制作生态缸,并观察其稳定性

制作生态缸，并观察其稳定性

研究时间：2009年12月至2010年3月

2008级高三（2）班

指导老师：郑超

课题组组长：娄汤莹

课题组成员：李超群、龚海燕、周兰兰、应家正、张彬

制作生态缸，并观察其稳定性

【内容摘要】

我们希望通过我们的努力研究以及指导老师的指导，制作一个生态缸，并使它在一段时间内保持生态平衡及稳定，借此研究生态稳定所需的条件、表现及其他相关的生物学知识。

我们在这几个月努力尝试的过程中，学到了很多知识，积累了很多经验，培养了自身的综合能力，增强了团队意识和合作精神。我们的实验失败了，但研究活动是成功的。我们更深层次地了解了我们所处的环境，亲身体验了维持生态稳定的难度，更进一步地懂得了生态系统的脆弱。我们可以用我们的亲身经历来告诉大家，保护环境刻不容缓，保护环境人人有责，保护环境的路很长并且很艰辛。

【关键词】生态缸稳定性环境

我们本次研究活动的出发点是希望通过我们的努力研究以及指导老师的指导，制作一个生态缸，并使它在一段时间内保持生态平衡及稳定。借此研究生态稳定所需的条件、表现及其他相关的生物学知识。

一、可行性分析

1、物质条件：我们做实验的材料较容易获得，土壤和部分动植物来自校园，一些植物和小乌龟是

从家里拿来的。生物实验室为我们提供了适合的场所，而且目前我们生物课所学的课程有利于我们了解生态平衡的原理。

2、人员条件：我们小组的成员对这个课题充满了浓厚的兴趣，这使我们充满热情地投入到活动中

去，尽自己最大的力量完成好这次研究。我们具备一定的基础知识和技能，并且有生物老师的

专业指导，这也将促使我们的活动更加顺利地开展。

3、时间条件：每周五下午的两节研究性学习课程，以及每天中午午休的时间都可以方便我们去观

察实验的进程并整理数据。

4、冬天气温较低，不太适合动植物的生长，制作生态缸难度较大。

5、人工生态系统的稳定性较难维持，并且很可能是短暂的。

二、活动分工

三、实验过程

1．材料准备

一只由学校提供的生态缸，从校园中采集的泥土，沙土，石子，经过晾晒处理的水；

动物：一只家里带来的生命力较强的小乌龟，从校园中采集的蚯蚓；

植物：水草，苔藓，宝石花，仙人掌等；

工具：铲子，相机。

2．水土制备

2009年12月16日中午，我们全体小组成员共同参与，在学校的樱花树下挖了一些泥土（约含8条小蚯蚓），拾取了一些小石子，到生物实验室对生态缸进行了第一次制作。

我们在所挖的泥土中选取了土质良好的部分，将其堆在生态缸中，形成一个小土坡的形状，并在预备作为水塘的部分铺垫了一层薄薄的泥层，用小石子铺垫在水塘和小土坡的边界上，防止水塘中的水会蔓延到小土坡里。

我们用实验室里的水槽装了六槽的自来水，静置。准备几天后再将水倒入生态缸中。

图1.建立土坡

3．生态建设

2009年12月23日中午，我们的小组成员分别带来了乌龟，小草，黄沙，仙人球，宝石花，藓类植物等材料，到生物实验进行第二次生态缸的制作。

我们先将事先静置过的水倒入缸中，再将黄沙铺垫在小土坡上。我们本想等水层中的泥沙沉淀后再将水草等植物放入水中，并将仙人球埋入小土坡的高地上。可是水塘中的水十分浑浊，并一直向小土坡的方向蔓延，无法控制。我们只好用泥块，黄沙一层层地垫高。打算过几天等水层干净后，再将水草放入水塘中。

图2.水塘改造

图3.生态建设

4．生态重建

2009年12月30日，我们估计水层中的泥沙已经沉淀完全了，赶到生物实验室，准备进行观察，记录。

我们发现，原本有两个指节高的水塘中的水，已经被蒸发许多。小土坡上的泥块，由于浸水过多，

全部坍塌在水塘中，成了泥浆，乌龟被埋入泥浆下，不得动弹。

原本的藓类植物，早已枯黄。仙人球的根部也腐烂了，总之生态缸内的情形一片混乱。

不得已，我们再去学校的草坪中挖取了泥块，覆盖在原本的小土坡上，准备重新建设生态缸。我们将乌龟洗净，将没用的植株清理干净，重新倒入静置过的水。又捞取了一些黑藻，放置在水塘的底部，重新制作了生态缸。

图4.生态重建

5．生态崩溃

2010年1月7日，我们再次来到生物实验室时，生态缸中的水已经干枯了，龟裂成一块块。乌龟缩在小土坡上，而黑藻也已枯死。

从以上的现象中，我们不得不承认，我们这次制作生态缸的实验失败了。

四、实验结果

我们小组成员通过在实验过程中的感悟，以及在网上资料的帮助下，认识到这次实验的失败，不是偶然，而是必然。

首先，从实验的步骤上来看，我们的操作不够严谨，是粗略的，对实验中各个方面的影响因素估计不足。例如，我们应在放入水前，铺垫一层黄沙，防止松软的泥块滑入水塘中，致使水层十分浑浊。

同时，我们也忽略了应把生态缸放置在阴凉处，却将其暴露在阳光下，致使水塘中的水干枯，使植株死亡。

除此之外，我们在原理上的认识层面太浅，以为只是呼吸作用和光合作用简单的循环而已，忽略了其他。

但是，人类目前确实没有足够的能力构建一个能够自给自足、长期稳定的生态系统，美国科学家的“生物圈Ⅱ号”实验也同样以失败告终，所以说：“人类只有一个地球！”

五、学习收获

虽然以我们的能力、条件及技术还无法创造出稳定的生态系统。但是我们在这几个月努力尝试的过程中，学到了很多知识，积累了很多经验，培养了自身的综合能力，增强了团队意识和合作精神。可以说，我们的实验失败了，但研究活动是成功的。我们达到了最初的目的，更深层次地了解了我们所处的环境，亲身体验了维持生态稳定的难度，更进一步地懂得了生态系统的脆弱。我们可以用我们的亲身经历来告诉大家，保护环境刻不容缓，保护环境人人有责，保护环境的路很长并且很艰辛。

这次研究学习，给我们上了最生动的一课。

附件：

附件1：部分活动照片

附件2：活动感言

附件3：参考资料

附件4：活动视频

附件1．部分活动照片

附件图1.材料准备附件图2.水土制备

附件图3.生态建设

附件2．活动感言

在生态缸的制作与观察过程中，我们学到了许多生物知识，并认识了人与环境和谐相处的重要性。土壤，水分，阳光，乌龟，植物构成了简易的生态系统，经过精细的照料，生命力顽强的乌龟存活了下来，其健康状况也不错。从中，我们领悟到了许多，只要我们不去刻意破坏我们的生活环境，人与自然就能够和谐相处。我会从身边的小事做起，从珍惜一滴水，一缕阳光，一片土壤开始，做好环境的保护者。

——徐晨雅

在经过一周的准备后，我们终于要正式开始生态缸的制作了。由于缺乏专业知识及相关经验，布置生态缸时出了许多差错，但我们不曾气馁。用的泥土太过黏着，植物不能很好的生长，放水时沙子没铺好，成了一缸泥水，一时间真让我们束手无策。虽然有很多失败，但同时我们也学到了很多。每一次失败里，都是一次进步。

——吴晓烨

我们小组的研究性学习已接近尾声，经过一个多学习的实践，我们发现了自己的许多不足之处，但在这个过程中我们也收获了很多，提高了自己的动手能力，加强了与组员间的配合。虽然我们的生态缸并不怎么完善，我们也通过它了解了许多生物的一些基本习性，学到了许多书本中没有的知识，还丰富了我们的课余生活。

——张彬

我们这组研究性学习的内容主要是制作生态缸并观察其稳定性。在实验过程中，我们遇到了许多问题。例如在观察期间，由于沙土没有铺好，导致后来便沉了泥浆；仙人掌放在里面会被“闷死”；还有那只可怜的小乌龟，只能把头埋进略干的土中……我们每隔一段时间都会去观察它们，尽力解决一个又一个的问题，希望生物在里面能顺利生长。从中我们体会到了维持生态平衡的艰难。总之，这次研究性学习颇有意义，也让我们学到了不少制作生态缸的知识。

——周兰兰

附件3．参考资料

在高中生物学教材中，生态系统的稳定性一直是重要的教学内容。根据高中生物课程标准的要求，我们从探究活动的角度设计了“设计并制作生态缸，观察生态系统的稳定性”实验，通过设计并制作生态缸，观察其中动植物的生存状况和存活时间的长短，就可以初步学会观察生态系统的稳定性，并且进一步理解影响生态系统稳定性的各种因素。

1)生态缸可制作成封闭型，也可制作成开放型(即不加盖)。前者对生态系统的基本成分及其比例有着更严格的要求。

2)生态缸中放置的生物必须具有较强的生活力，放置生物的数量要合适。

3)为了使生态缸内的沙地保持干燥，可在沙土下铺垫一张塑料布，以防止缸中水(气)渗透上来。

4)生态缸制作完毕后，应该贴上标签，在上面写上制作者的姓名与制作日期。

5)实验时间的安排，最好实验课中在讨论的基础上，由学生完成实验设计和实验装置，实验部分全部安排在课外或家中进行。

6)让学生设计一份观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况(由颜色变化进行判别)及基质变化等。

7)定期观察，同时做好观察记录。

8)如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记录发现的时间。

9)依据观察记录，对不同生态缸进行比较、分析，说明生态缸中生态系统稳定性差异的原因。

10)实验结束之后，教师要教给学生认真分析实验结果，科学处理实验数据的方法，如尽量用列表式表示。还要引导学生利用实验事实进行科学推理，得出相应的结论，最后完成实验报告。课题报告完成之后，教师应组织学生进行交流。教师在组织学生交流报告时，不但要让学生交流自己所做的实验报告，还要让学生汇报完成本课题的体会，如经验、教训、克服困难的方法等。