西城區(qū)自忠小學(xué)的張子一和中關(guān)村第四小學(xué)的方譽(yù)是好朋友,他倆共同的愛(ài)好是研究螞蟻的習(xí)性。他們養(yǎng)螞蟻已經(jīng)三年多,記了近五萬(wàn)字的螞蟻觀察日記,隨著對(duì)螞蟻的了解和相關(guān)資料的積累,兩人漸漸的對(duì)“螞蟻搬家”這個(gè)自然界中很常見(jiàn)的現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣,在老師的指導(dǎo)下他們就此進(jìn)行了認(rèn)線環(huán)球自然日——青少年自然科學(xué)知識(shí)挑戰(zhàn)活動(dòng)”中,他們的作品《螞蟻為什么會(huì)搬家》獲得一致好評(píng),在北京賽區(qū)和全球總決賽中均被評(píng)為一等獎(jiǎng),兩個(gè)小朋友將于2014年春節(jié)期間參加“肯尼斯·貝林探索之旅”,前往南非大草原考察。
螞蟻又名蚍蜉,是地球上數(shù)量最多、分布最廣的生物。一看到螞蟻搬家,很多人的第一反應(yīng)就是“要下雨”。記得很小的時(shí)候,爺爺奶奶就指著地上成群的螞蟻告訴我們“螞蟻搬家會(huì)下雨”,長(zhǎng)大了知道這句話是一句氣象諺語(yǔ)。但是我們常常思考:氣象諺語(yǔ)就一定完全正確嗎?為什么我們有時(shí)看到螞蟻搬家卻不下雨?為什么晴天時(shí)也會(huì)看到螞蟻搬家?如果不是因?yàn)橄掠辏浵伆峒业钠渌蛴质鞘裁茨??面?duì)種種疑惑和不解,我們決定刨根問(wèn)底,探究螞蟻搬家的真相。
為了解“螞蟻搬家會(huì)下雨”諺語(yǔ)的準(zhǔn)確性和螞蟻搬家的原因,我們通過(guò)上網(wǎng)、去圖書(shū)館等各種途徑查閱了相關(guān)資料,還走訪了老人、小孩、老師和中小學(xué)生。走訪中,很多人也感覺(jué)“螞蟻搬家”和“下雨”之間的關(guān)系并非百分之百地對(duì)應(yīng)。
資料表明,螞蟻搬家和下雨有一定關(guān)系,但下雨不是唯一原因,比如螞蟻不耐饑餓,在沒(méi)有食物和水的情況下,經(jīng)過(guò)四晝夜就會(huì)有一半死亡,為了尋求食物,螞蟻總是顯得忙忙碌碌。我們還發(fā)現(xiàn),有的螞蟻屬于遷移類螞蟻,比如行軍蟻一生都沒(méi)有固定場(chǎng)所,蟻后周期性產(chǎn)卵休息幾天后就又帶著幼蟲(chóng)一起遷移,幾乎每天都在不斷的行軍,發(fā)現(xiàn)、吃掉和搬運(yùn)獵物,可以說(shuō),“搬家”是有的螞蟻的一種本能。我們又去請(qǐng)教昆蟲(chóng)學(xué)專家,得知當(dāng)蟻巢中蟻群數(shù)量不斷增加,原來(lái)的巢無(wú)法容納時(shí),蟻群會(huì)出現(xiàn)分巢的情況。
經(jīng)過(guò)查閱資料和細(xì)心走訪,我們猜測(cè),螞蟻搬家的原因應(yīng)該有很多,天氣變化、環(huán)境狀況、自身需求等都可能是引發(fā)其搬家的因素。
為了證實(shí)“螞蟻搬家會(huì)下雨”這句諺語(yǔ)的準(zhǔn)確性,我們進(jìn)行了實(shí)地觀察。我們?cè)诼愤呥x擇了幾個(gè)蟻巢進(jìn)行觀察,結(jié)果表明:下雨前,螞蟻有時(shí)會(huì)搬家,有時(shí)并不搬家。不僅如此,我們?cè)谇缣鞎r(shí)也看到了螞蟻搬家的現(xiàn)象。這說(shuō)明,“螞蟻搬家會(huì)下雨”的諺語(yǔ)雖有一定的準(zhǔn)確性,但并不完全準(zhǔn)確,螞蟻搬家一定另有原因。為證實(shí)和探究我們的猜測(cè),我們做了四種實(shí)驗(yàn)。
第一種是環(huán)境惡劣實(shí)驗(yàn)。我們用日本弓背蟻?zhàn)鰧?shí)驗(yàn)對(duì)象,當(dāng)它們居住的蟻巢(舊巢)環(huán)境好,比如食物和水都很充足時(shí),我們?yōu)樗鼈儨?zhǔn)備了另外一個(gè)食物和水都很充足的新巢,將舊巢和新巢用塑料管連接。我們發(fā)現(xiàn),半個(gè)小時(shí)后,有個(gè)別螞蟻去新巢取食然后回到舊巢反哺螞蟻,幾天后,情況仍然如此,螞蟻沒(méi)有整體搬進(jìn)新巢。接下來(lái),我們斷絕舊巢食物和水的供應(yīng),并將它與食物和水都很充足的新巢用塑料管連接。一個(gè)半小時(shí)后,有八九只螞蟻試探性地進(jìn)入塑料管,隨后聚集在新巢附近的管子中。一天后,七八只螞蟻進(jìn)入新巢。兩天后,七八只工蟻開(kāi)始打洞。五天后,絕大部分螞蟻搬進(jìn)新巢。七天后,蟻后、卵、兵蟻和工蟻全部搬到新巢中。
第二種是容量不夠?qū)嶒?yàn)。我們?cè)谠嚬艹玻ㄅf巢)中放入包括蟻后在內(nèi)的約三百多只日本弓背蟻。一開(kāi)始,我們也為它們準(zhǔn)備了一個(gè)空間足夠大的新巢,用塑料管與舊巢連接。我們發(fā)現(xiàn),二十多分鐘后,只有幾只螞蟻去新巢取食然后回到舊巢反哺螞蟻,螞蟻沒(méi)有整體搬進(jìn)新巢。25天后,隨著螞蟻卵的生長(zhǎng)發(fā)育,螞蟻需要的生存空間越來(lái)越大。這時(shí)我們將舊巢和準(zhǔn)備好的有足夠空間的新巢再次用塑料管連接。14分鐘后,三四只螞蟻進(jìn)入新巢。一小時(shí)后,23只螞蟻進(jìn)入新巢。5天后,螞蟻攜部分卵和幼蟲(chóng)進(jìn)入新巢。后來(lái),我們又做了第二個(gè)新巢并用塑料管與舊巢連接,結(jié)果發(fā)現(xiàn),螞蟻沒(méi)有搬家,只是偶爾會(huì)有幾只去新巢里取食。實(shí)驗(yàn)初步證實(shí),蟻巢容量不夠,螞蟻會(huì)搬家建立新巢分流出去一部分;容量夠時(shí),不再搬家建立新巢。
第三種實(shí)驗(yàn)是溫度實(shí)驗(yàn)。資料表明,螞蟻的適宜溫度為20℃至35℃,最佳溫度為26℃至30℃。我們把裝有日本弓背蟻的舊巢放在溫度較高的環(huán)境中,同時(shí),通過(guò)冰塊降溫等方式設(shè)置除溫度適宜外與舊巢同等條件的新巢。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)舊巢的溫度升高到35℃時(shí),螞蟻開(kāi)始搬家。一個(gè)多小時(shí)后,絕大部分螞蟻搬進(jìn)新巢,這就說(shuō)明當(dāng)蟻巢溫度超過(guò)螞蟻的耐受溫度時(shí)螞蟻會(huì)搬家。
第四種實(shí)驗(yàn)是人為遷移實(shí)驗(yàn)。為了研究和實(shí)驗(yàn),我們從唐山、懷柔、樓下花園等分別采集了日本弓背蟻、小黃家蟻、小黑蟻等六窩螞蟻,根據(jù)它們各自的生活習(xí)性為它們努力創(chuàng)造適宜的生存環(huán)境。這幾次不同時(shí)間、地點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證,如果為螞蟻創(chuàng)造適合的生存環(huán)境,人為遷移能使螞蟻成功地搬家。
通過(guò)這次探索螞蟻搬家的原因,我們感到自己收獲很大。首先,我們明白了探究科學(xué)要大膽懷疑,刨根問(wèn)底,認(rèn)真求證,在實(shí)踐中我們不但質(zhì)疑“螞蟻搬家會(huì)下雨”這句諺語(yǔ)的準(zhǔn)確性,還通過(guò)各種途徑去驗(yàn)證它,通過(guò)分析影響螞蟻搬家的多個(gè)因素,加深了對(duì)螞蟻搬家真正原因的認(rèn)識(shí)。其次,我們感到在觀測(cè)時(shí)要認(rèn)真思考,發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題。通過(guò)觀察,我們終于知道了什么時(shí)候螞蟻確實(shí)真的在搬家。此外通過(guò)這次體驗(yàn)活動(dòng),我們體會(huì)到了堅(jiān)持不懈、團(tuán)結(jié)合作是增長(zhǎng)科學(xué)知識(shí)的好方法。
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