给我一个支点

吾 斌

2009年7月22日,山东济南市舜耕国际会展中心,第24届全国青少年科技创新大赛①经过5天的公开展示、研究技能测试、专项答辩、素质测评等多个程序,终于进入到紧张的封闭问辩环节。

一个面带自信微笑的小女孩,正在从容不迫地回答专家评委的提问:

“你知道红树林②有哪些品种?红树林的根部有什么特点?”

“除了秋茄以外,红树林还有桐花树、老鼠簕、海漆、白骨壤等品种,秋茄③是其中最耐寒的一种。红树林的根部有呼吸根和支撑根。”小女孩的回答简练而专业,评委点点头。

“好,赤潮④是什么?”

“赤潮是指海水中氮磷过量,导致水中藻类大量增生,使海水营养化,形成了赤潮。”

评委赞赏地看着她,继续提问:“根据你在实验中的观察,秋茄到底是把水中的氮磷吸附于本身,还是排弃出去了?它是怎样制服氮磷的呢?”

这个问题有点难了!看着评委老师意味深长的眼神,小女孩定定神,灵机一动:“目前我还不能凭自己的实验发现下定论,也没有进行这方面测定的器械,但据我观察,我个人认为是秋茄自身吸收了水中的氮磷,不知道您的观点如何?”

“好!妙!果然厉害!”有心“刁难”的评委忍不住拍手笑了……

15位评委轮番抛出的各种“问题炸弹”,都被机灵的小姑娘一一拆解,在评委们相互交换的赞许目光中,她脚步轻快地走出了答辩室。

第二天,是闭幕式暨颁奖典礼。

除三等奖外,一、二等奖是现场宣读名单并按照学科分门别类进行颁奖的。二等奖的名单念完了,小姑娘一动不动,神情有些失落。她瞪大眼睛,继续听台上宣读一等奖的名单,两只手不自觉地紧紧握在一起……“浙江省温州市实验小学潘心如。”哇,没想到竟然是这样的惊喜在后面等着她!灿烂的笑容瞬即怒放开来,她高兴地跳起身,飞奔上台领奖。

潘心如,这个携带《秋茄抑制赤潮的实验研究》第一次参加全国创新大赛的四年级女生,以植物学科组第一名的成绩获得了科技创新成果一等奖!

带秋茄回家

“其实,这个奖不是属于我一个人的,它还是属于秋茄的胜利!”潘心如说到秋茄,就像在说自己最亲密的伙伴。在她研究秋茄将近2年的时间里,她与秋茄朝夕相处,比姐妹还亲呢!“通过这个比赛,我希望会有更多的人了解秋茄,有更多的人喜欢它,重视它!”

潘心如和秋茄,结缘于一次在浙江乐清市西门岛进行的科学考察活动。

潘心如发现,西门岛的滩涂上生长着很多的秋茄,每棵秋茄树上还挂着很多细长条状的“小铃铛”。当地人告诉她,秋茄是一种利用胚胎繁殖的植物,这些可爱的“小铃铛”就是秋茄的胚胎。她非常惊讶,植物居然也有胎生繁殖?大自然真是太神奇了!潘心如饶有兴趣地采摘了一些秋茄的胚胎,又装了些当地的滩涂淤泥,她想请秋茄到自己的迷你实验室安家。

2个月后,养在滩涂淤泥中的秋茄胚胎大部分成活了,并生根发芽。

随后,潘心如将其中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。结果发现:种在普通淤泥中的秋茄能继续生长30天左右,之后便出现了叶片逐渐枯萎的现象;移植3个月后,枯萎的秋茄根部出现腐败现象。而此时对照组(滩涂淤泥培养)的秋茄长势良好,叶片草绿色,中间有嫩绿的芽。将其中的3株挖出观察根部,根长、细、多,呼吸根和支撑根都明显可见。

看来,普通淤泥不适合秋茄的生长。查阅资料后,潘心如了解到,红树林是喜盐植物。如果在普通淤泥中加入含盐成分,模拟它们所喜爱的海滩环境,能将秋茄种活吗?潘心如决定继续培养秋茄,争取让秋茄“长住”下来。

事实证明,潘心如这个颇具探索精神的决定,无意中在指引她进入一个更新、更大的研究领域。随着实验一步步深入,潘心如发现,秋茄的神奇还不止是“胚胎繁殖”这一点,它还有一个强大的秘密武器!

秋茄的秘密武器

这个秘密武器,和赤潮有关。

2008年暑假,潘心如到海边游玩,发现海滩附近臭气熏天,经过了解才知道是发生了赤潮。好奇的潘心如再次采集了赤潮的水样品,带回家研究。

赤潮现象,已经是很多科学家关注并想要解决的问题。海水的富营养化,导致水中藻类大量增生,其他生物却大量死亡。水体的富营养化主要是因为水中的氮、磷过量,如果能有效控制氮、磷含量,那么藻类数量也会随之减少。在一份资料中,“红树林”的名字再次出现,潘心如了解到,生活在湿地中的红树林能够吸收水体中的氮、磷。

“秋茄也是湿地植物,是红树林的一种,它能不能吸收水体中的氮和磷,从而减少赤潮水中藻类的数量?”潘心如想到了自己实验室里的秋茄,它会是击退赤潮的前线战士吗?她心里既兴奋又紧张。

这一次,潘心如采用了对比实验法。她将秋茄栽入滩涂淤泥中,倒入赤潮水,作实验组(共2个),每天进行观察、检测。再将另外100mL赤潮水单独装瓶,作对照组。

每天的同一时间,潘心如都会从实验组中取样,用放大400倍的显微镜观察5mL的赤潮水中微藻的数量,记录下来。

第1天,水浑浊、有异味,平均一个视野中的微藻数为313个;

第2天,水较浑浊、有异味,微藻271个;

第3天,水不再浑浊、异味减轻,微藻184个;

第5天,水呈灰白色、无异味,微藻34个;

……

实验结果证明,秋茄对赤潮水中的藻类生长确实具有抑制作用!潘心如为自己证实了猜测而高兴,秋茄的秘密武器这么有效,应该大力推广种植呀。

可是,她很快又想到,秋茄只能在特定条件的滩涂泥中存活,如果将它移植到淡水湖边,它会水土不服吗?还能“治愈”淡水的“富藻病”吗?

潘心如的钻劲儿上来了!

她取来自己家附近的九山湖水和普通淤泥,分1号、2号两个水槽,各种下2株秋茄,在3号水槽中只放普通淤泥和湖水,作为对照组。

第三组实验开始了。每天放学后,潘心如第一件事就是奔到实验室里,做好各项观察,一一记录。

实验结果是,在秋茄存活的20多天里,它对淡水中的水藻数量也有明显抑制作用!

“秋茄,你太棒了!”潘心如狠狠地表扬了“能干”的秋茄。

秋茄给我力量

“2007年,浙江全省海域共发现赤潮40次,赤潮发生面积累计近8500平方千米。其中有毒赤潮生物引发赤潮3次,累计面积约315平方千米。发生赤潮的生物类型主要为藻类,目前已发现有63种浮游生物,硅藻24种、甲藻32种、蓝藻3种、金藻1种、隐藻2种、原生动物1种。2008年,浙江省近岸8个海水养殖区内,共发生赤潮11次,累计面积约1858平方千米……”

潘心如把收集到的与赤潮有关的数据资料,郑重地写进自己的实验报告——《秋茄生长对赤潮影响的实验研究》中,同时写下的,还有她的思考和建议:

1. 温州地区普遍生长的秋茄(红树林的一个品种),喜欢滩涂淤泥的环境,本实验发现,它能够有效抑制赤潮水中藻类的数量。

2. 秋茄能降低淡水中藻类的数量,因此,它对淡水的水华⑤现象也是具有抑制作用的。

3. 秋茄能够缓解和防御赤潮,建议在浙江海边大量种植秋茄,对赤潮现象进行治理。

4. 国内有些沿海地区为了填海造田,对红树林进行大面积的砍伐、损毁,这是不利于海洋保护、环境保护的错误做法,希望相关部门引起重视,采取有力措施保护红树林。

虽然这份报告为潘心如争得了一等奖的桂冠,但潘心如觉得,自己的研究并没有结束。她还想带着秋茄继续“前进”,更深入地探究一下:为什么秋茄喜欢生长在有盐分的环境中?怎样帮助它适应淡水环境?在大自然环境下,秋茄对赤潮中各种藻类的影响会有多大?等等。

“我还记得那天的颁奖典礼上,大屏幕回放了一段英特尔国际大奖赛的录像,那是为颁发英特尔英才奖做的铺垫。英特尔英才奖是创新大赛的最高荣誉,获得者将有机会参加世界级的科技比赛!现在的我还太小,能力不够,不过,我会一直研究下去,直到有一天,我要再次出现在这个舞台上!” 潘心如自信满满地说。

“秋茄,赐予我力量吧!”

关键词索引

① 科技创新大赛

全国青少年科技创新大赛是由中国科协、教育部、科学技术部、国家发展改革委、环境保护部、国家体育总局、共青团中央、全国妇联、国家自然科学基金委和承办地省人民政府共同主办的一项全国性的青少年科技竞赛活动。从1982年起,在全国各地轮流举办。第24届科技创新大赛的主题是“体验·创新·成长”。共有来自全国30个省、自治区、直辖市,以及新疆生产建设兵团、香港特别行政区、澳门特别行政区和军队子女学校共34支代表队,545名学生、203名科技辅导员参加了全国总决赛。美国、法国、瑞典、韩国等14个国家也有选手参加展示和交流。

② 红树林

红树林是一种木本胎生植物,素有“海上森林”之美称。红树林能保岸护堤,为鱼虾提供营养物质;能大量吸收海上污染物;还具有吸附土壤的特性,能不断地创造出陆地。目前,全世界现有红树林1700万公顷,我国由于围海造地、围海养殖、砍伐等人为因素,仅有1.5万多公顷。

③秋茄

秋茄是红树林中的常见品种,也是最能够耐寒的种类,它的果实形状似笔。秋茄分布非常广泛,浙江、广西、广东、台湾、香港的海湾都有分布。

④赤潮

赤潮,被喻为“红色幽灵”,国际上也称其为“有害藻华”,是海洋生态系统中的一种有害生态现象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同,海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。赤潮会严重污染海洋环境,对海洋生物造成伤害,使海洋的正常生态系统遭到破坏。

⑤水华

水华是淡水中的一种自然生态现象,由水体中氮、磷含量过高导致淡水富营养化,藻类突然性过度增殖造成。中国的太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有水华现象,水华的最大危害是使饮用水源受到威胁,藻类毒素通过食物链影响人类健康。