，如濃茶、柿子等，這些食物易與牛奶反應結塊成團，影響消化。牛奶與香菇、芹菜、銀耳等配合食用，對健康大有益處。
④飲奶時間安排不當。喝牛奶以每天早、晚為宜。清晨飲奶能充分補充人體能量;晚上睡前喝奶具有安神催眠功效。 (《長江日報》2002.9.13)
投影 將學生帶來的牛奶袋、牛奶盒和牛奶瓶等實物上的圖案和說明文字投影到屏幕上。同時教師將收集到的琳瑯滿目的各種補鈣品補充投影到屏幕上。
問題情景 閱讀屏幕上情景素材：
由于種種因素的限制，含鈣豐富而又易被人體吸收的奶及奶制品目前尚未走上大多數國人的餐桌，特別是在廣大的農村地區。國人飲食上通常是以含鈣量很低的素食為主，基本上不能保證鈣的供應。這種膳食結構和飲食習慣使得國人缺鈣確實成為一個普遍現象。 設問 是否有一種既能照顧城鎮，又能兼顧農村居民的補鈣措施?談談你的“金點子”。說說你選擇這種措施的理由是什么。(分組討論，達成共識) 投影 你我共識：
①安全、有效──安全第一。 ②經濟又實惠──買得起。 ③生活化、長期化──每天都吃。 „„
補鈣措施：食用鈣鹽(鹽中加鈣)。
小結:人體每日必須攝入足夠量的鈣。幼兒和青少年缺鈣會得佝僂病和發育不良，老年人缺鈣會骨質疏松，容易骨折。
過渡 那么，如果人得粗脖子病，又是由什么元素引起的呢? (共同學習第二種元素──碘) 2.碘
交流展示 碘元素對人體有哪些重要作用?
學生展示課前收集的有關資料，教師將其實物投影到屏幕上。 投影 碘有“智力元素”的美譽，碘和蛋白質、脂肪、糖類、維生素等一樣是作為一種營養素而存在于人體，它在人體內的含量僅有25～50毫克(平均35毫克)，為身體重量的兩百萬分之一，屬于70余種微量元素的一種，盡管含量極低，卻是人體各個系統特別是神經系統發育所不可缺少的。 碘是合成甲狀腺激素不可缺乏的重要原料。甲狀腺激素具有影響肌體代謝、生長發育，特別是腦發育的生理作用。因此，如果甲狀腺功能異常，分泌激素過量或不足，勢必對機體的代謝、生長發育和智力發育造成很大影響，導致種種疾病的發生，如較常見的甲狀腺腫大。 問題 預防碘缺乏病最根本的措施是什么? 通過討論得出補碘的有效途徑是食用含碘食鹽。 活動三 討論并交流
1、你家里炒菜做飯使用鐵鍋還是鋁鍋?用什么鍋較好?談談你選擇的理由。
2、教材P101練習與應用： 根據你所知道的知識連線。
人體必須的元素 缺乏后對人體健康的影響 食物來源 鐵 佝僂病，骨質疏松 加碘鹽 鈣 欲不振，生長遲緩，發育不良 海產品、瘦肉 碘 貧血 牛奶、蝦皮 鋅 甲狀腺腫大 肝臟、蛋
3、通過對碘、鈣、鐵、鋅、硒五種元素的學習，請你用一句廣告詞來反映其重要作用。要求通俗上口，特點鮮明，字數少。
活動
四、學完本課題你應該知道 反思與小結
這節課你學到了什么?(收獲、體會、方法、„„) 投影 學生小結，屏幕投影：
人體由50多種元素組成，其中含量較多的有11種，它們占人體質量的99.95%。
無機鹽對人體健康的影響很大，它們能夠調節人體的新陳代謝，促進身體健康，有的還是構成人體組織的重要材料。
物極必反，凡事都應有一個“度”，元素的攝入不應過量。 知道了怎樣科學飲用牛奶。
有些商品標簽上蘊含有豐富的化學知識，學會了怎樣看商品標簽上的信息。
生活處處皆化學„„
投影 關注健康，珍愛生活，用科學把握生命。 活動
五、 課外作業(任選一題)：
1、收集有關微量元素氟、鈉和鉀與人體健康關系的資料，并了解人體是如何攝取這些物質的。
2、查閱資料，我國有哪幾種主要的地方病，是由什么原因引起的?
微量元素范文第2篇
1 材料與方法
1.1 試驗概況
試驗地選擇在洮北區保平鄉二龍村,土壤類型為薄層黑鈣土,該地塊為有灌溉能力的水澆地;試驗地塊肥力中等、地勢平坦、肥力均勻,周圍無建筑物、樹林等遮蔭物。供試肥料:吉林金秋肥業科技有限公司中微量元素肥料多元鋅肥,技術指標Zn SO4·7H2O≥5%、Mg SO4·7H2O≥10%、Fe SO4·2H2O≥5%、B2O3·2H2O≥1%。供試玉米品種為澄海3521。
1.2 試驗設計
試驗設3個處理,分別為處理1:供試肥處理,常規施用氮、磷、鉀肥的基礎上施用金秋微量元素肥料多元鋅肥60kg/hm2,作基肥一次性施用;處理2:習慣性施肥處理,施用尿素225 kg/hm2,70%作底肥;施用二銨112.5 kg/hm2;施用硫酸鉀112.5 kg/hm2;處理3:推薦施肥處理(CK),施純N 122.6kg/hm2,其中30%作基肥,70%作追肥,施P2O565 kg/hm2、K2O60 kg/hm2。隨機排列,3次重復;每個區組垂直于壟向排列;小區6行區,面積為40 m2。
1.3 試驗方法
播種前人工精選,發芽率達98%以上;采用安全播種技術(水、肥、種衣劑)確保出苗率;各試驗區出苗整齊、密度一致;播種前按蛇形四分法采集土樣進行化驗分析[1,2,3]。5月25日間苗,后定苗;加強田間管理,三鏟三趟,及時灌水、確保不掉苗[4];刨深追肥:在7月上旬用白僵菌顆粒劑防治玉米螟。
1.4 調查內容及方法
9月25日收獲,收獲前去掉兩側各1行及兩端各1 m,取10 m2為收獲區,實行單收、單曬、單打、單計產。收獲后稱重,風干后進行脫粒、考種、測定產量[5,6]。
2 結果與分析
由表1、表2可知,經過差異顯著性分析后,說明試驗處理間極差異顯著,重復間不顯著。處理1比處理2增產1 107.5 kg/hm2,增產幅度為12.2%;按照市場8月玉米的可比價格1.6元/kg計算,增收1 772元/hm2;處理1比處理3(CK)增產497.5 kg/hm2,增收796元/hm2,增產幅度為5.14%。
3 結論
試驗結果表明,施用吉林金秋肥業科技有限公司中微量元素肥料多元鋅肥的地塊比當地習慣性施肥性施肥處理平均增產1 107.5 kg/hm2,增收1 772元/hm2,增幅12.2%。這說明微肥提高了作物的抗逆性,對玉米的增產作用明顯。
注:不同小、大寫字母分別表示0.05、0.01水平上差異顯著。
注:**、*分別表示差異極顯著、不顯著。
參考文獻
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微量元素范文第3篇
第三單元
物質構成的奧秘 課題
元素(第一課時) 教材分析與教學設計
泰安第六中學 吳乃軍 【教學內容分析】
本課題包括“元素”、“元素符號”和“元素周期表簡介”三部分內容。在前一課題中，學生已知道了原子的結構，本課從微觀結構的角度對元素下了一個比較確切的定義，從而把對物質的宏觀組成與微觀結構的認識統一起來。
元素的概念比較抽象，而且容易與原子的概念混淆，教學時應注意兩者的區別。元素符號是國際通用的化學用語，是學習化學的重要工具，要求學生了解元素符號的意義，對于一些常見元素的符號，必須會寫、會讀、會用。
教材編寫“元素周期表簡介”，目的在于讓學生比較早地學習和使用元素周期表這個工具，學生只要會根據原子序數查找某一元素的符號、名稱、核外電子數、相對原子質量，并確認金屬、非金屬、稀有氣體元素等信息即可，為今后的學習提供方便。
元素概念的教學應注意從熟悉的例子切入，通過與原子的對比，歸納出元素的定義，并組織好討論，使學生真正認識到：在化學反應中分子可以發生變化，而元素不發生變化。
該主題學科知識的深層次理解
1.化學元素論是化學學科的核心概念;
2.該主題知識在整個中學課程體系中的地位和作用; 3.該主題知識拓展學習及與現實生活的聯系。 ⑴該主題知識拓展學習：元素概念的發展; ⑵該主題知識與現實生活的聯系。 【教學設計】
一、教學設計理念：
化學元素觀是化學學習中的核心觀念?；瘜W元素觀的建構有利于對物質世界形成有序的認識，有利于形成化學的思維方法?；瘜W元素觀建構的基本策略是在元素概念基礎上形成物質的基本分類，在原子結構認識的基礎上理解元素是如何形成物質的，在元素周期律學習的基礎上形成元素性質研究的基本模型，在專題性學習中建構化學元素觀，在元素觀指導下的應用性學習中豐富元素觀。以學生發展為本，充分體現學生學習的主體地位和教師的主導作用，重視學生對知識的發現過程和對新知識的體驗與探索，將認知與現實生活聯系起來，教學中引導學生懂得合作、討論與交流，實踐與探究，查閱資料等多種學習方法來解決問題，以此促使學生主動學習，提高學習的有效性。形成學生的元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀、化學價值觀等
二、教學設計思路：
關鍵是讓學生形成清晰的元素概念。在原子結構信息的引導下，讓學生發現它們的異同點，然后導出元素概念;再次呈現兩組原子結構信息，讓學生練習，并鞏固元素的定義;接著從地殼中、生物細胞中含量較大的幾種元素，認識元素的存在，形成“世界是物質的，物質是由元素組成的”認識觀;通過閱讀元素符號的表格，歸納元素的簡單分類;學會元素符號的正確寫法，逐步記住一些常見元素的名稱和符號;最后，通過字母組合游戲、元素與健康、物質中的元素組成練習來加深本節課知識的學習。
三、教學設計策略：
(一)、該主題核心內容的教學策略
1.元素的概念，認識氫、碳、氮、氧等與人類關系密切的元素。 ⑴從元素認識的歷史領悟元素是物質組成的原始成分。
⑵以典型化學反應為載體，讓學生領悟物質的性質和變化由組成元素決定。 ⑶從原子、分子的角度做出微觀解釋，得出元素是具有相同核電荷數的一類原子的總稱，從而理解為什么一百多種元素可以組合成如此龐大的物質世界。 ⑷元素的應用。 2元素符號
⑴建立宏觀物質和微觀原子的聯系; ⑵用元素符號來表征元素; ⑶元素符號意義的理解與運用。
(二)、學生常見錯誤與問題的分析與解決策略
1.學生搞不清在分析物質宏觀組成時用“元素”在研究物質微觀結構時用“原子” 2.從元素組成區分物質類別學生容易出錯; 3.應用元素概念對化學反應進行分析或推理學生存在困難
四、教學目標設計： 1. 知識與技能：
(1)、了解元素的概念，統一對物質的宏觀組成與微觀結構的認識;
(2)、了解元素符號所表示的意義，學會元素符號的正確寫法，逐步記住一些常見的元素符號;
(3)、初步認識元素周期表，知道它是學習和研究化學的工具，能根據原子序數，在元素周期表中找到指定元素和有關該元素的一些其他信息。 2.過程與方法：
(1)、通過微觀想象、分析、討論、對比，認識化學反應中分子可以發生變化而元素不發生變化;
(2)、通過聯想記憶、卡片問答等趣味活動，幫助學生認識元素符號; (3)、通過同學之間相互合作、查閱資料，了解地殼、生物的細胞和一些食品中元素的含量。
3.情感、態度與價值觀：
微量元素范文第4篇
1 硒在防治人體疾病方面的作用
1.1 抗氧化損傷功能
在機體抗氧化防御系統中, 生物抗氧化作用可分為酶類和非酶類, 谷胱甘肽過氧化物酶 (Glutathioneperoxidase, GPX) 是哺乳動物體內抗氧化酶防御體系第一個被公認的含硒酶[3]。硒不僅作為抗氧化酶系組分, 影響GPX的活性而發揮抗氧化作用, 而且可以通過直接清除FR (血液自由基) 而發揮抗自由基的損傷作用?？松讲?、大骨節病和心血管系統疾病都與缺硒引起氧化損傷有關?？松讲∈且孕募〖毎€粒體損傷為主要病變的地方病, 直接引發克山病心肌細胞損害的因子是活性氧自由基。由于機體缺硒, 使得GPX活性下降, 造成抗氧化能力降低, 自由基升高, 使細胞及細胞膜的功能和結構改變, 導致細胞損傷;大骨節病是飲食攝入的總硒量偏低, 造成機體有關細胞抗氧化能力下降。最終表現為骨端軟骨細胞變性壞死、肌肉萎縮、發育障礙等大骨節病癥狀;硒對心血管系統可能有保護作用, 這是因為GPX能夠對抗脂質的氧化和降低血小板的聚集。
1.2 增強人體免疫力
近年來, 硒與人體免疫的關系日益受到重視。硒對機體的細胞免疫、體液免疫和非特異性免疫均存在重要影響[4]。硒能顯著影響動物和人的免疫系統, 因此具有防癌作用。許多研究已經證實, 硒對預防哺乳動物癌癥有明顯效果[5], 含硒藥物可能有效降低血液中的艾滋病毒的數量[6]。
1.3 阻止白內障的形成
硒對視覺器官的作用極為重要, 視網膜細胞、虹膜和晶狀體中均含有極為豐富的硒[7]。硒參與眼中光感受器使光子轉換成電信號的能量轉換過程?，F已發現白內障患者眼晶狀體中硒含量一般只有正常人的1/6, 補硒可改善視敏度, 并阻止白內障的形成。
1.4 對重金屬的解毒作用
硒與金屬有很強的親和力, 硒作為負電荷的非金屬離子可以與帶正電荷的有害金屬離子相結合, 形成金屬硒蛋白復合物, 將其排除體外。有學者研究發現, 硒對汞、甲基汞、砷、鉛、鎳、鋅、順鉑等元素都有減毒作用[8]。
2 與硒過量有關的疾病
人體對硒的需要量極低, 女性的每日最低生理需要量為13 g, 男性為每日19 g, 非高硒區的最高安全攝入量僅為400 g。因此, 人體內硒過量會引起硒中毒, 硒中毒包括急性硒中毒和慢性硒中毒。前者一般在臨床上比較罕見, 其癥狀主要是嘔吐、腹痛、腹瀉、心力衰竭, 甚或死亡。而后者主要是以中樞神經為主的盲目蹣跚型和硫酸代謝障礙角質素分解壞死為主的堿質病型。
3 人體補硒的方法
3.1 食物補硒
3.1.1 普通食物補硒法
硒主要在小腸吸收, 膳食來源的硒主要以硒蛋氨酸形式存在。人體對硒的攝入主要是通過主食。肉類被認為是硒的可靠來源, 而乳、蛋中硒的含量受飼料含硒量的影響。表1列出了我國居民常用食品中硒含量[2]。一般地區, 芝麻、麥芽含硒最多。另外, 酵母、蛋和海味、腎臟及肝臟中含硒量高于肉類。糙米、標準粉、蘑菇、大蒜中硒含量很豐富。
3.1.2 特殊食物補硒法
目前人們已利用食用菌為載體培育出富硒酵母、富硒靈芝、富硒金針菇、富硒平菇、富硒香菇和富硒猴頭菌等;利用作物為載體栽培出富硒水稻、富硒玉米、富硒麥芽、富硒茶葉、富硒草莓、富硒刺梨等;利用動物為載體生產出富硒雞蛋、蚯蚓富硒蛋白等。如:可制取富硒刺梨汁的刺梨, 它的果實中含硒量達到0.04μg/m L, 相對高于其他植物的果實;富硒雞蛋中含硒量達可41~85μg/枚, 它具有調節人體硒代謝作用, 能使血清硒由低下值升至正常值。
3.2 有機硒藥物
有機硒的毒性作用低、副作用小, 不但能夠更好地發揮硒的作用, 而且在激發免疫反應上比無機硒顯著。目前已有以下幾種產品:第一, 富硒康是一種生物制劑, 其主要成分包括硒元素、酵母、甜菊甙、瓊脂等多種活性物質, 經長期的藥理試驗, 其對心、肝、肺、腎、腦等重要臟器未見明顯的毒性損害。第二, 硒化硫酸軟骨素 (Se CHS) 能明顯提高機體內GSH-Px的活性, 降低脂質過氧化物的量。第三, 硒化亞油酸 (Se-LA) 具有抗腫瘤作用, 并且硒與亞油酸共價結合將降低硒的毒性。第四, 硒化卡拉膠 (Kappa-Se) 是C4酯化的硒酸酯半乳聚糖, 具有拮抗石英細胞毒性的效應, 并為危害嚴重的職業病———矽肺———的防治提供有用的手段;并能提高機體非特異性免疫功能。第五, 依布硒啉 (Ebselen) 。近年來, 研究發現抗氧化劑在心肌缺血再灌注損傷治療中有著重要的作用, 是目前公認具有模擬谷胱甘肽過氧化物酶 (GSH2Px) 作用最好的藥物之一。第六, 硒酸酯多糖和復方硒酸酯多糖的硒含量在8~12μg/g, 且實驗表明這兩種藥物均能明顯提高機體抗綿羊紅細胞的抗體形成, 對細胞免疫功能起到促進作用。第七, 硒多糖是從天然植物中提取的富硒多糖, 硒多糖具有抗金屬中毒、抗氧化、抗癌細胞和病毒的作用。與目前采用較多的補硒劑亞硒酸鈉相比, 其毒性低、易吸收、代謝快, 是較為理想的補硒劑。第八, 乙烷硒啉 (ethaselen, Eb) , 動物實驗和體外細胞實驗研究結果顯示, 乙烷硒啉具有明顯的抗腫瘤和免疫活性, 是在研的國家一類創新藥物。
4 結語
微量元素硒對人體的正常生理生化活動起重要的調控作用, 與人體的健康有密切關系。且從市場需求和經濟效益角度講, 應充分利用我國某些富硒地區, 如湖北恩施等地區得天獨厚的天然硒資源, 應該大力研制和開發上規模、上檔次的含硒食品、藥品及添加劑。另外, 在日常生活中, 人們應該重視硒的攝入量, 在預防疾病的同時, 保證身體健康。
參考文獻
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微量元素范文第5篇
目前,國內外學者對南海鳶烏賊的漁業資源[3,4]、生物學特征[8,9]、種群結構[10,11]等方面開展了大量研究工作。BASIR[8]探討了菲律賓西部水域鳶烏賊的生物學特征;陳新軍和劉金立[12]依據胴體體長等形態特征,判定印度洋鳶烏賊包含大型、中型和小型3個種群;CHEMBIAN和MATHEW[13]根據鰭寬等形態特征,認為印度西南近岸水域的鳶烏賊包含中型和微型2個種群;江艷娥等[10,11]依據耳石與胴體背部發光器等形態特征,認為南海鳶烏賊至少存在中型群和微型群2個種群;田思泉等[14]探討了印度洋鳶烏賊的漁獲率等;顏云榕等[12]研究了南沙群島北部水域鳶烏賊夏季的生物學特征。但是尚未見南海鳶烏賊耳石微量元素方面的相關報道。
文章根據2012年秋季采集于南海的鳶烏賊樣本,探討南海鳶烏賊耳石中的微量元素分布與組成,比較不同群體、不同性別鳶烏賊耳石樣本微量元素的質量百分比的差異,探討南海鳶烏賊的棲息環境等,為南海鳶烏賊漁業的開發和利用提供基礎資料。
1 材料與方法
1.1 材料
鳶烏賊樣本于2012年9月~10月采集于南海109°40'E~117°31.42'E,5°00'N~16°20'N(圖1),作業方式為燈光罩網(主尺度為281.60 m×80.18m,網口網目尺寸為35 mm,網囊最小網目尺寸為17 mm)。水溫數據采集儀器為TDR-2050型微型溫度深度計(簡稱TDR),儀器可測定水深為10~740m,測試精度為滿量程的0.05%,分辨率為滿量程的0.001%。
1.2 生物學測定
鳶烏賊樣本于實驗室解凍后,按海洋調查規范(GB 12763.3—91)進行生物學測量,胴體長(mantel length,ML)精確至0.1 cm;體質量(body weight,BW)精確至0.01 g;依據LIPINSKI和UNDER-HILL[15]將鳶烏賊性腺發育劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ5個等級,同時細分為性未成熟(Ⅰ級和Ⅱ級)、性成熟(Ⅲ級和Ⅳ級)、產卵后(Ⅴ級)3個等級。
南海九段線參見彩色宣傳頁的調查區域圖For information about the nine-dash line of the South China Sea,see the survey area map on the colored leaflet.
耳石提取后保存于盛有95%乙醇溶液的1.5m L離心管中。結合胴體背部發光器和耳石形態劃分中型群和微型群,2種方法劃分的中型群和微型群存在一致性[10,11]。耳石樣本采用金相鑲嵌丙烯酸樹脂包埋,包埋后樣本模塊靜置24 h,待其硬化后沿縱軸方向進行切割。切割好之樣本薄片封膠于載玻片上。樣本薄片分別先后采用240 grits、600grits和1 200 grits水磨砂紙沿縱軸方向研磨至核心。待一面研磨完成后,另一面重復以上操作研磨至核心。最后在織物絨毛上,采用0.05μm氧化鋁懸浮液拋光。研磨好的耳石切片置于Olympus顯微鏡(物鏡×10、×40,目鏡×10)下,采用Mshot-MD50軟件拍照,運用Photoshop CS2軟件對圖像進行疊加處理。耳石日齡讀取在耳石背區進行,從核心開始至背區邊緣結束,邊緣不清晰的日輪依據其鄰近輪紋的寬度推算[16]。日輪計數由3人分3次獨立完成,每次計數的日輪與3次計數的平均值相差低于10%[16],則認為計數準確。在研磨好的耳石磨片上讀取日齡后,進行耳石微區微量元素分析。該研究中對所采集的鳶烏賊樣本共隨機選取35尾,其中中型群20枚(雌性10枚,雄性10枚),微型群15枚(雌性9枚,雄性6枚)進行微量元素測定。
注:D.微型群;M.中型群;T50.水深50 m水層溫度Note:D.dwarf form;M.middle form;T50.sea temperature at 50 m water depth
1.3 微量元素測定
1.3.1 整體微量元素測定
鳶烏賊耳石樣本整體微量元素測定,在中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室完成。樣本21枚,其中中型群12枚(雌性5枚,雄性7枚),微型群9枚(雌性6枚,雄性3枚)。實驗步驟為耳石樣本取出后,放入7 m L特弗隆帶蓋小瓶中,加入120μL的硝酸,放在120℃的電熱板上蒸干。然后再次加入120μL的硝酸,確保樣本完全溶解,在120℃的電熱板上再次蒸干。最后趁熱加入3%硝酸溶液2 000μL,蓋上蓋子等待電感耦合等離子體質譜(ICPMS)測試[17,18]
1.3.2 微區微量元素測定
鳶烏賊耳石樣本微區微量元素測定,在中國科學院廣州地球化學研究所中科院礦物學與成礦學重點實驗室,利用激光剝蝕電感等離子質譜法(Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry,LA-ICP-MS)[17,19,20,21]完成。樣本14枚,其中中型群8枚(雌性5枚,雄性3枚),微型群6枚(雌性3枚,雄性3枚)。實驗步驟為日齡鑒定后,在耳石核心區(0輪,柔魚科以及其他多數開眼亞目誕生輪即為耳石的零輪[22,23])至背區邊緣,約10 d一個樣點,共選取4~8樣點不等(圖2)。激光剝蝕系統為RESONET-ICS M-50準分子激光器(ICP-MS為Agilent 7500a)。激光剝蝕過程中采用氦氣作載體,氬氣為補償以調節靈敏度,用美國國家標準技術研究院人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質NIST SRM610進行儀器最佳化測試。分析時激光束斑直徑主要采用42μm,脈沖頻率為5 Hz,采用單點剝蝕的方法,外標為NIST SRM612,內標為43鈣(43Ca)。每個時間分辨分析數據包括大約20~30 s的空白信號和50 s的樣品信號,數據的離線處理(包括多樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量計算)采用軟件ICPMSData Cal完成[24,25]。
1.4 Sr與溫度關系
頭足類耳石中鍶(Sr)的含量(等同Sr/Ca)與水溫呈負相關[26,27,28]。RODHOUSE等[29]根據孵化時耳石Sr/Ca低推斷七星柔魚(Martialia hyadesi)在暖水區產卵。IKEDA等[26]分析不同水溫站點采集的太平洋褶柔魚(Todarodes pacificus)耳石的Sr,發現采自冷水區的耳石Sr含量高于采自暖水區的Sr含量。IKEDA等[27]發現采自阿拉伯海、印度洋和太平洋3個不同海區的鳶烏賊耳石中Sr的含量不同。通過分析南海鳶烏賊耳石中Sr含量與水溫的關系,探討其孵化、洄游,重建棲息環境。
1.核心;2.10日齡;3.20日齡;4.30日齡;5.40日齡;6.50日齡;7.60日齡1.Nuclear;2.10 dah;3.20 dah;4.30 dah;5.40 dah;6.50 dah;7.60 dah
1.5 數據分析
該文就耳石微量元素含量前10位的元素,利用方差分析(ANOVA)方法分析耳石總體微量元素含量在不同種群、不同性別間的差異性,以及耳石微區微量元素含量在不同年齡階段的差異性。
2 結果
2.1 耳石總體微量元素組成
分析顯示南海海域鳶烏賊耳石Ca元素質量濃度最高,占元素總量的95.68%~97.32%,其次為Sr(1.33%~1.60%),再次為鈉(Na)、磷(P)、鉀(K)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、鋁(Al)、銅(Cu)和鎳(Ni)(表2)。
2.2 鳶烏賊不同種群耳石總體微量元素差異
方差分析結果表明,鳶烏賊耳石微量元素Ca(Fdf1,df2=6.857,P=0.017<0.05)、Sr(Fdf1,df2=7.052,P=0.016<0.05)、Na(Fdf1,df2=4.749,P=0.042<0.05)種群差異顯著;元素P(Fdf1,df2=2.266,P=0.149>0.05)、K(Fdf1,df2=0.709,P=0.410>0.05)、Mg(Fdf1,df2=1.940,P=0.180>0.05)、Zn(Fdf1,df2=0.002,P=0.964>0.05)、Al(Fdf1,df2=1.442,P=0.245>0.05)、Cu(Fdf1,df2=3.455,P=0.079>0.05)、Ni(Fdf1,df2=0.700,P=0.413>0.05)種群差異不顯著。鳶烏賊2個群體Ca、Sr、Na的含量均隨性成熟度的增加而增大(圖3),但3種元素的含量中型群皆高于微型群。
Ca、Sr含量隨性成熟度增加而增長,其中性成熟度Ⅱ期至Ⅲ期元素含量增長較其他時期最為明顯;在此生長階段,Ca在中型群和微型群中增長率分別為45.41%和80.28%,Sr在中型群和微型群中增長率分別為57.43%和83.39%。
Ca、Sr、Na分別表示元素鈣、鍶、鈉,M、D分別表示中型群、微型群Ca,Sr and Na mean calcium,strontium and sodium;M and D mean middle-form and dwarf-form.
Na含量隨性成熟度增加而增長,其中性成熟度Ⅰ期至Ⅱ期元素含量增長較其他時期最為明顯,增長率在中型群和微型群中分別為44.49%和58.28%;而在性成熟度Ⅱ期至Ⅲ期,增長率在中型群和微型群中分別為28.08%和50.72%。
2.3 鳶烏賊不同性別耳石總體微量元素差異
2.3.1 中型群耳石微量元素性別差異
方差分析表明,鳶烏賊中型群耳石微量元素Ca(Fdf1,df2=6.764,P=0.026<0.05)、Sr(Fdf1,df2=7.440,P=0.021<0.05)、Na(Fdf1,df2=6.896,P=0.025<0.05)性別差異顯著(圖4);元素P(Fdf1,df2=1.378,P=0.268>0.05)、K(Fdf1,df2=2.483,P=0.146>0.05)、Mg(Fdf1,df2=0.236,P=0.638>0.05)、Zn(Fdf1,df2=0.001,P=0.976>0.05)、Al(Fdf1,df2=4.290,P=0.065>0.05)、Cu(Fdf1,df2=0.403,P=0.540>0.05)、Ni(Fdf1,df2=0.494,P=0.498>0.05)性別差異不顯著。
Ca、Sr、Na分別表示元素鈣、鍶、鈉,F、M分別表示雌性、雄性Ca,Sr and Na mean calcium,strontium and sodium;F and M mean female and male.
耳石微量元素Ca、Sr、Na的含量,雌性高于雄性。3種元素增長率在性腺成熟度Ⅱ~Ⅲ期最高。Ca增長率為雌性20.70%,雄性95.82%;Sr增長率為雌性32.32%,雄性112.99%;Na增長率為雌性17.24%,雄性44.12%。
2.3.2 微型群耳石微量元素性別差異
方差分析表明,鳶烏賊微型群耳石微量元素Ca(Fdf1,df2=0.773,P=0.408>0.05)、Sr(Fdf1,df2=0.623,P=0.456>0.05)、Na(Fdf1,df2=0.526,P=0.492>0.05)、P(Fdf1,df2=0.005,P=0.944>0.05)、K(Fdf1,df2=0.090,P=0.773>0.05)、Mg(Fdf1,df2=0.052,P=0.825>0.05)、Zn(Fdf1,df2=0.830,P=0.393>0.05)、Al(Fdf1,df2=0.034,P=0.860>0.05)、Cu(Fdf1,df2=5.616,P=0.051>0.05)、Ni(Fdf1,df2=1.816,P=0.220>0.05)性別差異不顯著。
2.4 鳶烏賊耳石微區微量元素生長差異
2.4.1 中型群
方差分析表明,鳶烏賊中型群耳石微量元素Cu(Fdf1,df2=3.985,P=0.002<0.05)、Ni(Fdf1,df2=4.887,P=0.001<0.05)日齡差異顯著(圖5);元素Ca(Fdf1,df2=0.667,P=0.698>0.05)、Sr(Fdf1,df2=0.154,P=0.992>0.05)、Na(Fdf1,df2=0.129,P=0.996>0.05)、P(Fdf1,df2=1.374,P=0.245>0.05)、K(Fdf1,df2=0.899,P=0.517>0.05)、Mg(Fdf1,df2=1.948,P=0.089>0.05)、Zn(Fdf1,df2=0.928,P=0.496>0.05)、Al(Fdf1,df2=0.551,P=0.790>0.05)日齡差異不顯著。鳶烏賊中型群耳石微量元素Cu、Ni含量隨日齡的增加而增大,并在50~60日齡時達到峰值,之后急劇降低。
2.4.2 微型群
方差分析表明,鳶烏賊微型群耳石微量元素P(Fdf1,df2=5.716,P=0.000<0.05)、Mg(Fdf1,df2=4.279,P=0.002<0.05)、Zn(Fdf1,df2=3.151,P=0.023<0.05)、Al(Fdf1,df2=27.393,P=0.000<0.05)、Cu(Fdf1,df2=4.152,P=0.003<0.05)日齡差異顯著(圖6);元素Ca(Fdf1,df2=0.830,P=0.571>0.05)、Sr(Fdf1,df2=0.891,P=0.526>0.05)、Na(Fdf1,df2=0.463,P=0.853>0.05)、K(Fdf1,df2=0.385,P=0.904>0.05)、Ni(Fdf1,df2=1.750,P=0.136>0.05)日齡差異不顯著。鳶烏賊微型群P、Mg、Zn、Al、Cu元素在50日齡和70日齡均出現峰值(圖6)。
2.5 Sr與溫度
鳶烏賊樣本耳石微量元素Sr最外圍的含量隨緯度的降低呈下降趨勢。而調查海域50 m水層水溫隨著緯度的降低略呈增長趨勢,僅11°N水溫略低于其鄰近緯度(13°N和15°N)的水溫(圖7)。
鳶烏賊2個群體耳石微量元素Sr含量,中型群高于微型群。中型群元素Sr的含量隨日齡的波動較小,0日齡高于10日齡。微型群元素Sr的含量隨日齡增加總體呈下降趨勢,0日齡高于10日齡,最高值出現在40日齡(圖8)。
3 討論
3.1 元素組成
鳶烏賊、莖柔魚(Dosidicus gigas)[19]、柔魚(Ommastrephes bartramii)[24]和阿根廷滑柔魚(Illex argentisnus)[25]耳石微量元素含量前5位的元素差異不大,但在含量前6~10位的元素中,僅鳶烏賊耳石中出現Al、Cu和Ni 3種元素(表3)。
3.2 種群差異
研究發現,南海鳶烏賊耳石微量元素Ca、Sr、Na種群差異顯著。頭足類耳石的微量元素Ca、Sr、Na的沉積與生長環境中的鹽度和溫度相關[30]。IKEDA等[27]比較研究阿拉伯海、印度洋和太平洋3個海區的鳶烏賊,發現其耳石中Sr的含量不同;并推測Sr含量高的種類多棲息于遠洋水域,Sr含量低的種類多棲息于近岸水域。南海鳶烏賊Ca、Sr、Na種群差異顯著,推測該海區鳶烏賊中型群與微型群生長環境中的溫度、鹽度可能存在差異,Ca、Sr、Na元素可判定南海鳶烏賊的種群組成。
3.3 性別差異
相關研究表明,耳石微量元素沉積存在性別差異。西北太平洋柔魚耳石微量元素P、Si和B[24],智利外海莖柔魚耳石微量元素Na、Si性別差異顯著[19]。頭足類微量元素的性別差異,受其棲息環境的影響,不同海區、溫度、鹽度、食物、光照等因素均影響微量元素的沉積[26,31,32,33]。南海鳶烏賊中型群微量元素的性別差異顯著,而Ca、Sr、Na的沉積與環境中溫度和鹽度的關系密切[30],推測南海鳶烏賊中型群雌雄個體生活環境中溫度和鹽度存在差異,但也可能受生長發育等內因的影響[30]。
但也有研究表明,部分頭足類耳石中微量元素沉積不存在性別間差異。阿根廷滑柔魚耳石微量元素Ca、Sr、Na、P、K、Fe、Mg、Ba、B、Ga性別間不存在顯著差異[25]。該研究中微型群耳石微量元素Ca、Sr、Na、P、K、Mg、Zn、Al、Cu、Ni性別差異不顯著的結果與其相一致。
3.4 生長差異
南海鳶烏賊中型群耳石微量元素Cu、Ni日齡差異顯著;微型群耳石微量元素P、Mg、Zn、Al、Cu日齡差異顯著。2個種群中Cu元素日齡差異顯著,或可用于分析南海鳶烏賊種群。但也有研究表明頭足類胚胎期耳石的微量元素沉積可以用于群體劃分[34]。
通過對不同頭足類耳石微量元素的研究,發現智利外海的莖柔魚耳石不同部位微量元素中,Sr、Na、K、Mg、Ba、Zn、Mn、Li存在顯著差異[19];阿根廷滑柔魚耳石不同部位微量元素中,Ca、Sr、P、K、Fe、Mg、B存在顯著差異[25];而西北太平洋柔魚耳石不同部位微量元素中,Ca、Sr、Na、P、Mg、Ba存在顯著差異[24]。以上3種頭足類耳石不同部位微量元素的差異亦較大,這使得比較研究不同種之間耳石不同部位微量元素的差異難度較大。
但通過比較頭足類耳石微量元素隨日齡生長變化情況,發現南海鳶烏賊和阿根廷滑柔魚耳石微量元素變化存在部分相似之處。南海鳶烏賊中型群耳石微量元素Cu、Ni和微型群耳石微量元素P、Mg、Al、Cu、Zn的含量在60日齡前后出現下降;而阿根廷滑柔魚秋季產卵群耳石微量元素Sr、Na、Mg、Ba、B和冬季產卵群耳石微量元素Na、Mg、B在60日齡前后亦出現下降[26]。SUKRAMONGKOL等[35]研究發現孟加拉灣的鳶烏賊雌性成熟個體的日齡為63~120 d,故南海鳶烏賊耳石微量元素于60日齡前后出現的變化,可能與其生長過程中性成熟相關。
3.5 Sr與溫度
頭足類耳石中Sr的含量(Sr/Ca)與水溫呈負相關[26,27,28]。冷水區太平洋褶柔魚耳石Sr的含量高于暖水區,生活于溫帶的柔魚耳石Sr的含量高于生活于亞熱帶的莖柔魚和鳶烏賊[26]。此文的研究結果與這些結果相符合,鳶烏賊耳石樣本Sr元素的含量隨水溫降低而升高。
南海海域鳶烏賊耳石微量元素Sr的含量中型群高于微型群,推測鳶烏賊微型群棲息水層的水溫可能高于中型群棲息水層的水溫。但是,食物對頭足類耳石中微量元素的含量也存在影響,HURLEY等[36]發現耳石中Sr的含量與食物中Sr的含量呈正相關。