趣玩科学|破译乌龟的性别密码

2025-04-21 14:29 掌上温州客户端 

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科学部落·我是科学小播客
本栏目由温州市教育教学研究院合办

叶沐洋

温州市实验小学四(3)班

科学方面的荣誉:

市青少年科创先锋,市科技馆吉祥物“鹿呦呦”命名者,鹿城区近视防控小小代“眼”人。自一年级起,叶沐洋致力于家庭实验与科学部落格的建设,历经四年积累了200多篇日志,点击量破160万。

他曾获省“科学三分钟”一等奖、市青少年科技创新大赛一等奖、全国科技小记者首届科普创作大赛二等奖、全国科学脱口秀三等奖、“沈括杯”科普视频银奖、市中小学科学部落格评比一等奖、鹿城区记录本评比第一名、市“我与科技馆的那些事儿”第一名。

2024年,他参加全国中小学科学教育研讨活动,受到全国政协常委、教科卫体委员会副主任尚勇,科学院士李承森、武向平,市教研院施昌魏老师点赞。

指导老师:许婧

温州市实验小学科学教师。鹿城区教坛新秀,温州市青少年科技创新大赛优秀科技辅导员,曾获温州市小学科学课堂教学评比一等奖。许老师与实小的科学团队共同点亮“家庭实验室研究中心”的星火,他们以九大特色场域为经纬,织就一张覆盖家庭与校园的科学探索之网,将艰深的定理化作孩子们掌心的玩具。许老师认为,学生的精彩是老师最大的成功。看到孩子们在一次次实验中去好奇、去探索、去享受自我突破的快乐,是一件美妙的事。


实验缘起

我曾在中国科技馆巨幕电影《海龟的奇幻之旅》里看到,由于全球气候变暖,海龟巢穴所处的海滩温度也随之发生变化,乌龟面临种群危机。若海龟卵产在温度过高的沙滩,孵出的龟是雌性,因此雄性幼龟变少,让整个海龟种群陷入危险。人类的性别是由染色体上的基因决定,乌龟的性别真的由温度决定的?我准备用温度调控实验,来一探究竟。


实验过程概述

我的实验分三步推进:自然孵化观察、精准控温实验、孵化效率测试。

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探究一:
自然孵化观察—— 温度波动对幼龟性别的影响

实验目标:借助蛭石土壤屋,初步探究温度波动是否影响幼龟的性别。

2023年6月1日,我用蛭石做孵化材料,先保持蛭石的潮湿,再把珍珠龟的龟蛋放进去,再盖上2厘米厚度的蛭石,然后把孵化箱放置在阴暗处,不要在阳光下暴晒。尽量不要打搅,保持湿度和温度是关键。

2023年7月28日,乌龟蛋居然开始裂纹掉皮。是蛭石太湿了吗?我赶紧用一张纸巾打湿铺在上面判断湿度。

2023年7月31日,乌龟蛋自动破壳,已经能看见它的头和两只前脚,就这个姿势趴着,一整天都不动。自己钻破的乌龟蛋拨开一点看,里面已经没有胎膜了,但有一些粘液。

2023年8月1日上午10时,室温32℃,只见一只可爱的小龟仔挣扎着从壳里探出头来。瞧,小家伙的头有着青褐色与嫩黄色的纹路,探头探脑的,眼睛像算盘珠子似的转来转去。

2023年8月3日傍晚5时,室温26.2℃,另一只小龟仔也孵化了。这时候,我发现它们有一个共同点:背部的壳中间有几块颜色偏黄的骨头,像人类的“脊椎”,仔细看还能发现一点淡淡的血丝。由于他们都还太小,无法判断雌雄。

2023年8月18日,过了半个月乌龟慢慢长开了,经过外貌特征的仔细比对,才知道原来我的两只小龟仔居然都是雄性。

总结:从2023年6月1日开始孵化,到2023年8月3日破壳而出,在乌龟孵化的这两个多月里室温起伏非常大,6月份19℃~36℃,7月份23℃~40℃,而且每一天的早晚温差也很大,所以我认为,自然孵化无法判断温度影响龟蛋的性别,实验失败。

后来,我了解到人工孵化龟蛋的温度是可以人为控制的,想要做乌龟雌雄百分率实验,首先要将乌龟蛋存在的环境控制在一定的温度。于是,我进行了下一步的精准控温实验。

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探究二:

精准控温实验——不同温度对幼龟性别的影响

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实验目标:借助自制水床孵化器,建立“温度—性别”比例模型。

2023年8月20日,妈妈网购水果,包装水果的箱子、冰袋以及隔热性好的锡箔纸引起了我的注意。变废为宝,我结合恒温加热棒,自制了一个水床孵化器。

2023年8月22日,我用零花钱购买了7组珍珠龟蛋,每组8个,并购买了5个恒温加热棒。龟蛋能不能用水床孵化出来?我猜想,水床温度比较稳定,受热均匀,有益于幼龟的发育,龟蛋肯定能孵化出来的。

那么,该用多少摄氏度来孵化呢?我尝试了将恒温加热棒调到最高温35.8℃,结果它出现了异常报警。直到我将温度调到34℃时,警报才解除。它只能在18℃~34℃区间里调控。我将实验温度控制在23℃、25℃、27℃、29℃、31℃、33℃、34℃这7种情况,每种情况都用8颗乌龟蛋做实验。看看在这7种不同的温度下,乌龟孵化的性别雌性和雄性所占的百分率分别是多少。

2023年12月14日,孵化出的乌龟渐渐长开,我用放大镜仔细观察辨别它们的性别。实验显示,23℃、34℃的情况下,龟蛋全军覆没。另外5组在不同的温度下孵化的具体情况与幼龟的性别比例如表1和图1所示:

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总结:25℃~27℃孵出的大多是“男龟龟”,31℃~33℃几乎全是“女龟龟”。

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探究三:

孵化效率测试——不同温度对龟卵孵化成活率及孵化时间的影响

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实验目标:借助自制水床孵化器,我用几组珍珠龟蛋做实验。我将实验的数据精准记录下来,并对不同温度下龟蛋的孵化情况、成活率及孵化时间情况进行了整理,结果见表2,并做成统计图。

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总结:用这些温度数据观察,发现温度不光影响性别,还决定龟蛋能不能活、多久能破壳。最终锁定27℃~33℃是最佳温度。温度过低(比如25℃)要等100天,还容易死;温度过高(比如34℃)直接全军覆没。


实验结论

1. 自然孵化局限性:蛭石基质孵化中,环境温度日波动幅度达17℃(6月份19℃~36℃,7月份23℃~40℃),无法建立温度与性别的因果关联。

2. 恒温条件下,珍珠龟性别分化呈现温度依赖性。雄性优势区:25℃~27℃,性别均衡点:29℃,雌性优势区:31℃~33℃。

3.孵化效率相关性:最适温区:27℃~31℃(成活率75%~87.5%,孵化时间58~80天)。临界失效温区:≤25℃或≥33℃(成活率≤37.5%)。

4.温控建议:人工孵化需维持27℃~31℃恒温环境,这样可以平衡性别比例与孵化效率。

5.该实验为地球温室效应下海龟雌性过多的现状调整提供了参考价值。


来源:《好学少年》周刊第12期

本版主持:“好学”姐 林摄尔

编辑 林摄尔

审读 徐卉

责编 胡建国

监制 刘旭道

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