重慶大學(xué)分營(yíng)：以花材為筆構(gòu)建月球生物圈

青少年高?？茖W(xué)營(yíng)特色活動(dòng)

在為期1周的2018青少年高校科學(xué)營(yíng)重慶大學(xué)分營(yíng)活動(dòng)中，營(yíng)員們聆聽專題報(bào)告，與名家大師面對(duì)面;走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，動(dòng)手動(dòng)腦實(shí)踐，體驗(yàn)科技魅力;參觀重慶市科普基地，感受科技氛圍;觀賞山城夜景，感受重慶魅力。營(yíng)員們不僅學(xué)習(xí)了科學(xué)前沿知識(shí)，感受了科學(xué)研究魅力，提高了科學(xué)興趣，提升了科學(xué)思維和創(chuàng)新實(shí)踐能力，更收獲了深厚的友誼和志同道合的朋友。其中，動(dòng)手構(gòu)建“月球生物圈”活動(dòng)加深了營(yíng)員對(duì)生態(tài)平衡的理解，營(yíng)員們紛紛表示，期待早日看到月球生物圈變成現(xiàn)實(shí)。

自古以來(lái)，關(guān)于月球有著很多美麗的傳說(shuō)。今天，隨著我國(guó)航天技術(shù)和深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，從嫦娥一號(hào)到嫦娥四號(hào)的成功發(fā)射升空，讓嫦娥奔月由美麗傳說(shuō)變成現(xiàn)實(shí)。由重慶大學(xué)牽頭的嫦娥四號(hào)“生物科普試驗(yàn)載荷”，于2018年底發(fā)射前往月球。載荷是一個(gè)由植物、動(dòng)物和微生物構(gòu)成的微型生態(tài)圈系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、照片或視頻展示動(dòng)植物和微生物在月面的生命活動(dòng)，普及生物學(xué)知識(shí)，同時(shí)激發(fā)人們對(duì)宇宙探索的熱情，提高人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，宣傳我國(guó)探月工程成果，增強(qiáng)民眾的民族自豪感，彰顯我國(guó)在航天及其相關(guān)技術(shù)研究領(lǐng)域的巨大成就和國(guó)際領(lǐng)先地位。重慶大學(xué)分營(yíng)似此項(xiàng)目為依托，設(shè)計(jì)了高校科學(xué)營(yíng)體驗(yàn)活動(dòng)——以花材為筆構(gòu)建月球生物圈。

科學(xué)原理

月球微型生物圈是一個(gè)小型生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，由其中的各種生物和所處的環(huán)境構(gòu)成。在這個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中，植物充當(dāng)生產(chǎn)者，動(dòng)物充當(dāng)消費(fèi)者，微生物充當(dāng)分解者。作為生產(chǎn)者，植物能夠通過(guò)光合作用不斷吸收空氣中的二氧化碳，并釋放出氧氣，供所有生物進(jìn)行呼吸作用。此外，植物通過(guò)光合作用將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，為消費(fèi)者提供食物來(lái)源。作為消費(fèi)者，動(dòng)物會(huì)消耗生產(chǎn)者提供的有機(jī)物和氧氣，并排放出二氧化碳。作為分解者，微生物一方面會(huì)消耗生產(chǎn)者提供的氧氣，另一方面會(huì)將動(dòng)植物的殘?bào)w和排泄物分解為無(wú)機(jī)物，供生產(chǎn)者所需。這樣，一個(gè)微型的生態(tài)圈就構(gòu)成了。

生物科普載荷項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的微型生物圈是基于月球環(huán)境構(gòu)建的。月球的環(huán)境非常惡劣，月球上的l天相當(dāng)于地球上的1個(gè)月，而且溫差大、重力小、輻射強(qiáng)，很難適宜生物生存。因此，需要挑選抗逆性很強(qiáng)，且具有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和研究?jī)r(jià)值的生物。如何將地球上的植物、動(dòng)物及微生物在外太空極端生境下進(jìn)行繁殖和培育，并在一個(gè)生態(tài)圈中生長(zhǎng)發(fā)育，這對(duì)于未來(lái)在月球建立人類基地，為人類提供新鮮安全的食物來(lái)源，具有重要意義。

活動(dòng)內(nèi)容及步驟

本次體驗(yàn)活動(dòng)采用的是壓花技術(shù)，即利用物理和化學(xué)方法，將植物材料包括根、莖、葉、花、果、樹皮等經(jīng)脫水、保色、壓制和干燥處理成平面花材，經(jīng)過(guò)巧妙構(gòu)思，制作成一幅幅精美的裝飾畫，這幅畫的主題是構(gòu)建月球生物圈。要求營(yíng)員們利用花材組合成所需的生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者等，以花材為筆，作畫設(shè)計(jì)一個(gè)物質(zhì)能量能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的、在月球可持續(xù)的生物圈。

采集：采集適合用的花和葉子，水分少、花瓣單薄的植物尤其合適，例如三色堇、香雪球等。

壓制：將花或葉子夾于壓花板中，普通壓花板需要3～4天，微波壓花板需要3～4分鐘。

拼貼：將壓好的花材隨自己的喜好組合成一個(gè)設(shè)計(jì)合理的月球生物圈，粘在卡紙上。

裝裱：利用塑封機(jī)過(guò)塑或者冷裱膜將其裝裱。 實(shí)驗(yàn)延展

生物圈的概念是由奧地利地質(zhì)學(xué)家休斯（E. Suess）在1875年首次提出的，是指地球上有生命活動(dòng)的領(lǐng)域及其居住環(huán)境的整體。在生物圈中，人是占統(tǒng)治地位的生物，但隨著人類的不斷發(fā)展，地球生態(tài)圈遭到了嚴(yán)重的破壞。人類為了更好地繁衍，大肆砍伐森林，開墾農(nóng)田，使得全球植被減少，隨之而來(lái)的后果是大范圍的水土流失、耕地質(zhì)量下降，甚至發(fā)生荒漠化。同時(shí)，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，危及人類自身的健康。

壓花藝術(shù)來(lái)源于植物標(biāo)本。最早的植物標(biāo)本是從公元前305年的埃及墳?zāi)怪谐鐾恋?，距今大?300年，存放在英國(guó)皇家植物園。1500年意大利人開始有系統(tǒng)地整理，呈現(xiàn)藝術(shù)的風(fēng)格，并且編輯成書。意大利的Luca Ghini（1500-1566）是公認(rèn)最早制作系統(tǒng)的植物標(biāo)本并將其編輯成書的人?？上帉懙闹参飿?biāo)本書籍只有散頁(yè)，存放在意大利佛羅倫薩的博物館里。世界上保存最完整的最古老的植物標(biāo)本書籍叫《Petrus Cadé Herbarium》（1566），存放在荷蘭國(guó)家植物博物館里。

從19世紀(jì)后半葉到英國(guó)維多利亞女王時(shí)代，壓花藝術(shù)到達(dá)一個(gè)新的高潮。和插花藝術(shù)一樣，壓花成為宮廷貴婦自?shī)首詷?lè)的上流社會(huì)活動(dòng)。日本是壓花藝術(shù)比較成熟的國(guó)家，并且將其發(fā)展成和插花一樣有地位的國(guó)家級(jí)藝術(shù)。壓花藝術(shù)能夠?qū)⑷藗兊呢S富想象、真情、感悟賦予在植物上，并通過(guò)植物本身的色彩、形態(tài)展現(xiàn)出來(lái)，有益于修身養(yǎng)性、陶冶情操。

活動(dòng)總結(jié)

通過(guò)開展本活動(dòng)，引導(dǎo)營(yíng)員仰望星空，激發(fā)航空夢(mèng)想，從而埋下科學(xué)的種子。通過(guò)壓制花材、做壓花書簽、以花材為筆作畫，在潛移默化中增進(jìn)營(yíng)員對(duì)各種植物和大自然的了解，激發(fā)營(yíng)員愛(ài)護(hù)植物、保護(hù)生物多樣性和保護(hù)環(huán)境的自覺(jué)意識(shí)，獲得創(chuàng)作過(guò)程的自我愉悅。

活動(dòng)普及了月球生態(tài)相關(guān)知識(shí)，拓寬了本次科學(xué)營(yíng)活動(dòng)所覆蓋的科學(xué)領(lǐng)域;將壓花藝術(shù)與月球生態(tài)圈知識(shí)結(jié)合，增加了本次活動(dòng)的趣味性與技術(shù)性。與當(dāng)前國(guó)家空間戰(zhàn)略任務(wù)相結(jié)合，以營(yíng)員的視角構(gòu)建月球生物圈，讓營(yíng)員主動(dòng)思考月球生物圈有什么，什么生物適合月球環(huán)境等，激發(fā)青年學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，對(duì)于他們未來(lái)的科研探究起到啟蒙的作用。

“勇于追求真理，不迷信權(quán)威，不因循守舊，不斷探索，這是祖國(guó)科技工作者們秉承的科學(xué)精神。透過(guò)教授們的報(bào)告，我深深地體會(huì)到了他們身上不斷實(shí)踐、敢于創(chuàng)新的品質(zhì)。正是因?yàn)樯朴趧?chuàng)新的科學(xué)家和工程師一次次的實(shí)驗(yàn)、一次次的改進(jìn)、一次次努力所凝聚的心血，造就了我們富強(qiáng)的新中國(guó)。這次科學(xué)營(yíng)活動(dòng)，我親自體驗(yàn)了最前沿的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，了解了許多以前在中學(xué)接觸不到的新知識(shí)，我明白了任何事都要行于堅(jiān)守，成于創(chuàng)新。在今后的學(xué)習(xí)生活中，我要自主學(xué)習(xí)探索，敢于創(chuàng)新實(shí)踐，努力學(xué)習(xí)基本理論，做一個(gè)科學(xué)的實(shí)踐者、青春的圓夢(mèng)人！”

——四川省達(dá)州市宣漢中學(xué) 王彥然