研究時間：2023年12月至2023年3月
2008級高三（2）班
指導老師：鄭超
課題組組長：婁湯瑩
課題組成員：李超群、龔海燕、周蘭蘭、應家正、張彬
製作生態缸，並觀察其穩定性
【內容摘要】
我們希望通過我們的努力研究以及指導老師的指導，製作乙個生態缸，並使它在一段時間內保持生態平衡及穩定，藉此研究生態穩定所需的條件、表現及其他相關的生物學知識。
我們在這幾個月努力嘗試的過程中，學到了很多知識，積累了很多經驗，培養了自身的綜合能力，增強了團隊意識和合作精神。我們的實驗失敗了，但研究活動是成功的。我們更深層次地了解了我們所處的環境，親身體驗了維持生態穩定的難度，更進一步地懂得了生態系統的脆弱。
我們可以用我們的親身經歷來告訴大家，保護環境刻不容緩，保護環境人人有責，保護環境的路很長並且很艱辛。
【關鍵詞】生態缸穩定性環境
我們本次研究活動的出發點是希望通過我們的努力研究以及指導老師的指導，製作乙個生態缸，並使它在一段時間內保持生態平衡及穩定。藉此研究生態穩定所需的條件、表現及其他相關的生物學知識。
一、可行性分析
1、物質條件：我們做實驗的材料較容易獲得，土壤和部分動植物來自校園，一些植物和小烏龜是從家裡拿來的。生物實驗室為我們提供了適合的場所，而且目前我們生物課所學的課程有利於我們了解生態平衡的原理。
2、 人員條件：我們小組的成員對這個課題充滿了濃厚的興趣，這使我們充滿熱情地投入到活動中去，盡自己最大的力量完成好這次研究。我們具備一定的基礎知識和技能，並且有生物老師的專業指導，這也將促使我們的活動更加順利地開展。
3、 時間條件：每週五下午的兩節研究性學習課程，以及每天中午午休的時間都可以方便我們去觀察實驗的程序並整理資料。
4、 冬天氣溫較低，不太適合動植物的生長，製作生態缸難度較大。
5、 人工生態系統的穩定性較難維持，並且很可能是短暫的。
二、活動分工
三、實驗過程
1．材料準備
乙隻由學校提供的生態缸，從校園中採集的泥土，沙土，石子，經過晾曬處理的水；
動物：乙隻家裡帶來的生命力較強的小烏龜，從校園中採集的蚯蚓；
植物：水草，苔蘚，寶石花，仙人掌等；
工具：鏟子，相機。
2．水土製備
2023年12月16日中午，我們全體小組成員共同參與，在學校的櫻花樹下挖了一些泥土（約含8條小蚯蚓），拾取了一些小石子，到生物實驗室對生態缸進行了第一次製作。
我們在所挖的泥土中選取了土質良好的部分，將其堆在生態缸中，形成乙個小土坡的形狀，並在預備作為水塘的部分鋪墊了一層薄薄的泥層，用小石子鋪墊在水塘和小土坡的邊界上，防止水塘中的水會蔓延到小土坡裡。
我們用實驗室裡的水槽裝了六槽的自來水，靜置。準備幾天後再將水倒入生態缸中。
圖1.建立土坡
3．生態建設
2023年12月23日中午，我們的小組成員分別帶來了烏龜，小草，黃沙，仙人球，寶石花，蘚類植物等材料，到生物實驗進行第二次生態缸的製作。
我們先將事先靜置過的水倒入缸中，再將黃沙鋪墊在小土坡上。我們本想等水層中的泥沙沉澱後再將水草等植物放入水中，並將仙人球埋入小土坡的高地上。可是水塘中的水十分渾濁，並一直向小土坡的方向蔓延，無法控制。
我們只好用泥塊，黃沙一層層地墊高。打算過幾天等水層乾淨後，再將水草放入水塘中。
圖2.水塘改造
圖3.生態建設
4．生態重建
2023年12月30日，我們估計水層中的泥沙已經沉澱完全了，趕到生物實驗室，準備進行觀察，記錄。
我們發現，原本有兩個指節高的水塘中的水，已經被蒸發許多。小土坡上的泥塊，由於浸水過多，全部坍塌在水塘中，成了泥漿，烏龜被埋入泥漿下，不得動彈。
原本的蘚類植物，早已枯黃。仙人球的根部也腐爛了，總之生態缸內的情形一片混亂。
不得已，我們再去學校的草坪中挖取了泥塊，覆蓋在原本的小土坡上，準備重新建設生態缸。我們將烏龜洗淨，將沒用的植株清理乾淨，重新倒入靜置過的水。又撈取了一些黑藻，放置在水塘的底部，重新製作了生態缸。
圖4.生態重建
5．生態崩潰
2023年1月7日，我們再次來到生物實驗室時，生態缸中的水已經乾枯了，龜裂成一塊塊。烏龜縮在小土坡上，而黑藻也已枯死。
從以上的現象中，我們不得不承認，我們這次製作生態缸的實驗失敗了。
四、實驗結果
我們小組成員通過在實驗過程中的感悟，以及在網上資料的幫助下，認識到這次實驗的失敗，不是偶然，而是必然。
首先，從實驗的步驟上來看，我們的操作不夠嚴謹，是粗略的，對實驗中各個方面的影響因素估計不足。例如，我們應在放入水前，鋪墊一層黃沙，防止鬆軟的泥塊滑入水塘中，致使水層十分渾濁。
同時，我們也忽略了應把生態缸放置在陰涼處，卻將其暴露在陽光下，致使水塘中的水乾枯，使植株死亡。
除此之外，我們在原理上的認識層面太淺，以為只是呼吸作用和光合作用簡單的迴圈而已，忽略了其他。
但是，人類目前確實沒有足夠的能力構建乙個能夠自給自足、長期穩定的生態系統，美國科學家的「生物圈ⅱ號」實驗也同樣以失敗告終，所以說：「人類只有乙個地球！」
五、學習收穫
雖然以我們的能力、條件及技術還無法創造出穩定的生態系統。但是我們在這幾個月努力嘗試的過程中，學到了很多知識，積累了很多經驗，培養了自身的綜合能力，增強了團隊意識和合作精神。可以說，我們的實驗失敗了，但研究活動是成功的。
我們達到了最初的目的，更深層次地了解了我們所處的環境，親身體驗了維持生態穩定的難度，更進一步地懂得了生態系統的脆弱。我們可以用我們的親身經歷來告訴大家，保護環境刻不容緩，保護環境人人有責，保護環境的路很長並且很艱辛。
這次研究學習，給我們上了最生動的一課。
附件：附件1：部分活動**
附件2：活動感言
附件3：參考資料
附件4：活動**
附件1．部分活動**
附件圖1.材料準備附件圖2.水土製備
附件圖3.生態建設
附件2．活動感言
在生態缸的製作與觀察過程中，我們學到了許多生物知識，並認識了人與環境和諧相處的重要性。土壤，水分，陽光，烏龜，植物構成了簡易的生態系統，經過精細的照料，生命力頑強的烏龜存活了下來，其健康狀況也不錯。從中，我們領悟到了許多，只要我們不去刻意破壞我們的生活環境，人與自然就能夠和諧相處。
我會從身邊的小事做起，從珍惜一滴水，一縷陽光，一片土壤開始，做好環境的保護者。
——徐晨雅
在經過一周的準備後，我們終於要正式開始生態缸的製作了。由於缺乏專業知識及相關經驗，布置生態缸時出了許多差錯，但我們不曾氣餒。用的泥土太過黏著，植物不能很好的生長，放水時沙子沒鋪好，成了一缸泥水，一時間真讓我們束手無策。
雖然有很多失敗，但同時我們也學到了很多。每一次失敗裡，都是一次進步。
——吳曉燁
我們小組的研究性學習已接近尾聲，經過乙個多學習的實踐，我們發現了自己的許多不足之處，但在這個過程中我們也收穫了很多，提高了自己的動手能力，加強了與組員間的配合。雖然我們的生態缸並不怎麼完善，我們也通過它了解了許多生物的一些基本習性，學到了許多書本中沒有的知識，還豐富了我們的課餘生活。
——張彬
我們這組研究性學習的內容主要是製作生態缸並觀察其穩定性。在實驗過程中，我們遇到了許多問題。例如在觀察期間，由於沙土沒有鋪好，導致後來便沉了泥漿；仙人掌放在裡面會被「悶死」；還有那只可憐的小烏龜，只能把頭埋進略幹的土中……我們每隔一段時間都會去觀察它們，盡力解決乙個又乙個的問題，希望生物在裡面能順利生長。
從中我們體會到了維持生態平衡的艱難。總之，這次研究性學習頗有意義，也讓我們學到了不少製作生態缸的知識。
——周蘭蘭
附件3．參考資料
在高中生物學教材中，生態系統的穩定性一直是重要的教學內容。根據高中生物課程標準的要求，我們從**活動的角度設計了「設計並製作生態缸，觀察生態系統的穩定性」實驗，通過設計並製作生態缸，觀察其中動植物的生存狀況和存活時間的長短，就可以初步學會觀察生態系統的穩定性，並且進一步理解影響生態系統穩定性的各種因素。
1)生態缸可製作成封閉型，也可製作成開放型(即不加蓋)。前者對生態系統的基本成分及其比例有著更嚴格的要求。
2)生態缸中放置的生物必須具有較強的生活力，放置生物的數量要合適。
3)為了使生態缸內的沙地保持乾燥，可在沙土下鋪墊一張塑料布，以防止缸中水(氣)滲透上來。
4)生態缸製作完畢後，應該貼上標籤，在上面寫上製作者的姓名與製作日期。
5)實驗時間的安排，最好實驗課中在討論的基礎上，由學生完成實驗設計和實驗裝置，實驗部分全部安排在課外或家中進行。
6)讓學生設計乙份觀察記錄表，內容包括植物、動物的生活情況，水質情況(由顏色變化進行判別)及基質變化等。
7)定期觀察，同時做好觀察記錄。
8)如果發現生態缸中的生物已經全部死亡，說明此時該生態系統的穩定性已被破壞，記錄發現的時間。
9)依據觀察記錄，對不同生態缸進行比較、分析，說明生態缸中生態系統穩定性差異的原因。
10)實驗結束之後，教師要教給學生認真分析實驗結果，科學處理實驗資料的方法，如盡量用列表式表示。還要引導學生利用實驗事實進行科學推理，得出相應的結論，最後完成實驗報告。課題報告完成之後，教師應組織學生進行交流。
教師在組織學生交流報告時，不但要讓學生交流自己所做的實驗報告，還要讓學生匯報完成本課題的體會，如經驗、教訓、克服困難的方法等。
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