磁力對右螺旋植物纏繞特性影響的實驗探究

馮斌

研究背景

學校的植物園里有幾塊菜地，我們植物小組經常去進行田問管理。四季豆田里的一種奇特現象引發了我的好奇心：怎么四季豆的莖都是沿著右螺旋方向繞在竹竿上呢？我好想知道是為什么！

研究目的與假設

研究目的是了解磁場對右螺旋植物有沒有影響，影響有多大。我假設磁力對右螺旋纏繞植物有影響，并且磁力越大影響越大。

研究內容

觀察右螺旋植物是否受磁場的影響。

觀察單塊磁鐵的磁力對纏繞植物兩螺旋間距的影響。

觀察按一定方式排列的多塊磁鐵對右螺旋纏繞植物纏繞習性的影響。實驗內容與設備

實驗分為3個環節：①觀察、探究自然生長的7種右螺旋植物，包括打碗花、菜豆、牽牛花、刀豆、羊角角、野大薯和大薯。觀察這7種右螺旋纏繞植物在磁力作用下的右螺旋特性變化。②探究單塊磁鐵的磁力對四季豆的兩螺旋間距及螺旋方向的影響。③探究多塊縱向排列的磁鐵組合對四季豆兩螺旋間距、螺旋方向的影響。

我使用的磁感應強度測量儀為WT—3A型毫特斯拉計。測得實驗所用強磁鐵的磁感應強度為269mT。測量探頭距離磁鐵1cm時，測得磁感應強度值為119mT——這個距離就是我們在實驗裝置中磁鐵與植物螺旋莖之間的實際距離。

結果與分析

磁力對7種自然生長的右螺旋纏繞植物的干擾研究

實驗結果表明，磁力對這7種右螺旋植物的右螺旋習性都有明顯的影響：受磁力干擾影響，菜豆和牽牛花的纏繞莖放棄右旋（圖1），可以看出莖的變化痕跡；打碗花在磁力干擾下，放棄右螺旋并向著磁鐵方向生長（圖2）；大薯在磁力干擾下，右螺旋路徑有明顯的改變痕跡（圖3）。

單塊磁鐵的磁力對四季豆的螺旋間距及螺旋方向的影響。

實驗選擇的右螺旋纏繞植物為四季豆，將它們分別種在30個一樣大小、有肥料的花盆里，每盆1株；其中24盆為實驗組，6盆為空白對照組。實驗組24盆中隨機以每3盆為1小組，共分為8組。磁鐵分別放在植株的東西南北4個方向。另外6株健康植株，插1根竹竿讓其自然纏繞生長，作為空白對照組。圖4中，左為實驗組，右為空白對照組。

實驗結果表明，實驗組的四季豆莖都出現了暫時停止右旋、豎直向上的生長現象：豎直生長距離平均約15cm，超過了這段距離以后又開始了右旋，即在單塊磁鐵影響下，四季豆莖螺旋間距平均為15cm。而對照組的螺旋間距只有8cm。通過比較可以發現，單塊磁鐵對四季豆莖的螺旋間距產生了顯著的影響。

多塊豎向排列的磁鐵組合對四季豆莖螺旋間距及螺旋方向的影響。

我在實驗中設置了并列的多塊磁鐵，以便觀察四季豆莖還能不能越過磁力作用區，繼續它的右旋習性，見圖5。結果發現，四季豆的莖不能越過磁力作用區，它會一直向上生長，最后在重力作用下出現彎折。

結論與體會

結論

實驗結果表明，7種實驗的右螺旋植物都受到磁力的影響；在單塊磁鐵磁力的作用下，四季豆莖的螺旋間距明顯擴大；在多塊磁鐵連續磁場的作用下，四季豆的右螺旋無法繼續，改為豎直向上生長。

收獲與體會

通過探究，我學會了如何通過實驗揭示自然界的秘密。本次探究讓我了解了右螺旋纏繞植物在磁場作用下纏繞習性的改變。同時，我還學會了查找文獻資料的方法，學習了大量相關知識。非常感謝老師的大力幫助和指導，讓我不僅僅收獲了一條“魚”，而且還學會了“釣魚”！本次大賽過后，我還想繼續研究我的發現，看它是否有助于農業生產。

磁生物效應指的是磁性物質對生物的作用和影響，涉及物理學和生物學的交叉，是生命科學中值得探究的問題。作者通過實驗，觀察了8種右螺旋植物在磁力作用下的表現，取得了一些可靠的結論，研究方案設計較為合理，建議今后重復實驗，進一步揭示磁力對植物生長的影響。