STEAM科学实验：模拟海洋酸化对贝类生物的影响实验

Posted 2021-04-24 青少年科创计划

海洋酸化

背景知识：海洋酸化对贝类生物的影响

围绕着全球变暖的担忧，气温上升威胁到海平面、海洋循环甚至溶解氧水平的变化。但是二氧化碳排放是如何影响我们海洋的化学性质的呢?随着大气中的二氧化碳浓度(CO2)的增加，海洋吸收了大气中释放的约30%的二氧化碳，海洋中的二氧化碳含量也在增加。当二氧化碳被海水吸收后，会发生一系列化学反应，导致氢离子浓度增加。海水的酸性增加，碳酸盐离子的含量相对减少。

碳酸盐离子是贝壳和珊瑚骨骼等结构的重要组成部分。碳酸盐离子的减少会使贝壳和其他碳酸钙结构的形成和维持对钙化生物，如牡蛎，蛤蜊，海胆，浅水珊瑚，深海珊瑚，和钙质浮游生物困难。

海洋化学的这些变化也会影响非钙化生物的行为。某些鱼类发现捕食者的能力在酸性较强的水域中下降。当这些生物处于危险之中时，整个食物网也可能处于危险之中，包括许多鱼类和贝类。蛤蚌和蜗牛是食物链的第二层，以海藻和海草等生产者为食。有时它们甚至会吃掉彼此和其他无脊椎动物。这些生物是食物链上层动物的重要食物来源，由于海洋酸化使它们难以制造贝壳，因此受到很大影响。它也会破坏已经形成的壳层，通过下面的模拟实验将要看到的海洋酸化的影响。为了了解海洋酸化的影响，你可以用蛤壳和蜗牛壳做一个实验。

01

实验任务及准备

实验前提出你的问题和假设：你认为每个样本中会发生什么呢?

在开始实验之前，对这些壳层进行一些观察。记录它们的颜色、形状、质地和耐用性(它们是硬的还是有弹性的)。你可以给这些贝壳拍照，以帮助记住你的观察结果。

02

实验材料

海滩上的空贝壳(清洗干净并确保里面是空的)

水

盐

白醋

3个玻璃杯

放大镜

计时器

笔和本子

*代替可选项: 这个实验也可以其他贝类或用粉笔来完成。粉笔是由碳酸钙构成的，就像蛤蜊壳一样。

03

实验步骤

步骤一  在干净的杯中依次倒入三分之一杯的盐水、白醋和水。

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步骤二  在杯中按上图顺序放入你实验挑选的贝类。

步骤三  观察到白醋酸化了贝壳，不断产生气泡并冒出来，并开始计时看看每隔1-2个小时后的变化，并和其他三个杯子中贝壳进行比较。

别忘了录制实验视频哦。。。

04

问题思考

1. 水里有泡泡吗?

2. 贝壳的颜色有变化吗?

3. 贝壳的形状有什么变化吗?

4. 贝壳的耐久性有什么变化吗?

观察之后，在每个杯子里放一个贝壳。让这些贝壳保持一小时不受干扰，然后记录每个容器的观察结果。

将壳放在容器中过夜(大约12小时)，并再次记录每个样本的观察结果。在实验开始后的24小时后可以重新换白醋再次放置这些贝壳并再次进行观察，这次把壳从容器中取出。现在你注意到每个容器里的贝壳了吗?

05

实验记录和数据建模

填写记录表

Data

CAD 3D建模

Sketchup

https://www.tinkercad.com/

文章参考及部分图片整理来源：

https://www.thoughtco.com/what-is-ocean-acidification-2291528

http://moocs.southampton.ac.uk/oceans/2014/11/19/ocean-acidification-an-experiment-to-try-at-homehttps://people.goshen.edu/~paulmr/physix/160/gco/carboncycle.php

https://www.livescience.com/14093-optical-illusions-gallery.html

https://www.nationalgeographic.com/environment/oceans/critical-issues-ocean-acidification/

https://sciencing.com/identify-shell-fossils-6101980.html