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【学生】浮萍生长和营养生殖的观察研究
作者:叶欧文 发布日期:2015-06-25 浏览次数:
    中秋节时节气候温暖,阳光明媚,一家人去江心屿玩。偶然发现西塔北侧湖心亭前面的池塘中,布满了绿色的浮萍,不留一点儿空隙(图1)。顿时产生一个疑问,这么多的浮萍是怎样来的呢?要长成这样多的浮萍是不是需要很长的时间呢?为了解决心中的疑问,就准备带一些回家培养,观察浮萍的生长和繁殖(图2)。
    
一、 观察不同水质条件下浮萍的生长
浮萍,别名水萍、浮萍草、田萍。是浮萍科植物紫背浮萍或青萍的全草,背面皆绿者叫青萍。面青背紫赤若血者,谓之紫萍。在我国各省都是常见的水面浮生植物。全草可作家畜和家禽的饲料和入药。用种子繁殖和
分株法繁殖。我们取回的浮萍是青萍。
(一) 不同水质下浮萍生长的观察实验
浮萍生活在水中,水质对浮萍的生长有影响。生活中的废水,如果排入浮萍生活的水中,浮萍的生长会不会受到影响,怎样的影响呢?带着这样的问题开始了实验。
1、问题:生活废水给浮萍的生长会不会带来影响,怎样的影响?
2、实验假设:生活废水会影响浮萍的生长,生活废水会促进浮萍的生长。
3、实验原理:生活废水中富含氮磷等物质,有利于水生植物的生长。不同生活废水(水洗衣水、洗碗水、稀释尿液)含有的物质成分不同,对浮萍的生长会有不同的影响。
4、实验材料和用具:浮萍、自来水、洗衣水(洗涤剂洗涤衣服,第二遍冲洗衣物后的洗衣水)、洗碗水(洗洁精洗碗后第一遍冲洗碗的洗碗水)、稀释尿液(尿液加自来水1:1稀释)、瓷碗、镊子等。
5、实验设计和步骤:
(1)挑选叶片大小、颜色相同的“两片叶”浮萍(图3、图4)80株,平均分为4份。 
(2)准备四个大小相同的瓷碗,标号为甲、乙、丙、丁。依次加入等量的200毫升的自来水、洗衣水、稀释尿液、洗碗水。
(3)在甲乙丙丁四个瓷碗中各加入20株挑选好的浮萍,注意轻拿轻放,不能损伤浮萍。
摆放在阳光照射到的窗台上,每天观察并记录浮萍叶子的数目和颜色。
6、不同水质下浮萍生长的观察实验记录表:
气温:27摄氏度—30摄氏度
日期 项目 甲组
对照(自来水) 乙组
实验1(洗衣水) 丙组
实验2(稀释尿液) 丁组
实验3(洗碗水)
第1天
(9月18日) 两片叶 20株 20株 20株 20株
生长状况 新鲜嫩绿 新鲜嫩绿 新鲜嫩绿 新鲜嫩绿
第2天
(9月19日) 两片叶 20株 20株 20株 20株
生长状况 新鲜嫩绿 新鲜嫩绿 新鲜嫩绿 新鲜嫩绿
第3天
(9月20日) 一片叶 0株 4株 18株 26株
两片叶 5株 3株 11株 6株
三片叶 4株 3株 0株 1株
四片叶 11株 12株 0株 0株
生长状况 新鲜嫩绿 新鲜嫩绿 叶子有点烂相 营养不良相,不够嫩绿
第4天
(9月22日) 一片叶 0 2 无法数(都黄了,但是不干枯) 无法数(都枯黄了)(图5)
两片叶 0 6
三片叶 4 0
四片叶 16 16
生长状况 绿叶 绿叶,长相较差 叶子变黄透,不绿 叶子皱缩,枯了
 图5. 不同水质下浮萍生长的观察实验
6、实验现象和结果(图5.不同水质下浮萍生长的观察实验):
甲组(自来水):中浮萍数量不变,浮萍生长良好。
乙组(洗衣水):浮萍数量增加,浮萍生长良好。
丙组(稀释尿液):浮萍数量增加,浮萍生长不好。
丁组(洗碗水):浮萍数量增加,浮萍生长不好。
7、实验结果分析:
甲组(自来水):“三片叶”和“四片叶”浮萍数量最多,生长最好。
乙组(洗衣水):浮萍总数量增加了,又生长良好,增殖快。
丙组(稀释尿液)和丁组(洗碗水):“一片叶”很多,但是最后都不能存活,推断“一片叶”是因为浮萍烂了而解体了,不是正常的增殖。生长状况差,原因是尿液稀释1:1浓度过大,丁组(洗碗水)是第一遍冲洗碗的洗碗水浓度过大。
8、实验结论:生活废水会影响浮萍的生长,足够低浓度的生活废水会促进浮萍的生长,较高浓度的生活废水不利于浮萍的生长。
 
(二)不同浓度废水中浮萍生长的观察实验
“不同水质下浮萍生长的观察实验”缺乏不同浓度的生活废水的比较。为了验证对这一实验的分析和结论,设计了“不同浓度废水中浮萍生长的观察实验”。
1、实验目的:观察不同浓度生活废水对浮萍生长的影响。
2、实验材料和用具:浮萍、自来水、三种不同浓度洗衣水(在三份150ml自来水中分别加入“威露士”洗涤剂(图6)1滴、3滴、5滴,配制稀、中、浓三种浓度的洗衣水。)、三种不同浓度洗碗水(在三份150ml自来水中分别加入“雕牌”洗洁精(图7)1滴、3滴、5滴,配制稀、中、浓三种不同浓度的洗碗水)、三种不同浓度的稀释尿液(在三份150ml自来水中分别加入尿液5ml、10ml、15ml,配制稀、中、浓三种不同浓度的稀释尿液)、瓷杯、镊子等。
   
图6.“威露士”洗涤剂       图7.“雕牌”洗洁精
3、实验设计和步骤:
(1)挑选叶片大小、颜色相同的“两片叶”浮萍200株,平均分为10份。 
(2)准备10个大小相同的洁净的瓷杯,编号为1—10。向1号杯中加入150毫升的自来水,在2-4号杯中依次加入配置好的稀、中、浓的洗衣水、在4-7号杯中依次加入配制好的稀、中、浓的稀释尿液、在8-10号杯中依次加入配制好的稀、中、浓的洗碗水。
(3)在10个瓷杯中各加入20株挑选好的“两片叶”浮萍,注意轻拿轻放,不能损伤浮萍。
(4)将10个杯子摆放在阳光照射到的窗台上,每天观察并记录浮萍叶子的数目和颜色。(图8)
 
图8 . 不同浓度废水中浮萍生长的观察实验
 
4、不同浓度废水中浮萍生长的观察实验记录表:
气温:20摄氏度—25摄氏度
稀释尿液PH值=7 (图9),其他组PH值=6 (图10)
       
图9 .稀释尿液的PH值     图10 .其他组的PH值
 
 
 
项目
来水 洗衣水 稀释尿液 洗碗水
日期 浓度
组号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
第1天
(10月13日) 两片叶(株) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
叶片颜色 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿
第2天
(10月14日) 一片叶(株) 0 0 30 40 0 0 4 0 32 38
两片叶(株) 20 20 5 0 20 20 18 20 4 1
叶片颜色 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿 嫩绿
第3天
(10月15日) 一片叶(株) 0 36 40 40 4 0 10 25 40 40
两片叶(株) 6 4 0 0 18 20 15 8 0 0
三片叶(株) 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0
叶片颜色 嫩绿 绿色 白色带点绿 白色无绿色 嫩绿 绿色 绿色夹黄色 绿色 白色带点绿 白色无绿色
第4天
(10月16日) 一片叶(株) 0 36 40 40 4 0 10 25 40 40
两片叶(株) 5 4 0 0 18 20 15 8 0 0
三片叶(株) 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
叶片颜色 嫩绿 绿色 白色无绿色 白色无绿色 绿色 绿色夹黄色 绿色夹黄色 绿色 白色无绿色 白色无绿色
5. 实验现象和结果(图11-图14):
     图11.  1号杯自来水
 
图12. 洗衣水2号、3号、4号杯分别为稀、中、浓(从左至右)
 
图13.  稀释尿液5号、6号、7号杯分别为稀、中、浓(从左至右)
 
图14.  洗碗水8号、9号、10号杯分别为稀、中、浓(从左至右)
6、实验结果分析
(1)1号自来水中的浮萍生长良好,但是株数没有增多,因为气温降低,生长缓慢,增殖停滞。
(2)5号、6号、7号杯的稀释尿液中的浮萍起初生长较好,第三天后叶色出现不良症状,因为浓度过大。
(3)2号、3号、4号杯洗衣水和8号、9号、10号杯洗碗水中的浮萍随着浓度的增高生长状况越差。现在的衣物洗涤剂和洗洁精一般都是无磷的,还有抗菌、杀菌等一些效果。低浓度时也会影响浮萍正常的生长。在较短的时间内使浮萍分裂,由两片叶植株变为一片叶植株,但是生长状况却很差,叶色绿色逐渐退去成为白色。无法继续正常生长和繁殖。
7、实验结论:
不同浓度的生活废水对浮萍生长的影响不同,浮萍对环境中的废水敏感,相对高浓度的生活废水会严重影响浮萍的正常生长和繁殖,叶色失去绿色,最终死亡。
8、由实验带来的思考
洗涤剂的功能越来越多样,除了去污功能之外,还有抗菌、灭菌等作用,现在的洗涤剂无磷,降低水体富营养化的发生,但是给正常生长的水生植物会带来不良的影响,从而会影响水中的其他植物和动物的生长和繁殖。倡议生活废水不能直接排入河道。
 
二、观察浮萍的营养增殖
(一)浮萍叶片自然分离,实现增殖。
在有光照的室温下,用瓷碗盛自来水来培养浮萍。观察到浮萍在生长过程中叶片数目不断增多,在培养水面平静的情况下,可以长到7片叶(图15)。一般生长到4-5片叶时,会发生叶片的分离,分开成为两个浮萍植株,完成营养生殖。(图16 四片叶的浮萍自然分离增殖)
    
图15. 浮萍生长叶片数可达7片 图16.  四片叶的浮萍自然分离增殖
(二)浮萍叶片人为分离,实现增殖。
浮萍的叶片有细细的叶柄相互连接着,用手轻轻拉,可以将叶片拉开,片片叶片分离。这样认为分离的叶片能否生出根,成为一株新的浮萍呢?分离多株浮萍培养,(图17  人为分离叶片)实验结果显示这样人为分离叶片,经过两天的培养,就长成新的浮萍植株,实现增殖。(图18 人为分离的浮萍叶片长出了新叶片和根)
    自然状态下水面不是一直平静不变化,一旦因人为或自然风力等使池水变得不平静,相当于人为分离浮萍的情况,是有利于浮萍繁殖的。
        
图17(左). 取出“四片叶”的浮萍并人为分离为4片叶子    
图18(右).人为分离的浮萍叶片长出了新叶片和根(人为分离实现增殖)
 
三、小结
    浮萍的培养和观察实验过程中,提高了科学观察和探索的兴趣,初步学习了实验的基本方法,解决了问题。浮萍的生长需要充足的光照和温暖的气候,低浓度的氮营养可以促进浮萍的生长和繁殖。在适宜条件下,平静的水面上生长的浮萍可以自然分株快速繁殖,时而动荡的水面可以促进浮萍的分株加快繁殖。浮萍对生活废水敏感,超出一定浓度的生活废水会使浮萍失绿。
 

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