模拟探究“酸雨对生物的影响”的教学与思考

以模拟探究"酸雨对生物的影响"为例,阐述了学生如何第1次自主完成探究全过程,以及在探究全过程中对科学课程的体验;阐述了教师在增强学生关爱生物圈的情感、提升学生科学探究能力等方面的教学策略与思考。     

模拟酸雨对植物生长的影响

1教学目标 通过对酸雨在本地区的状况调查和模拟酸雨对植物生长的影响的活动教学过程,了解环境污染对生物的不利影响,加强对环境污染造成危害的认识,增强学生的环境保护意识,灌输可持续发展思想,培养一定的科学调查与研究能力。     

基于发展学生思维品质的课外拓展探究——以“种子的萌发”为例

培养学生思维品质是发展智力和能力的突破口,通过在浙教版科学教材"种子的萌发"探究实验基础上,进一步拓展深化,以研究性学习的形式组织学生开展"光对大豆种子萌发的影响""探究西瓜汁对西瓜籽萌发的影响""探究大豆种子子叶的完整程度对种子萌发的影响""探究种子萌发时物质的变化"等课外实践活动,发展学生的思维品质。     

模拟酸雨胁迫对茶树幼苗生长和光合生理的影响

茶是世界三大饮料之一,并且茶树在中国被广泛种植。酸雨是中国乃至全球面临的主要环境问题,本研究选用一年生茶树幼苗作为实验材料,品种为湘妃翠,采用盆栽的方法培养,通过模拟pH值2.5、pH值3.5、pH值4.5酸雨以及自来水(pH值6.5)作为对照对茶树进行全喷淋,探究模拟酸雨对茶树幼苗生长状况和光合生理的影响。结果表明pH值4.5模拟酸雨对茶树幼苗生长有一定促进作用,pH值2.5模拟酸雨对茶树幼苗生长具有抑制作用。茶树幼苗SPAD值(叶绿素相对含量)、以及叶绿素荧光参数Fv/Fm(PSⅡ最大光能转换率)、Fv/Fo(PSⅡ潜在活性)在pH值2.5酸雨胁迫下与对照组相比都显著降低,Fo(初始荧光产量)则显著增大。由此说明pH值2.5模拟酸雨对茶树幼苗具有较强的胁迫作用,pH值4.5模拟酸雨对茶树幼苗生长有促进作用。     

稀土微肥对酸雨胁迫下水稻幼苗期Ⅰ的影响

为探究稀土微肥对酸雨胁迫下水稻幼苗期Ⅰ抗逆性的影响,本实验利用实验室模拟酸雨、稀土微肥溶液处理盆栽水稻。研究显示,与对照相比,p H=4.5酸雨处理下,幼苗期水稻叶片中的丙二醛(MDA)、脯氨酸含量提高,抗氧化酶活性降低,质膜透性增大;0.1%稀土微肥喷施处理酸雨胁迫下的水稻幼苗叶片后,与酸雨组比较,细胞中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及超氧化物歧化酶(SOD)活性提高,丙二醛与脯氨酸含量下降,叶绿素含量有所上升。研究表明,酸雨胁迫下水稻幼苗生长发育受抑,稀土微肥能够提高酸雨胁迫下幼苗期水稻的抗逆能力并且稀土微肥对幼苗期水稻抗逆性的修复作用优于防护作用。     

酸雨和采食模拟胁迫下克隆整合对空心莲子草生长的影响

研究表明克隆整合可以显著提升异质环境中克隆植物的生长,然而当克隆植物遭受均质环境压力时,整合对植物生长影响的研究相对较少。本文以典型入侵克隆植物空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）为例,研究均质环境压力酸雨和采食模拟胁迫对空心莲子草生长的影响,以及克隆整合在空心莲子草适应不利环境过程中所起的作用。酸雨设3种浓度梯度：pH值3.5 、pH值4.5和 pH值6.5（对照）;采食设3种水平：不去叶、去叶50%和去叶90%;整合水平：匍匐茎切断和连接。结果表明：无论保持或切断匍匐茎的连接,酸雨处理都不影响空心莲子草生物量。当保持匍匐茎连接时,pH值4.5酸雨处理增加了空心莲子草匍匐茎长度和分株数目,因此,低度酸雨可能对空心莲子草生长有一定的促进作用。同样,无论匍匐茎是否被切断,采食处理都显著降低了空心莲子草克隆片段生物量,而显著增加了叶片数目。当切断匍匐茎连接时,采食处理使空心莲子草分株数目显著增加。本文得出的结论是：空心莲子草能较好地适应酸雨和采食的环境压力,当空心莲子草全部克隆分株遭受均质环境胁迫时,克隆整合并不能显著改善它的生长。     

生态沟渠铜钱草光合日变化的研究

以生态沟渠铜钱草为材料,采用便携式CID-340光合仪对铜钱草成熟叶片净光合速率(Pn)以及胞间CO2浓度(Ci)、光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)、气温(Gs)、叶温(Tl))和蒸腾速率(Tr)等影响因子进行测定,以探讨其光合生理生态特性,旨在为修复沟渠湿地提供一定的理论依据。结果表明:(1)铜钱草叶片净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,主峰(19.32μmol.m-2.s-1)出现在15:00左右,次峰(16.21μmol.m-2.s-1)出现在11:00,中午出现光合"午休"现象。(2)用逐步多元回归方法得到净光合速率日变化与主要生理生态因子的回归方程为:Pn=-5.45613+0.006797PAR+0.050099Gs(复相关系数0.868)。逐步回归结果表明Pn受PAR和Gs的影响较大。偏相关分析和通径分析的结果表明PAR、Gs对铜钱草Pn日变化有重要影响,是影响铜钱草Pn的主要因子,影响大小的顺序为:Gs>PAR。     

模拟酸雨对3种菊科入侵植物光合特性的影响

研究了模拟酸雨(pH值分别为2.5、4.5和5.6)对3种菊科入侵植物--三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、薇甘菊(Mikania micrantha)和飞机草(Chromolaena odoratum)光合生理生态特性的影响。结果表明, 重度酸雨(pH值2.5)对3种入侵植物叶片均造成可见伤害, 其中飞机草受害最严重, 薇甘菊次之, 三裂叶蟛蜞菊受害最轻。同时, 3种入侵植物对酸雨胁迫表现出不同的光合响应, 随着酸雨pH值的降低, 飞机草和薇甘菊叶片叶绿素含量均有所下降, 其净光合速率(P_n)受到抑制, 而三裂叶蟛蜞菊叶片叶绿素含量变化不大, 其P_n值呈上升趋势。酸雨处理下, 3种入侵植物的细胞膜透性、丙二醛含量(MDA)及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均有不同程度的增加, 表明它们受到酸雨的胁迫并具有一定的抵抗力。其中, 经pH值2.5酸雨处理后的三裂叶蟛蜞菊叶片SOD活性增幅最大, 其对酸雨胁迫的反应最为迅速。上述研究结果表明, 三裂叶蟛蜞菊对酸雨胁迫的耐受性和适应性均高于飞机草和薇甘菊。在酸雨污染日趋严重的今天, 应对其危害予以高度重视。     

模拟酸雨对农作物种子萌发和幼苗生长的影响

研究模拟酸雨对3种农作物种子萌发年和幼苗生长的影响。结果表明：不同pH值(2．5,4．5,5．6)的模拟酸雨对水稻和小麦的种子萌发没有影响,但明显抑制了玉米种子萌发。模拟酸雨条件下,3种农作物幼苗的生长受到抑制,生物量减少,叶绿素和类胡萝卜素含量下降,而叶绿素a/b的变化却不明显。pH4．5和5．6的模拟酸雨对玉米Fv／Fm、光化学猝灭(qP)的影响较小,非光化学猝灭(NPQ)却明显下降,表明酸雨伤害了植物PSⅡ天线对激发能的非辐射耗散能力。     

模拟酸雨对不同类型玉米种子萌发和幼苗生长的影响

以普通玉米、糯玉米、爆裂玉米和甜玉米为材料,研究了不同模拟酸雨(pH 6.0、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0)对玉米种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:pH 2.0 ～5.0模拟酸雨对玉米种子萌发和幼苗生长没有显著影响;pH l.0处理的普通玉米、糯玉米、爆裂玉米和甜玉米的种子发芽率分别为91.3％、68.7％、27.5％和11.7％.与pH 6.0处理(CK)相比,pH l.0模拟酸雨显著降低了玉米种子的发芽率、发芽指数、活力指数、发芽速度、苗高、根长、苗和根干物质、贮藏物质运转效率,延长了平均发芽时间.pH l.0模拟酸雨对玉米幼苗生长阶段的影响大于发芽阶段,对幼苗地下部分的影响大于地上部分;受基因型的影响,普通玉米和糯玉米的抗酸雨能力最强,其次为爆裂玉米,甜玉米最差.玉米属于抗酸雨作物,酸雨抑制阈值介于pH1.0～2.0之间.酸雨地区可优先选择种植普通玉米和糯玉米.     

“探究模拟酸雨对丰年虾孵化率的影响”一节实验教学设计

在“探究酸雨对生物的影响”的实验中,将实验对象由植物调整为丰年虾（Artemia salina）,使学生认识到酸雨除了对植物有害,还对其他生物有危害。本实验设定了4个pH梯度来探究酸雨对丰年虾孵化的影响,实验结果采用笔式数码显微镜观察计数,启发学生用棉花纤维或碘液来限制丰年虾的运动以便于计数。本实验从实验对象、用具和方法 3个方面进行了创新。在课堂教学中,从了解实验背景、选取实验对象,到设计实验步骤及操作实验,都以问题导向为原则,凸显学生的主体地位,培养学生的生物学学科核心素养。     

模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗膜脂过氧化水平的影响

以小麦为试材,采用盆栽的方法研究了模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗膜脂过氧化水平的影响。结果表明以黄棕壤为材料通过模拟酸雨的淋溶,引起了土壤酸化和盐基流失。当模拟酸雨的pH值由5.6下降到2.5时,土壤pH值由6.06下降到3.41,土壤中交换性盐基总量便从56.5mmol/kg下降到41.1mmol/kg。将小麦幼苗栽培在该酸化土壤上,并分别用5种不同pH值的模拟酸雨喷淋地上器官,导致小麦幼苗体内的膜脂过氧化水平增高和保护酶的活性变化。其中模拟酸雨喷淋小麦幼苗对叶片中的膜脂过氧化水平及保护酶活性的影响大于酸化土壤对其产生的影响。而酸化土壤对小麦幼苗根系中的膜脂过氧化水平和保护酶活性的影响大于模拟酸雨喷淋对其产生的影响。同时,pH≤3.0的高强度酸雨以及由其产生的酸化土壤(T4、T5土壤)对小麦幼苗的膜脂过氧化水平和保护酶的活性产生了严重的影响。     

模拟酸雨对主要酸性土壤中铝的溶出及形态的影响

本文研究了模拟酸雨对主要酸性土壤中铝的溶出及形态变化的影响。结果表明,模拟酸雨对土壤酸化的影响较小,但对土壤铝的溶出却影响明显,尤其在pH<4.0时;模拟酸雨对不同类型土壤的影响是不同的,其中以高度风化的酸性土壤较为敏感。模拟酸雨对土壤游离铝形态的影响是重要的,酸处理后,交换性铝略有增加,无定形活性铝增加较多,而有机络合态铝有减少的趋势。这表明在酸雨的长期作用下,铝终将转化为交换性铝和水溶性铝而进入环境并危害生态系统。     

基于探究能力培养的“鸟的生殖和发育”教学设计

以"鸟的生殖和发育"为案例,在课内运用"问题引领,活动带动"的方式,使学生在活动中提升科学探究能力,培养理性思维能力;在课后通过"探究延伸,深入实践",进一步发展学生的实践能力,培养其社会责任,提升生物学核心素养。     

模拟酸雨对农作物生长和产量影响的初步研究

 本文报道了模拟酸雨对小麦、水稻、大豆和白菜的生长与产量影响的试验。模拟酸雨含自然酸雨中已知的离子成分。模拟酸雨PH值为5.6、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5和2.0。结果指出：大豆和白菜叶片的可见伤害阈值为pH2.5,水稻和小麦的可见伤害阈值分别为pH2.0和pH3.0,大豆和白菜的电导度随酸雨的pH值下降而增加,pH3.5的模拟酸雨可引起白菜叶片叶绿素含量减少,叶绿素a／叶绿素b的比值发生变化;pH3.0的模拟酸雨使大豆和小麦叶片叶绿素含量下降,叶绿素a／叶绿素b比值改变。pH3.5的模拟酸雨就可抑制白菜生长;pH3.0的模拟酸雨对小麦和大豆生长产生抑制．pH3.5的模拟酸雨造成小麦和白菜减产;pH3.0引起大豆产量下降;pH2.5时,对水稻生长和产量没有影响。大麦和大豆减产主要由酸雨引起籽粒重下降而造成的。     

酸雨对大豆幼苗根系形态及矿质营养的影响

目的研究酸雨对大豆幼苗根系形态及矿质营养代谢的影响。方法采用营养液培养的方法,研究不同pH 2.5、3.0、3.5、4.0和4.5模拟酸雨对大豆幼苗根系形态、根系活力及根系硝酸还原酶活性的影响。结果酸雨pH≤3.0时对大豆幼苗根系形态及根系活力的作用明显,呈现抑制作用;根系硝酸还原酶活性先随pH(≥3.5)的降低而缓慢升高,之后迅速降低。结论酸雨对大豆幼苗根系生长及矿质营养代谢有抑制作用,且pH=3.0是酸雨对大豆幼苗根系形态及矿质营养影响的关键点。     

南方四种速生树种凋落叶在不同模拟酸雨环境中变化特性研究

广西酸雨污染分布广、强度大,对森林生态系统影响较严重。本文选取松树、杉木、桉树、红椎等4种常见的南方速生树种凋落叶,模拟不同强度酸雨环境,研究凋落叶对酸雨的缓冲能力及凋落叶浸泡液营养成分变化差异。通过对叶片营养元素跟踪监测及叶浸泡液酸度、浊度、色度、化学需氧量(COD)、腐殖酸、单宁酸等指标测定发现:不同种类凋落叶元素组成不同,分解过程中浓度变化不同;不同酸度条件下,各凋落叶浸泡液成分变化各异,但桉树叶浸泡液臭度最大;高酸度处理时,红椎叶浊度最高,中、低酸度处理时,红椎叶色度最大;不同酸度处理,桉树叶浸提液COD均高于其他3种;重度酸雨胁迫会减缓水中氧的溶解量,使最大溶解量的发生向后推迟。研究不同种类凋落叶在酸雨胁迫下的动态分解过程,对于预测凋落物对酸雨危害的缓冲能力以及保护森林生态环境具有重要意义。     

Diurnal photosynthetic changes of Hydrocotyle vulgaris in the ecological ditch

以生态沟渠铜钱草为材料,采用便携式CID-340光合仪对铜钱草成熟叶片净光合速率(Pn)以及胞间CO2浓度(Ci)、光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)、气温(Gs)、叶温(Ti))和蒸腾速率(Tr)等影响因子进行测定,以探讨其光合生理生态特性,旨在为修复沟渠湿地提供一定的理论依据.结果表明:(1)铜钱草叶片净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,主峰(19.32 μmol·m-2·s-1)出现在15:00左右,次峰(16.21 μmol·m-2·s-1)出现在11:00,中午出现光合“午休”现象.(2)用逐步多元回归方法得到净光合速率日变化与主要生理生态因子的回归方程为:Pn=-5.45613+0.006797PAR+0.050099Gs(复相关系数0.868).逐步回归结果表明Pn受PAR和Gs的影响较大.偏相关分析和通径分析的结果表明PAR、Gs对铜钱草Pn日变化有重要影响,是影响铜钱草Pn的主要因子,影响大小的顺序为:Gs＞PAR.     

酸雨对三峡库区4种植物幼苗光合生理及根际土壤的影响北大核心CSCD

近年来酸雨的酸性和频率越来越高,酸雨类型逐渐由硫酸型向硫酸-硝酸混合型及硝酸型转变。该研究以两年生马尾松、杉木、青冈和毛竹幼苗为试验材料,通过4个月的盆栽实验对幼苗进行硫酸型(SAR)、硝酸型(NAR)和混合型(MAR)酸雨及其各自3个酸雨浓度(pH 2.5、pH 3.5、pH 4.5)的处理,并以pH 5.7的蒸馏水为对照组,对植物的净光合速率、叶绿素含量、树种株高变化量以及植物根际土壤pH值和交换性盐基离子含量进行测定,以探究植物幼苗对模拟酸雨的敏感性及抗性特征,为酸雨受灾区的植被建设和抗酸树种的培育提供参考数据。结果表明:(1)不同浓度及类型酸雨在一定程度上能够抑制植物的净光合速率、阻碍叶绿素的合成,即酸雨浓度越高,植物净光合速率越低,叶绿素含量越少。(2)低浓度酸雨能够促进植物株高的增长,但随着酸雨浓度的增大,植物株高增长量受到严重抑制,且马尾松和青冈的表现最为明显。(3)植物根际土壤在低浓度酸雨胁迫下能够有效释放出盐基离子中和酸根离子从而降低酸雨的毒害,但随着酸雨浓度的增大,盐基离子含量不断衰减,土壤pH值逐渐减小。(4)杉木、马尾松、毛竹、青冈的平均隶属度值在不同酸雨类型作用下的表现不尽相同,总体上杉木对硫酸型和混合型酸雨的抗性最强,而毛竹能耐受硝酸型及混合型酸雨,青冈相比其他3种树种对酸雨的抗性最弱。研究发现,马尾松对硝酸型酸雨最敏感,且受胁迫的pH阈值为2.5~3.5,但对硫酸型酸雨表现出明显的抗性;杉木对3种类型酸雨的抗性较其他3种树种要强,毛竹抵抗硝酸型酸雨能力强于其他2种酸雨,而青冈对硝酸型酸雨的抵抗力强于其他2种酸雨且是抗酸能力最弱的树种,毛竹、杉木及青冈受酸雨胁迫的pH阈值为3.5~4.5;4种植物对酸雨的综合抵抗能力表现为杉木>毛竹>马尾松>青冈。     

由“血液”一节教学谈学生实践、理解和应用能力的培养

在"流动的组织——血液"一节的教学过程中,将热点时事导入课题,通过课堂探究讨论、课堂实践等活动,培养和提升学生理解和运用相关知识的能力,并通过课前实验和课后实践活动延伸和拓展学生学以致用的能力。