
三名研究蚂蚁的中学生正在自己设计的蚂蚁人工巢穴进行观察研究
晚报记者 龚星 现场图片
最近,上海大学附属中学的陈诗琪、王静怡、王啸天三名同学得知了一个好消息:他们作为保送生被同济大学提前录取。而他们获得保送生资格的原因,竟然是研究不起眼的蚂蚁,并将于下月赴美参加第64届英特尔国际科学与工程大奖赛。
受CT机启发拍摄蚁穴切面
走进实验室,记者就被眼前的景象吸引住了:那里摆放着许多瓶瓶罐罐,里面都有蚂蚁在成群结队地爬行。陈诗琪、王静怡两名女生正在观察它们,男生王啸天则在电脑前工作。自从被同济大学录取后,他们每天上午上课,下午进实验室,在王伟庆老师的指导下继续探索蚂蚁世界的奥秘。
这三个孩子怎么会想到研究蚂蚁的呢?陈诗琪告诉记者,高一暑假在崇明岛军训时,她无意中看到了一个蚂蚁巢穴,并看到一群蚂蚁正在往里搬运死亡的昆虫,这激起了她的兴趣。开学后,她加入学校的生物社团,选择蚂蚁作为研究对象,并得到了王静怡、王啸天等社团成员的支持。
从那以后,校园里的绿化带成为他们每天都去的地方。在树丛中、土壤里,他们四处搜寻蚂蚁的巢穴。 “找到巢穴后,我们想研究它的结构,为此想了不少办法。 ”小陈说。这些办法包括:用切割瓷砖的机器切割巢穴、将石膏灌注进蚁穴,但都没有成功。最终,他们受到医院里CT机和火锅店里加工羊肉片的启发,想出了妙招——把整个蚁穴挖出来后,放入冰箱冷冻室;冷冻五天后取出,用数控机床每隔5毫米进行一次横向切割,并用相机拍摄每个切面的图像。
将这些图像输入计算机软件后,蚁穴的3D模型诞生了。在电脑前,王啸天向记者展示了这个模型。只见蚁穴的出入口只有三个,但地表下的通道错综复杂,有些通道的走向与地面平行,有些则往下延伸。不少通道的末端有一定程度的膨大,形成了一个个“房间”,供蚂蚁居住和储存物品。
发现蚁后是筑巢“总工程师”
弄清蚁穴的结构后,三名“蚂蚁专家”开始研究蚂蚁筑巢的过程。由于上海本地蚂蚁——形虹臭蚁的个头很小,筑巢慢,不利于观察,他们从云南买来了大个头的日本弓背蚁、红头弓背蚁。他们把这两种蚂蚁放入装有海藻凝胶的密封透明罐子里,用摄像机记录它们的筑巢过程。
结果学生发现,蚁后是“总工程师”。在筑巢过程中,蚁后首先要负责选址,当它选定了开挖点后,就会呆在那里不动,工蚁们便聚拢过来,从蚁后的腹部下方垂直向下挖掘。在工蚁们奋力开挖时,蚁后也不会闲着。对照试验表明,有蚁后的蚁群在挖通道时,深度保持一致,使得从两边开挖的通道可以精确地横向贯通;而缺少蚁后的蚁群挖出的通道十分杂乱,且只有纵向通道。小陈他们猜测,蚁后可能是用激素调控着整个建设进程。
“争取今后做一名生物学家”
在去年举行的全国青少年科技创新大赛上,陈诗琪、王静怡、王啸天合作的课题《蚂蚁筑巢及其在巢穴内行为的初步探究》从众多项目中脱颖而出,获得了一等奖。评委们认为,这是一项以学生兴趣为导向的研究,在科研方法和结论上都有很多创新点,且极富趣味。
根据教育部规定,在全国科技创新大赛上获得一等奖的中学生有保送高校的资格。取得这一资格后,小陈他们参加了同济大学的保送生考试。考试采取笔试形式,只考语文和数学,题目不算难。据同济招生办老师介绍,这三名学生笔试成绩都比较好。在专家评审环节中,教授们在看了他们的蚂蚁探究论文后,都给予了高度评价。于是,他们被同济大学提前录取。其中,王静怡进入的是生物科学系,与蚂蚁的关系最密切。对此她笑着说:“我现在做梦都经常梦到蚂蚁,是它们让我喜欢上了这门学科,我打算走科研道路,争取今后做一名生物学家! ”
http://newspaper.jfdaily.com/xwwb/html/2013-04/11/content_1005819.htm