生物研究性学习让我们自己动手探索生命现象。我们观察校园里的树木。这些树木秋天叶子变黄。春天树木长出新的绿叶。我们想知道叶子颜色变化的原因。我们收集不同季节的树叶。我们观察树叶的颜色。我们记录树叶的形状。我们发现绿叶中有很多叶绿素。叶绿素帮助植物吸收阳光。植物用阳光制造食物。这个过程叫做光合作用。秋天天气变冷。白天时间变短。树木准备过冬。叶绿素慢慢分解。叶子里的其他颜色显现出来。叶子变成黄色或红色。我们通过实验验证这个现象。我们摘取绿色树叶。把树叶放在酒精中加热。酒精变成绿色。叶绿素溶解在酒精里。树叶变成黄白色。这个实验证明叶绿素的存在。我们思考更多问题。不同树木叶子颜色变化时间不同。有的树叶子很早就变黄。有的树叶子很晚还是绿色。我们选择五种校园常见树木。我们每周观察一次。我们记录叶子颜色变化的时间。我们测量温度的变化。我们记录每天的光照时间。我们发现枫树叶子变得最早。松树叶子常年保持绿色。银杏叶子变成漂亮的金黄色。柳树叶子变黄的时间很晚。樟树叶子部分变红部分保持绿色。这些现象让我们好奇。我们查找资料了解原因。不同树木适应环境的方式不同。松树叶子细长表面有蜡质层。这种结构减少水分流失。松树可以在寒冷气候生存。枫树对温度变化很敏感。温度下降枫树就开始变化。银杏是古老的树种。它的叶子变化与基因有关。柳树喜欢温暖环境。天气很冷时叶子才掉落。樟树是常绿植物。它的叶子分批脱落更换。老叶子掉落前变成红色。新叶子很快长出来代替。我们进行更深入的研究。我们分析树叶里的色素成分。我们使用滤纸分离色素。我们把树叶捣碎得到汁液。我们把汁液滴在滤纸一端。把滤纸放入溶剂中。溶剂沿着滤纸向上移动。不同色素移动速度不同。叶绿素移动得最快。胡萝卜素移动速度中等。叶黄素移动得最慢。我们在滤纸上看到不同颜色的条纹。绿色条纹代表叶绿素。黄色条纹代表叶黄素。橙色条纹代表胡萝卜素。秋天树叶中叶绿素减少。黄色和橙色色素就显现出来。有些树叶还会产生花青素。花青素让叶子变成红色或紫色。我们测量不同时期树叶的色素含量。我们收集同一个树枝上的叶子。从夏天到秋天每周收集一次。我们使用分光光度计测量。这种仪器可以测量色素浓度。我们发现八月树叶中叶绿素很多。九月叶绿素开始减少。十月中旬叶绿素很少了。叶黄素和胡萝卜素变化不大。花青素在秋天大量产生。枫树和樟树叶中花青素很多。银杏叶中几乎没有花青素。这个结果解释颜色差异的原因。我们研究环境因素对树叶的影响。我们选择三棵同种枫树。第一棵生长在阳光充足的地方。第二棵生长在半阴的地方。第三棵生长在建筑物阴影下。我们观察它们的变化。阳光充足的枫树叶子最红。半阴环境的枫树叶子橙黄色。阴影中的枫树叶子只是淡黄色。阳光影响花青素的产生。花青素保护树叶免受强光伤害。阳光越多产生的花青素越多。叶子就越红。温度也影响颜色变化。温暖的秋天叶子变化缓慢。突然的降温让叶子快速变色。霜冻会让叶子很快脱落。我们进行控制实验验证。我们摘取一些绿色枫树叶。把树叶分成三组。第一组放在常温光照下。第二组放在低温光照下。第三组放在常温黑暗中。每天观察颜色变化。低温光照组最先变红。常温光照组慢慢变红。常温黑暗组变黄但不红。光照和低温共同作用产生红色。这个实验证实我们的观察。水分影响树叶的变化。干旱的秋天叶子早早变色。雨水充足的秋天叶子保持绿色更久。树木缺水时会提前准备过冬。叶子早早变色脱落减少水分流失。我们测量土壤湿度。记录降雨量。比较不同水分条件下的树木。靠近水源的树木叶子变化晚。干燥地方的树木叶子变化早。土壤中的养分也影响树叶。我们采集不同地方的土壤样本。分析土壤中的氮磷钾含量。氮元素充足的土壤树木生长旺盛。这样的树木叶子保持绿色时间长。缺乏养分的土壤树木早早变色。我们思考树木如何感知季节变化。树木没有眼睛看不到光线变化。树木没有皮肤感觉不到温度变化。树木通过特殊方式感知环境。植物体内有光感受器。这种物质感知光照时间长短。当白天变短夜晚变长时光感受器发生变化。这个变化触发树木内部的反应。树木开始准备过冬。叶子基部长出离层细胞。离层细胞切断叶子与树枝的连接。养分不再输送到叶子。叶绿素分解其他色素显现。离层细胞让叶子容易脱落。风一吹叶子就飘落下来。树木进入休眠状态节省能量。等到春天白天变长温度上升。树木感受到这些变化。树木开始新的生长周期。芽苞膨大展开新叶。树木再次进行光合作用。这个循环年复一年。我们的研究还有很多可以扩展。我们想研究气候变化对树叶的影响。最近几年秋天变暖时间推迟。叶子变色时间比过去晚了。我们查找过去二十年的记录。访问当地气象站的数据。采访年长的园丁和居民。他们都说现在的秋天更暖和。叶子保持绿色的时间更长。枫树变红的时间推迟了两周。这个变化可能影响树木的健康。温暖的秋天让树木生长时间延长。突然的寒潮可能伤害树木。树木没有充分准备过冬。嫩枝可能被冻伤。害虫在温暖天气中存活更久。害虫可能更多破坏树木。我们计划长期监测这些变化。我们在校园标记十棵不同树木。每年记录叶子变化的时间。测量温度光照和降雨量。建立校园树木变化数据库。这个数据库可以用于未来比较。我们想知道校园树木的种类多样性。我们统计校园里所有树木的种类。我们发现有三十五种不同树木。其中十五种是本地原有树种。二十种是从其他地方引进的。本地树种适应本地气候。它们的叶子变化符合本地季节。引进树种有些适应良好。有些表现出不适应现象。一棵从南方引进的树木。它的叶子在秋天不变色。突然的霜冻让叶子直接枯萎。这棵树每年都有冻伤痕迹。另一棵从北方引进的树木。它的叶子很早就变黄脱落。在温暖的秋天也早早休眠。这棵树生长期缩短生长缓慢。我们思考城市环境对树木的影响。城市温度比周围乡村高。城市建筑反射阳光增加光照。城市土壤被压实影响根系生长。汽车尾气排放影响空气质量。这些因素都可能改变树叶变化。我们比较校园树木和公园树木。校园位于城市中心温度较高。公园位于郊区温度较低。同一种枫树在校园变色较晚。在公园变色较早颜色更鲜艳。城市热岛效应延迟了秋天进程。我们的研究只是初步探索。生命现象复杂而奇妙。一片叶子的颜色变化包含许多科学道理。生物学研究让我们理解自然规律。通过观察提出问题设计实验分析结果。这个过程培养我们的科学思维。我们学习使用科学仪器。我们学习记录和分析数据。我们学习团队合作分享发现。生物研究性学习让我们成为自然的观察者。我们更加关注身边的环境变化。我们欣赏树木的美丽。我们理解树木的生存智慧。我们思考人类活动的影响。我们思考如何保护自然环境。这些思考比知识本身更重要。研究性学习没有标准答案。每个发现都带来新的问题。科学探索就是这样不断前进。我们的研究还会继续。明年春天我们会观察新叶的生长。我们会测量新叶的叶绿素含量。我们会记录开花和结果的时间。生物学研究就像一棵大树。我们的研究是树上的一个小分枝。这个小分枝还会长出更多新枝。生命科学的世界等待我们探索。