螞蟻是我們最常見的昆蟲,從小我們就能看到尸外四處爬行的螞蟻。螞蟻的足一共有6條,這6條足是如何協調行動的呢?恐怕沒有多少人想過這個問題。所以,我決定將了解螞蟻在不同條件下的步行方式作為我研究的課題。我認為,昆蟲極強的適應性除了與其身體結構和生理有關外,還與它的步行器官和步行方式有關。因此,我想通過觀察、研究螞蟻的步行方式(三對足的協調配合關系》,進一步弄清昆蟲步行的特點,研究的結果也許能對今后的仿生學應用有所幫助。
實施過程
主要實驗工具 螞蟻、攝像機、三腳架、電視機、錄像機、臺燈(為室內攝像提供光源)、毛筆。
實驗方法 用攝像機拍攝記錄螞蟻在不同條件下的運動方式(包括自然條件和人為條件下的多種步行方式),然后將拍攝的內容進行慢放及定格,記錄螞蟻三對足的運動順序及位置,并加以總結和比較。
主要觀察和比較內容分為以下三方面:
1,螞蟻在不同速度下的步行方式
(1)實驗過程
用攝像機拍攝記錄捕捉到的螞蟻在人為設置的各種條件下的步行方式。
①同一溫度下的不同條件(室溫20°C):在白紙上、坐標紙上、玻璃器皿上、在噪聲干擾時、在針或牙簽的驅趕下、樟腦丸氣味的刺激下和在水中的步行。
②改變溫度:螞蟻在較高溫度下(23°C-40°C)和較底溫度下(13°C—19°C)的步行。
(2)觀察結果
螞蟻三角式的步行規律:根據觀察,螞蟻的步行速度雖有所不同,但多數情況下為三角式的爬行方式。三角式的步行規律是:以三足為一組,交替行進的步行方式。即可將螞蟻三對足分為兩組:左前、右中、左后為一組,右前、左中、右后為一組。
2.螞蟻在不同質地的材料上的步行方式
(1)實驗過程
①螞蟻在自然條件下的步行:在香山,螞蟻窩附近,用攝像機拍攝記錄螞蟻在自然條件下的步行方式。
②螞蟻在其他質地的材料上的步行:用攝像機分別拍攝螞蟻在布上、紙筒上、玻璃溫度計上和線上的步行方式。
(2)觀察結果
螞蟻在自然條件下(在土地上)的步行方式為三角式;螞蟻在其他質地的材料步行時,其運動方式仍為三角式,但足的彎曲程度有所變化。質地光滑,足的接觸而弧度較大時,足的彎曲程度較小;質地粗糙,足的接觸面弧度較小時,足的彎曲程度較大。較為特殊的是螞蟻在細線上的步行。不僅足的彎曲程度明顯加大,且。足間的協調運動關系刁;再是典型的三角式方式,常因保持平衡的需要,適時改變足的運動狀態。
3.螞蟻在搬食時的步行方式
(1)實驗過程
在香山的螞蟻窩陽近,拋撒黃色米花糖,吸引螞蟻出洞搬運食物,同時用攝像機拍攝記錄螞蟻在搬運大小不同食物時的各種步行方式。然后,將拍攝的內容進行慢放及定格,記錄螞蟻三對足的步行順序及位置,并加以總結和比較。
(2)觀察結果
螞蟻無論在搬運大、小食物時總是以三角式方式步行。當食物較小時,且咀嚼式口器夾住食物。在搬運大型食物時,螞蟻還要用兩觸角夾住食物,協助搬運。有時,在搬運大型食物時,螞蟻用倒拉方式拖動食物,其步行方式為倒三角式(每組同時抬起的足同三角式,但方向向后)。
實驗結果
螞蟻在多數情況下都,是三角式步行,行動路線為“之”字形,快速步行時基本上還是三角式步行,但后足伸得更直,步幅、步距減小,頻率加快,行動路線接近直線型:在不同質地的材料上步行,主要影響足的彎曲度;螞蟻在搬運食物時,步行方式因食物的大小不同而有所不同。
點評:偉大的科學家伽利略說過:“科學的真理不應該從古代圣人的蒙著灰塵的書中去找,而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。”臧鵬遠同學的實踐表明,科學實踐活動并不是高不可攀的,科學實踐的選題就在每個人的身邊,只要勤于動腦、動手,腦到心到,從科學實踐中獲得的收益,也詐可使你終生受益。