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宣道中學 Group 7 p2/14 目錄 1 考察摘要 2 考察研究基本資料 2.1 摘要 2.2 研究地點及對象 2.3 研習概念 2.4 研習所考慮的因素 2.5 考察的日期及各項環境資料 3 文獻資料 3.1 黃金葛 3.2 白千層 4 研習 4.1 對於研究對象的鑑定 ****************** 4.2 環境因素 4.2.1 光強度 4.2.2 風速 *************************** 4.2.3 溫度 4.2.4 空氣相對濕度 4.3 生物因素 4.3.1 樹高 4.3.2 葉片大小 4.3.3 樹皮的抗張系數 4.4 研究所需設備及器材 4.5 量度因素之方法 4.6 實驗方法及目的 4.6.1 樹皮抗張系數實驗 4.6.2 樹皮鉤掛性模擬實驗 (hold 住先, 未知做到與否 ) 5 考察結果及數據描述 6 考察結果討論 7 結論
宣道中學 Group 7 p3/14 1 引言 植物附上牆壁 鐵絲網, 抑或在公共廁所種植並非新鮮事物 然而, 在磨榕嶺 ( 是次考察的地方 ) 的白千層林中, 卻發現一種攀附植物 - 黃金葛 Epipremnum aureum, 攀附上在白千層樹上生長極為茂密 它們覆蓋了幾乎整個樹林的所有白千層樹幹及每一串地面 對此獨特而繁茂的生長現象, 本組展開科學探究, 研究磨榕嶺上白千層樹林內黃金葛繁盛生長的原因 1.1 研究地點 1.1.1 磨榕嶺簡介 良景村依青山而建, 沿良景村村後一條小徑前行大約 5 分鐘, 即到達良田坳內的磨榕嶺 屯門良田坳內的磨榕嶺, 位於菠蘿山山腳位置 該處為一茂密的樹林, 平時人煙稀少 在通往磨榕嶺小路兩旁的樹木生長茂盛, 草木扶疏, 其中蕉樹和白千層的數目為最多 磨榕嶺的人工開發程度極低, 綜觀整個樹林沒有受到破壞的痕跡, 環境天然 我們發現同種的樹木聚集生長, 所以可以將林概括分成白千層區域白千層區域及蕉樹區域 1.1.2 黃金葛在磨榕嶺的生長情況 1.2 研究問題 在白千層區域中, 黃金葛生長極其茂密 它們除了覆蓋了整個白千層區域的全部地面, 更攀附到幾乎每一夥白千層株上 每株的主幹都被黃金葛濃密覆蓋 而蕉樹生長相對白千層矮小, 較光, 地方亦較為空曠 是次研習主要的研究問題是 : 磨榕嶺上的白千層樹林提供了甚麼特別的生態因素使黃金葛生長茂盛? 然而, 白千層樹林整體上其實由兩個層面的生境組成, 分別是白千層樹林生境及白千層樹株的微生境 因此, 是次研習的研究問題可以分為兩個分題 :
宣道中學 Group 7 p4/14 1.2.1 白千層樹林 ( 一個特別的生境 ) 提供了甚麼有利黃金葛生長的因素? 1.2.2 白千層樹株 ( 一個獨特的微生境 ) 提供了甚麼有利黃金葛生長的因素? 1.3 研究概念 當中考慮的因素包括 : 光強度 風速 濕度 所攀附的樹木樹皮特性等等 (1) 環境因素 (2) 生物因素 研習所考慮的因素 * 光強度 * 風速 * 溫度 * 空氣相對濕度 * 樹皮的抗張系數 * 樹高 * 葉片大小 * 葉片密度 考察的日期及各項環境資料 第一次考察 第二次考察 第三次考察 第四次考察 第五次考察 考察日期 28/2 10/3 20/3 31/3 4/4 最高溫度 22.8 C 21.4 C 27.9 C 24.5 C 26.2 C 最低溫度 20.8 C 17.5 C 21.4 C 17.1 C 21.1 C 草地溫度 18.6 C 16.6 C 19.8 C 18.4 C 19.4 C 相對濕度 78-90% 63-84% 65-95% 68-85% 70-86% 雨量 微量 0 毫米 0 毫米 微量 微量 日照時間 0.7 小時 1.6 小時 5.9 小時 3.7 小時 2.6 小時 紫外線 2 ( 低 ) 2 ( 低 ) 3 ( 中等 ) 3 ( 中等 ) 4 ( 中等 )
宣道中學 Group 7 p5/14 黃金葛 Epipremnum aureum 學名是, 又名綠蘿, 原產於索羅門群島, 屬天南星科 黃金葛的滕可以生長成 20 米高, 直徑達 4cm. 攀緣高大樹木生長 除此之外, 黃金葛是一種生長力相當強的植物, 但不會在陰暗的地方生長, 因為其需要適量的陽光以助生長 它的生長速度可算是十分迅速, 在不同月份的生長情況亦有異, 在夏天生長會極快, 而冬天則放緩 黃金葛的葉子常綠, 節處會長出氣根, 葉呈心臟形, 隨蔓莖伸長而長大, 大至 100cm 長,45cm 闊 ) 葉及葉柄 蔓莖均呈黃綠色, 葉片上有不規則黃金色或白色斑塊, 很少開花, 花朵可長至 23cm 長 當接近根部的莖變成很深的啡色 / 黑色, 軟軟好像快要腐爛一般時, 可能有細菌感染, 立枯絲核菌 另外, 黃金葛的汁液具有毒性, 若不慎接觸到, 則會引起皮膚炎 ; 若接觸的部位是 口部, 則會造成嘴唇紅腫, 或引起腹瀉症狀, 所以在採摘或種植黃金葛後, 一定要仔細 地洗手, 否則有可能會中毒 喜歡在蔭蔽及潮濕環境生長的黃金葛, 現在在家庭中常作為觀葉植物栽培 由於其 是藤本植物的特點, 適宜吊盆栽植或植於圖騰柱上 黃金葛可水種, 亦可用泥種的
宣道中學 Group 7 p6/14 白千層 白千層是千層樹的的其中一種 千層樹是生長在澳洲的一個植物屬, 目前已知有 236 種, 其中 230 種原產於澳洲,1 其餘生長在印度尼西亞 新畿內亞 新喀里多尼亞和馬來西亞, 為桃金科植物 本屬植物都是木本, 有喬木和灌木, 可生長 2-30 米高, 都是屬於長綠樹, 樹皮一層層剝落, 所以叫 千層樹 樹葉為 1-25 厘米長,0.5-7 厘米寬, 邊緣光滑, 顏色從深綠到灰綠, 花沿着樹榦生長, 顏色有白色 粉紅色 紅色 黃色和綠色 蒴果, 每個內含幾個種子 千層樹的種類很多, 不容易區分, 一般為了和紅千層區分, 都叫做 白千層 也有小型的被成為 蜜桃金娘, 也有可以提煉香精油的種類, 由於提煉出的油叫做 茶油 而被稱為 油茶樹 (Melaleuca alternifolia) 千層樹的樹皮色澤較淡, 但生長在水邊的樹有時被樹葉的顏色侵透顯成棕色 野生的千層樹主要生長在靠近水邊或沼澤地邊緣 白千層的用途包括有的灌木樹葉當年被早年移居的歐洲人作為茶的代用品 另外, 澳洲本土的一些昆蟲以千層樹的葉為食 科學分類 : 域 : 真核域界 : 植物界門 : 被子植物門綱 : 雙子葉植物綱目 : 桃金娘目科 : 桃金娘科屬 : 千層樹屬
宣道中學 Group 7 p7/14 為更深入了解兩者之間的關係, 本組設立了數個實驗, 並到考察地點收集各類樣本數 據, 以分析白千層在當中給予黃金葛的有利環境 (1) 光強度 假設 : 黃金葛在某些光強度範圍下是較為有利生長的 實驗概念 : 由於觀察到黃金葛攀附百千層的情況理想 ( 又高又密 ), 而攀附蕉樹的情況較差, 故測定兩種樹木身處的光強度, 從而探究合適黃金生長的光強度 實驗儀器 : Data Logger(W/ 光強度探測附件 ) 長竹 長梯 測量步驟 : 1. 首先, 用膠紙貼緊 Data Logger, 防止測量時跌下, 且於竹上記錄 1M,2M,3M 位置, 以便測量 2. 啟動 Data Logger 的表格模式, 程式自動每一秒記錄一個數據, 把竹舉至相應高度 10 秒, 快速取下 Data Logger 並記錄中位數值 測量結果 : 白千層 1 白千層 2 白千層 3 蕉樹 1 蕉樹 2 蕉樹 3 1m 260.4 37.0 42.2 600.0 1022.7 280.8 2m 314.7 110.5 136 741.4 3038.7 516.4 3m 218.4 263.0 178 2692.1 5248.7 539.0 4m 168.6 71.4 69.6 n/a n/a n/a 5m 261.3 176.2 42.1 n/a n/a n/a 6m 547.2 759.0 112.8 n/a n/a n/a 平均值 264.5 136 118.7 1344.5 3103.4 445.4
宣道中學 Group 7 p8/14 結果 : 數據顯示, 黃金葛在白千層林中所接收到的光強度低於在蕉樹林中所接收到的光 強度 在量度光強度的時候, 由於樹葉的密度及密度會影響光強度的量度值 所以簡單來說, 如果感光器上方有大量而且密集的樹密遮蔽, 所量得的光強度會 較低 從以上數據, 光強度其實不一定與樹木的高度成正比關係 有見及此, 在比較光 強度時, 我們將考慮樹木 1-3m 的光強度平均值 從圖表 2 中, 在蕉樹獲得的平均值皆遠遠高於在白千層獲得的平均值 所以, 密集的白千層林營造了較低光強度的環境 ; 相反, 空曠的蕉樹林則營造了 較高光強度的環境 推論 : 引起此結果的主要因素為以下三項 : (1) 白千層的高度遠大於蕉樹的高度 (2) 白千層的葉片面積 < 蕉樹的葉片面積但白千層的葉片密度 > 蕉樹的葉片密度 (3) 白千層樹冠覆蓋範圍 > 蕉樹樹冠的覆蓋範圍 結論 : 黃金葛較喜好攀附於低光強度的環境 不同樹木的光強度平均值 3500 3000 光強度 (lux) 2500 2000 1500 1000 500 0 白千層 1 白千層 2 白千層 3 蕉樹 1 蕉樹 2 蕉樹 3
宣道中學 Group 7 p9/14 實驗儀器 : 濕度計風速計溫度計長竹 測量步驟 : (2) 空氣相對濕度 風速及溫度 1. 利用長竹及膠紙把濕度計 / 風速計 / 溫度計固定於 2M 高位置 2. 置長竹於待測量位置, 記錄讀數 測量結果 : 白千層 1 白千層 2 白千層 3 蕉樹 1 蕉樹 2 蕉樹 3 風速 0.2ms -1 0ms -1 0ms -1 0.4ms -1 0.6ms -1 1.1ms -1 濕度 78.1% 79.3% 79.8% 74.6% 75.4% 73.4% 溫度 結果 : 關於風速 : 每個測量點的風速極低, 數字相差不大, 最高亦只有 1.1ms -1 關於濕度 : 白千層林的濕度是略高於蕉樹林的濕度, 一般約為 75-80% 關於溫度 : 所量得的溫度普遍介乎於 *^@!re(&ijgtf(@& 分析及推論 : 首先, 考察地點中, 白千層生長得高而荗密, 因而造就了以上的測量結果 : 風速低, 濕度高 ; 尤其在雨後的日子, 水氣較容易被困在白千層林中, 所以濕度一般較高 相反, 但蕉樹排佈卻較為稀疏, 密度較低, 水氣容易散去 此外, 考察當日的風速極低, 約為 0ms -1 ~ 0.6ms -1 這是因為高而密集的白千層妨礙了風的進入所造成的 結論 : 在磨榕嶺, 植物所營造出來的環境是有利於黃金葛生長的 從溫度的角度考慮, 黃金葛較適合於溫暖的環境下生長, 一般介乎於 24-26 C; 而風速及濕度方面, 兩者關係密切, 簡單來說 : 風速低, 濕度高 ; 風速高, 濕度低 而磨榕嶺正正提供了多濕的環境, 予黃金葛繁盛地生長
宣道中學 Group 7 p10/14 (3) 樹木的高度 量度方法 : 利用三角學知識, 測度量度者頭部至樹頂的仰角, 以及量度者與樹底的距離, 利用 tan 便能求得百 千層及蕉樹的高度 各樹木白千層 1 ( 林外 ) 白千層 2 ( 林內 ) 白千層 3 ( 林內 ) 白千層 4 ( 林內 ) 蕉樹 1 蕉樹 2 蕉樹 3 蕉樹 4 高度 ~8.1m ~17.1m ~17.9m ~18.1m ~2.1m ~2.2m ~2.1m ~3.2m 結果 : 比較兩者在不同位置上的生長情況 白千層的高度 >>> 蕉樹的高度
宣道中學 Group 7 p11/14 (4) 葉片的面積比 榭葉 X ( 闊 ) Y ( 長 ) 黃金葛 (1) 39.5 cm 48.2 cm 黃金葛 (2) 33.3 cm 37.5 cm 黃金葛 (3) 29 cm 32.5 cm 黃金葛 (4) 7.3 cm 8.3 cm 黃金葛 (5) 6.6 cm 9 cm 黃金葛 (6) 6.9 cm 8.5 cm 黃金葛 (7) 6.3 cm 7.6 cm 黃金葛 (8) 5.5 cm 6.3 cm 黃金葛 (9) 10.5 cm 10.5 cm 黃金葛 (10) 9.3 cm 10.9 cm
宣道中學 Group 7 p12/14 (5) 樹皮質地 假設 : 黃金葛的氣根較容易伸入白千層鬆軟的樹皮, 以幫助攀緣 實驗概念 : 本實驗測試樹皮承受壓力的能力, 從而探討黃金葛的氣根是否容易插入某些樹皮, 證明樹皮表面能否為黃金葛提供有利的攀附條件 實驗原理 : 如以下步驟設立實驗系統, 當彈簧秤上樹皮, 隨即向樹皮予壓力, 這過程是模仿黃金葛氣根插入樹皮的過程 ; 若果令到樹皮樣本裂開所用的鐵片數目愈多, 證明樹皮硬度愈高, 氣根便難以插入樹皮 實驗儀器 : 百千層樹皮樣本 (5mm 厚,12 x4 cm) 百千層樹皮樣本 (5mm 厚,12 x4 cm) 香蕉樹皮樣本 (2mm 厚,12 x4 cm) 實驗步驟 : 1 塊百千層樹皮樣本 (2mm 厚,12 x4 cm) 1 塊彈簧秤一個 1 塊膠紙一卷 1. 用剪刀分別剪下 12cm x 4cm 的百千層樹皮及香蕉樹皮樣本, 1 塊香蕉樹皮樣本 (5mm 厚,12 x4 cm) 1 塊 2. 如圖, 固定樹皮樣本 3. 用彈簧秤, 每一塊樹皮的中心位置,
宣道中學 Group 7 p13/14 4. 一塊一塊地加上鐵片, 直至樹皮斷裂, 記錄所加上鐵片數目 5. 為了增加準確性, 重覆以上實驗一次 所用鐵片的數目 ( 組一 ) 所用鐵片的數目 ( 組二 ) 百千層樹皮 20g x 5 塊 (100g) 20g x 2 塊 (40g) 香蕉樹樹皮 100g x 4 塊 (400g) 20g x 4 塊 (80g) * 組一為 5mm 厚樹皮, 組二為 2mm 厚樹皮,
宣道中學 Group 7 p14/14 總結 一. 植物的潛能每個人都會有其內在的潛能, 同樣地, 植物也有著不可思議的潛能 是次考察過程中所看見的黃金葛, 比一般所見的黃金葛葉片, 明顯地較為巨型和龐大 而白千層亦比平日所見的, 高出一倍有多 由此可見, 只要提供合適的環境及生長因素, 植物即可發揮其深不可測的潛能 二. 植物對於光強度的傾向也許一直以來, 很多人都會認為植物會傾向生長於光強度最高的地方, 然而, 是次考察中的研究對象 ----- 黃金葛, 反而捨棄擁有較高光強度的蕉林中生活, 卻偏好在白千層林的半陰環境 三. 共生界限不清晰生物書中所提及各種生物的關係, 他們的定義是非常清晰, 可是在現實當中, 生物之間的共生關係卻比較含糊 憑肉眼所觀察, 白千層從黃金葛所得到的益處是不明顯的 因此, 黃金葛與白千層之間究竟是片利共生, 還是互利共生, 到現在也不能夠肯定是前者或是後者