蚯蚓日记：土壤中的生命奥秘

研究缘起

五年级下册我们学习了《蚯蚓的选择》，我们经历了提出提问——做出假设——实验探究——研讨论证的过程。在探究“蚯蚓喜欢阴暗还是光亮的环境”“蚯蚓喜欢潮湿还是干燥的环境”时，我们每个小组呈现自己的实验数据，我们发现虽然大部分蚯蚓出现在阴暗和潮湿区域，个别小组数据能支持我们的观点“蚯蚓喜欢阴暗潮湿的环境”，但是当老师提问：“如果你是科学家，这个观点能否作为科学结论进行发布？”我们大部分同学都认为不行，我们的理由是：①实验的次数太少了不足以说明这个结论；②要所有的蚯蚓都出现在阴暗潮湿区域才行③这种蚯蚓喜欢阴暗潮湿，不代表所有的蚯蚓都喜欢阴暗潮湿的环境......

于是暑假我打算继续研究蚯蚓到底喜欢怎样的生存环境，继续探秘蚯蚓。

研究问题的提出

        我填写了老师的课后问卷调查单，如下图2。我还提出了很多我自己想要继续研究的问题（图3），比如：①蚯蚓是怎么繁殖的？②蚯蚓用什么呼吸？③是不是所有蚯蚓都喜欢阴暗、潮湿的环境？④蚯蚓是怎么吃食物的？⑤蚯蚓是怎么筑巢的？⑥蚯蚓会睡觉吗？⑦蚯蚓有嗅觉和听觉吗？⑧不同种类的蚯蚓环节数量一样吗？.......

7月1号

准备材料，制定计划

      根据我的上课经验，我和妈妈初步制定了实验计划，于是我们先采购实验材料做好准备工作。

主要材料有：

①塑料实验盒

②纸质材料盒

③镊子

④手电筒

⑤两种蚯蚓：刚毛蚯（本地蚯蚓）、赤子爱蚯蚓（最常见的蚯蚓，上课用到的蚯蚓）

⑥两种常见土：家楼下的泥土（黄色，我称为“黄图”）、营养土（黑色，我称为“黑土“）

⑦大蒜、姜、水、烧杯等材料

刚毛蚯简介：

      身体呈圆柱形，体长通常在11-38厘米之间，宽度为5-12毫米，由多数环节组成。它们的头部包括口前叶和围口节两部分，围口节腹侧有口，上覆有肉质的叶。

赤子爱蚯蚓简介：

      赤子爱蚯蚓也被称为红蚯蚓。它的个体较小，身体呈紫色、红色、暗红色或淡褐色、赤褐色或紫褐色，背面及侧面橙红色或栗红色。赤子爱胜蚓具有明显的环节特征，每节有刚毛1圈，生殖环位于14-15节，呈马鞍形。它的寿命可达4年半，分布广泛，栖息于温暖而潮湿的环境中，如垃圾堆里、牛棚、猪厩草堆底下，或在造纸厂周围废纸渣里，以及厨房附近的下脚料里。

研究过程

问题1：蚯蚓喜欢阴暗还是光亮的环境

7月2号-7月5号

初步探究

      通过课堂实验，我认为蚯蚓应该是喜欢阴暗的环境，那为什么还有蚯蚓出现在中间区和光亮区？我认为可能是实验盒还不够好，另外可能让蚯蚓做出选择的时间太短了，只有5分钟，如果增加选择时间，蚯蚓的选择结果会不同吗？于是我重新改进实验盒，设计实验计划，观察不同的实验时间蚯蚓做出的选择会有什么不同，期待......

我首先是将盒子划分为黑暗区、中间区和光亮区，放了5只蚯蚓到中间区，首先观察5分钟蚯蚓的选择，再观察10分钟和15分钟后蚯蚓的选择，并及时做记录，每次实验都做三次。下面是我的记录表：

我的发现：

      5分钟的时候，我一打开蚯蚓就马上快速地爬向四周的方向（图7），所以要快速拍照记录，不然结果就不准确了。我发现10分钟的选择时间，蚯蚓都待在原来我放的位置，一动不动。15分钟，蚯蚓也待在我放的中间区，移动不动（图8）。

我的疑惑：

         选择时间10分钟和15分钟，蚯蚓都是待在原地一动不动，难道是前面爬累了，所以后面都不动？还是光照对蚯蚓就没有影响，所以蚯蚓就待在原来的地方？

7月6号

正确划分明亮区、中间区和黑暗区

      对于上面的实验现象，我百思不得其解。为什么5分钟蚯蚓都爬向了四周，而10分钟和15分钟都不动呢？后来在跟爸爸讨论的过程中，爸爸的一句话：“为什么这个地方叫做中间区，哪里又是黑暗区，哪里是明亮区？”提醒了我。对啊，我是按照位置划分了光照区、中间区和黑暗区。但是应该是根据实际的光照情况来确定这三个区域，我醍醐灌顶，马上让爸爸陪我一起重新确定这三个区域（图9）。

      爸爸将手电筒放在上面的盖子上，拿到了和盒子一样的高度，然后观察照亮的区域，我们把它称之为明亮区，没有照到光的地方，称为黑暗区。在明亮区和黑暗区的交界处，我们称之为中间区，蚯蚓应该放在这个位置才是正确的。

      原来我们之前的实验，就是因为“区域划分错误”，才会出现的奇怪现象，我又根据新的划分区域再次进行实验（图10）。

     我的发现：

     蚯蚓5分钟没有完成选择，10分钟基本完成选择，15分钟都完成选择。做《蚯蚓的选择》实验实验时间至少10分钟。并且光照区要根据手电筒的光照区域进行划分，不能只是简单根据位置进行划分。

7月8号

蚯蚓在光照区做出的选择

      我的发现：蚯蚓在光照区基本上都会爬向黑暗区，5分钟个别蚯蚓会没有做完选择，基本也是需要10分钟全部做完选择。

7月10号

其他种类的蚯蚓对关照的选择

      以上实验都是采用赤子爱蚯蚓做的实验，那么本地的蚯蚓，刚毛蚓也会做出同样的选择吗？我再次进行了实验。这次我根据正确划分区域的方法，用10分进行选择，结果如下（图12）：

      我还查询了资料，资料显示蚯蚓确实喜欢黑暗的环境，并且不同的蚯蚓会在离地表不同距离的土壤中生活。根据查询的资料和我的实验，我得出了以下的结论。

我的结论1： 

       蚯蚓喜欢阴暗的环境。

问题2：蚯蚓喜欢潮湿还是干燥的环境？

7月11号-7月13号

用黄土进行初探究

      这个实验我选取了楼下的黄色土壤，比较粗糙，大颗粒比较多的土壤进行初步实验。干燥区是放在太阳下晒了两天，潮湿的土壤是用喷雾喷了5次水的土壤，研究计划如下（图13）：

       我也同样用了5分钟，10分钟和15分钟进行实验，实验结果如下（图14）：

我的发现：

       蚯蚓在10分钟内基本完成选择，蚯蚓会选择湿润的区域。

     在视频里，我们可以清晰地看到，蚯蚓在6分钟基本完成了选择，但是7分钟又有一只蚯蚓从湿润区爬向干燥区，又重新爬回湿润区，所以观察蚯蚓喜欢湿润还是干燥的实验，建议采用10分钟，可以开盖观察，直接观察动态情况，实验结果更准确。

7月13日—7月14日

用黑土进行再探究

我的发现：

       蚯蚓竟然都喜欢待在干燥区

我的疑惑：

       为什么黑土和黄土的实验结果不一样，这是怎么回事？

7月15

蚯蚓喜欢怎样的土壤

     我仔细在观察研究了黑土，发现就算晒了2天的黑土，还是含有水分，反而是喷了5次水的黑土，可能太过湿润了，蚯蚓反而不喜欢，带着这个想法，我又对蚯蚓喜欢怎样的土壤进行了探究（图16）：

我的发现：

     蚯蚓喜欢又营养又松软的黑土，但是这个黑土由于本身比较湿润，不需要再喷水，如果喷的水过多，蚯蚓反而不喜欢。

我查询的资料：

        蚯蚓对周围环境的湿度非常敏感，它们适宜生活在湿度在60%-70%的土壤中。这种湿度范围有助于保持蚯蚓体内的水分平衡，同时也是它们正常生活和繁殖的最佳环境。蚯蚓体内的含水量大约在70%-90%之间，因此它们需要生活在含水量适宜的土壤中，以确保自身的生存和繁殖。

我的结论2：

       蚯蚓喜欢湿润的环境。

问题3：蚯蚓会再生吗？

7月16号—7月30号

       在研究蚯蚓之前，我在一本科普书中看到过蚯蚓断成两半还会再生，变成新的两只蚯蚓，这是真的吗？我打算试试......

       查询了科学的研究方法，发现蚯蚓再生可能跟切断的位置有关，有以下三种方法（图18），但是只有方法一才能存活，由于这个实验太过于残忍，我和妈妈商量之后，决定只用能成功的方法进行实验（图19）。

我的发现：

      直切断后40%的蚯蚓，确实能存活下来，但是并没有出现我想象的身体变长，而是在切断的地方结痂，所以这种切断的蚯蚓，身体会比原来短一点。但是第10天的时候，由于我存放不当，没有将盒子密闭，我的两只蚯蚓都在夜里逃走了，这也说明了它们是昼伏夜出的动物而且还很健康，还实施了脱离计划。

我的疑惑：

       为什么只有切断后40%的蚯蚓才能存活下去，我带着疑问去查询了网络，我发现这跟蚯蚓的结构（图21）有关。

       我查询到的资料：

       首先，蚯蚓拥有强大的再生细胞，这些细胞在受到损伤或被切断后能够迅速分裂和修复自身组织。其次，蚯蚓体内含有大量的位置控制基因，这些基因能够在蚯蚓出现创面时，调动再生细胞对创面进行溶解，溶解后创面的肌肉形成新的细胞团，从而让创面不再流血，也防止了细菌从创面进入体内造成感染。同时，这些基因会准确地计算出需要再生的器官以及体节的长度，在再生细胞的作用下，一些组织和器官细胞会在创面形成再生芽，之后断裂损失的体节和器官会缓慢的再次长出来‌。

       此外，蚯蚓体内背面和腹部有两条贯穿全身的血管，这些血管与身体器官由毛细血管相连，形成了相对独立的血液循环系统。当蚯蚓被斩成两段时，每一段的血液循环还在独立地进行着，这就防止了内部器官因为失血坏死‌。

我的结论3：

         蚯蚓切断后能否再生跟蚯蚓的品种有关，有些蚯蚓可以再生，有些不可以。蚯蚓再生跟切断的部分有关，直切断后40%的蚯蚓比较容易存活，但是也很难长到跟原来一样长。

问题4：蚯蚓身体里有血吗？

8月1号-月2号

       我一直非常好奇，像蚯蚓这样小小的身体里会不会跟我们人一样有心脏有血液有大脑，在做实验3切断实验的时候，意外的发现蚯蚓是有血的（图22），后面在查询蚯蚓的结构时发现蚯蚓是有心脏，也有类似于大脑这样的结构，太厉害，太神奇了。

       于是我用显微镜观察，看看蚯蚓的血液细胞跟人体的细胞是否一样。在妈妈的帮助下，我制作了蚯蚓的血液玻片，学习了显微镜观察方法，下面是我观察时的照片和观察到的照片（图23）。

       我查询的资料：

       蚯蚓体内背面和腹部有两条贯穿全身的血管。

我的结论4：

      蚯蚓体内是有血液的。

问题5：蚯蚓有嗅觉吗？

8月3-8月5号

      在我研究的过程中，我发现蚯蚓一直用头去探测，然后决定往哪个方向运动，我就非常好奇蚯蚓有嗅觉吗？是根据嗅觉确定自己的行动路径吗？我将有刺激性气味的食物围成一个圈，将蚯蚓放进去，观察蚯蚓的反应。首先我用的是大蒜，用两种蚯蚓观察反应，再换成姜继续观察，发现蚯蚓的反应各不相同。

      通过三次实验，我都发现刚毛蚓在大蒜包围圈里出现了剧烈的反应，快速逃离了大蒜的包围圈，我觉得蚯蚓应该是有嗅觉的，但是还需要更多的证据，于是我又对赤子爱蚯蚓进行了实验。

8月6号-8月8号

        我的发现：刚毛蚓和赤子爱蚯蚓都会对姜有一定的反应，但是反应没有大蒜时剧烈，是它们适应了刺激性气味的姜了吗？通过这两个实验我还不太确定蚯蚓是有嗅觉还是对刺激性气味有反应，但是我没有想到实验验证的方法，所以我查询网络，并查阅资料。

       我查询到的资料1：蚯蚓是一种没有嗅觉的生物，它们通过其他感官来感知环境。蚯蚓主要依靠皮肤进行呼吸，而不是通过嗅觉来感知外界的气味。此外，实验也表明，蚯蚓对不同气味的反应并不明显，这进一步支持了蚯蚓没有嗅觉的观点。尽管蚯蚓没有嗅觉，但它们对环境中的化学物质有一定的敏感性，这种敏感性可能帮助它们在寻找食物和适宜的栖息地时做出选择。然而，这种敏感性并不等同于嗅觉，而是蚯蚓适应环境的一种方式。

       资料2：蚯蚓的外周神经系统每条神经都含有感觉纤维和运动纤维，具有传导和反应机能。感觉神经细胞能够将上皮接受的刺激传递到腹神经素的调节神经元，再将冲动传导至运动神经细胞，通过神经纤维连接到肌肉等反应器引起反应，形成简单的反射弧。腹神经索中的3条巨纤维贯穿全索，传递冲动的速度极快，因此蚯蚓受到刺激后反应迅速且灵敏‌。此外，蚯蚓的神经系统由括脑、围咽神经、咽下神经节和腹神经索等部分组成，这使得蚯蚓对外界的刺激反应不仅灵敏而且准确。刺激蚯蚓身体的不同部位，蚯蚓会作出不同的反应。例如，蚯蚓对光和气味刺激，前端灵敏；触觉刺激，后端灵敏‌。

我的结论5：

      蚯蚓是没有嗅觉的，但是蚯蚓对气味刺激，反应灵敏。

问题6：蚯蚓用皮肤呼吸吗？

  怕水吗？

8月9号-8月11号

      在之前的实验中，我已经了解到蚯蚓是用皮肤呼吸的，那把蚯蚓放在水中，它能呼吸吗？能自己爬出水面解救自己吗？于是我开始了新的实验......

       实验发现：

      蚯蚓放在水中后，会剧烈的挣扎，会找到水杯壁往上爬，但是我的杯子都过于光滑，蚯蚓没有办法爬上来，但是在水里待着超过2分钟的蚯蚓捞上来以后就会显得奄奄一息，没有活力，因此我觉得蚯蚓应该是怕水的。而且我课堂上听老师介绍过，一下雨蚯蚓就会从土壤中爬出来，不是因为蚯蚓喜欢水，而是蚯蚓靠皮肤呼吸，泡在水里的蚯蚓无法呼吸，所以要从土壤中爬出来。

      查询百度的信息：

      蚯蚓怕水。蚯蚓通过皮肤来呼吸，在水中无法呼吸空气中的氧气，导致缺氧死亡。

我的结论6：

       蚯蚓靠皮肤呼吸，蚯蚓怕水。

实验7：蚯蚓是怎么筑巢？

8月12—8月18号

      我之前研究过蚂蚁的筑巢，蚂蚁会不断的优化自己的巢穴，那么蚯蚓会筑巢吗？于是我选了一个比较薄的透明盒子方便观察蚯蚓的筑巢过程，并提供了蚯蚓喜欢的潮湿、松软、透气的土壤。为了防止蚯蚓逃跑，我在上面盖上透明薄膜，再戳孔（图25）。

       为了更好的观察不同种类蚯蚓的筑巢行为，于是我在蚯蚓之家放入两种蚯蚓，并每天同一时间观察蚯蚓的筑巢行为。

       通过观察我发现蚯蚓基本上只在躲土壤2厘米的位置，基本上没有变化位置，没有我想象中的打洞行为和筑巢行为。我不清楚是我观察时间还短了还是蚯蚓就是没有筑巢行为，于是查询了很多资料和书籍。

我查询到的资料：

        蚯蚓是环节动物，生活在土壤中，它们的主要生活习性是以土壤中的植物碎屑为食，并在土壤中挖洞筑巢。蚯蚓喜欢潮湿的环境，属于夜行性动物，白天在泥土洞穴中休息，夜间外出活动。它们的活动主要与觅食和避光有关，而不是进行筑巢‌。

我的观察：

       我观察了整整一个星期，确实没有观察到筑巢行为，蚯蚓的位置的不固定的，也没有看到巢穴。

我的结论7：

        蚯蚓不会筑巢。

问题8：蚯蚓是怎么繁殖的？

8月19号

      我通过阅读知道蚯蚓是雌雄同体的，跟蜗牛一样。那么蚯蚓也跟蜗牛一样需要交配吗？蚯蚓交配需要怎样的条件？几月份会进行交配？

蚯蚓交配的条件：

        蚯蚓交配需要适宜的环境条件，包括通风、透气、湿润的土壤。‌

     蚯蚓的繁殖和交配过程受到环境因素的影响，特别是土壤的条件。适宜的环境对于蚯蚓的繁殖至关重要，因为它们需要在适宜的土壤环境中进行交配。这些环境条件包括：

‌1.通风和透气‌：蚯蚓需要土壤具有一定的透气性，以便它们能够获取足够的氧气进行正常的生理活动。

‌2.湿润‌：土壤的湿度也是影响蚯蚓交配的重要因素。土壤过干或过湿都不利于蚯蚓的交配和繁殖。适宜的湿度有助于蚯蚓的正常活动和繁殖。

此外，蚯蚓的交配季节一般在春季和秋季，这时温度适宜，有利于蚯蚓的繁殖活动。在人工培养条件下，如果土壤温度、湿度适宜，饵料充足，可以常年繁殖。这说明，除了自然环境中的温度和湿度外，人工条件下也可以通过调节土壤温度、湿度和提供适当的饵料来促进蚯蚓的繁殖‌。

      综上所述，蚯蚓交配需要的环境条件包括适宜的土壤通气性、湿度以及适宜的温度，这些条件对于蚯蚓的正常繁殖和交配至关重要。

蚯蚓交配的月份：

       蚯蚓的繁殖主要发生在春季和秋季，这是由于这两个季节的环境条件适宜蚯蚓的繁殖。在自然界中，蚯蚓的繁殖多在8～10月份进行，而在人工培养条件下，如果土壤温度、湿度适宜，饵料充足，可以常年繁殖。

       我们学校有饲养蚯蚓，但是由于蚯蚓是昼伏夜出的动物，所以我们的盒子里出现过蚯蚓卵（图27），但是没有拍到蚯蚓的交配过程。

我的结论8：

        蚯蚓是雌雄同体,异体受精,生殖的时候借由环带产生卵茧,进而繁殖下一代。蚯蚓虽然是雌雄同体,但是并不能自己进行交配,其交配的方式大多为异体交配。

——END——

未完待续