曾经的学霸撞上今年的高考

2015-09-10 07:22
科学Fans 2015年8期
关键词:鳞片色素翅膀

一年一度的人生大考高考已经完美落下帷幕,如果你恰巧是历经三年磨难_终于迎来美好春天的准大学生一枚,那我们十分想采访你此时此刻万分激动的心情,当然,还特别八卦地想要了解你当初在语文考试最后关头的作文题上犯了多少难,杀死了多少珍贵的脑细胞;如果你是一位即将跨入毕业年级或正在努力攻克高考大关的“苦行生”,那么我们更要凑近手中的话筒,问问你是如何训练高考作文的,是不是和小编们当年一样,即使买了无数本“作文大全”,上了好多堂作文指导课,仍然没能下笔如有神,满意作品信手就拈来。

作文,是一个令很多考生都异常苦恼的考试环节,即使在已经成功经历了高考的科普界达人看来,这也是不那么容易完成的任务。但各派科普达人自有他们的妙招,换个角度就能为同学们的高考作文提供一条不一样的思路。

NO.1 吐槽求真派

2015·安徽卷·材料作文

为了丰富中小学生的课余生活,让同学们领略科技的美丽,过—把尖端科技的瘾,中科院某研究所推出了公众开放日系列科普活动。活动期间,科研人员特地设计了一个有趣的实验,让同学们亲手操作扫描式电子显微镜,观察蝴蝶的翅膀。

通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。

原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩……

小心谨慎,方近真理 冉浩

说起蝴蝶翅膀上的美丽颜色是怎么来的,很多人可能会想到色素。但是当小朋友们在科普活动中用扫描式电子显微镜观察时,看到的却不是这样的现象。那么,“蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩”这样的说法真的就是花蝴蝶们如此美丽的真正原因吗?

蝴蝶的翅膀上覆盖着极细微的鳞片,如果我们用手去抚摸它的翅膀,鳞片就会脱落下来,像粉尘一样粘到我们的手上。如果擦去鳞片,蝴蝶的翅膀就会变得透明,换言之,蝴蝶翅膀的颜色在于鳞片。鳞片对光进行折射、衍射、干涉等现象能产生“物理色”,这是一些鳞片产生颜色的原因。它们就像阳光下的棱镜和光盘一样使光色散,抑或如雨后的彩虹,让你看到了美丽的颜色。然而问题是,这和同学们观察到的现象并没有逻辑关系。关键之处在于,同学们观察蝴蝶时,用到了一个关键的实验器材——扫描式电子显微镜,或者叫扫描电镜。

普通光学显微镜与电子显微镜的成像原理不同。前者利用的是玻璃等光学透镜对光进行折射,而呈现出倒立放大的像。由于这些光和我们平常所见的光没有任何不同,而颜色的产生是有色光进入了我们的眼睛,所以这个像是有颜色的。但由于可见光的波长以及光传播介质的限制,光学显微镜存在放大倍数的极限。为了能够看到样品更多的细节、获取更大的放大倍数,科学家选择了波长更短的电子,并以磁场等媒介作为“透镜”,以此制成了电子显微镜。常见的电子显微镜有类似于光学显微镜观察切片的透射电镜,以及类似解剖镜可以得到立体观察效果的扫描电镜等。但不管何种电镜,由于使用电子成像的基本事实,是不可能获得可见光下的彩色影像的。也许你就奇了怪了,我们不是也能找到很多带颜色的电子显微镜的照片吗?其实,那是科学家事后利用计算机软件涂上去的,要么是参考了样品本来的颜色,要么只是为了突出显示视野的某一个对象或区域。所以,不管蝴蝶的翅膀是否有颜色,或者有何种颜色,在真实的电子显微镜下都是不可能看到的。

搞清楚了电子显微镜成像的来龙去脉,那接下来的问题就是,是不是蝴蝶翅膀上所有的鳞片都是那些光影效果的“物理色”呢?

遗憾的是,答案依然是否定的,色素在蝴蝶鳞片上依然起作用。

比如说黑色,如果靠改变光线的传播是很难实现的,起主要作用的是黑色素,至少在红带袖蝶(Heliconiusmelpomene)、纹白蝶(Pieris rapae)等蝴蝶翅膀上的黑斑是由黑色素在起作用。

事实上,蝴蝶鳞片的显色既包括了色素色(pigmentary colour),也包括了上述光影效果的结构色(structureCOlour),还有两者兼有的混合色(combined colours)。与结构色通过改变光的传播不同,色素主要依靠对光的吸收。不过一般来说,如果存在色素的话,一枚鳞片上只有一种色素,产生—种颜色。如丽莎黄粉蝶(Eurema lisa)和苜蓿黄蝶(Colias eurytheme)体色以黄色到橙色为主色调,是因为相应鳞片上的色素吸收了波长较短的可见光(如蓝色至黄色光区)。

色素能够使蝴蝶呈现出颜色,那翅膀的白色区域应该是反射各种色光,总该没有吸收光的色素吧?至少相当长—段时间,不少人是这样认为的。事实证明,我们又错了。

蝴蝶的色彩不仅展示给自然界中的各种具有色觉的生物,同样展示给自己的同类。人只能看到可见光区的光,能识别出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七类颜色,但这并不代表蝴蝶也一样,它们还能看到紫外线。因此,在蝴蝶的眼里,紫外线也是一种颜色。有色光和紫外线的颜色对蝴蝶的择偶行为都非常重要,其结果就是,吸收紫外线的色素就进化出来了。

如果我们进一步追索,这样的颜色组成并不只局限在蝴蝶当中,与蝴蝶一样被细致研究了羽毛颜色的鸟类也被证明具有类似的情况,甚至关于结构色和色素色的问题还一直延伸到了植物学研究领域。因此,探求之路,当时刻保持小心谨慎,步步追索求证,方可接近真理。

专家点评:

建议分数:58分(满分60分)

本文观点显豁,条分缕祈。作者以“小心谨慎,方近真理”为题,表明自己的观点,主旨显豁;文章以设问开头,引起读者的好奇心,让读者跟着作者的笔触去一探究竟:原来,蝴蝶翅膀的颜色在于鳞片,鳞片对光进行折射、衍射、干涉等现象能产生“物理色”;不管蝴蝶的翅膀是否有颜色,或者有何种颜色,在真实的电子显微镜下都是不可能看到的j色素在蝴蝶鳞片上依然起作月,甚至关干结构色和色素色的问题还一直延伸到了植物字研究领域。作者通过层层设疑,层层解疑,不仅回答了蝴蝶翅膀色彩缤纷的原因,还以科学实验纠正了人们的一些错误认识,让文章具有很强的说服力。文章结尾照应题目,既收束有力,又使文章结构圆融。总之,本文结构清晰,论证充分,语言流畅,是一篇文质兼美的科普佳作。

专家简介:

范立,《课堂内外·创新作文》高中版主编,全国中小学生创新作文大赛命题委员会委员、专家评审会成员。

NO.2 拟人想象派

2015·湖南卷·材料作文

有一棵大树,枝繁叶茂,浓荫匝地,是飞禽、走兽们喜爱的憩息场所。飞禽、走兽们经常讲它们旅行的见闻。大树听了,请飞禽带自己去旅行,飞禽说大树没有翅膀,拒绝了;请走兽帮助,走兽说大树没有腿,也拒绝了。大树决定自己想办法,它结出甜美的果实,果实中包着种子。飞禽、走兽们吃了果实,大树的种子就这样传播到世界各地。

Hello,树先生 暗号

事情从我接到一棵不太开心的老树打来的电话开始。

老树:“您好,是世界老树保护协会吗?”

我回答:“是的,请报上您的位置。”

因为树木无法像动物那样移动自己的身体,因此世界老树保护协会记录成员都是用坐标来定位的。

“我只知道我在美国,犹他州。我有八万岁了。你可以叫我‘潘多’。”

“对不起,我们没有查到您的记录……也许是树种普查的时候漏掉了。”

“你的意思?”潘多问。

“我没有查到您这种树。”我老实承认,“头一回见。说起来,您打我们电话是有什么问题来着?”

“是这样的,我最近听到一个说法是‘世界那么大,我想去看看’。我想去旅行,于是请飞禽、走兽们帮忙。飞禽瞧不起我没有翅膀,拒绝了我。我想请走兽帮忙,走兽又说我没有腿,也拒绝了我。”

“我个人觉得……您是大型高等植物,不是随波漂流的藻类植物。动物才会去主动地跑跑跳跳,还有的搞搞大迁徙什么的。”

“就没有例外吗?”

“例外嘛……倒是也有,我认识几种统称风滚草的植物,它们长得圆滚滚的,有的可以被大风从地上部分吹断,甚至是被大风连根拔出地面,这样就可以顺着大风一直滚动。草原上下雨的时候,有些风滚草的茎腐烂断裂,也可以通过这种方式挣脱根部,开始一段说走就走的旅行。”

“我很羡慕。但是我怀疑自己如果滚起来的话会是一场灾难。”潘多说。

“所以您不如让自己的种子代替自己去旅行。事实上,种子的出现就是因为植物在进化中面临恶劣的环境和资源的短缺,被迫做出一些改变,来尽可能地散播自己的基因。我想这大概也是旅行的意义之一?”

“可是我没有种子。贵会能不能帮我进化一下?”

“不不,我想您误会了。进化是一种被动的过程,它是被选择出来的结果,没有什么目的性,您让我们帮忙进行基因改造……一般来说没这么快。”

潘多不做声了。我能想象到他有多伤心,—棵八万岁的大树,只是想出去走走。我心软了:“我试试更改一下您那里局部的自然规则。”

过了一会儿,我就说:“好了!现在您有了种子。本来单性结实的现象并不多见,但是我把它修改了。”

“植物是怎么用种子进行传播的?”

“最基本的是,要靠自己散落,有的直接落到地上,有的可以把种子弹得远一些。有荚果的植物一般都有这种技能。葫芦科有种植物叫做喷瓜,果实成熟后能把种子混着一些液体喷出五六米那么远。要加个这玩意儿吗?”

老树可能想象了一下那种画面。他说:“我有点老了。而且那样其实不能传播很远吧?我想要的是长途旅行。”

“您可以借助风力。比如杨树——具体来说是毛白杨,雌性毛白杨的果皮变态发育成杨絮,可以让风吹着到处飘。但如果是在城市里,过多杨絮就会给人造成困扰,所以现在人们有时候会给杨树注射绝育药物。还有一些植物的果实会发育成翅果,比如中华械,它的果实像长了一对薄薄的漂亮的翅膀,能借风力飘走。要给种子来对翅膀吗?”

“我看那也飘不了多远。”他说,“能走水路吗?”

“好吧,也有这么干的,不过那样的话果实和种子的结构就要大变特变了。举个例子,莲子外皮坚硬致密,可以隔水,里面疏松有空腔,这样就能保证它漂在水面上,流到其他地方生根发芽。当然莲子比较小,而且是水生植物。我们再来看看椰子,它外层薄而致密,抗水性较好;中间是厚厚的疏松纤维层;最里面是能给种子生长提供养料的椰肉和椰汁,整个又大又结实,所以它能在咸不拉唧的大海里漂流几个月——”

“等等,可是我附近没有什么水流啊。”

“如果是这样的话,那只能靠动物来帮您运输了!”

“我开始求过它们,它们都不带我走。那些动物非常精明,苍耳的种子扎在身上它们也会吝啬地拔下来。”

“苍耳只是搭便车,您现在有了果实和种子,可以和动物互助互利了。它们吃一部分您的果实或者种子,一部分带到远方。比如说鸟类,一般喜欢肉质的果实,比如浆果、核果、隐花果。果实被它们采食后,种子就经过消化道沿途排泄了。而哺乳动物体型一般比较大,所以会选择更大的果实,苹果就不是小鸟能抓起来的。对了,我还得借鉴一些热带植物的‘老茎结果’策略。中国南部有一种水果叫木奶果,南美有一种果树叫拟爱神木,它们的树干可以直接开花结果,这样就让许多个子不够高也不会飞的动物也能吃到果实,种子也就能传播到更远的地方。”

“你是指个子小的哺乳动物?它们的活动范围没有鸟类那么大吧,我想还是让鸟类来吃我的种子吧。”

“这个不难办到。有些植物比如常春藤、爬山虎的果实对一些哺乳动物有毒,对鸟类却无毒。”

“这有点残忍吧?我并不想伤害生命。”潘多疑惑。

“可这就是自然选择的结果。好吧,我们退一步,很多哺乳动物能够感知到辣椒种子的辣感而远离它们,而鸟类却感受不到这种辣感,这都是为了让种子只被可以长途飞行的鸟类传播。我可以把辣感也加到你的种子里。”

“唉,谢谢你孩子,虽然你说了这么多,但我仍然觉得我的种子并不是我自己。你给我演示了物种一代代的进化,让我感觉我们本身只不过是遗传因子复制的工具。我想寻找我自己的路。”

专家点评:

建议分数:55分(满分60分)

这是一篇充满想象和科幻色彩的小小说。作者从作文题目的材料延伸开来,通过“我”与一颗不太开心的老树(潘多)之间的对话,将植物种子的几种传播方式、物种一代代的进化方式形象而生动地展现在读者面前,寓科学知识于生动的语言中,其构思新颖别致,又在题意范围之内。且文末还表达“古树”渴望活出自我、不走寻常路的愿望,暗合材料中的大树的坚持自我、奋斗不息的形象,不仅升华了文章的主旨,更彰显了自己娴熟的写作技巧,让文章更耐读,更具有正能量。

NO.3 理智科学派

2015·北京卷·命题作文

《说起梅花》表达了作者对梅花“深入灵魂的热爱”。在你的生活中,哪一种物使你产生了“深入灵魂的热爱”,这样的爱为什么能深入灵魂?

请自选一物(植物、动物或器物。梅花除外)以“深入灵魂的热爱”为题作文。

深入灵魂的爱 勤劳熙子

我们可能曾经摇头晃脑地读着“予独爱莲之出淤泥而不染,濯清涟而不妖”,体会周敦颐的爱莲之心;也可能因为“他肥胖的身子向左微倾,显出努力的样子”,这样几句近乎直白的描述而对父母之爱感同身受;更有可能手拿冷饮,挤眉弄眼地对喜欢的女孩子唱出“我的果汁分你一半”,来表达心中的那份小喜欢。事物之爱、亲情之爱、恋人之爱、友情之爱、手足之爱,乃至家国之爱,始终是贯穿于人类文学艺术作品中的主旋律。

爱让人沉醉,爱也让人癫狂。可若一本正经地问起到底什么是爱,人们大概也免不了一脸茫然。但问题直接摆在如此显眼的地方,自然有人开始寻找起答案来。英国《卫报》果断找寻了多个不同领域的人士,来谈谈他们的想法。浪漫主义小说家满怀深情地说“爱推动了一切伟大的故事”;哲人则仿佛吐露一条真理般说道“爱是一个充满激情的承诺”;修女平淡而坚定地表示“爱是自由的却能将我们紧密联系”;理论物理学家兼科学作者则掏了掏耳朵,嘴角一撇吐出四个字一“化学物质”……搞理科的果然就是这般简单粗暴,而且不得不承认还很有道理。

科学研究表明,当人处在爱这种状态中时,他所获得的满足、喜悦与兴奋的确是由大脑释放的大量多巴胺、催产素和肾上腺素等一系列兴奋性化学物质所带来的。多巴胺是一种神经递质,即人脑中的信号传送器。人们所经历的快乐的事物能促进多巴胺的分泌。而脑部缺乏多巴胺,则可能导致帕金森症和精神分裂症等疾病。催产素,其作用与字面意思相关但并不仅限于此。因为这种神经肽类激素,不仅在分娩与母婴关系中扮演重要角色,也在社交与建立恋爱关系中起着关键作用,也由此获得“爱情荷尔蒙”的称号。催产素能够增强个体之间的信任感,帮助人克服社交羞涩感,促进亲社会行为的发生。肾上腺素,是在兴奋、恐惧或紧张等情绪刺激下,人体所分泌的一种化学物质。其直接作用可使人心跳加速,血流加快,也能使反应更加快速。面对心爱之人时的脸红心跳也就是它的功劳了。看到了吧,爱是化学物质,还真是一点都不带夸张的大实话呀。

在如此繁多的化学物质的轮番轰炸下,人们或许会被轰得“体无完肤”,然而他们在追求“爱”的道路上却从来没有停下脚步。爱是怎样产生,尤其两个陌生人是如何能彼此相爱的,实在吸引了太多男男女女的追求探索。有一个著名的心理学实验叫做“几个小时爱上彼此”,这项实验及其相关研究结果早在十多年前就已发表,其目的是找寻在两个陌生人之间迅速建立亲密关系的方法。通过一系列问题,从类似“最想共进晚餐的人”“最珍贵的一段回忆是什么”这样普通的询问直到更隐私的“分享人生中很尴尬的一刻”这些由浅入深,逐渐私密的问题,使双方经历了一个循序渐进自我披露的过程,同时也加速了两个陌生人之间信任建立的过程。就在今年初,《纽约时报》发表的一篇题为《只要你这么做,想爱上任何人都可以》的文章再一次将这个实验带入到人们的视线中,这篇文章也立刻高居其网站当周点击量首位。不少媒体在转载时,甚至直接将标题变更为“36道题让你陷入爱河”,可见人们在某种程度上对这一结果的笃信与期待。

而在文中,除了原本的36道问题,作者还增加了一个彼此对视四分钟的环节,无声的对视,却也是无声的交流。无独有偶,在近期国内的网络媒体上,也出现了题为《与亲人对视三分钟》的热门视频,视频中,父子、母女、夫妻、兄弟,一对对生活中最亲近的人,在最开始的尴尬、别扭过去后,表现出大笑、落泪、拥抱等各种表情与动作,看哭了不少网友。很多网友表示在这短短的三分钟内,大家看到的不仅是对方的容颜,更是流失的岁月和平日里可能忽视的亲情。咦,前面刚给大家介绍的一位化学物质朋友请求就这一事件发表评论,下面有请催产素上来发言——“其实现代的研究成果也证实,长时间的眼神交流能够促进我们的释放。即使是完全陌生的两个人,深情对视也可以l央速提升喜欢和爱慕的程度,而这正是建立感情纽带的关键要素。”原来如此,看来对视也应该加入我们的寻爱攻略中。

其实,如同模糊在人海中的那个TA一样,人们对于爱的了解也仅仅是沧海一粟。幸好对于爱的寻觅与追求从来没有止步,即便有时需要用冰冷的仪器去探究,用晦涩的术语来呈现,爱这份情感给予人们的感受却永远不会改变。而这种孜孜不倦的探索又何尝不是对这份情感本身的热爱呢。爱需要给予,也带来收获,爱会沁入灵魂又满溢而出。

专家点评: 建议分数:40……还是详见点评吧

面对“深入灵魂的热爱”这个题目,作者没有选用某一具体的物,而是着眼干题目中的“爱”字,放在阔卷场上,确有偏题之嫌,当在40分(满分50分)以下。不过,抛开文题,单独就文章而言,文章将“爱”的表现(如事物之爱、亲情之爱、恋人之爱、友情之爱、手足之爱、家国之爱)、“爱”的定义、“爱”的产生过程生动而形象地展现在读者的面前。全文层层推进,具有让人无可辩驳的说服力。同时,文章语言生动,尤其是第一段介绍“爱”的表现时,既有古代大文豪的名句,又有现代散文大家代表作中的生动描写,还有时下流行的广告语,颇具画面感,让人过目不忘。结尾发出呼吁,颇具启发意义和正能量。就文章本身而言,是一篇形质兼美的科普文。

结语

历来,江湖各派面对各类难关都各有各的方法,各有各的妙招。在作文这一艰难大关面前,即使我们的科普达人所提供的妙招不能满足命题老师眼中优秀作文的要求,只要能为大家提供一个可供参考的素材,也是令我们欣喜的。如果各位看官还看得高兴,那么我们将集合更多的科普达人,为大家带来更多的科普作文。我们不为追寻作文满分,只求为同学们的作文路指明清晰的方向。

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