吾 斌

2009年7月22日,山東濟南市舜耕國際會展中心,第24屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽①經(jīng)過5天的公開展示、研究技能測試、專項答辯、素質(zhì)測評等多個程序,終于進入到緊張的封閉問辯環(huán)節(jié)。

一個面帶自信微笑的小女孩,正在從容不迫地回答專家評委的提問:

“你知道紅樹林②有哪些品種?紅樹林的根部有什么特點?”

“除了秋茄以外,紅樹林還有桐花樹、老鼠簕、海漆、白骨壤等品種,秋茄③是其中最耐寒的一種。紅樹林的根部有呼吸根和支撐根?！毙∨⒌幕卮鸷喚毝鴮I(yè),評委點點頭。

“好,赤潮④是什么?”

“赤潮是指海水中氮磷過量,導(dǎo)致水中藻類大量增生,使海水營養(yǎng)化,形成了赤潮?！?/p>

評委贊賞地看著她,繼續(xù)提問:“根據(jù)你在實驗中的觀察,秋茄到底是把水中的氮磷吸附于本身,還是排棄出去了?它是怎樣制服氮磷的呢?”

這個問題有點難了!看著評委老師意味深長的眼神,小女孩定定神,靈機一動:“目前我還不能憑自己的實驗發(fā)現(xiàn)下定論,也沒有進行這方面測定的器械,但據(jù)我觀察,我個人認為是秋茄自身吸收了水中的氮磷,不知道您的觀點如何?”

“好!妙!果然厲害!”有心“刁難”的評委忍不住拍手笑了……

15位評委輪番拋出的各種“問題炸彈”,都被機靈的小姑娘一一拆解,在評委們相互交換的贊許目光中,她腳步輕快地走出了答辯室。

第二天,是閉幕式暨頒獎典禮。

除三等獎外,一、二等獎是現(xiàn)場宣讀名單并按照學(xué)科分門別類進行頒獎的。二等獎的名單念完了,小姑娘一動不動,神情有些失落。她瞪大眼睛,繼續(xù)聽臺上宣讀一等獎的名單,兩只手不自覺地緊緊握在一起……“浙江省溫州市實驗小學(xué)潘心如。”哇,沒想到竟然是這樣的驚喜在后面等著她!燦爛的笑容瞬即怒放開來,她高興地跳起身,飛奔上臺領(lǐng)獎。

潘心如,這個攜帶《秋茄抑制赤潮的實驗研究》第一次參加全國創(chuàng)新大賽的四年級女生,以植物學(xué)科組第一名的成績獲得了科技創(chuàng)新成果一等獎!

帶秋茄回家

“其實,這個獎不是屬于我一個人的,它還是屬于秋茄的勝利!”潘心如說到秋茄,就像在說自己最親密的伙伴。在她研究秋茄將近2年的時間里,她與秋茄朝夕相處,比姐妹還親呢!“通過這個比賽,我希望會有更多的人了解秋茄,有更多的人喜歡它,重視它!”

潘心如和秋茄,結(jié)緣于一次在浙江樂清市西門島進行的科學(xué)考察活動。

潘心如發(fā)現(xiàn),西門島的灘涂上生長著很多的秋茄,每棵秋茄樹上還掛著很多細長條狀的“小鈴鐺”。當?shù)厝烁嬖V她,秋茄是一種利用胚胎繁殖的植物,這些可愛的“小鈴鐺”就是秋茄的胚胎。她非常驚訝,植物居然也有胎生繁殖?大自然真是太神奇了!潘心如饒有興趣地采摘了一些秋茄的胚胎,又裝了些當?shù)氐臑┩坑倌?她想請秋茄到自己的迷你實驗室安家。

2個月后,養(yǎng)在灘涂淤泥中的秋茄胚胎大部分成活了,并生根發(fā)芽。

隨后,潘心如將其中8株秋茄幼苗移植到普通淤泥中,研究秋茄是否能在普通淤泥中成活。結(jié)果發(fā)現(xiàn):種在普通淤泥中的秋茄能繼續(xù)生長30天左右,之后便出現(xiàn)了葉片逐漸枯萎的現(xiàn)象;移植3個月后,枯萎的秋茄根部出現(xiàn)腐敗現(xiàn)象。而此時對照組(灘涂淤泥培養(yǎng))的秋茄長勢良好,葉片草綠色,中間有嫩綠的芽。將其中的3株挖出觀察根部,根長、細、多,呼吸根和支撐根都明顯可見。

看來,普通淤泥不適合秋茄的生長。查閱資料后,潘心如了解到,紅樹林是喜鹽植物。如果在普通淤泥中加入含鹽成分,模擬它們所喜愛的海灘環(huán)境,能將秋茄種活嗎?潘心如決定繼續(xù)培養(yǎng)秋茄,爭取讓秋茄“長住”下來。

事實證明,潘心如這個頗具探索精神的決定,無意中在指引她進入一個更新、更大的研究領(lǐng)域。隨著實驗一步步深入,潘心如發(fā)現(xiàn),秋茄的神奇還不止是“胚胎繁殖”這一點,它還有一個強大的秘密武器!

秋茄的秘密武器

這個秘密武器,和赤潮有關(guān)。

2008年暑假,潘心如到海邊游玩,發(fā)現(xiàn)海灘附近臭氣熏天,經(jīng)過了解才知道是發(fā)生了赤潮。好奇的潘心如再次采集了赤潮的水樣品,帶回家研究。

赤潮現(xiàn)象,已經(jīng)是很多科學(xué)家關(guān)注并想要解決的問題。海水的富營養(yǎng)化,導(dǎo)致水中藻類大量增生,其他生物卻大量死亡。水體的富營養(yǎng)化主要是因為水中的氮、磷過量,如果能有效控制氮、磷含量,那么藻類數(shù)量也會隨之減少。在一份資料中,“紅樹林”的名字再次出現(xiàn),潘心如了解到,生活在濕地中的紅樹林能夠吸收水體中的氮、磷。

“秋茄也是濕地植物,是紅樹林的一種,它能不能吸收水體中的氮和磷,從而減少赤潮水中藻類的數(shù)量?”潘心如想到了自己實驗室里的秋茄,它會是擊退赤潮的前線戰(zhàn)士嗎?她心里既興奮又緊張。

這一次,潘心如采用了對比實驗法。她將秋茄栽入灘涂淤泥中,倒入赤潮水,作實驗組(共2個),每天進行觀察、檢測。再將另外100mL赤潮水單獨裝瓶,作對照組。

每天的同一時間,潘心如都會從實驗組中取樣,用放大400倍的顯微鏡觀察5mL的赤潮水中微藻的數(shù)量,記錄下來。

第1天,水渾濁、有異味,平均一個視野中的微藻數(shù)為313個;

第2天,水較渾濁、有異味,微藻271個;

第3天,水不再渾濁、異味減輕,微藻184個;

第5天,水呈灰白色、無異味,微藻34個;

……

實驗結(jié)果證明,秋茄對赤潮水中的藻類生長確實具有抑制作用!潘心如為自己證實了猜測而高興,秋茄的秘密武器這么有效,應(yīng)該大力推廣種植呀。

可是,她很快又想到,秋茄只能在特定條件的灘涂泥中存活,如果將它移植到淡水湖邊,它會水土不服嗎?還能“治愈”淡水的“富藻病”嗎?

潘心如的鉆勁兒上來了!

她取來自己家附近的九山湖水和普通淤泥,分1號、2號兩個水槽,各種下2株秋茄,在3號水槽中只放普通淤泥和湖水,作為對照組。

第三組實驗開始了。每天放學(xué)后,潘心如第一件事就是奔到實驗室里,做好各項觀察,一一記錄。

實驗結(jié)果是,在秋茄存活的20多天里,它對淡水中的水藻數(shù)量也有明顯抑制作用!

“秋茄,你太棒了!”潘心如狠狠地表揚了“能干”的秋茄。

秋茄給我力量

“2007年,浙江全省海域共發(fā)現(xiàn)赤潮40次,赤潮發(fā)生面積累計近8500平方千米。其中有毒赤潮生物引發(fā)赤潮3次,累計面積約315平方千米。發(fā)生赤潮的生物類型主要為藻類,目前已發(fā)現(xiàn)有63種浮游生物,硅藻24種、甲藻32種、藍藻3種、金藻1種、隱藻2種、原生動物1種。2008年,浙江省近岸8個海水養(yǎng)殖區(qū)內(nèi),共發(fā)生赤潮11次,累計面積約1858平方千米……”

潘心如把收集到的與赤潮有關(guān)的數(shù)據(jù)資料,鄭重地寫進自己的實驗報告——《秋茄生長對赤潮影響的實驗研究》中,同時寫下的,還有她的思考和建議:

1. 溫州地區(qū)普遍生長的秋茄(紅樹林的一個品種),喜歡灘涂淤泥的環(huán)境,本實驗發(fā)現(xiàn),它能夠有效抑制赤潮水中藻類的數(shù)量。

2. 秋茄能降低淡水中藻類的數(shù)量,因此,它對淡水的水華⑤現(xiàn)象也是具有抑制作用的。

3. 秋茄能夠緩解和防御赤潮,建議在浙江海邊大量種植秋茄,對赤潮現(xiàn)象進行治理。

4. 國內(nèi)有些沿海地區(qū)為了填海造田,對紅樹林進行大面積的砍伐、損毀,這是不利于海洋保護、環(huán)境保護的錯誤做法,希望相關(guān)部門引起重視,采取有力措施保護紅樹林。

雖然這份報告為潘心如爭得了一等獎的桂冠,但潘心如覺得,自己的研究并沒有結(jié)束。她還想帶著秋茄繼續(xù)“前進”,更深入地探究一下:為什么秋茄喜歡生長在有鹽分的環(huán)境中?怎樣幫助它適應(yīng)淡水環(huán)境?在大自然環(huán)境下,秋茄對赤潮中各種藻類的影響會有多大?等等。

“我還記得那天的頒獎典禮上,大屏幕回放了一段英特爾國際大獎賽的錄像,那是為頒發(fā)英特爾英才獎做的鋪墊。英特爾英才獎是創(chuàng)新大賽的最高榮譽,獲得者將有機會參加世界級的科技比賽!現(xiàn)在的我還太小,能力不夠,不過,我會一直研究下去,直到有一天,我要再次出現(xiàn)在這個舞臺上!” 潘心如自信滿滿地說。

“秋茄,賜予我力量吧!”

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① 科技創(chuàng)新大賽

全國青少年科技創(chuàng)新大賽是由中國科協(xié)、教育部、科學(xué)技術(shù)部、國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護部、國家體育總局、共青團中央、全國婦聯(lián)、國家自然科學(xué)基金委和承辦地省人民政府共同主辦的一項全國性的青少年科技競賽活動。從1982年起,在全國各地輪流舉辦。第24屆科技創(chuàng)新大賽的主題是“體驗·創(chuàng)新·成長”。共有來自全國30個省、自治區(qū)、直轄市,以及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)和軍隊子女學(xué)校共34支代表隊,545名學(xué)生、203名科技輔導(dǎo)員參加了全國總決賽。美國、法國、瑞典、韓國等14個國家也有選手參加展示和交流。

② 紅樹林

紅樹林是一種木本胎生植物,素有“海上森林”之美稱。紅樹林能保岸護堤,為魚蝦提供營養(yǎng)物質(zhì);能大量吸收海上污染物;還具有吸附土壤的特性,能不斷地創(chuàng)造出陸地。目前,全世界現(xiàn)有紅樹林1700萬公頃,我國由于圍海造地、圍海養(yǎng)殖、砍伐等人為因素,僅有1.5萬多公頃。

③秋茄

秋茄是紅樹林中的常見品種,也是最能夠耐寒的種類,它的果實形狀似筆。秋茄分布非常廣泛,浙江、廣西、廣東、臺灣、香港的海灣都有分布。

④赤潮

赤潮,被喻為“紅色幽靈”,國際上也稱其為“有害藻華”,是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定環(huán)境條件下爆發(fā)性地增殖造成的。根據(jù)引發(fā)赤潮的生物種類和數(shù)量的不同,海水有時也呈現(xiàn)黃、綠、褐色等不同顏色。赤潮會嚴重污染海洋環(huán)境,對海洋生物造成傷害,使海洋的正常生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。

⑤水華

水華是淡水中的一種自然生態(tài)現(xiàn)象,由水體中氮、磷含量過高導(dǎo)致淡水富營養(yǎng)化,藻類突然性過度增殖造成。中國的太湖、滇池、巢湖、洪澤湖都有水華現(xiàn)象,水華的最大危害是使飲用水源受到威脅,藻類毒素通過食物鏈影響人類健康。