2016年石景山区中学生研究性学习成果一等奖:叶片硬度与昆虫取食率的关系

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研究人:新万博提现需要多久 张帅辰  王世辰  那瑛麟  贾文惠  张雨欣   管尹瑞   许萌
                新万博提现需要多久 分校 籍实瑀
指导老师:中科院西双版纳植物研究所 胡思帆        新万博提现需要多久 王红光 张海南

获2016年石景山区中学生研究性学习成果一等奖

摘要:笔者在西双版纳热带雨林里采集叶片,按照科属进行分类并进行标号,大致估算了叶片面积和虫食面积,使用硬度仪测量叶片硬度,并对采集到的数据汇总分析。研究发现:叶片硬度与虫食面积的关系。叶片越硬,取食率越低,叶片越软,取食率越高。

关键字:叶片硬度;昆虫取食率

一、研究背景
        在西双版纳热带雨林里,有着许多的植物。大多数植物的叶片上有着大小不一数量不同的虫食痕迹。它们与叶片有什么关系呢。我们提出了一个假设,叶片硬度与昆虫取食率有关系。如果这个假设成立,就可以为防治病虫害起到一定的帮助。我们使用了对比法,采集不同种类厚度的叶子,对比其虫食面积。验证假设是否成立。
二、研究目的
        探究叶片硬度与昆虫取食率的关系和规律,初步尝试科学研究的基本方式方法。
三、研究用具
       1、细沙 2kg。2、直尺 3把。3、烧杯 若干。4、沙盘 1个。5、天平 1台。6、硬度仪 1台。
四、研究假设
       因为人们愿意吃比较松软可口的食物,不愿意吃十分坚硬的的食物。所以我们假设叶片硬度与虫食率有关,硬度越高虫食率越低;硬度越低虫食率越高。
五、研究步骤
        我们在热带雨林里选择了13种叶片包括了十几个科属,每种5片共65片叶子。在实验室里,把叶片按照完整且有虫食痕迹的标准进行筛选,每种留下三篇,共39片。然后按种类随机编号,且每一种叶片标号连续。如种类一的叶片有1,2,3种类一的叶片有4,5,6,。
        为了方便测量面积,假定每片叶子是一个长为叶片长,宽为叶片最宽处长度的长方形,虫食后留下的孔洞是一个边长为虫洞边长的正方形。测量每个长方形的长宽相乘得出叶片面积。然后把叶片放入硬度仪的夹层里(途中金属部),放上乘沙台(图中的白色盘),注意乘沙台下面的铁棒不要压到叶脉。向乘沙台上倒沙子直到叶片被乘沙台下的铁棒压穿。把沙子放到天平上称重,得出砂粒重量。最后记录以上数据。
六、数据分析(电子表格)
       我们把测量到的数据手写在纸上,然后制成电子表格。并计算出虫食面积比、虫食面积比平均数、沙粒重量平均数等重要数据。

       数据计算方法:
               虫食面积比=虫食面积/叶片面积×100%
               虫食面积比平均数=各物种的虫食面积比相加÷3
               砂粒重量平均数=各物种的砂粒重量相加÷3
               叶片硬度与昆虫取食率的关系数据统计表
        已物种16为例,叶片面积是用长乘宽得出的面积,虫食面积位虫食孔洞的直径的平方。虫食面积比位虫食面积站叶片面积的百分之多少。沙粒重量是乘沙台上的沙砾的重量,用重量÷1000×9.8即可得出该叶片所能承受的力度(单位:牛顿)。虫食面积比平均数是这种叶片3片叶子虫食面积比的平均数。砂粒重量平均数是这种叶片3片砂粒重量的平均数。在这幅图表中部分砂粒重量和砂粒重量平均数背标黄色且标有大于2000,是因为实验所用的沙子只有两千克,二两千克的沙子无法压穿该叶片。

        按照得到的数据我们制作了散点图(图一、图二),横坐标为硬度,纵坐标为取食率。并线性拟合出了一条关系线(蓝色线),可以看出叶片越硬,取食率越低。但是我们发现物种16(图一右下角)硬度极高、取食率极低,是不是它把关系线右侧拉低的呢?我们把物种16去掉,得到了图二,从这张图中蓝色的辅助线也是符合假设的。

七、结论
       1、叶片越硬,取食率越低
       2、叶片越软,取食率越高
       总结论:叶片硬度与昆虫取食率有关系

八、收获与体会
        在这次的科学探索活动中,我见到了各种的叶子,它们有软有硬。不同的昆虫喜欢吃不同的叶子。有的叶子一半多都被吃掉了,有的叶子虫子一口不动。我也认识到了很多科学仪器,极其精密的天平,巧用重力的硬度仪。科学就是为了精确多次重复测量,就是为了获得数据反复计算,就是为了得出结论的反复斟酌。

九、参考文献
       裴元慧,孔锋,韩国华,孙垒光,孙绪艮 《昆虫取食行为研究进展》 《山东林业科技》 2007年12月 

附件:人员分工
  姓名                分工
籍实瑀 采集叶片 制作PPT
王世辰 采集叶片 制作PPT
张帅辰 采集叶片 制作PPT
贾文惠 采集叶片 测量面积
张雨欣 采集叶片 测量面积
许萌 采集叶片 测量面积
那瑛麟 采集叶片 测量硬度
管尹瑞 采集叶片 测量硬度