2025年9月12日 星期五

流落荒島時,先吃雞,還是先吃粟粒?

 

流落荒島時,先吃雞,還是先吃粟粒?

試想一想以下問題的答案:

有人流落荒島時身邊祇有一只母雞及一袋粟粒,他應如何做才能維持生命最久?

1.      先吃粟粒,後吃母雞?

2.      讓母雞吃粟粒,然後吃母雞生下的蛋?

3.      先吃母雞,後吃粟粒?

 

這是一條涉及生態系運作的問題,也是一條涉及生物運作基本概念的問題。

生態系及生物的運作取決於以下兩個因素

1.      獲取多少能量

2.      足夠的營養物質

 

由於以上的情況並沒有其他物質存在(這人祇有母雞及粟粒),因此祇需要從獲取多少能量角度考慮便可以。以上3個方法中,採用哪一個方法,人可獲取最多能量?

答案是: 3,即先吃母雞,後吃粟粒!

因為任何生命活動(呼吸、排泄、任何代謝作用等)皆需要消耗能量雞消耗的能量一定較粟粒多(動物平均消耗能量一定較植物多)

先吃母雞(或至少先殺掉母雞),起碼可減少因母雞生存而消耗的能量,這些能量便可供人使用,使人能活得更長。

選項2是最消耗能量的,雞消化粟粒需要能量,生蛋消耗更多能量。最終人可取得的能量是最少的。

 

 

以上的問題是選擇題,祇能三選一,沒有其他選項,但同學會否想到其他可能解決方法(當然,先決條件是仍然祇有母雞及粟粒,及荒島)? 以下是其中一個:

 

可把粟粒萌發(因為粟粒本身便是種子),進行光合作用,制造更多食物,從而讓母雞及人進食。

這方法驟看是可行的,因為人及母雞不能從太陽光轉化能量,但粟粒萌發後可以。但即使這樣,選項仍是3的。為甚麼?

建議答案:

因為即使讓粟粒萌發,進行光合作用,制造食物,但先吃母雞,便可減少競爭,人便可獲取更多能量。當然,實際上這方法未必可行,粟粒生長至可進行光合作用,產生食物需要時間,人吃完母雞後,是否可捱至粟粒制造食物是另一回事。

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應用相同的概念(即生物的運作需要能量),可否回答以下的問題: (答案在最後)

1.      假如全球人類進行素食,是否可養活更多人口?

2.      食物鏈的長度為何一般不會超過4個食性層次?

3.      為了維持生命最久(可能以便等待救援),該人最好做甚麼?

4.      寒冷的地方,為何生物數量一定較少?

5.      漆黑的深海中,仍有生物生存,這些生物的能量從何而來?

## 以上的建議答案,可參考這裡。

 

建議答案

## 以下的答法並不是DSE的建議答法,DSE如何作答有時要視乎分數而定,以下祇說明最關鍵的內容。

1.      假如全球人類進行素食,是否可養活更多人口?

: 是。如進行素食的話,即祇進食生產者,生產者的總體能量是最多的,能支持最多人口存活。每經過一個營養層級的話,便一定有能量損耗,人類能獲取的能量便較少。

2.      食物鏈的長度為何一般不會超過4個食性層次?

: 因為沿食物鏈移動時,每一營養層皆有能量損耗,營養層級愈多的話,損耗便愈大,因此愈高的食性層次獲取的能量便會愈少,能支持到的生物數目便更少。

3.      為了維持生命最久(可能以便等待救援),該人最好做甚麼?

: 最好盡量減少能量損耗,例如減少不必要的運動,躺下來,睡眠等。

4.      寒冷的地方,為何生物數量一定較少?

: 寒冷的地方,植物也不易生存,代謝率也較低,因此能轉化太陽能成化學能方式貯存的情況也較少,植物作為生產者的數量較少的話,也無法支持更多的生物存活。

5.      漆黑的深海中,仍有生物生存,這些生物的能量從何而來?

: DSE程度作答的話,深海漆黑,無法進行光合作用,如仍有生物存在的話,這些生物的能量來源必然是其他的生物,而這些生物部份必定來自較淺的海中的生物死後沉下來的,因為能量不能循環,不可能祇在深海的已存在的生物之間不斷循環的。


2023年4月19日 星期三

環境因素會導致生物出現變異嗎?

學習演化機制時,一直強調,變異是自然發生的,不是因為環境因素而導致的! 因此以下的寫法都是錯誤的:

1. 短頸鹿為了要吃到樹上的葉子,伸長頸子,最後便愈來愈長,演變成長頸鹿。

2. 大量使用抗生素的話,便會使細菌發生變異,出現抗藥性細菌。

3. 於地底全黑的地下水中,魚的眼睛會出現變異,逐漸退化。

4. 還有日常許多類似以上的說法。

 

 正確的是:

1. 短頸鹿即使努力伸長頸部,頸部也不會變長,更加不會把這特徵傳給下一代。

2. 大量使用抗生素,會使抗藥性細菌更易出現。但這不是原因,祗是有相關性而已。使用抗生素不會引致細菌出現抗藥性,而是部份細菌先出現抗藥性,當使用抗生素時,沒有抗藥性的細菌會死掉,祇餘下有抗藥性細菌

3. 不用某些組織或器官會退化,這似乎是常識。例如長期卧床不做運動的話,肌肉會萎縮,但這現象不會遺傳給下一代。下一代的肌肉仍能正常生長。

 

以上修正後的寫法說明,個體的變化不一定會把特性遺傳給下一代,而是先有變異,環境因素才會篩選適合的繼續生存及繁衍下去。因此應是:

1. 短頸鹿因某些原因,無法與其他生物競爭,從而滅絶,但長頸鹿似乎不太受到影響。

2. 於使用抗生素的情況下,沒抗藥性的細菌自然更易死去,祇餘下抗藥性細菌。

3. 於全黑環境下,其實有沒有眼睛,可能沒大分別。但生長多了一個器官,自然要消耗多一點能量,於極惡劣的環境下,能保存多些能量用作生長及生殖,應該有較大優勢。

 

那變異是如何發生的?

 

同學應該學習過,進行減數細胞分裂時,本身便可使下一代出現變異,並不需要環境因素的刺激。

但以上的變異,並不能出現全新的特徵。祗有基因突變,才能產生新的特徵。

 

但基因突變又為何會出現? 環境因素會影響嗎?

 

這答案可以是對,也可以是錯。

 

錯的是,DNA複製時,本來便有機會間中出錯,並不是百分百準確無誤的。於一般情況下,細胞或整個生物系統有能力處理這些出錯的細胞,使生物個體能繼續生存下去。

但環境因素又真的可以使DNA複製時出現更多的錯誤。例如高強度的紫外線、致癌物等。

 

不過要留意,即使是生活於高強度的紫外線(例如高山)下,也不代表當地的生物會不停地出現突變,從而出現變異。這些生物基本上已適應這環境,修復細胞出錯的能力或防止吸收過量紫外線(例如皮膚黑色素較多)的能力也較強。畢竟,絶大部分的突變及變異,其實都是致命的!


因此,一般情況下,我們不會把環境因素作為突變的主要原因環境因素祇是篩選出適合的特徵。但如某生物突然遇到會引致突變的因素(例如紫外線)的話,那這些因素便真的可以引致突變了。

 

不過,能真正引致基因發生的突變的因素,其實又不是那麼多的,主要都是那些高能量的輻射線而已。

                                                

2022年6月27日 星期一

有關植物生長的問題

 

1.      如何制作向下生長的盆景?

-          把莖尖切除,植物的側芽便會生長,

-          適當時候,再切除由側芽生長而來的莖尖,

-          重複以上動作。

 

1.      樹木的年輪形成過程?

-          年輪主要由木質部細胞增生而成。夏天時, 雨水充足,細胞分裂後生長較大,顏色較淺,冬天時,雨水較少,細胞分裂後生長較慢,形成細胞相對較小,因此看起來較密集,顏色較深,因此便形成一圈圈的年輪。

 

2.      生活於甚麼環境的樹木沒有年輪?

-          雨水及温度整年保持穩定的環境,木質部細胞生長平均,便不易看到陽光。

 

3.      如果憑年輪辨別方向?

-          於北半球,向南的方向較多陽光照射,因此樹木也偏向南方生長,年輪的同心圓點位置也偏向南方。

 

4.      如何量度乾重?

-          把生物放入焗燼,加熱至約攝氏105(不可太高)

-          加熱一段時間後,量度重量,

-          重複以上步驟,直至重量沒有變化為止。

 

5.      如何培育黑玫瑰?

-          斜斜地截取有葉子的一段枝條(因為肯定有側芽)

-          放入泥土中,

-          加入足夠水分,(開始時不用擔心氧氣問題,因為根本沒有根部)

-          可置於適當温度下,(以便水分能更易運送至側芽)

-          觀察側芽位置是否已長出新芽。