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研究动机
小时候有一天,我在龙眼树林玩耍时,突然发现了一只奇怪的虫,它有着长长的红色“鼻子”,亮丽白色、黄色相间的身体,当时的它给我留下深刻印象。辗转过了几年,直到高一的生物演讲时,我又遇到了它,才知道它叫做龙眼鸡(Pyrolos candelarius)。
此时,我心中冒出了许多的疑问:它生长在哪种环境?它又分布在金门的哪些地方?它的“鼻子”——额顶凸与鲜艳的体色又有什么功能?这些问题让我对这位“小丑”越来越好奇,究竟在它身上隐藏了哪些秘密呢?我决定对这种奇妙的昆虫——龙眼鸡作一场深入的研究。
研究目的
◇调查龙眼鸡的栖息环境。
◇调查龙眼鸡在被调查地的族群量。
◇探讨龙眼鸡额顶凸的保护色。
◇研究龙眼鸡体纹保护色。
研究方法与过程
样区环境
我从报纸杂志中了解了龙眼鸡在金门的分布情况,并实际探查了13个区域,最后我选定安澜国小(图1)当作观察、捕捉龙眼鸡的样点。
安澜国小内栽种至少42种木本植物、15种草本植物。其中,优势种依序为九重葛25棵、小叶橄榄12棵、山樱花11棵。而仅有龙眼被观察到有龙眼鸡栖息和吸食植液的现象。依文献记载的植物经过比对后,金橘、金枣、番石榴、桑、石榴、芒果、莲雾等7种虽然有记载龙眼鸡可栖息,但我未曾观察到。
为了探究安澜国小动物族群高多样性的环境因素,我从龙眼鸡的生活环境着手,通过查询网络上记载的龙眼鸡之相关生物,并对比安澜国小内龙眼鸡的栖息树种,以及它的可能猎食者。
安澜国小内有喜鹊、栗喉蜂虎、白头翁、玉颈鸦、蚁狮、宽腹螳螂、大黑蚂蚁、假银尘蛛树鹨、大花鹨、黄尾鸲、鹊鸲等12种食虫动物,它们可能是龙眼鸡的天敌,但在观察中我只亲眼看到过白头翁攻击龙眼鸡。
龙眼鸡族群分布
◇实际观察只数
在安澜国小族群数量调查中,以肉眼观察计算只数,记录植被高度240厘米以下的8棵龙眼树上龙眼鸡实际观察只数。
◇捕捉法估算族群数量
每次捕捉30只,用记号笔在龙眼鸡翅膀做上记号再放走(图2),7天内再捕捉,数出当中做过记号的龙眼鸡,并利用捉放法估算安澜国小中龙眼鸡的族群量。
龙眼鸡额顶凸的保护色
◇额顶凸的颜色差异
每周到安澜国小调查族群量时,发现随着季节改变,龙眼鸡体色会跟着改变,尤其龙眼鸡的额顶凸会明显地发生红色一橘色一黄色的转变。
◇额顶凸颜色与温度的关联性
在冬天时,利用暖暖包与御寒衣物设计高温(30~35℃)、低温(10~15℃)的环境各1个(半径9厘米,高25厘米的圆柱体),每个环境内放龙眼鸡6只,并辅以色卡观察颜色变化的情况(图3)。
龙眼鸡体纹保护色
验证龙眼鸡的体型斑纹是否具有保护色功能。其身体上黄色、白色可切割虫形,犹如隐藏于环境倒影中。体纹百分比数值与树叶倒影百分比数值必定相接近,龙眼鸡才可具有保护色。
结果讨论
栖息环境
在安澜国小内,龙眼鸡仅栖息于龙眼树上,并未栖息于金橘、金枣、芭乐、桑、石榴、芒果、莲雾,推断在有多种宿主可选择时,龙眼鸡会以龙眼树为优先选择的栖息地。白头翁可食用龙眼鸡,为龙眼鸡的天敌之一。未发现龙眼鸡在枯叶、枯枝中越冬的现象,可推测在金门龙眼鸡无冬眠的行为或过冬期间有迁徙的现象产生。
族群量
◇实际只数记录中,观察族群量最高可达140只,最少为17只。
◇实际只数记录中,得知实际观察数量与温度呈正相关。环境温度高时,龙眼鸡出现的数量较多;环境温度低时,龙眼鸡出现的数量较少。
◇捉放法的估算中,得知秋、冬两季族群数量维持在250只左右。
◇实际观察数量从未记录超过150只,推测至少1/3族群可能栖息于①高度240厘米以上的龙眼树树冠上;②调查植被环境中。虽然未观察到龙眼鸡在其他植被上栖息,但推测龙眼鸡于秋、冬季中,应同时栖息于龙眼树和其他植被越冬。
◇若日后条件允许,期望可以用昆虫无线追踪器了解龙眼鸡的活动范围。
龙眼鸡额顶凸的保护色
◇随着季节记录龙眼鸡额顶凸的颜色,发现春天时红色个体为100%,到冬天黄色个体占77%,其余23%为红色个体。
◇实验控制温度变因,显示环境温度高时,红色个体的百分比有高的趋势,反之温度越低,红色个体所占的百分比越低。
◇龙眼树树芽的变色时间也会随着季节发生变化,春天为红芽,冬天转成黄芽。因额顶凸颜色变化与树芽颜色转变吻合,推测龙眼鸡的额顶凸颜色变化是为了跟随龙眼树树芽颜色的演化。
◇发现少量的个体在观察中额顶凸没有变色情形(同一个体),而将不变色的个体放入低温的实验中也没有变色的情形发生(大部分个体会转色),推测可能与个体DNA不同,导致有无变色激素有关。
龙眼鸡体纹保护色
随机拍摄5只龙眼鸡与10张光影,发现虫体白黄点平均百分比(48%±1.87%)与树林光影平均百分比(46.2%±3.47%)极为接近,且在龙眼鸡栖息环境当中,有树林光影的环境占绝大多数,故推测龙眼鸡的体色变化有模拟树林光影的含意。
专家评语
该项目选题新颖,符合中学生的兴趣与知识背景。作者通过连续观察,确定了种群特性,发现龙眼鸡额顶凸颜色在不同环境(温度)下发生变化,提出了进一步研究额顶凸颜色变化生理机制的设想,独立完成了研究过程,表现出较强的创新能力。
小时候有一天,我在龙眼树林玩耍时,突然发现了一只奇怪的虫,它有着长长的红色“鼻子”,亮丽白色、黄色相间的身体,当时的它给我留下深刻印象。辗转过了几年,直到高一的生物演讲时,我又遇到了它,才知道它叫做龙眼鸡(Pyrolos candelarius)。
此时,我心中冒出了许多的疑问:它生长在哪种环境?它又分布在金门的哪些地方?它的“鼻子”——额顶凸与鲜艳的体色又有什么功能?这些问题让我对这位“小丑”越来越好奇,究竟在它身上隐藏了哪些秘密呢?我决定对这种奇妙的昆虫——龙眼鸡作一场深入的研究。
研究目的
◇调查龙眼鸡的栖息环境。
◇调查龙眼鸡在被调查地的族群量。
◇探讨龙眼鸡额顶凸的保护色。
◇研究龙眼鸡体纹保护色。
研究方法与过程
样区环境
我从报纸杂志中了解了龙眼鸡在金门的分布情况,并实际探查了13个区域,最后我选定安澜国小(图1)当作观察、捕捉龙眼鸡的样点。
安澜国小内栽种至少42种木本植物、15种草本植物。其中,优势种依序为九重葛25棵、小叶橄榄12棵、山樱花11棵。而仅有龙眼被观察到有龙眼鸡栖息和吸食植液的现象。依文献记载的植物经过比对后,金橘、金枣、番石榴、桑、石榴、芒果、莲雾等7种虽然有记载龙眼鸡可栖息,但我未曾观察到。
为了探究安澜国小动物族群高多样性的环境因素,我从龙眼鸡的生活环境着手,通过查询网络上记载的龙眼鸡之相关生物,并对比安澜国小内龙眼鸡的栖息树种,以及它的可能猎食者。
安澜国小内有喜鹊、栗喉蜂虎、白头翁、玉颈鸦、蚁狮、宽腹螳螂、大黑蚂蚁、假银尘蛛树鹨、大花鹨、黄尾鸲、鹊鸲等12种食虫动物,它们可能是龙眼鸡的天敌,但在观察中我只亲眼看到过白头翁攻击龙眼鸡。
龙眼鸡族群分布
◇实际观察只数
在安澜国小族群数量调查中,以肉眼观察计算只数,记录植被高度240厘米以下的8棵龙眼树上龙眼鸡实际观察只数。
◇捕捉法估算族群数量
每次捕捉30只,用记号笔在龙眼鸡翅膀做上记号再放走(图2),7天内再捕捉,数出当中做过记号的龙眼鸡,并利用捉放法估算安澜国小中龙眼鸡的族群量。
龙眼鸡额顶凸的保护色
◇额顶凸的颜色差异
每周到安澜国小调查族群量时,发现随着季节改变,龙眼鸡体色会跟着改变,尤其龙眼鸡的额顶凸会明显地发生红色一橘色一黄色的转变。
◇额顶凸颜色与温度的关联性
在冬天时,利用暖暖包与御寒衣物设计高温(30~35℃)、低温(10~15℃)的环境各1个(半径9厘米,高25厘米的圆柱体),每个环境内放龙眼鸡6只,并辅以色卡观察颜色变化的情况(图3)。
龙眼鸡体纹保护色
验证龙眼鸡的体型斑纹是否具有保护色功能。其身体上黄色、白色可切割虫形,犹如隐藏于环境倒影中。体纹百分比数值与树叶倒影百分比数值必定相接近,龙眼鸡才可具有保护色。
结果讨论
栖息环境
在安澜国小内,龙眼鸡仅栖息于龙眼树上,并未栖息于金橘、金枣、芭乐、桑、石榴、芒果、莲雾,推断在有多种宿主可选择时,龙眼鸡会以龙眼树为优先选择的栖息地。白头翁可食用龙眼鸡,为龙眼鸡的天敌之一。未发现龙眼鸡在枯叶、枯枝中越冬的现象,可推测在金门龙眼鸡无冬眠的行为或过冬期间有迁徙的现象产生。
族群量
◇实际只数记录中,观察族群量最高可达140只,最少为17只。
◇实际只数记录中,得知实际观察数量与温度呈正相关。环境温度高时,龙眼鸡出现的数量较多;环境温度低时,龙眼鸡出现的数量较少。
◇捉放法的估算中,得知秋、冬两季族群数量维持在250只左右。
◇实际观察数量从未记录超过150只,推测至少1/3族群可能栖息于①高度240厘米以上的龙眼树树冠上;②调查植被环境中。虽然未观察到龙眼鸡在其他植被上栖息,但推测龙眼鸡于秋、冬季中,应同时栖息于龙眼树和其他植被越冬。
◇若日后条件允许,期望可以用昆虫无线追踪器了解龙眼鸡的活动范围。
龙眼鸡额顶凸的保护色
◇随着季节记录龙眼鸡额顶凸的颜色,发现春天时红色个体为100%,到冬天黄色个体占77%,其余23%为红色个体。
◇实验控制温度变因,显示环境温度高时,红色个体的百分比有高的趋势,反之温度越低,红色个体所占的百分比越低。
◇龙眼树树芽的变色时间也会随着季节发生变化,春天为红芽,冬天转成黄芽。因额顶凸颜色变化与树芽颜色转变吻合,推测龙眼鸡的额顶凸颜色变化是为了跟随龙眼树树芽颜色的演化。
◇发现少量的个体在观察中额顶凸没有变色情形(同一个体),而将不变色的个体放入低温的实验中也没有变色的情形发生(大部分个体会转色),推测可能与个体DNA不同,导致有无变色激素有关。
龙眼鸡体纹保护色
随机拍摄5只龙眼鸡与10张光影,发现虫体白黄点平均百分比(48%±1.87%)与树林光影平均百分比(46.2%±3.47%)极为接近,且在龙眼鸡栖息环境当中,有树林光影的环境占绝大多数,故推测龙眼鸡的体色变化有模拟树林光影的含意。
专家评语
该项目选题新颖,符合中学生的兴趣与知识背景。作者通过连续观察,确定了种群特性,发现龙眼鸡额顶凸颜色在不同环境(温度)下发生变化,提出了进一步研究额顶凸颜色变化生理机制的设想,独立完成了研究过程,表现出较强的创新能力。