◆湖南省郴州市第三中學(xué) 王雅涵

本期點(diǎn)評(píng)專家

張永強(qiáng)中學(xué)高級(jí)教師，湖南省十佳科技教師?？破罩袊?guó)2021 年十大科普人物獎(jiǎng)獲得者，全國(guó)校園發(fā)明創(chuàng)意大賽、湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽、湖南省創(chuàng)新編程與智能設(shè)計(jì)大賽、湖南省科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)評(píng)審專家組成員。

2022 年元旦，我在南嶺植物園游玩時(shí)觀察到櫻花已經(jīng)盛開，植物園的工作人員李玉明老師還告訴我，這種植物結(jié)的果實(shí)也特別好看。

查找相關(guān)的資料后我了解到，南嶺植物園內(nèi)元旦期間盛開的櫻花名為鐘花櫻桃，又名緋櫻、山櫻花、福建山櫻花、寒緋櫻、緋寒櫻，為薔薇科李屬。鐘花櫻桃于2016 年被南嶺植物園引種，2019 年首次開花，每年的花期為12 月到次年的2 月。

圖1 鐘花櫻桃的果實(shí)（拍攝于2021 年3 月）

圖2 在李玉明老師的指導(dǎo)下觀察鐘花櫻桃

然而，我腦海里產(chǎn)生了一個(gè)疑問：去年冬天比往年冷，鐘花櫻桃花顏色鮮艷，且雄蕊的花絲明顯長(zhǎng)于雌蕊的柱頭，因此，鐘花櫻桃花不可能是風(fēng)媒傳粉，反而比較符合蟲媒傳粉的特征。在大多數(shù)動(dòng)物冬眠的情況下，是什么動(dòng)物擔(dān)任了“傳粉使者”呢？帶著這個(gè)問題，我對(duì)鐘花櫻桃花的傳粉機(jī)制進(jìn)行了研究。

一、研究目的

了解鐘花櫻桃花的形態(tài)特征。確定鐘花櫻桃花的傳粉者，了解傳粉者的形態(tài)特征。了解鐘花櫻桃花的傳粉機(jī)制。

二、研究方法

1.文獻(xiàn)法

查找文獻(xiàn)，了解鐘花櫻桃花的特征，了解太陽(yáng)鳥的形態(tài)特征，了解鳥媒花的特征。

2.觀察與科學(xué)實(shí)驗(yàn)法

（1）實(shí)驗(yàn)器材

DMSZ7 視頻一體機(jī)（深圳潤(rùn)興光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)），望遠(yuǎn)鏡，放大鏡，照相機(jī)，鑷子，剪刀，量筒，燒杯，試管，無(wú)水硫酸銅，氫氧化鈉，清水。

（2）觀察鐘花櫻桃花

觀察花的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、顏色，重點(diǎn)觀察雄蕊、雌蕊的特征，以及被鳥啄食后，花的形態(tài)變化等。

（3）觀察鳥

主要觀察鳥的種類、形態(tài)特征等。

（4）開展花絲還原糖實(shí)驗(yàn)

往放有大量花絲的試管中倒入少量的清水，將花絲浸泡2 小時(shí)后進(jìn)行還原糖實(shí)驗(yàn)，觀察溶液變化。實(shí)驗(yàn)過程如下。

①制備斐林試劑。該溶液由甲、乙兩種溶液組成，甲液是質(zhì)量濃度為0.1 g/mL 的NaOH 溶液，乙液是質(zhì)量濃度為0.05 g/mL 的CuSO4溶液。

②往試管內(nèi)倒入2 mL 花絲浸泡液。

③往試管內(nèi)倒入1 mL 斐林試劑（甲、乙液等量混合均勻后的溶液）。

④將試管放入盛有50 ℃～65 ℃溫水的大燒杯中加熱約2 min。

⑤觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如果花絲浸泡液中還原糖含量較高，溶液中會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀。

圖3 鐘花櫻桃花的花蕊

三、結(jié)果與分析

1.觀察鐘花櫻桃花叢中的活動(dòng)對(duì)象

通過觀察鐘花櫻桃花的特征，我初步推斷，鐘花櫻桃花的傳粉者應(yīng)是動(dòng)物，而且最有可能是昆蟲。

于是，我在南嶺植物園連續(xù)觀察，尋找鐘花櫻桃花的傳粉者。首先我重點(diǎn)觀察了鐘花櫻桃花上昆蟲的活動(dòng)情況。通過幾天的觀察，并沒有發(fā)現(xiàn)昆蟲訪花。我又解剖了許多盛花期的花，也未在其中發(fā)現(xiàn)昆蟲。在這期間，我反而發(fā)現(xiàn)許多鳥類經(jīng)常穿梭于花叢之中，于是我將觀察對(duì)象換成鳥類。

通過一段時(shí)間的觀察，我發(fā)現(xiàn)在鐘花櫻桃花上活動(dòng)的鳥類主要有叉尾太陽(yáng)鳥、橙腹葉鵯和藍(lán)翅葉鵯。通過觀察以及查找文獻(xiàn)，我對(duì)這3 種鳥的形態(tài)特征、生活習(xí)性有了一定的了解。

2.猜測(cè)誰(shuí)是鐘花櫻桃花傳粉者

通過觀察、分析3種鳥的生活習(xí)性、3 種鳥訪花后花的形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，我初步分析了傳粉者及其傳粉方式。

叉尾太陽(yáng)鳥訪花后，花的結(jié)構(gòu)不再完整，部分花絲被啄食，出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象。柱頭上有明顯的花粉，所以我推測(cè)叉尾太陽(yáng)鳥為有效傳粉者。

橙腹葉鵯訪花后，花瓣和柱頭上都有不同程度的啄痕，因此說明其以花為食，不是傳粉者。

藍(lán)翅葉鵯的訪花頻率最高，它訪花后花部結(jié)構(gòu)不完整，我猜想其同樣為有效傳粉者。

圖4 左為鳥兒啄食花絲，右為鳥兒吸食柱頭花蜜

圖5 鳥啄食后含有花粉的柱頭

圖6 花絲被啄食后的鐘花櫻桃花蕊

3.用還原糖測(cè)定實(shí)驗(yàn)研究傳粉機(jī)制

取盛開的鐘花櫻桃花中的花絲、花瓣、雌蕊，分別用蒸餾水浸泡24 h后得到浸泡液，并對(duì)浸泡液進(jìn)行還原糖測(cè)定實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鐘花櫻桃花的花絲中含有還原糖，柱頭上有一定量的還原糖，即鐘花櫻桃花的花柱上可產(chǎn)生花蜜。因此可以確定，叉尾太陽(yáng)鳥和藍(lán)翅葉鵯、橙腹葉鵯以花蜜和花絲為食，并在取食的過程中完成了傳粉過程。

圖7 還原糖測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論和討論

1.鐘花櫻桃花為鳥媒花的特征

（1）開花時(shí)間

鐘花櫻桃的開花時(shí)間一般為每年的1—2 月，這是一年當(dāng)中最寒冷的時(shí)段，昆蟲都在冬眠，因此排除了蟲媒傳粉的可能性。

（2）花的顏色

鐘花櫻桃花顏色鮮艷，呈紅色或粉紅色，易吸引鳥類。

（3）花絲與柱頭的長(zhǎng)度

經(jīng)過觀察，花絲的長(zhǎng)度等于或長(zhǎng)于柱頭的長(zhǎng)度，鐘花櫻桃花是倒掛著的，花絲上的花粉通過風(fēng)力很難傳遞到柱頭上。因此，可以排除鐘花櫻桃花通過風(fēng)媒傳粉的可能性。

（4）花絲和柱頭上含有一定量的還原糖

在還原糖測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，含雄蕊和雌蕊的浸泡液都變?yōu)榇u紅色，說明溶液中含有較多的還原糖。因此可以確定，在雄蕊的花絲和雌蕊的柱頭上含有較多的還原糖。含有花瓣的浸泡液在還原糖測(cè)定實(shí)驗(yàn)中沒有變?yōu)榇u紅色，說明花瓣中很少含有或者未含有還原糖。

2.鳥適于傳粉的特征

在南嶺植物園內(nèi)為鐘花櫻桃花傳粉的鳥類是叉尾太陽(yáng)鳥、橙腹葉鵯和藍(lán)翅葉鵯，它們共同的特征是體形小、喙尖銳。因?yàn)樾廴锏幕ńz和雌蕊的柱頭上有較多的還原糖，鳥兒喜歡啄食花絲，吸食柱頭上的花蜜，從而完成傳粉。

五、創(chuàng)新點(diǎn)

1.觀察到鐘花櫻桃花為鳥媒花的特征有：倒掛的花形、雄蕊中的花絲等于或長(zhǎng)于雌蕊的柱頭、花顏色鮮艷、花絲上有較多的還原糖。

2.證實(shí)了南嶺植物園鐘花櫻桃花的傳粉者為叉尾太陽(yáng)鳥、橙腹葉鵯和藍(lán)翅葉鵯，它們的共同特征是體型小、喙尖銳。

3.推測(cè)鐘花櫻桃花的傳粉過程有如下幾種：一是鳥啄食花絲時(shí)，通過振動(dòng)將花粉傳到同朵花的柱頭上；二是鳥啄食其中一朵花的花絲時(shí)，花粉黏附在鳥羽上，鳥再去啄食另一朵花時(shí)將花粉傳到另一朵花的柱頭上；三是鳥啄食其中一朵花的花絲時(shí)，花粉黏附在鳥羽上，鳥吸食同一朵花或在另一朵花上吸食花蜜時(shí)將花粉傳到相應(yīng)的柱頭上。

六、今后的研究方向

鳥羽是如何帶走花粉并將花粉傳給另一朵花的？除了還原糖外，花絲上有沒有其他成分吸引鳥類來吸食？這是我今后的探究方向。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，感謝南嶺植物園李玉明老師的悉心指導(dǎo)，并提供了所有的器材支持和相關(guān)的理論支撐。在論文寫作過程，感謝宜章一中劉文平老師給予了相應(yīng)的指導(dǎo)。（指導(dǎo)老師：李華軍 毛海波 徐 莉 劉承忠）

專家點(diǎn)評(píng)

本項(xiàng)目的完成，源于作者良好的觀察習(xí)慣：能聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋自己見到的生物學(xué)現(xiàn)象；善于提出問題，并用所學(xué)知識(shí)去解決問題。

作者在觀賞寒冷季節(jié)盛開的櫻花時(shí)，聯(lián)想到自己所學(xué)的植物的兩種傳粉方式——蟲媒傳粉和風(fēng)媒傳粉，然后通過觀察和分析，發(fā)現(xiàn)這兩種傳粉方式都不適合鐘花櫻桃花。在后續(xù)的觀察中，發(fā)現(xiàn)有鳥兒經(jīng)常在鐘花櫻桃花上活動(dòng)，于是聯(lián)想到是不是鳥兒傳粉。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自己的猜想，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)了新知識(shí)。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記載完整，實(shí)驗(yàn)分析有科學(xué)依據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論科學(xué)。建議作者進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，取平均值。此外，本項(xiàng)目可進(jìn)行持續(xù)研究，觀察是否還有其他鳥類為鐘花櫻桃花傳粉。

（欄目編輯 秦銀銀）