作者:厦门市槟榔中学科学小记者黄舒雯,邵子彦,邹苗苗
供图:杨位迪(厦门大学)、施薇(厦门大学)、Emily(厦门大学)、陈锋
2021年7月17日-18日,夏日骄阳,海水微澜。由厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室、中国海洋科学卓越教育伙伴计划(COSEE China)主办的“厦门大学-槟榔中学海洋科学探索营:Science at Sea”成功举办。两期各15名槟榔中学2019级和2020级学生有幸入选参加。早上7:30,我们按5人一组分成3个小队出发,在科普专员Emily及团队导师带领下,在高崎避风坞乘厦门大学“海洋二号”科考船前往九龙江入海口采集样本。下午1时许,返回厦门大学翔安校区近海海洋环境科学国家重点实验室分析样品,学习了海洋化学、海洋地质、浮游生物等等内容,探究了温盐环流对气候的影响及全球变暖致使海平面上升的原因。时间如梭,短短一日,干货满满,同学们收获颇丰。
8:00,在舱内,Emily老师做了安全告知和研学整体安排布置后,杨位迪等3位导师做了本次采样的海洋知识铺垫的讲演。紧接着舱外师生的探索活动正式开始。
第一站: 北纬24度25.186',东经118度00.853’,水深7.9m,海洋化学
站在船头甲板上,李佳宸老师给我们看了一个表层采水器。那是一个透明的大罐子,把手上有一根长长的绳子,底部有一根导水用的橡皮管。“你们看,”她指着采水器底部,并轻轻推了一下,底部的盖子向内打开了,“这个盖子可以由海水向内推开。”在指导我们用表层采水器采集了海水表面的样本后,李老师又拿出一个形似灭火器的深蓝色圆筒,上下带有盖子,它通过缆绳挂在吊机下。“这叫Niskin瓶。现在哪位同学来猜猜,我们怎样才能保证这个采水器采到的是一定深度的水呢?”李老师问我们。
“配一个重物,让它能沉到某一个深度。”有个同学抢答道。
“嗯......有道理。”李老师说,“但如何保证上提的过程中海水不会再涌入呢?”
停顿了一会儿,老师揭开了谜底。“看这儿,”她把采水器上下两面的粗绳都拉紧使盖子打开,并绑到了采水器侧壁的一根白管子上,把白管子顶了上去,然后顺着缆绳把它慢慢放到海面,测定高度后,又下放5米深。“我把这个铁块也系在缆绳上,”她示范着说,然后松开手,它就会顺着缆绳掉下去,刚好砸中白管子上端,松开绳子把盖子关上。铁块“嗖”的一声砸下,我们把手指放在缆绳上,感受到了重物撞击的震动,转动吊车,把采水器拉到水面,盖子果然关上了,同学们一片赞叹。
在此之前,还有一个小插曲,我们在船舱里听课时,突然船长来报:中华白海豚来了!同学们鱼贯而出,追随着白海豚的跃动在甲板上跑来跑去,有大约2个群体5-7只中华白海豚!这些国家保护动物竞相跃出水面,奇怪的是,不仅有白色的,还有灰色甚至黑色的!“实际上刚出生的中华白海豚是黑的,随着年龄增长肤色灰色携带斑点变淡,到了老年,就变成了白的。”针对同学们的疑问,杨位迪老师这样解释道,“这其实是好现象,多一些深色海豚说明白海豚种群年轻力壮,充满朝气,这和厦门的大力保护是分不开的,看!那边就是白海豚保护中心。”杨老师指着火烧屿上几间带红屋顶的白房子说。
第二站:北纬24度25.623’,东纬118度02.745’,水深8.4m,海洋地质
到达第二站后,高成成老师带我们来到船尾,拿出了挖泥器给我们摆弄。这个仪器从左到右,是由五个部分组成的,中间那部分最突出,它左右的两块由一根铁链连了起来。
“那么我们是如何利用它采集地质样本的呢?”过了一会儿,高老师这样问我们。高老师笑了笑,拎起连接中间两块的铰链,那两块的盖子顺势打开了,高老师把它挂在拴着仪器的缆绳的钩子上。“触底后铰链松开,盖子合上,”高老师把它放在地上,果然,铁盖子啪地合上了,“这样它就挖好泥了。”然后他把最外边的两部分拉开,仪器朝下打开了口,“我们可以这样把污泥倒在铁板盒上,再用勺子挑取一部分装入密封袋里。”
第三站:北纬24度24.808’,东经118度04.310’,水深11.9m,浮游生物
这次,出现在我们面前的,是杨位迪老师和他携带的3米长的漏斗状网,底下有个黄铜漏斗,黄铜漏斗底部有两个盖子,分别都有一个半月形开口,错开时,漏斗底部就封闭了。教我们利用吊机放网、加重、采样、拉回等步骤后,尤其仔细的教了我们两个步骤:一是把网拉起后用水管喷出海水从外向内冲洗,目的是将沾在网上的浮游生物打入袋中,并用海水冲洗采样罐;二是先稍微转一下上面的半月形开口,然后把黄铜漏斗车在采样罐的正上方,轻轻用手指推开,使两个开口重叠,让漏斗里的海水流出来,之后,再次用海水冲下沾在漏斗上的浮游生物。
听完后,我不由惊叹于科学仪器的精密用途,以及科学家们细致严谨的科研精神。“记住,转动开口时。水流达到最大就不要再转了。陀螺似的一直转个不停,稍大一些的浮游生物会被你‘一刀切’的。”杨老师风趣地结束了他的讲解。接下来,就由我们开始练习作业......
第四站:北纬24度26,东经118度05,水深0m,厦门大学
在船上吃过午饭后,下午1点多,我们到达了厦门大学翔安校区。在戴民汉院士的“幕后”安排下,我们的分析实验有幸在碳分析的专业实验室进行,Wow!不明觉厉,那可是科学家出海回来后真正做实验研究的地方呀!
通过连接体视显微镜的图像投影,观察上午采集到的浮游生物定格成的标本,每一个小标本盘里有数不清的生物,当杨位迪老师把显微镜上的细准焦螺旋调整一个角度,就会有新的一层浮游生物呈现在我们面前,而刚才观察过的那一层就会消失在视野里。我们先后观察了四五个小标本盘,大家都认识了一些新的生物,比如频频地出现的剑虫,这种小家伙身形苗条,全身透明,如果不是它的内部器官有些许颜色,我们甚至都注意不到。而科幻片《阿凡达》里的“蓝眼泪”赤潮的夜光藻竟然在这个季节被大家偶遇,同时还用光学显微镜观察了一些晶体和爆米花状的有孔虫峭壳,初步了解了放射性碳-14测年法——通过碳-14含量及其与碳-12比值测定年代,以及精度更高的高科技单体同位素测年法。
由于采集的样品已经在科考船上的海洋化学实验室分析完了,李佳宸老师带领我们做了几个具象化小实验来揭示海洋环流的奥秘。“大家猜猜看,回归线附近和两极,哪里的海水盐度大呢?”李老师问。“回归线附近吧,”一位同学犹豫着回答,“那里蒸发比较旺盛。”“不对”李老师摇摇头,“回归线附近降水也比两极多呀,而我们下的雨都是淡水,两极部分海水结冰——冰是淡水,排开了盐分进入海中。我们也可以用实验简单验证一下。”
她将蓝色淡水倒入杯中,在水面处放上一个有上下连接吸管的泡沫板堵上,再往上方倒上黄色盐水。“接下来会发生什么现象?”她问。“整杯都变绿!”“中间变绿,两头的颜色不变!”同学们议论纷纷。李老师揺着头,笑而不语。
过了一会儿,同学们惊奇地发现,最上方的水是蓝色的淡水,中间一大截是绿色的,最底下反而是黄色盐水。“盐度大的海水下沉,盐度小的海水上浮,这就是海水盐度对海水运动的一个影响。”李老师说。接下来,我们又做了水温影响海水运动的实验,以及全球变暖导致海水膨胀、海平面上升的模拟实验。
傍晚6点,伴随制作海报、交流分享环节结束,我们的海洋探索之旅正式结束了。一天的时间虽短,但这既是同学们海上科考的启蒙,也增进了同学们对海洋知识和文化的认同,及对“科学家如何工作?”“如何成为一名海洋科学家?”的初步了解。
这种沉浸式的科学体验,正是我们平时学校学习中所欠缺的,真盼望着来日又有这么美好的一天——和Emily老师再次相遇在海洋科学世界里。