邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:12.00

[追踪]青少年高校科学营特色活动——重庆大学分营:以花材为笔构建月球生物圈

青少年高校科学营特色活动

2019-03/总第276期

阅读数2

在为期1周的2018青少年高校科学营重庆大学分营活动中,营员们聆听专题报告,与名家大师面对面;走进实验室,动手动脑实践,体验科技魅力;参观重庆市科普基地,感受科技氛围;观赏山城夜景,感受重庆魅力。营员们不仅学习了科学前沿知识,感受了科学研究魅力,提高了科学兴趣,提升了科学思维和创新实践能力,更收获了深厚的友谊和志同道合的朋友。其中,动手构建“月球生物圈”活动加深了营员对生态平衡的理解,营员们纷纷表示,期待早日看到月球生物圈变成现实。

自古以来,关于月球有着很多美丽的传说。今天,随着我国航天技术和深空探测技术的发展,从嫦娥一号到嫦娥四号的成功发射升空,让嫦娥奔月由美丽传说变成现实。由重庆大学牵头的嫦娥四号“生物科普试验载荷”,于2018年底发射前往月球。载荷是一个由植物、动物和微生物构成的微型生态圈系统,通过监测数据、照片或视频展示动植物和微生物在月面的生命活动,普及生物学知识,同时激发人们对宇宙探索的热情,提高人们的环境保护意识,宣传我国探月工程成果,增强民众的民族自豪感,彰显我国在航天及其相关技术研究领域的巨大成就和国际领先地位。重庆大学分营以此项目为依托,设计了高校科学营体验活动——以花材为笔构建月球生物圈。

科学原理

月球微型生物圈是一个小型生态循环系统,由其中的各种生物和所处的环境构成。在这个循环系统中,植物充当生产者,动物充当消费者,微生物充当分解者。作为生产者,植物能够通过光合作用不断吸收空气中的二氧化碳,并释放出氧气,供所有生物进行呼吸作用。此外,植物通过光合作用将无机物转化为有机物,为消费者提供食物来源。作为消费者,动物会消耗生产者提供的有机物和氧气,并排放出二氧化碳。作为分解者,微生物一方面会消耗生产者提供的氧气,另一方面会将动植物的残体和排泄物分解为无机物,供生产者所需。这样,一个微型的生态圈就构成了。

生物科普载荷项目所设计的微型生物圈是基于月球环境构建的。月球的环境非常恶劣,月球上的1天相当于地球上的1个月,而且温差大、重力小、辐射强,很难适宜生物生存。因此,需要挑选抗逆性很强,且具有农业生产和研究价值的生物。如何将地球上的植物、动物及微生物在外太空极端生境下进行繁殖和培育,并在一个生态圈中生长发育,这对于未来在月球建立人类基地,为人类提供新鲜安全的食物来源,具有重要意义。

活动内容及步骤

本次体验活动采用的是压花技术,即利用物理和化学方法,将植物材料包括根、茎、叶、花、果、树皮等经脱水、保色、压制和干燥处理成平面花材,经过巧妙构思,制作成一幅幅精美的装饰画,这幅画的主题是构建月球生物圈。要求营员们利用花材组合成所需的生产者、消费者和分解者等,以花材为笔,作画设计一个物质能量能够达到动态平衡的、在月球可持续的生物圈。

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●  采集:采集适合用的花和叶子,水分少、花瓣单薄的植物尤其合适,例如三色堇、香雪球等。

●  压制:将花或叶子夹于压花板中,普通压花板需要3〜4天,微波压花板需要3〜4分钟。

●  拼贴:将压好的花材随自己的喜好组合成一个设计合理的月球生物圈,粘在卡纸上。

●  装裱:利用塑封机过塑或者冷裱膜将其装裱。

实验延展

生物圈的概念是由奥地利地质学家休斯(E. Suess)在1875年首次提出的,是指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。在生物圈中,人是占统治地位的生物,但随着人类的不断发展,地球生态圈遭到了严重的破坏。人类为了更好地繁衍,大肆砍伐森林,开垦农田,使得全球植被减少,随之而来的后果是大范围的水土流失、耕地质量下降,甚至发生荒漠化。同时,随着工业的不断发展,环境污染日益严重,危及人类自身的健康。

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压花艺术来源于植物标本。最早的植物标本是从公元前305年的埃及坟墓中出土的,距今大概2 300年,存放在英国皇家植物园。1500年意大利人开始有系统地整理,呈现艺术的风格,并且编辑成书。意大利的Luca Ghini(1500—1566)是公认最早制作系统的植物标本并将其编辑成书的人。可惜他编写的植物标本书籍只有散页,存放在意大利佛罗伦萨的博物馆里。世界上保存最完整的最古老的植物标本书籍叫《Petrus Cadé Herbarium》(1566),存放在荷兰国家植物博物馆里。

从19世纪后半叶到英国维多利亚女王时代,压花艺术到达一个新的高潮。和插花艺术一样,压花成为宫廷贵妇自娱自乐的上流社会活动。日本是压花艺术比较成熟的国家,并且将其发展成和插花一样有地位的国家级艺术。压花艺术能够将人们的丰富想象、真情、感悟赋予在植物上,并通过植物本身的色彩、形态展现出来,有益于修身养性、陶冶情操。

活动总结

通过开展本活动,引导营员仰望星空,激发航空梦想,从而埋下科学的种子。通过压制花材、做压花书签、以花材为笔作画,在潜移默化中增进营员对各种植物和大自然的了解,激发营员爱护植物、保护生物多样性和保护环境的自觉意识,获得创作过程的自我愉悦。

活动普及了月球生态相关知识,拓宽了本次科学营活动所覆盖的科学领域;将压花艺术与月球生态圈知识结合,增加了本次活动的趣味性与技术性。与当前国家空间战略任务相结合,以营员的视角构建月球生物圈,让营员主动思考月球生物圈有什么,什么生物适合月球环境等,激发青年学生的想象力和创造力,对于他们未来的科研探究起到启蒙的作用。

“勇于追求真理,不迷信权威,不因循守旧,不断探索,这是祖国科技工作者们秉承的科学精神。透过教授们的报告,我深深地体会到了他们身上不断实践、敢于创新的品质。正是因为善于创新的科学家和工程师一次次的实验、一次次的改进、一次次努力所凝聚的心血,造就了我们富强的新中国。这次科学营活动,我亲自体验了最前沿的科学实验,了解了许多以前在中学接触不到的新知识,我明白了任何事都要行于坚守,成于创新。在今后的学习生活中,我要自主学习探索,敢于创新实践,努力学习基本理论,做一个科学的实践者、青春的圆梦人!”——四川省达州市宣汉中学 王彦然

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