STEM实施方案：动物适应沙漠——爬行动物

动物适应沙漠——爬行动物

对应级别：小学、初中、高中

概念：适应，行为生态

亚利桑那州的科学标准：科学探究；生命科学

材料：

1）双筒望远镜

2）秒表

3）写/画材料

背景

许多动物，包括哺乳动物，鸟类，爬行类，鱼类，昆虫和其他无脊椎动物，已经适应了索诺兰沙漠的应力。沙漠的适应性可以表现在动物的行为，大小，形状，或生理学。任何沙漠居民最高优先事项是生存的热能和水的缺乏。大多数动物通过组合的行为，解剖和生理学。例如，小型沙漠啮齿类动物通常只在夜间活动（行为），也可以在黑暗中看东西的眼睛（解剖），和保留了能几乎从所有食物中摄取水的代谢功能（生理学）。

其他动物在白天活动。兔子的耳朵很大与高密度的血管用以释放热量，这使避免动物过热。爬行动物等生物需要热量活动和消化食物，但即使是它们也有热量承受的限制。当天太热时，蜥蜴会寻找阴凉的地方。体型大的动物在白天活动是因为一个大的体型消散热量更快；相对于小体型的动物，它们有更大的身体表面体积比小动物的身体，以保持让身体更快速地吸收热量。

黄昏之后，早晨之前是许多居住在沙漠中的动物的活动时间。然而，经过自身的权衡利弊，一些动物还是在白天积极寻找食物和配偶，因此拥有适应白天的生存条件，如野兔，蜥蜴，蛇。在夏天最热的地方，响尾蛇做会在黎明和黄昏更多的狩猎。

靠近城市的地区是一个相对安静的沙漠，更多的动物都会在在城市地区生活一些时间。但几乎所有地区都是围栏蜥蜴，蜂鸟，昆虫，蝎子，蜘蛛，和一些啮齿类动物的栖息地。蜥蜴，蜂鸟，许多昆虫和蜘蛛是在白天活动。随着夏季的进展和升高，活动时间变得更加集中在早上和傍晚。在晚上啮齿类动物和蝎子往往是最活跃的，还有大多数飞蛾。野兔，野猪，狼，口袋里的老鼠，袋鼠大鼠，一个更大的各种昆虫，和很多爬行动物在接近沙漠的地区活动。这些爬行动物包括各种物种的响尾蛇，有角的蟾蜍，希拉怪物，鞭尾蜥蜴，和沙漠陆龟。注意：要非常非常小心野生动物。所有的野生动物受到法律保护，不能没有捕获从亚利桑那州渔猎许可证。

生活在水里的鱼，一般可能会被认为是不受沙漠影响的，但他们是会被沙漠所影响。多年来，居住在沙漠中的鱼已经适应季节性枯水期，高水温度，季风造成的洪水，高盐度的水。鱼的适应可以从行为，解剖，生理方面研究。鱼可以承受非常高盐度的水平，因为他们的生理学。小型鱼类如光岁和长鳍雅罗鱼可以承受突然的洪水冲走并杀死非沙漠鱼类。

引导探究

探索期：观察/观察动物在栖息地。

在一天内不同的时间段进行观察，如果条件允许，可以在夜晚进行观察。可以观察的地点如洞穴、落叶点，或者其它让动物适应的免于过热的环境。所要做的是寻找那些鸟类打磨过的羽毛，这些羽毛是为了让鸟类的身体和阳光隔离，还可以利用喘息的形式进行蒸发式冷却。注意：那些动物出现的时间地点，如：在树上、阳光下，阴凉处。它们是怎样活动，它们的身体是什么颜色，什么体型，多大多小等问题。

小组讨论问题阶段：

一些可能的问题是：如何让身体形态与身体的大小影响到动物在炎热沙漠中幸存的能力？大型昆虫比小型昆虫活动得更频繁吗？相对于下午，动物在早晨的行为是不同的吗？

引导探究的重要方面是鼓励学生产生多种假设，和让学生制作关于哪些数据是重要的，创建自己的数据表的决定。保持这些想法，在下面的示例说明了如何围绕这一主题研究的可能发展。

样本假设：

让我们使用的问题，“围栏蜥蜴在上午下午有不同的表现吗？”如果假设成立，“如果围栏蜥蜴需要热量活动，那么我们需要在上午和下午进行观察，特别是在下午更热的时候进行更多的观察。”

实验设计：

分为两组或三组。每一组观察不同的栅栏蜥蜴。用眼睛或者望远镜观察蜥蜴。看着蜥蜴在早上一段时间的下午，等二十分钟。独立的变量是时间，

上午和下午。因变量是时间或次数长度的选择行为设定的时间期间观察到的。在开始之前，你需要仔细界定“行为”和“行为被记录。你的初步意见，会给你一些想法的期望和行为将是最简单的为了准确地记录。一些想法：在阳光下，在阴凉处，在地面，在一块岩石上，在草地上，

栅栏，在一棵树下，凋落物；静坐，跑步，做推UPS（围栏的蜥蜴，通常是男性，做俯卧撑，警告其他男性和女性的印象）。限制这种实验测试的唯一因素，观察一天只蜥蜴。如果你选择在不同天观察，每一天都应该被认为是一种新的实验。不要把数据从不同的日子，除非你在更高级别的统计是熟练的。通过收集和分析数据有一天你是其他因素如温度控制，一天的长度和云盖。在为了有重复观察在栖息地的至少三的蜥蜴，在同一时间。每个蜥蜴会一个复制。

样本预测：

蜥蜴会在下午比早上更活跃。记录：记录每一行为的时间长度，或记录的次数行为发生。

数据和展示样品分析：用一天的时间做一个条形图（上午与晚上）对行为的X轴和时代的原数（或每行为总长度）垂直轴上。学生可以分，计算每个的平均次数行为时间或长度。图上的垂直轴的平均数。

讨论：

你的支持的假设？如果是的话，继续测试其他假设。如果没有，为什么不呢？发生了什么？为什么呢？这是修改你的假设和做另一个试验的好机会。

拓展：

（1）小学：

（a）观察在栖息地的其他常见的动物，如白头翁，鸽子，鸽子（小印加种鸽），蚂蚁，蟋蟀，蜘蛛（最好是跳蛛！）蝴蝶。

（2）中学：

（a）求平均数，中位数，众数，和极差。

（b）使用捕虫网收集空中的昆虫。在同一个地方的清晨，下午进行。用镊子轻轻夹住昆虫，然后对它们进行分类排序。比较上午和下午的昆虫的种类和数量。

（3）高中：

（a）计算数据的标准偏差和平均数。

（b）比较早晨和下午，最行为的次数和时间进行T-检验。（T-检验是一种推论统计的检验方法，用于判断两个样本平均值之间是否存在实质上的差异，即存在统计显著性。）