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2016年石景山區中學生研究性學習成果一等獎:葉片硬度與昆蟲取食率的關系

作者:    瀏覽次數:1079     【關閉
研究人:北京市石景山區實驗中學 張帥辰  王世辰  那瑛麟  賈文惠  張雨欣   管尹瑞   許萌
                北京市石景山區實驗中學 分校 籍實瑀
指導老師:中科院西雙版納植物研究所 胡思帆        北京市石景山區實驗中學 王紅光 張海南

獲2016年石景山區中學生研究性學習成果一等獎

摘要:筆者在西雙版納熱帶雨林里采集葉片,按照科屬進行分類并進行標號,大致估算了葉片面積和蟲食面積,使用硬度儀測量葉片硬度,并對采集到的數據匯總分析。研究發現:葉片硬度與蟲食面積的關系。葉片越硬,取食率越低,葉片越軟,取食率越高。

關鍵字:葉片硬度;昆蟲取食率

一、研究背景
        在西雙版納熱帶雨林里,有著許多的植物。大多數植物的葉片上有著大小不一數量不同的蟲食痕跡。它們與葉片有什么關系呢。我們提出了一個假設,葉片硬度與昆蟲取食率有關系。如果這個假設成立,就可以為防治病蟲害起到一定的幫助。我們使用了對比法,采集不同種類厚度的葉子,對比其蟲食面積。驗證假設是否成立。
二、研究目的
        探究葉片硬度與昆蟲取食率的關系和規律,初步嘗試科學研究的基本方式方法。
三、研究用具
       1、細沙 2kg。2、直尺 3把。3、燒杯 若干。4、沙盤 1個。5、天平 1臺。6、硬度儀 1臺。
四、研究假設
       因為人們愿意吃比較松軟可口的食物,不愿意吃十分堅硬的的食物。所以我們假設葉片硬度與蟲食率有關,硬度越高蟲食率越低;硬度越低蟲食率越高。
五、研究步驟
        我們在熱帶雨林里選擇了13種葉片包括了十幾個科屬,每種5片共65片葉子。在實驗室里,把葉片按照完整且有蟲食痕跡的標準進行篩選,每種留下三篇,共39片。然后按種類隨機編號,且每一種葉片標號連續。如種類一的葉片有1,2,3種類一的葉片有4,5,6,。
        為了方便測量面積,假定每片葉子是一個長為葉片長,寬為葉片最寬處長度的長方形,蟲食后留下的孔洞是一個邊長為蟲洞邊長的正方形。測量每個長方形的長寬相乘得出葉片面積。然后把葉片放入硬度儀的夾層里(途中金屬部),放上乘沙臺(圖中的白色盤),注意乘沙臺下面的鐵棒不要壓到葉脈。向乘沙臺上倒沙子直到葉片被乘沙臺下的鐵棒壓穿。把沙子放到天平上稱重,得出砂粒重量。最后記錄以上數據。
六、數據分析(電子表格)
       我們把測量到的數據手寫在紙上,然后制成電子表格。并計算出蟲食面積比、蟲食面積比平均數、沙粒重量平均數等重要數據。

       數據計算方法:
               蟲食面積比=蟲食面積/葉片面積×100%
               蟲食面積比平均數=各物種的蟲食面積比相加÷3
               砂粒重量平均數=各物種的砂粒重量相加÷3
               葉片硬度與昆蟲取食率的關系數據統計表
        已物種16為例,葉片面積是用長乘寬得出的面積,蟲食面積位蟲食孔洞的直徑的平方。蟲食面積比位蟲食面積站葉片面積的百分之多少。沙粒重量是乘沙臺上的沙礫的重量,用重量÷1000×9.8即可得出該葉片所能承受的力度(單位:牛頓)。蟲食面積比平均數是這種葉片3片葉子蟲食面積比的平均數。砂粒重量平均數是這種葉片3片砂粒重量的平均數。在這幅圖表中部分砂粒重量和砂粒重量平均數背標黃色且標有大于2000,是因為實驗所用的沙子只有兩千克,二兩千克的沙子無法壓穿該葉片。

        按照得到的數據我們制作了散點圖(圖一、圖二),橫坐標為硬度,縱坐標為取食率。并線性擬合出了一條關系線(藍色線),可以看出葉片越硬,取食率越低。但是我們發現物種16(圖一右下角)硬度極高、取食率極低,是不是它把關系線右側拉低的呢?我們把物種16去掉,得到了圖二,從這張圖中藍色的輔助線也是符合假設的。

七、結論
       1、葉片越硬,取食率越低
       2、葉片越軟,取食率越高
       總結論:葉片硬度與昆蟲取食率有關系

八、收獲與體會
        在這次的科學探索活動中,我見到了各種的葉子,它們有軟有硬。不同的昆蟲喜歡吃不同的葉子。有的葉子一半多都被吃掉了,有的葉子蟲子一口不動。我也認識到了很多科學儀器,極其精密的天平,巧用重力的硬度儀??茖W就是為了精確多次重復測量,就是為了獲得數據反復計算,就是為了得出結論的反復斟酌。

九、參考文獻
       裴元慧,孔鋒,韓國華,孫壘光,孫緒艮 《昆蟲取食行為研究進展》 《山東林業科技》 2007年12月 

附件:人員分工
  姓名                分工
籍實瑀 采集葉片 制作PPT
王世辰 采集葉片 制作PPT
張帥辰 采集葉片 制作PPT
賈文惠 采集葉片 測量面積
張雨欣 采集葉片 測量面積
許萌 采集葉片 測量面積
那瑛麟 采集葉片 測量硬度
管尹瑞 采集葉片 測量硬度
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