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第6章 自己动手——获知有趣的科学(1)

生物和我们的日常生活密不可分,随处可见。本章选取了部分与生活紧密相关的知识点,着重向读者朋友们介绍有关植物、真菌、动物和人体的知识。并且每个知识点都配以相关的简单小实验,让我们在自己动手的过程中掌握科学知识。

是什么改变了食物的软硬度

同学们先来做一个小实验,首先准备一些食盐,一粒马铃薯,一只量杯(250毫升),一把茶匙(5毫升),两只小碗。将3茶匙的食盐和1量杯的水混合,再把混合后的盐水倒在一只小碗里,往另一只小碗里倒一些清水。将马铃薯切成6毫米厚的薄片,接下来,我们把马铃薯片的一半泡在盛清水的小碗里,另一半泡在盛盐水的小碗里。

15分钟以后,用手将两只小碗里的马铃薯片都夹起来。试着将马铃薯片弯曲,比较一下两只碗里的马铃薯片的硬度和弹性有什么不同。结果我们发现,泡在清水里的马铃薯片很硬,不容易弯曲;而泡在盐水里的马铃薯片却很软,很容易弯曲。这一现象在生物学上称之为渗透现象。

揭秘渗透过程的影响因素

其实,有两个重要因素影响渗透过程:一是细胞里的水量和溶解物质的含量;二是细胞外的水量和溶解物质的含量。水分子总是通过细胞膜,向溶液浓度大(溶解物质更多,水分更少)的一侧移动。在这个实验中,盐就是溶解物质。

马铃薯里含有丰富的水和盐。泡在清水里的马铃薯片,由于马铃薯片里的盐的含量大于清水,所以碗里的水分会通过马铃薯的细胞膜向里渗透,马铃薯细胞里的水量变多,马铃薯片就会变硬,不容易弯曲。

在盛盐水的碗里,由于盐水里盐的含量大,所以马铃薯片细胞里的水分就会透过细胞膜进入盐水里,马铃薯细胞里的水量变少,马铃薯片就会变软,很容易弯曲。

葡萄干变胖

放在水里的葡萄干经过一段时间后会变“胖”,这也是一种渗透现象。同学们可以试验一下。将葡萄干放进装有清水的玻璃杯中,静置一个晚上,然后观察杯中的葡萄干。我们就会发现玻璃杯里的葡萄干膨胀变软,并且外皮变得光滑。

在这个试验中,水分子通过细胞膜从溶液浓度小的一侧向溶液浓度大的一侧移动。晒干的葡萄干里水分很少,所以它的溶液浓度大,因此杯子里的水就会穿过葡萄干的细胞膜进入葡萄干的细胞中。当葡萄干的细胞中充满了水分时,葡萄干就会膨胀变软,外皮变得光滑。

膨压变化使蔬菜的茎发生软硬变化

另外,生活中我们还会常见到这一现象:把芹菜茎的下端薄薄地削去一层,然后放在水中,水就会沿着木质部进入芹菜的茎部。木质部的导管贯穿整个芹菜中。杯子中的水分就会通过导管进入芹菜茎的细胞里。当你轻轻地将枯黄的植物弄弯时,它通常能恢复到新鲜时的硬挺状态。

这是因为通常植物细胞里是充满水分的,这些水分能使细胞变硬并使细胞紧密相连,所以植物就能变得硬挺。当植物里的水分逐渐蒸发时,它就会像个漏了气的气球一样,变得软绵绵的,细胞因缺水而萎缩,就会使植物的茎叶低垂。

植物细胞里的水所产生的压力称为膨压。膨压的存在,可以维持叶片、花及茎固有的挺立姿态。细胞内饱含水分时,膨压升高,细胞膜紧绷;细胞失去水分时,膨压降低,细胞的体积收缩。

当含羞草遭外力触摸时,叶子会快速收拢。这种情形就是植物的膨压运动效果。活的植物会把水分吸进体内,每平方英寸(6.5平方厘米)会产生27~68千克的压力。在雨季时,由于细胞里的水分充沛,植物体内的膨压会变得相当大,会使水果、蔬菜裂开。植物生长时所产生的膨压有时甚至能使植物穿过混凝土,将岩石移开。

可以当吸管的茎干

或许有些同学有过这样的经历,在农忙季节,收割麦子的时候,你顺手掐掉一根麦秆,拿它来吸食冰冻的饮料。原来,植物的茎干也可以当做天然的吸管。下面我们就一起动手做一个小实验,看看植物的叶、茎是如何用来做吸管的。

秸秆可当吸管实验

实验前,同学们先准备一只窄口玻璃瓶,一枝麦秸秆(带叶和茎),一块橡皮泥,一根吸管,一支铅笔,一面镜子。

接下来,将玻璃瓶装一些水,使水面离瓶口2.5厘米。将麦秸秆靠近叶片部分的茎用橡皮泥包起来,把麦秸秆的茎插入瓶子里,茎的底部必须泡在水面下。然后,用粘在茎上的橡皮泥将瓶口封住,用铅笔在橡皮泥上轻轻地钻个洞,使吸管刚好能插进去,并且要保证瓶子里的吸管末端不要碰到水。将吸管周围的橡皮泥压实压紧,使瓶口密封起来。

在瓶子的前面放一面镜子,调整镜子的角度,使你可以从镜子中看到瓶子的上半部分。一边看着镜子,一边用吸管将瓶子里的空气吸出来。如果瓶口被橡皮泥塞实了,要将空气吸出来是有一些难度的,所以要多用一些力气来吸。

当吸瓶子里的空气时,同学们会发现这样的现象:在瓶子里,茎的底部会有气泡冒出来。

实验揭秘

实验瓶里有气泡产生,这是因为植物的叶片上有许多叫做“气孔”的小洞,木质部里的导管都是顺着茎的方向延伸的,因此,植物的叶和茎就起着类似吸管的作用。当你用吸管把瓶里的空气往外吸的时候,叶片上的小孔也会从外面吸入更多的空气,然后通过茎的木质部里的导管,进入水中,就变成气泡冒出来。植物里的水分就是通过茎的导管和叶片的气孔来输送的。

如何识别叶子里的色素

植物的叶子里除了叶绿素,还有其他的色素存在吗?要揭开这个秘密,同学们需要动手做一个小实验,看看植物的叶子里究竟含有哪些色素。

探究色素的实验

大家先准备实验材料:一瓶酒精,一片绿叶,一张过滤纸,一支铅笔,一只小的广口瓶,一把尺子,一把剪刀。

接下来,按照以下步骤操作:将绿色的叶子背面朝上盖在过滤纸上,在叶子边缘往里约1.3厘米的地方,用铅笔的笔芯在叶子上前后摩擦10次。将叶子翻过来,重复摩擦的动作,直到滤纸上形成一团暗绿色块。顺着暗绿色块的两侧,笔直剪到过滤纸的中央,但不要剪断。把过滤纸上剪出的部分向下折成纸条,把过滤纸放在广口瓶的瓶口上,使纸条垂在瓶子里。把过滤纸拿起来,慢慢地把酒精注入广口瓶里,使滤纸垂下的纸条边缘能接触到酒精。但要注意,纸条上的暗绿色块一定不能浸到酒精。静置30分钟,然后仔细观察滤纸。

这时,酒精会沿着纸条上升,纸条上的暗绿色块会被酒精溶解形成绿色溶液。绿色酒精溶液会沿着过滤纸上升,在过滤纸上会看到很多绿色的点和黄色的条纹。这种试验方法就是“色谱法”。

叶绿素不是植物中唯一的色素

植物体内含有多种色素,这些色素是植物进行光合作用制造养分的过程中所必需的物质。在这些色素中,以叶绿素最多,所以大多数的植物叶片看起来是绿色的。其中有一种色素的含量很少,这种色素叫做类胡萝卜素,它包括胡萝卜素和叶黄素,显现出橙色、黄色,是植物的果实和花朵的色彩来源。秋天,植物的叶片色彩变得很丰富,就是因为叶绿素先停止生成,然后类胡萝卜素生成,就形成了以橙色和黄色为主体的植物秋景。

谁掌控着植物的生长方向

在我们的日常生活中,只要你留心观察身边的植物,就会发现很多植物都是朝着同一个方向生长的。甚至采取一些人为的扭转植物生长方向的措施,你都不能改变它们的生长走向。这是什么原因造成的呢?下面我们可以通过实验来探究其中的奥秘。

播种时种子的方向和它的生长方向

实验准备:4粒菜豆,几张纸巾,一卷胶带纸,一只玻璃杯,一支笔。

实验操作:将纸巾卷成筒状,并贴着玻璃杯的内壁放入杯中。把几张纸巾揉成团塞在玻璃杯里,使前面放下去的纸巾紧贴着玻璃杯。在玻璃杯外侧贴上一圈胶带纸。并在胶带纸上标出表示上、下、左、右这4个方向的箭头。在每个箭头的下方各放一粒菜豆。一定要使每粒菜豆的种脐都朝向箭头所指的方向。接下来,向杯子里的纸巾洒一些水,使纸巾有一些湿,但是不要将纸巾弄得太湿。并且必须使纸巾保持潮湿的状态。连着7天观察杯子里的菜豆。

实验结果发现:无论豆子放置的方向如何,长出来的根都是向下生长的,而茎都是向上生长的。一般要7天后才能看出这种变化。

揭秘植物的生长方向

科学研究证明,植物生长素是一种调节植物生长速度的植物激素。每个植物体内都含有植物生长素。由于重力作用会使植物生长素在植物体内较低的部位聚集。植物不同的器官对生长素浓度的要求是不同的。生长素浓度低时促进根生长;浓度高时抑制根生长,但促进茎生长;浓度更高时则抑制茎生长。当植株平放时,由于重力作用,生长素移向下侧,茎部下侧生长素浓度高,生长比上侧快,使茎尖向上弯曲;根部下侧生长素浓度高到产生抑制的作用,生长比上侧慢,使根尖向下弯曲。由于植物的根和茎的这种特性,为农业生产提供了很大方便,所以播种时可以不管种子的姿态。否则,人们只好弯腰曲背,将种子一粒一粒地正向播到土里,那可麻烦了!

接下来,按照同样的实验用具,我们可以做下一个实验,看看哪些因素影响了植物茎干的生长缠绕方向。

需要缠绕支持物向上生长的植物

借用上述的实验器材,我们开始本次实验。操作如下:

用胶带纸将4支铅笔分别固定在玻璃杯的外侧,铅笔的位置要比玻璃杯里的豆子的位置高一些,铅笔要粘牢。静置一个星期。注意要让杯里的纸巾一直保持潮湿状态。在这个过程中,如果在外面有机会看到缠绕植物,可以观察一下它的缠绕方向,豆苗的茎绕着铅笔按逆时针方向上升。如果没有看到缠绕的现象,过几天再来观察。

豆苗为什么按照逆时针方向缠绕铅笔向上生长呢?原来,有些植物的茎本身细长而柔软,不能直立只能缠绕在其他物体上向上生长,这种茎就叫做缠绕茎,如牵牛花的茎。植物会缠绕,是因为在接触支持物的一面生长较慢,而另一面生长较快,因此它们就螺旋式地缠绕在支持物上。牵牛花的细茎会沿逆时针方向旋转,金银花等植物始终为顺时针方向旋转,而何首乌却有时左旋,有时右旋。有科学家假设,植物旋转缠绕的方向特性,是它们各自的祖先遗传下来的本能。

远在亿万年以前,有两种缠绕植物的始祖,一种生长在南半球,一种生长在北半球。为了获得更多的阳光和空间,使其生长发育得更好,它们茎的顶端就随时朝向东升西落的太阳。这样,生长在南半球植物的茎就向右旋转,生长在北半球植物的茎则向左旋转。经过漫长的适应、进化过程,它们便逐渐形成了各自旋转缠绕的固定的方向。以后,它们虽被移植到不同的地理位置,但其旋转缠绕的方向特性却被遗传下来而固定不变。而起源于赤道附近的单援植物,由于太阳当空,它们就不需要随太阳转动,因而其缠绕方向没有固定,可随意旋转缠绕。

自制豆芽

我们日常生活的餐桌上,经常吃的食物有黄豆芽和绿豆芽。

黄豆芽

黄豆蛋白质含量虽高,但由于它存在着胰蛋白酶抑制剂,使它的营养价值受到限制,所以人们提倡食用豆制品。黄豆在发芽过程中,这类物质大部分被降解破坏。

另外,黄豆中含有的不能被人体吸收,又易引起腹胀的棉子糖等物质,在发芽过程中急剧下降乃至全部消失,这就避免了吃黄豆后腹胀现象的发生。黄豆在发芽过程中,由于酶的作用,更多的钙、磷、铁、锌等矿物质元素被释放出来,这又增加了黄豆中矿物质的人体利用率。

绿豆芽

绿豆芽,指绿豆发的芽。绿豆在发芽过程中,维生素C会得到增加,而且部分蛋白质也会分解为人们所需的氨基酸,可达到绿豆原含量的几倍,所以绿豆芽的营养价值比绿豆更大。

食用芽菜是近年来受人们欢迎的蔬菜,芽菜中以绿豆芽最为便宜,而且营养丰富还能分解人身体里内的毒素,绿豆芽也是自然食用主义都所推崇的食品之一。绿豆在发芽过程中,维生素C会增加很多,而且部分蛋白质也会分解为各种人所需的氨基酸,可达到绿豆原含量的七倍,所以绿豆芽的营养价值比绿豆更大。

自制豆芽

看着一颗颗的小豆子,短短的几天时间就长出了嫩芽,真是一件让人开心的事情。自己动手在家发的绿豆芽,纯正天然,吃起来也特别有滋有味……

自己动手发绿豆芽准备:

因为绿豆芽的育芽过程是不能见阳光的,见了阳光,发出来的豆芽会变粉红色,吃起来也有苦味,所以需要准备一个不透明的大茶壶、水壶或者不透明的其它带盖容器。

原料:绿豆。

做法:

1.绿豆先浸泡一夜,泡至绿豆膨胀(或上午出门前泡水,下午回家后就可以开始育芽了);

2.把泡好的豆子平铺一层在茶壶底部(不宜过多);

3.把水倒掉盖好盖子,放在温暖的地方就可以了,容器内是湿润的环境,绿豆从此刻起开始蕴育萌芽了(要让豆子有足够的湿度,但又不能让豆子泡在水中);

4.大约每隔4~6小时,就做一次用水清理的动作,记得:一律从茶壶的嘴注入干净的水,然后再从茶壶的嘴将水沥出,这样可以保证整个过程不见阳光(不要过于好奇经常掀开盖子);

5.绿豆发芽很快,第一天,绿豆会冒出小小的点,第二天大概会有2~3厘米长,发到第四天就差不多可以收成了。

用清水把飘浮的豆壳冲掉,把豆芽放入沸水中焯熟,就可以依照自己的口味拌入葱姜末、辣椒、盐、糖、醋、麻油来享用了。

让水果腐烂变质的凶手

没有经过保鲜处理或者是未被加工过的水果,放置几天,很快就会烂掉坏掉。是什么让水果腐烂变质了呢?杀害水果的“凶手”是同一个生物类群吗?下面我们不妨自己动动手,找出“谋害”水果的真凶。

椰子上长出的霉菌

实验材料:一只椰子,一根橡皮筋,一只大塑料袋。

实验步骤:把椰子切开,并将椰子汁倒出。将椰子切口朝上,在房间里放两小时。再将切开的椰子合在一起,并用橡皮筋固定。接下来,把椰子放进塑料袋,然后在阴暗暖和的地方放一星期。每天打开观察一次,看看椰子的内侧与外侧有没有东西长出来。经过我们仔细的观察发现,椰子的外侧没什么变化。但是椰子的内侧发霉了,有不同颜色的斑点出现。

椰子上长出的这种霉是一种真菌。椰子的内侧出现的不同颜色的霉点是由空气中的多种真菌繁殖而成的。由于这些真菌没有叶绿素,无法制造生长所需的养料,所以必须从它们寄生的生物身上盗取生长所需的养料。霉菌在生活中随处可见,如空气中、衣服上、皮肤上及头发上等。霉的生长需要空气、养料和水。当霉菌落到潮湿又温暖,还有养料提供的地方时,就会大量繁殖,破坏物体原有的质地,使物体腐烂变质。

青霉菌在什么地方最容易繁殖

实验材料:两团棉球,两只橘子,两只柠檬,两只塑料袋,一只盘子,两根橡皮筋。

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