实验探究

1问题和困惑

我经常看和航天有关的知识，有时希望自己是孙悟空，可以翻一个筋斗云上天去看看。我知道我国已经在天宫空间站上培育过植物，比如水稻，观察其在微重力环境下生长与在地球上有什么不同。而神舟十八号已经送鱼上太空了，航天员会在天宫空间站上观察其在太空里的行为。航天员的选拔非常严格，要进行转椅训练、离心机训练等各种训练。那将鱼送上太空，它需不需要做训练？训练的话，鱼会不会难受？会不会眩晕？行为又有什么不一样呢？这些问题困扰着我，可我又找不到好的途径解决这个问题。正当我不知该怎么办的时候，国家自然博物馆“小小研究生”水生生物班给我提供了这样的机会。

2实验方案

这次研究我选择了金鱼作为实验对象。而如何旋转既可以满足课题的要求，又不会伤到金鱼是这次实验的重点，于是我和卢老师讨论了2个方案：

方案1.把金鱼放在桶里，拿一根筷子快速搅动水，使水形成漩涡，带动水里的金鱼旋转起来。

方案2.把金鱼放在一个瓶子里拧紧盖子，然后拿一根绳子拴住瓶子，接着甩开胳膊使劲抡，模拟转椅旋转。

我想如果选择方案2，那么快速抡胳膊旋转瓶子的话，金鱼可能会碰撞到瓶子，如果撞晕了会影响我的实验，无法判断鱼是转晕的还是撞晕了。同时如果不小心把瓶子甩出去摔碎了，导致金鱼摔在地上死掉，也会影响实验数据的统计。所以我决定采用方案1，这个方案更容易观察金鱼的状态。

在实验开始前，我把金鱼的大小进行了区分，体长4～7厘米的记录为小鱼，体长大于7 厘米的记录为大鱼。

图1 旋转鱼示意图

图2 小鱼尺寸图

图3 大鱼尺寸图

3实验分析

实验1

取14条金鱼，平均随机分为两组（包括小鱼和大鱼），每组7 条，一组为实验组，一组为对照组。将实验组金鱼每次一条进行3 次旋转实验，观察并记录实验组金鱼旋转后的活动现象与对照组金鱼的区别，作为后续实验判断金鱼是否眩晕的标准。同时观察并记录不同体形大小金鱼的恢复时间。

实验结果1：旋转会让金鱼产生眩晕的表现

眩晕的金鱼会表现出沉底、身体无力、行动缓慢或静止，以及拒食的现象。旋转后眩晕明显的金鱼，其可能无法控制身体自由游动。如表1所示，晕得严重的金鱼，会在水底游动或不动，将其捞到水面后，也会一直潜到水底，基本不吃食。而晕得比较轻的金鱼，则会在中上部游动，并且游动片刻后就会吃食。

表1 金鱼旋转前后行为状态对比

█有扑动 □无扑动或轻微扑动 ◆随意游动 ◇中下部游动或不游动

实验结果2：大鱼比小鱼更容易从眩晕中恢复

由图4可看出，小鱼的平均恢复时间为358.9秒，大鱼的平均恢复时间为38.1秒。这说明在同样的旋转圈数下，鱼的体形越小，恢复时间越长；体形越大，恢复时间就越短。

实验2

另取40条金鱼平均随机分为4组，分别是10条作为对照组，另外30条为实验组：实验1 组（序号1-10，旋转50圈组），实验2组（序号11-20，旋转100圈组），实验3组（序号21-30，旋转150圈组）。每组鱼每次一条在小桶中旋转对应组别的圈数后放到大桶中。

实验结果

由图5可得，旋转50圈的金鱼恢复时间平均为154.7秒，旋转100圈的金鱼恢复时间平均为216.7秒，旋转150圈的金鱼恢复时间平均为222秒。这说明旋转的圈数越多，会让金鱼处于一种更深度、更难以恢复的眩晕状态，金鱼的恢复时间也更长。

图4 小鱼和大鱼平均恢复时间图

图5 金鱼在旋转不同圈数后的恢复时间

实验3

将上述实验中平均恢复时间最长的一组金鱼选出来进行训练实验，连续训练5 天，并记录恢复时间。

实验结果

图6金鱼在5天旋转训练时的恢复时间趋势图

选6 条金鱼进行实验，每天对其进行眩晕训练，记录恢复时间。这批金鱼经过一次次训练后，恢复正常所用的时间逐渐减少，提示金鱼的眩晕恢复能力可以通过人为的训练得到提升。训练的次数越多，平均恢复时间就越短。由图6可得，第1天金鱼的平均恢复时间为159.7 秒，而到了第5天金鱼的平均恢复时间仅为7.1秒。

4实验总结

从本次实验可以看出来，鱼如果真的做类似旋转的训练，它也是会眩晕的。我国航天事业现在处于高速发展的阶段，如果送鱼上太空进行科学实验，它处于眩晕状态甚至死亡，那么就会影响实验的开展。所以本研究的结论提示，可以选择体形较大、经过严格眩晕训练、筛选的鱼类个体送上太空，来完成任务。同时，经过眩晕训练的鱼也会更好地在太空中生存，避免实验没完成就死掉。

这次实验是以金鱼为实验对象，那其他鱼类呢，是否也会有同样的反应？另外金鱼属于小型鱼类，那大型鱼类呢？除了鱼类的其他海洋生物呢？越来越多的疑问出现在脑海，越来越多的谜题等着我用实验一步步解开。

在卢老师的引导下，我成功完成了课题的研究，取得了满意的研究成果。课题研究的过程就像唐僧师徒四人去西天取经一样，有时候枯燥，有时候烦恼，而取得成果的时候就像打赢妖怪、取得真经一样兴奋！科学研究之路有荆棘也有鲜花。奋斗吧，少年！未来是我们的世界，让梦想成真吧！

指导教师评语

今年4 月，神舟十八号飞船给中国空间站的天和核心舱送去了特殊的客人——4 条实验用的斑马鱼。科研人员发现这些鱼在微重力下表现出腹背颠倒游泳、旋转运动、转圈等定向行为异常现象。

研究各种动物在太空中的行为表现是我们国家探索宇宙的必做功课。陈思洁同学从小对航天充满了热爱和好奇，她从航天员的旋转眩晕训练得到启发，小鱼上太空是否也会眩晕？眩晕是否会影响它们的表现？通过训练，鱼的抗眩晕能力是否能增强？面对一个个问题，陈思洁同学通过巧妙的实验设计得到了解答。

有时候科学研究并没那么高深玄奥，它就在我们身边，人人都可以是“小科学家”，就看你有没有一颗善于发现的心。

※该实验获得第二十四届北京市中小学生金鹏科技论坛活动一等奖。