绿色星球的保护使者

我们既要绿水青山，也要金山银山。宁要绿水青山，不要金山银山，而且绿水青山就是金山银山。

——习近平

地理环境是一个由大气、土壤、岩石、水、生物及人类等地理要素通过物质、能量联系而组成的开放性系统，具有整体性和差异性。地理环境孕育了千姿百态的景观，蕴含着丰富的形态美、科学美和艺术美，每个人都应该自觉地发现美、欣赏美、表达美、创造美，成为绿色星球的保护者，成为践行生态文明理念的使者。

2017年，国家启动新一轮的课程改革，明确提出地理课程旨在使学生具备人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力等地理学科核心素养，学会从地理视角认识和欣赏自然与人文环境，懂得人与自然和谐共生的道理，提高生活品位和精神境界，为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人奠定基础。

为此，在李九彬、罗键、宋洁老师的倡议和指导下，西大附中专门成立了爱水社。西大附中第三届爱水社社长、小河长周丹彤从小在嘉陵江边长大，对这条母亲河有很深的感情。偶然得知学校成为全国30所“美丽中国，我是行动者——小河长小湖长青少年环境志愿行动项目首批试点学校”之一后，她毛遂自荐，想用实际行动加入到保护母亲河的队伍中，和同学一起成立“小河长”志愿服务小团队并开展了系列志愿服务活动。2018年11月，她被北碚区河长办公室正式聘为“嘉陵江-马鞍溪志愿小河长”。她踌躇满志地说：“我把保护河流当成了生活的一部分，小河长的称号也更意味着一份责任和担当。我想让它并非空有名头，而要真正地发挥作用。”于是，在马鞍溪河段的石板路上，周丹彤和十几个穿红马褂的队员扛着志愿队的旗帜，手拿火钳和塑料袋，在河滩上捡拾垃圾。如果发现江边有人垂钓、野炊或是有人在消落带上种菜，他们也会去劝阻、制止。一次两小时，基本保证一周一次，这样的巡河已坚持了两年有余。

图4-14　周丹彤考察嘉陵江边的生态环境

研究案例一：关于退耕还林过程中建渣填埋情况的调查

作者：周丹彤

指导教师：罗　键　李九彬

在缙云山山脚一处退耕还林地上，我发现工人在清理原有土地上的建筑时，就地填埋建筑垃圾（简称“建渣”）。实地调查发现，这里不仅有新填埋的建渣，还有其他建渣，因此我建议将建渣清运列入工程设计、监理、验收当中，增加建渣处理的立法。

在2019年2月20日左右，在我家小区后的缙云山山脚来了一支退耕还林的工程队，他们拆除了以前房地产公司建的烂尾楼，清除了周围居民擅自耕种的土地上的临时工棚，在原来开垦农田的地方种上刺桐等，植树造林，扩大城市的绿地面积。这本来是一件好事，但我在阳台上观察时发现，他们并没有将清除掉的烂尾楼建筑垃圾运往其他地方处理，而是直接就地填埋。

随后，我到施工现场进行了实地查看，现场情况更让人担忧，推土机在施工过程中还把原来建设小区时填埋在这里的一些建筑垃圾翻了出来，还有农民种地过程留下的农用垃圾，真是五花八门，什么都有。

这些建渣大多都不能降解，而且里面还可能有重金属等有毒有害物质，会污染土壤。在这片退耕还林地的旁边，就是马鞍溪的一条支流。土壤被污染后，一方面会污染旁边的马鞍溪支流，致使有毒有害物质流入嘉陵江，威胁到北碚人民的饮用水安全；另一方面，会让种植林和原生林也受到有毒有害物质的影响，不能正常生长，影响退耕还林的效果。这关系生态环境和我们的生活质量，一次两次也许影响并不明显，可若长此以往，就会埋下巨大的隐患。

就地填埋建渣的现象在现在工程建设中非常普遍。2016年，我与我的伙伴刘芯如曾专门关注城市小区建设中填埋建渣的现象，提出在小区绿化中引入能够与根瘤菌共生结瘤的豆科植物，解决填埋建渣造成的土地肥力下降的问题，同时套种绿叶乔木，并定期清理落叶，做无害化处理，降解小区土壤中的有毒物质。

这次发现的问题比小区填埋建渣危害更大，因为靠近河道，填埋浅，建渣直接与自然水体接触。因此，治理迫在眉睫。我提出以下几点建议：

第一，在工程设计中加入垃圾清理方案一项，将垃圾清理列入预算、监理、验收的内容当中；

第二，在施工现场派驻环境监督巡视员，发现和评估环境风险；

第三，推动有关部门立法，对建筑垃圾清运进行强制要求；

第四，对受污染的土地，用我们已有的方案《根瘤菌在城市生态花园中的运用》进行治理。

研究案例二：金佛山洞穴物种红点齿蟾的生物学初探

作者：何玉芬　卢思颖　李　浩

指导教师：罗　键　李九彬

一、研究背景

红点齿蟾，稀有两栖类动物，齿蟾属，锄足蟾科。根据《中国动物志：两栖纲（中卷）》记载，已发现的红点齿蟾成体数量不超过20只，《中国物种红色名录》将其列为易危物种。成体红点齿蟾为深紫色，皮肤较粗糙，身体背面布满了小疣，体侧有十余个圆疣，呈橘红色。头部较大而宽扁，吻端钝圆，吻棱较为明显，鼻孔位于吻棱下方，距端棱较近，颊部向外倾斜，有一凹陷，眼较大，瞳孔纵置，为椭圆形，鼓膜较为明显，颞褶细，钝角状，无犁骨齿，舌后端刻深，咽鼓管孔大。后腋腺肿而大，呈橘红色，雄性平均体长67毫米，雌性66.5毫米。蝌蚪体型肥而大，全身透明，其内脏清晰可见，体长长者可达110毫米，平均体长90毫米左右的红点齿蟾多栖于海拔1000～1800米的石灰岩溶洞或泉水凼内，少数个体生活在近泉水源头的水沟内，白天一般隐蔽在深水石缝中或石下，或出外游动或多底栖，夜间出外者较多，游动时虽然缓慢，但溶洞壁陡水深，蝌蚪稍受惊扰，便会潜入深水或石缝中，不易捕捉。其变态发育具有如下特点：有独立的幼体生活期，幼体向完全穴居生活方式发展；而成体在保留洞栖繁殖的特点的同时，更多地向地表生活方式发展。

表4-1　红点齿蟾发现过程一览表

二、研究区环境概述

（一）重庆金佛山国家级自然保护区简介

金佛山是世界自然遗产和国家级自然保护区，位于重庆市南川区境内，地处28°50′～29°20′N，107°00′～107°20′E间，与贵州接壤，位于大娄山脉北部，是四川盆地东南缘与云贵高原的过渡地带。金佛山总占地面积约419.56平方千米，屹立着100多座山峰，最高峰海拔为2238.2米。属亚热带季风气候，具有春迟冬短夏长、雨热同季、气候垂直变化明显的特点。

金佛山自然保护区始建于1979年。1988年8月，国务院批准其为第二批国家重点风景名胜区；1994年12月，林业部审定为国家森林公园；1999年11月，中国科协将其确定为首批全国科普教育基地；2000年4月，国务院批准建立重庆金佛山国家级自然保护区；2013年9月，国家旅游局批准金佛山-神龙峡为AAAAA级旅游景区；2014年6月23日，金佛山以其生物多样性特点和独特的喀斯特地貌，同广西桂林、贵州施秉及广西环江的喀斯特地貌一起成功入选世界自然遗产名录。

（二）喀斯特地貌

喀斯特地貌，是具有溶蚀力的水对可溶性岩石（大多为石灰岩）产生溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称，又称“岩溶地貌”。我国喀斯特地貌分布广、面积大，主要在广西、贵州、重庆、云南和四川等地，是世界上三大喀斯特地貌分布区之一。金佛山由于特殊的地理位置和气候条件，在远古时期，缓冲了第四纪冰川的袭击，较为完整地保留了古老而又不同地质年代的原始生态，喀斯特地貌特征明显。在其形成的溶洞内，有两大特有洞穴物种：一是红点齿蟾，二是务川臭蛙（尚未在重庆境内发现，但根据对溶洞的考察及地理位置比较分析，不排除其在重庆存在的可能）。

2014年8月至9月，我们同导师多次对重庆金佛山国家级自然保护区进行生物多样性调查。考察期间，在山王坪镇的倒洞、大洞，三泉镇的青牛洞，以及灰兼河等地均发现了红点齿蟾的踪迹。

三、发现过程

2014年8月4日，我们来到南川区金佛山。第一次发现红点齿蟾是8月5日在山王坪镇的倒洞内。洞口并不敞亮，地势较低，直径不足2米，不易被人发现。洞内漆黑冰冷，长约50米，最高处约4.5米，而最低处仅1.5米左右，越向里越狭窄。在洞中间一个半径不足1.5米的水潭内，我们发现了一只全身透明的“鱼”，内脏清晰可见，用头灯照射，其行动非常迅速。经辨认，这是红点齿蟾的蝌蚪。继续在附近的水洼里搜寻，均见其蝌蚪。在倒洞内还发现蜘蛛、马陆、蜈蚣、尺蛾、石蝇、菌蚊等伴生动物。当时，测得洞内温度为18℃，水温为15℃，水pH为6.4，水流速度约为0.5 m/s。当日在倒洞内共采集到5只红点齿蟾蝌蚪，并未发现其成体。

8月5日下午，我们来到了同在山王坪镇的大洞。在大洞内采集到7只红点齿蟾蝌蚪，还发现数只川虎钩虾（洞穴钩虾）及棘指角蟾即将完成变态的个体。当时，测得洞内温度为16℃，水温为13℃，水pH为6.7，水流速度约为0.45 m/s。

8月5日晚，我们在三泉镇的青牛洞内，再次发现了红点齿蟾蝌蚪。青牛洞洞口直径较大，洞外光线充足。在靠近洞口处发现的蝌蚪体色不再是透明色，而呈淡紫黑色。在洞外有棘腹蛙、峨眉林蛙、中华蟾蜍等动物，洞内伴生动物川虎钩虾也表现出明显的体色差异：靠洞口区域发现的色泽偏黄，前进5米左右发现的色泽发黑，向前又发现白色个体。当时，测得洞内温度为14℃，水温为12℃，水pH为6.7，水流速度约为0.5 m/s。

8月7日晚，我们在灰兼河观察到较多的红点齿蟾蝌蚪，其体色几乎为黑色。这是本次考察过程中首次观察到该物种的洞外生存情况。灰兼河暗河地表支流长约16米，宽约2米，水流速度非常缓，约为0.04 m/s。在该河内共采集到18只红点齿蟾蝌蚪，其中一只体泛白斑，与其他正常个体有明显区别，推测其为患病个体；另有一只即将完成变态的个体，其腹侧可见标志性红点。河流附近有见华西树蟾、棘腹蛙，还多次听到仙琴蛙类似“咚咚”的叫声。采集河流附近的植物，周围大多为绿色植物，具体物种待鉴定，当时水温为13.8℃，水pH为6.4。

9月13日，我们再次来到金佛山，并在倒洞洞口光暗交界处发现两只红点齿蟾成体（1♂1♀）。其全身皮肤呈黑色，体侧有数十个橘色小疣，雄性个体胸部可见棘突。另一个最新发现是，此次捕获的两只成体都能发声，此前，并无有关红点齿蟾声讯系统的记录。

图4-15　在灰兼河发现红点齿蟾蝌蚪

四、分析与讨论

（一）生活习性

我们对在山王坪镇倒洞、大洞，三泉镇青牛洞，以及灰兼河所采集的数据（见表4-2）进行分析后，发现洞内水体为弱酸性（pH为6.4～6.7），水温为12～17.9℃，洞温为14～18℃，水流速度为0.04～0.5 m/s，从而得出了初步的结论：红点齿蟾蝌蚪适宜生活在温度偏低、水流较缓的弱酸性水域环境内。(www.xing528.com)

表4-2　重庆金佛山红点齿蟾已知分布地点基本信息

（二）红点齿蟾的声讯系统

两栖动物是最早应用声讯进行雌雄识别、繁殖和防御的脊椎动物，其发声器官包括喉部器官和（或）声囊。同是两栖类动物，仙琴蛙在灰兼河的叫声也引起了我们的注意。据记载，仙琴蛙的繁殖期为5至9月，即在我们考察期间其处于繁殖期。仙琴蛙雄性个体在繁殖季节会在水塘边建造精巧的“房子”：大致呈半球形，中间部分很宽敞，内壁光滑，结构坚固。它们会在洞里鸣叫，此时洞穴就相当于一个共鸣腔，发出的声音更低沉、悦耳、丰富，在一定程度上反映出洞穴结构。雌性个体听到声音后，会对雄蛙及其巢穴做出判断，若满意则在洞内交配并产卵。可见声讯在两栖无尾类动物的繁殖中的重要作用。2015年3月，我们将雌雄红点齿蟾的音频拿到西南大学做声谱分析得出结论：两个体的发声频率集中在200～500 Hz，但雄性个体的最高频率与集中频率明显高于雌性。而红点齿蟾生活在暗无天日的溶洞内，其生长繁殖受到光线、食物和水质等诸多方面的影响。在长期的自然选择过程中，雌性个体也具备了发声能力，推测其是在洞穴黑暗环境中对雄性鸣叫的应答行为，有利于该物种的繁殖。另外，红点齿蟾完成变态发育率极低，为了提高成活率，不排除其鸣声是为了作为警戒声的可能性。总之，红点齿蟾的这一“另类”现象，有待进一步深入研究。而通过对音频分析得出的结论，可丰富声谱数据库，利用示波器等工具，可在野外考察中判定物种及性别。

图4-16　红点齿蟾声谱分析

（三）养殖

2015年8月7日，我们在灰兼河采集到18只红点齿蟾蝌蚪，对其中12只蝌蚪尝试进行人工养殖。考虑到其生存环境，我们用冷藏过的纯净水对其进行饲养，并同容器一起放在房间的阴暗处。第二天早上准备对其进行观察时，所有蝌蚪都已死亡。分析其死亡原因，我们测得的蝌蚪死亡时的水温为20℃，比在红点齿蟾存在的洞穴中所测的水温的最高值高2℃。

于是我们推断：水温对红点齿蟾的生存有巨大的影响。

我们通过一系列的实验，得出适合红点齿蟾生存的水温的上限值为20℃，下限值为2℃。同时，也证明了之前的推断。

（四）食性

将在倒洞采集到的两只红点齿蟾成体带回实验室后，得到其粪便样本。对粪便进行分析，发现其主要成分为植物纤维和瘤螋等昆虫尸体。而两栖类多为肉食性动物，在其粪便中发现植物纤维，极有可能是红点齿蟾捕食了蚯蚓等分解者。在我们所考察的区域内，有大量的蚯蚓存在。而蚯蚓又是最常见的分解者，在其肠道有极大可能存在植物纤维。我们猜想红点齿蟾可能会以蚯蚓为食。

在发现红点齿蟾的洞穴中，我们还发现了川虎钩虾。一般认为，川虎钩虾在洞穴生态系统中起到分解者的作用，主要采食蝙蝠等动物的粪便（夜明砂）及尸体。目前尚未见红点齿蟾的成体或蝌蚪捕食川虎钩虾，它们是否存在捕食关系，还有待后续研究。

（五）发育

在我们考察期间，所见红点齿蟾蝌蚪体型“巨大”，较一般蛙类蝌蚪来说，全是庞然大物，所捕捉的红点齿蟾蝌蚪平均体长82毫米。为什么红点齿蟾的蝌蚪一直保持幼体持续生长，却迟迟不完成变态，发育成为红点齿蟾成体？蛙类、蟾蜍类的生长发育大致分为三个阶段：一、小蝌蚪变为大蝌蚪；二、大蝌蚪通过变态发育成为幼蛙；三、幼蛙通过捕食昆虫，发育长大，最后达到性成熟。然而，红点齿蟾的蝌蚪却停留在第二阶段，迟迟不能完成变态发育，而致使其体型异常巨大。动物实验表明：切除蝌蚪的甲状腺，蝌蚪则停止发育，不能完成变态发育，变成青蛙。如果在水中加入适量的甲状腺素，蝌蚪则会恢复发育并变态发育成青蛙。而甲状腺素是甲状腺激素之一，其主要元素为碘元素。我们猜想，红点齿蟾所生活的水域中可能缺少碘元素或碘元素的量不足以合成大量的甲状腺素，以供给红点齿蟾蝌蚪完成变态发育。2002年5月至2006年8月，贵州省务川中学刘健昕老师用4年3个月的时间人工饲养红点齿蟾，但最初的32只蝌蚪只有3只最终变态发育成了幼体。红点齿蟾蝌蚪需要4至5年才能发育成幼体，而普通蟾蜍的生长周期为3年，如果要对红点齿蟾进行人工养殖，等待其长成的时间无疑是相当漫长的。如果之前的猜想成立，在对红点齿蟾进行人工饲养时投放适量的碘元素或直接加入甲状腺素，无疑将会大大缩短红点齿蟾的生长周期，并将大大提高红点齿蟾蝌蚪变态成功的概率，使大量进行红点齿蟾的人工养殖成为可能。

五、结论与建议

重庆、贵州、广西、云南、四川、湖北和湖南等都属于世界三大喀斯特地区之一——中国南方喀斯特地区。金佛山位于重庆境内，其典型的喀斯特地貌使大大小小的溶洞分布其中，而此处典型的洞穴物种红点齿蟾的发现，对于红点齿蟾与金佛山都有较大意义，且间接证明了不排除重庆其他地方有红点齿蟾分布的可能。2014年8月至9月，我们在金佛山进行生物多样性调查期间发现了红点齿蟾的各个发育时期的个体，并发现其成体也有发声现象，通过对音频分析得出的结论为野外工作判定物种及性别提供了重要参考依据。红点齿蟾蝌蚪也显现出其典型洞穴物种的选择变化特性，如眼部退化、色素消散等。至于红点齿蟾的具体发声机制和意义、红点齿蟾与其伴生动物的关系及具体食性，还有待深入探究。建议对此类动物加强保护力度，延续生物多样性特点，为科学研究提供材料，并开发其潜在的经济价值。

体验：科技创新促成长

通过这次项目研究，我收获了许多，总结起来，有如下几个方面。

一、论文写作

第一，研究方向。结合指导老师和专家意见，将课题研究范围窄化、深化。不妨从以下三个方面考虑：创新性、操作性、实用性。例如，“红点齿蟾的食性”这一研究方向，其优势在于能充分锻炼动手能力与设计实验的能力，能结合高中生物知识，很少有中学生做过（以上体现创新性），为大规模人工养殖奠定基础（实用性）；其劣势是养殖时间长（操作性）。所以，将研究方向细化为通过粪便分析、植物鉴定分析研究其食性，而其他更深的方面成为后续研究方向。将重心放在可以让自己的课题更出彩的点上——红点齿蟾成体及其发声现象。

第二，论文初稿撰写要抓紧时间，给自己和指导教师留出时间修改。论文初稿可以分工写（背景、过程、创新点、总结）。我们这篇关于红点齿蟾的论文共8100多个字，还附有图表，初稿用时一周多，修改不下十次。所以，论文是需要仔细打磨的。

第三，佐证材料应尽可能多，平时就应坚持收集、归类整理，不要等到需要时再准备。图片包括：活动过程图片（体现时期变化）、研究成果照片（发明类：改进过程）。文字包括：活动日志、小组讨论会议记录、走访调查记录。

第四，写作时要采用客观冷静的笔调、专业但不晦涩的表达。

二、课题展示

第一，在开始展示前，首先介绍你是来自哪所学校以及参与完成项目的实验室。在介绍时，保持自信，声音洪亮，配合适当的肢体语言，面带微笑。

第二，以小组形式参加的，每个成员都要发言。每个成员可以分别准备不同的部分，但其他成员也必须清楚这一部分的内容，被提问到与这方面相关的问题时，主动及时作答，不要临场商量。在作答时从容一点儿，因为在紧张的气氛下，难免会想要表现自我，但注意不要抢话或随意打断他人。应等同伴说完后再补充，以防冷场。

第三，关于课题简介，可以准备1分钟、3分钟、5分钟不同时长的。简介应突出参与度、创新点、成果。在展示时，学会“吊人胃口”——给评委留出提问的余地。万一突然脑子一下空白或者没话说了，可以播放视频或展示标本、模型等实物。

第四，随身携带笔和小本，认真听取并记录评委的意见，也可主动请评委提出意见。

第五，模拟答辩。在正式答辩前，可以通过小组内、小组间互相展示和交流的形式模拟答辩。

三、一些细节

第一，论文、佐证材料、查新报告采用不同颜色的封面，佐证材料很多的，还可以建立一个目录。

第二，宣传单或海报所用的纸张要好一点儿，背面不要一片空白，可以印学校Logo、与课题有关的图片等。Logo要醒目。

第三，注意答辩时的礼仪。

（雏鹰计划学员　何玉芬）

实践：任务式生态环境接力调研行动

这是一种重在宣传、落实生态文明理念的环保行动，是充分尊重学生的天性，展现学生的童眼、童真、童趣，让他们在没有自然导师现场指导的情况下，根据自己的所见、所闻、所感就可以独立完成的行动。如设计的“‘十八个一’生态环境接力调研任务”，“1山1水1桥梁，1鸟1兽1两爬，1树1草1林区，1文1图1笔记，1封1戳1报告，1言1行1社团”。

请你利用假期时间，至少完成其中的一项行动。

探究：菜单式生态环境接力调研行动

这是一种重在研究生态环境的调研行动，是充分尊重学生的兴趣，选择其爱好的某一个专题，在自然导师的现场指导下根据自己的所见、所闻、所感，与他人合作才能完成或需要持续多年的调研或守护行动。如从1997年重庆直辖之初，西大附中学生对家乡的母亲河璧北河开展了水质监测及污染情况调查，一届又一届的学生们和排污企业斗智斗勇，2001年污染大户宏大造纸厂第三分厂被勒令停产43天并修建污水处理系统，2010年宏大造纸厂被责令停产。

该案例中最触动你的是什么？如果你遇到类似情况，你会怎么做？

立身：假如我是环保工程师

请为家乡的生态环境保护设计一个科学合理的方案，并与管理部门交流。