“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊……”自从学习了这首诗以后,我和我的小伙伴一直向往美丽的大草原。为了满足我的愿望,暑假里,爸爸妈妈带我去了内蒙古自治区锡林郭勒盟正蓝旗旅游,那里有我梦想中的美丽大草原。初次来到这里,当我们还沉浸在美景中时,却发现草地上分布着许许多多的牛粪,颜色呈黑褐或灰白,像大饼一样覆盖在草原上,一不小心就会踩到。有的牛粪周围会长出一些小草,用脚踢感觉是硬硬的,我心想:这些牛粪着实有一些煞风景。
草原上怎么会有这么多的牛粪?它们压得草都长不起来了,牧民们都放任不管吗?带着这些疑问,我们走访了中国科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站,站长李永庚告诉我们:“过去牛粪在牧区是好东西,在牧民那里有许多的用途,比如用来生火取暖、制作成墙壁用于冬季保温、入药制成熏香等。但是近些年来,牛粪成了牧区的废弃物,主要原因有二,一是随着社会的发展,大部分牧民家里都用上了煤和电,牛粪的用量大幅下降;二是牛粪在草地上分解的速度变慢了。用量减少加之分解变慢导致了大量的牛粪出现,而草场面积比较大,牧民们也无力及时处理,有些牛粪被捡出来堆在草场周围成了垃圾,有些牛粪就只能任其留在草地里,很是无奈。”
我们利用百度、中国知网等工具查阅了资料,发现牛粪的分解者主要是粪甲虫,比如蜣螂,也就是我们常说的“屎壳郎”,这类昆虫遇到动物粪便时,会将其做成球运回巢穴,并在粪球内产卵。粪甲虫既可以通过取食和埋藏加速牛粪的破碎化及营养物质的转移,对牛粪分解起到直接的促进作用,也可以通过在粪中的活动改变牛粪的物理结构,加速牛粪内部的空气流通,改变其中微生物的活性,对牛粪分解起到间接的促进作用。因此,粪甲虫作为生态系统中的分解者具有不可替代的作用,它们通过直接和间接的作用加速牛粪分解。
知道了粪甲虫作为分解者的重要作用,再结合李站长的建议,我们开展了关于牛粪的野外调查和入户走访等工作。在野外调查中,我们发现牛粪的直径最小的也在12cm以上,与一般的盘子差不多大,最大的则有近40cm,如果按照圆形来计算面积的话,足足有0.13m2。这样大的牛粪压下来,断绝了小草生长所必需的阳光和空气,被压住的地方就会变得寸草不生,而每头牛每天要排便12次以上,如果任由牛粪留在草地上,仅直接占压导致的面积损失就很大,将严重影响生态系统正常运转。不仅如此,牛也不喜欢自己的粪便,常常绕开吃草,放牧也备受影响。了解了这些,我们顿时充满了责任感,觉得研究牛粪会有助于我们保护草原。
我们翻了一段时间的牛粪,初步发现牛粪中的粪甲虫确实很少,有时候翻好几块才能看到一只。当地67岁的牧民乌日图爷爷告诉我们,在他们小时候,牛粪跟现在不一样,童年时他们经常玩比赛抓虫子的游戏,他回忆说:“我们每人选一块牛粪,翻开后比赛抓屎壳郎,谁抓的多谁赢,我最多的时候在一个牛粪下面抓到60多只。”
差别真的有这么大么?现在牛粪中的粪甲虫数量到底有多少?草原上分解牛粪的粪甲虫都是从哪里来的?解决这几个问题成为了我们继续探究的目标。于是,我们选择了一处放牛的草地开展粪甲虫的多样性研究。
我利用在学校创客社团学到的知识,参考猪笼草的原理设计了壶型的昆虫诱捕器,并用3D打印机制作成型。做好后在壶体内装入肥皂水,用小网兜装入小块鲜牛粪作为诱饵,然后像晾衣服一样挂在铁丝做的横梁上,置于壶中,昆虫闻到牛粪的味道,会被吸引过来掉入壶中,弧形壶壁能防止其逃脱,最终被困于肥皂水中。在老师的指导下,我们选择了有代表性的地点进行了布设,第一天仔细地将诱捕器埋入草地,壶口与地面齐平,经过24小时后,在第二天的同一时间取出来,观察记录诱捕到的昆虫并制成标本保存。
我们还设计了网笼实验,用来调查牛粪中粪甲虫的来源。网笼实验的思路是设计4种不同开口方式的网笼,分别是全开放的,即牛粪处于自然状态,所有昆虫均可进入;上下开口的,即牛粪外围是封闭的,牛粪中原有的或具有飞行能力的昆虫能进入里面;上开口的,即封闭网笼四周和底部,使得具有飞行能力的昆虫才能进入里面;全封口网笼,只有牛粪中原有的昆虫在内。设计好实验,我们先用铁丝制成立方体形状的网笼骨架,再用40目以上的防虫网剪裁出合适的形状,按照实验设计布置在骨架上,每种网笼做3个。本来计划做12个网笼,但实际操作中发现,看似简单的工作实施难度较大。我们刚做到第2个骨架时,手上就磨起了水泡,别提多疼了,我们也曾想过要放弃,幸好有老师在一旁不停地加油鼓劲。做到第9个时,我们突然顿悟:“全开放的不需要放网笼啊。”想到可以少做3个,我们当时都高兴地蹦了起来。高兴过后,我们坐下来和李站长讨论了这个方案并得到确定答案。制作网笼的过程虽然不易,但是看着制作的成品,我们心里别提多美了,手上的水泡都不觉得疼了,心里满满的成就感。
第二天一早,我们带上网笼,来到事先选定的草场,先认真选取了12坨新鲜牛粪,然后按照实验设计分别放入了不同的网笼,当然了,有3坨是没有网笼的,我们插上标签做了标记。布设完成后计时,第二天的同一时间,我们到实验地将处理后的牛粪取回,放进网筛,接上自来水,在排水渠旁边进行了仔细地冲洗,挑拣出虫子,计数并制作标本。这个过程中虽然充满了牛粪的味道,但看着网筛里一个一个的小虫子,我们心里只有兴奋,那些味道似乎都不重要了。
野外的实验结束以后,我们将标本带回了北京,请中国科学院动物研究所的路园园老师帮忙进行了鉴定。随后,我们与同区域内十年之前的粪甲虫研究数据进行了对比,结果发现目前内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗的草原上存在蜉金龟、粪水龟、嗡蜣螂、隐肩隐翅虫、菲隐翅虫和象甲等6种粪甲虫,它们的总数量较十年前显著减少,其中数量最多的是菲隐翅虫和蜉金龟。菲隐翅虫和蜉金龟都不是那种可以滚粪球的“屎壳郎”,它们分解牛粪的能力很弱。这个结果就表明,牛粪中的粪甲虫不仅数量变少了,能力还变差了,难怪牛粪分解得这么慢了。因此,我们建议大家一起关注牛粪的问题,从生态链的角度更多地考虑粪甲虫等分解者的动态。
这就是我们做过的“粪”内之事,见微知著,从虫开始,探索草原生态问题背后的奥秘。来到这里后不小心踩到的一坨牛粪让我们看到了平时注意不到的新鲜事物。这次的经历激励着我们在探索的道路上越走越远,未来我们将持续探索。
(北京市中关村中学 刘明语 指导教师 高爱民 陈宏程)
“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊……”自从学习了这首诗以后,我和我的小伙伴一直向往美丽的大草原。为了满足我的愿望,暑假里,爸爸妈妈带我去了内蒙古自治区锡林郭勒盟正蓝旗旅游,那里有我梦想中的美丽大草原。初次来到这里,当我们还沉浸在美景中时,却发现草地上分布着许许多多的牛粪,颜色呈黑褐或灰白,像大饼一样覆盖在草原上,一不小心就会踩到。有的牛粪周围会长出一些小草,用脚踢感觉是硬硬的,我心想:这些牛粪着实有一些煞风景。
草原上怎么会有这么多的牛粪?它们压得草都长不起来了,牧民们都放任不管吗?带着这些疑问,我们走访了中国科学院植物研究所浑善达克沙地生态研究站,站长李永庚告诉我们:“过去牛粪在牧区是好东西,在牧民那里有许多的用途,比如用来生火取暖、制作成墙壁用于冬季保温、入药制成熏香等。但是近些年来,牛粪成了牧区的废弃物,主要原因有二,一是随着社会的发展,大部分牧民家里都用上了煤和电,牛粪的用量大幅下降;二是牛粪在草地上分解的速度变慢了。用量减少加之分解变慢导致了大量的牛粪出现,而草场面积比较大,牧民们也无力及时处理,有些牛粪被捡出来堆在草场周围成了垃圾,有些牛粪就只能任其留在草地里,很是无奈。”
我们利用百度、中国知网等工具查阅了资料,发现牛粪的分解者主要是粪甲虫,比如蜣螂,也就是我们常说的“屎壳郎”,这类昆虫遇到动物粪便时,会将其做成球运回巢穴,并在粪球内产卵。粪甲虫既可以通过取食和埋藏加速牛粪的破碎化及营养物质的转移,对牛粪分解起到直接的促进作用,也可以通过在粪中的活动改变牛粪的物理结构,加速牛粪内部的空气流通,改变其中微生物的活性,对牛粪分解起到间接的促进作用。因此,粪甲虫作为生态系统中的分解者具有不可替代的作用,它们通过直接和间接的作用加速牛粪分解。
知道了粪甲虫作为分解者的重要作用,再结合李站长的建议,我们开展了关于牛粪的野外调查和入户走访等工作。在野外调查中,我们发现牛粪的直径最小的也在12cm以上,与一般的盘子差不多大,最大的则有近40cm,如果按照圆形来计算面积的话,足足有0.13m2。这样大的牛粪压下来,断绝了小草生长所必需的阳光和空气,被压住的地方就会变得寸草不生,而每头牛每天要排便12次以上,如果任由牛粪留在草地上,仅直接占压导致的面积损失就很大,将严重影响生态系统正常运转。不仅如此,牛也不喜欢自己的粪便,常常绕开吃草,放牧也备受影响。了解了这些,我们顿时充满了责任感,觉得研究牛粪会有助于我们保护草原。
我们翻了一段时间的牛粪,初步发现牛粪中的粪甲虫确实很少,有时候翻好几块才能看到一只。当地67岁的牧民乌日图爷爷告诉我们,在他们小时候,牛粪跟现在不一样,童年时他们经常玩比赛抓虫子的游戏,他回忆说:“我们每人选一块牛粪,翻开后比赛抓屎壳郎,谁抓的多谁赢,我最多的时候在一个牛粪下面抓到60多只。”
差别真的有这么大么?现在牛粪中的粪甲虫数量到底有多少?草原上分解牛粪的粪甲虫都是从哪里来的?解决这几个问题成为了我们继续探究的目标。于是,我们选择了一处放牛的草地开展粪甲虫的多样性研究。
我利用在学校创客社团学到的知识,参考猪笼草的原理设计了壶型的昆虫诱捕器,并用3D打印机制作成型。做好后在壶体内装入肥皂水,用小网兜装入小块鲜牛粪作为诱饵,然后像晾衣服一样挂在铁丝做的横梁上,置于壶中,昆虫闻到牛粪的味道,会被吸引过来掉入壶中,弧形壶壁能防止其逃脱,最终被困于肥皂水中。在老师的指导下,我们选择了有代表性的地点进行了布设,第一天仔细地将诱捕器埋入草地,壶口与地面齐平,经过24小时后,在第二天的同一时间取出来,观察记录诱捕到的昆虫并制成标本保存。
我们还设计了网笼实验,用来调查牛粪中粪甲虫的来源。网笼实验的思路是设计4种不同开口方式的网笼,分别是全开放的,即牛粪处于自然状态,所有昆虫均可进入;上下开口的,即牛粪外围是封闭的,牛粪中原有的或具有飞行能力的昆虫能进入里面;上开口的,即封闭网笼四周和底部,使得具有飞行能力的昆虫才能进入里面;全封口网笼,只有牛粪中原有的昆虫在内。设计好实验,我们先用铁丝制成立方体形状的网笼骨架,再用40目以上的防虫网剪裁出合适的形状,按照实验设计布置在骨架上,每种网笼做3个。本来计划做12个网笼,但实际操作中发现,看似简单的工作实施难度较大。我们刚做到第2个骨架时,手上就磨起了水泡,别提多疼了,我们也曾想过要放弃,幸好有老师在一旁不停地加油鼓劲。做到第9个时,我们突然顿悟:“全开放的不需要放网笼啊。”想到可以少做3个,我们当时都高兴地蹦了起来。高兴过后,我们坐下来和李站长讨论了这个方案并得到确定答案。制作网笼的过程虽然不易,但是看着制作的成品,我们心里别提多美了,手上的水泡都不觉得疼了,心里满满的成就感。
第二天一早,我们带上网笼,来到事先选定的草场,先认真选取了12坨新鲜牛粪,然后按照实验设计分别放入了不同的网笼,当然了,有3坨是没有网笼的,我们插上标签做了标记。布设完成后计时,第二天的同一时间,我们到实验地将处理后的牛粪取回,放进网筛,接上自来水,在排水渠旁边进行了仔细地冲洗,挑拣出虫子,计数并制作标本。这个过程中虽然充满了牛粪的味道,但看着网筛里一个一个的小虫子,我们心里只有兴奋,那些味道似乎都不重要了。
野外的实验结束以后,我们将标本带回了北京,请中国科学院动物研究所的路园园老师帮忙进行了鉴定。随后,我们与同区域内十年之前的粪甲虫研究数据进行了对比,结果发现目前内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗的草原上存在蜉金龟、粪水龟、嗡蜣螂、隐肩隐翅虫、菲隐翅虫和象甲等6种粪甲虫,它们的总数量较十年前显著减少,其中数量最多的是菲隐翅虫和蜉金龟。菲隐翅虫和蜉金龟都不是那种可以滚粪球的“屎壳郎”,它们分解牛粪的能力很弱。这个结果就表明,牛粪中的粪甲虫不仅数量变少了,能力还变差了,难怪牛粪分解得这么慢了。因此,我们建议大家一起关注牛粪的问题,从生态链的角度更多地考虑粪甲虫等分解者的动态。
这就是我们做过的“粪”内之事,见微知著,从虫开始,探索草原生态问题背后的奥秘。来到这里后不小心踩到的一坨牛粪让我们看到了平时注意不到的新鲜事物。这次的经历激励着我们在探索的道路上越走越远,未来我们将持续探索。
(北京市中关村中学 刘明语 指导教师 高爱民 陈宏程)