2012年5月30日

用生態學的文本教科學閱讀策略

國中生能不能讀懂《科學人》呢?這問題得看你給他們什麼文章讀,而且還要看有沒有教他們閱讀的策略。

在《Reading Strategies For Science》p.177談到了一種閱讀策略「Visual Presentations」,這個策略的作法是交付學生一個有許多視覺輔助(圖、表、地圖、照片...)的文章段落,讓他們閱讀之後,討論這些資訊如何以視覺輔助來呈現。而教師可以用問題或討論來引導他們專注在那些重要的資訊。並且讓學生以小組合作將文字轉化成圖像來呈現,並和其他組進行討論和分享。

我把這樣的策略轉化用在閱讀生態學的科學文章,我從《沒有果實的秋天 》節錄了兩段故事,另外也從2004年7月的科學人的《狼來了》中摘出一個段落,將這些文章合成一份文件檔《科學閱讀-食物網與食物鏈》,交給學生閱讀。(1-3人一組,共讀一份文件)。

此外,我也給他們一張白紙,要他們將閱讀所得的資訊畫在紙上。這三篇故事講的都是食物網,所以我要他們畫的其實就是繪出三篇故事的生物間的關係。




第一步,我要學生先將文章中的生物名稱用螢光筆畫出來
 

接著我先用第一篇故事來示範,這故事是這樣的


‎2008年3月,生態學家艾維斯( Anthony Ives)在《自然》期刊發表一篇論文,提到一個族群的消長與消失。冰島北部的米湖( Lake Myvatn)裡有一大群搖蚊,幼蟲住在湖泊沈積物中,以矽藻為食。一般來說,一群搖蚊靠著矽藻越來越壯大,等到矽藻快吃完了,很多搖蚊就餓死了。搖蚊大量死亡後,岩石區的矽藻(搖蚊幼蟲無法在那裡生存)又慢慢繁殖起來,重建矽藻生態。殘存的搖蚊一看到又有食物了,便狼吞虎嚥吃起矽藻,然後迅速繁殖。同時,搖蚊幼蟲又是湖裡魚群的主要食物來源,於是湖裡的矽藻族群、搖蚊族群和魚群不斷來回消長,就像帆船一樣。
幾千年來,湖中的生態系維持穩定,漁獲量也足以供應當地居民所需。可是在1967年,有個採礦工程開始清理湖底淤泥,導致魚群數量有史以來首度大幅降低。艾維斯的論文讓我們看到,矽藻一旦開始在挖掘過淤泥的地區繁殖,就不再往沈積物發展,結果搖蚊餓死,魚群也跟著遭殃。後來挖泥工程在2004年停工,魚群數量卻未能回到原貌,反而達到新的穩定狀態-沒有魚群的狀態。
本文摘錄自《沒有果實的秋天 》p.186-187


有些箭頭也代表了食性以外的關係,例如連到沈積物的那些箭頭其實有著不同的意義。


接著學生就要小組討論,把故事二和故事三畫出來,其實這兩個故事可以合在一起當作同個故事。






畫完之後,我就會抽幾組學生把他們畫出的複雜關係畫在黑板上





在繪圖的過程中,學生也會以自己畫出的圖對照黑板上的圖,指出黑板的圖少了什麼。或是提出某些段落看不懂意思,希望我解釋給他們聽。

透過鎖定焦點(生物名稱)和繪出關係圖(食物網),即使這份文件中的字數將近3000字,學生也很容易解讀出其中的內容。

透過學生在黑板上畫出的圖形,我會用以下幾個問題來導引討論

  1. 哪些是生產者?
  2. 哪些是初級消費者?
  3. 哪些動物是三級消費者?
  4. 黃石公園的灰狼被獵殺,以致滅絕淨盡之後,灰熊的數量卻降低,為什麼?
  5. 當灰狼被重新引入之後,原本減少的鳥類數量開始增加,為什麼?
  6. 比較第1個故事,和第2、3個故事所畫出的食物網,哪個生態系比較容易崩盤?

在第3個故事結束之後,也讓學生看這段河狸的影片,學生會更容易了解樹木和河狸對當地環境的重要性。


接下來,就可以簡介黃石公園成立於1872年,是世界第1座國家公園,然後有個超好玩的電動遊戲,玩的就是黃石國家公園裡的狼- WolfQuest體驗黃石公園裡狼的生活

花幾分鐘推薦給學生之後,學生個個都非常興奮,因為這個遊戲講的就是剛剛所讀的科學文章內容,他們已經有些熟悉了。再者,這是一個生物老師推薦的遊戲。事後,還有學生來問,平板電腦可不可以玩?

從科學文本閱讀策略、食物網,一直到電玩遊戲,這些突然就都串在一起了,只是目前其中的環節還不夠緊密。

目前比較遺憾的是,我只能用美國黃石公園的資料,其實我更希望做的是台灣本土的生態資料,例如黑鮪魚、鬼頭刀和飛魚的關係。

我想,以後可以把以下數篇文章搭配在一起,讓學生既能閱讀,又能了解海洋現況。

  • 台版不願面對的真相,魚都到哪裡去了
  • 漁業新聞
  • 拯救黑鮪魚
  • 藍色食物革命
  • 嚴宏洋教授的《從魚塭到沿海養殖》
  • 廖鴻基的《鬼頭刀》 


最後,以下是提供給學生的另外兩篇故事。找個時間,應該再將其合併改寫一些。


故事二:
有昆蟲才有莓果;有昆蟲才有柳樹,而柳樹能穩定河岸的生態;有昆蟲才有鱒魚;有昆蟲才有乾淨的空氣與水源。南美洲與非洲雨林產生的水蒸氣凝結成雨水,落在美國中西部、德州與墨西哥的土地上,所以即使是栽種玉米的美國農夫,也應該感謝亞馬遜的榕小蜂。
野鳥觀察家也需要昆蟲,因為沒有昆蟲就沒有鳥類。蛾與蝴蝶或許不是重要的授粉生物,對於我們日常生活的許多需求,沒有很大的貢獻;但是牠們的幼蟲,那些肥嘟嘟的毛毛蟲,可是自然界的熱狗-無骨、鮮嫩多汁的高蛋白質點心,可以拿了就走的上好食物。若不把水鳥算在內,北美有96%的鳥類餵幼雛吃昆蟲。青蛙、蟾蜍和其他生物,也以昆蟲為食物。
然而,蛾和蝴蝶的數量與種類正明顯減少當中。當美東沿岸的栗樹林因為栗樹枝枯病而大量死亡,有五種蝴蝶隨之滅絕。沒有了毛毛蟲,鳥類也跟著完蛋。比方說,在德瓦拉州,40%的當地植物瀕臨滅絕,41%的森林鳥類也瀕臨滅絕。人類只要美麗的蝴蝶,卻不想要醜陋的毛毛蟲,那是不可能的。


本文摘錄自《沒有果實的秋天 》p.221-222

故事三:
瑞波指著一些黑白照片,它們是在拉馬河谷同一地點拍攝的景觀,拍攝時間距今50年以上。「你可以看到在1900年代早期,年輕的白楊和柳樹還很多。但是到了1930年代,這些樹已經停止繁殖,沒有年輕的樹了。」
「我靈光乍現。」瑞波說,他從98株白楊取樣,發現從1920年代之後,只有兩株有生長的跡象。約同一時期,最後的狼群正被趕盡殺絕。而這兩株樹所在的位置正是麋鹿怕被捕食者襲擊而不敢逗留的地方。瑞波找到老樹和小樹,但卻沒有中間的年齡層,因為從1930~90年代間,沒有新樹生長。這是「灰狼效應」的第一個具體證據。
灰狼效應理論認為,狼群把麋鹿數量維持在一個程度以下,讓麋鹿不至於啃食所有從地面探出頭來的樹苗。當公園裡的狼群被視為威脅而遭到消滅,麋鹿的數量便開始竄升,成群的麋鹿大啖植被,剝光拉馬河谷,將許多物種驅逐出境。舉例來說,一旦少了年輕的樹,海狸便幾乎沒有食物,而牠們確實也從1950年代便失去了蹤跡。缺少了海狸攔起的水壩與池塘,多肉植物也難以生存,而這些植物是北美灰熊冬眠醒來後的重要食物。
1995與1996年的「再引回」之後,灰狼增加的速度很快。研究者開始看到,麋鹿不僅族群下跌,連行為都有所改變。這些高大幽雅的紅褐色動物不再逗留於河谷底部,而大多待在看得到捕食者的地方。如果灰狼效應的假說正確,且狼群已大幅降低麋鹿數量,則當地的植被應該是70年來首次復原。
沿著蜿蜒的拉馬河步行,距離狼群巢穴的不遠處,瑞波走過一個小山坡,撥開秋華柳的枝葉垂織而成的叢密綠幕,告訴我們另一件事。地面上散佈著已經變白的麋鹿頭骨、肋骨和脊柱,而四周的柳樹都比瑞波要高,有的高過三公尺。瑞波與同在俄勒岡州立大學的森林學家貝斯塔(Robert L. Beschta)確實發現,黃石公園的灰狼數量攀升時,樹木也變得茂盛。不過這還只是改變的一部份而已。
柳樹恢復得最茂密的地方,是在麋鹿啃食時視線無法環視360度之處,例如,這裡的柳樹蹲聚在山坡下,而山坡阻擋了動物的視線。看看這些植物,便知道牠們過去幾年來都沒有被啃過。
瑞波認為,麋鹿在這裡沒有安全感,因為牠們無法看到四周發生什麼事,在附近逗留會讓牠們感到緊張。然而,在僅僅50公尺遠的地方,地勢平坦開闊,麋鹿可享有全觀的視野,這裡的柳樹不到一公尺高,過去三年間被啃食的狀況也嚴重得多。瑞波說:「這是恐懼的生態學。」
在拉馬河畔,其他的變化也伴隨著植被的重新生長而發生。就在上游不遠處,有個小型的海狸水壩,是50年來首次被記錄到的三個水壩之一,拉馬河的支流沼溪就有六個海狸水壩。瑞波與史密斯都相信,因為植物重新生長,海狸又有東西吃了。史密斯說:「牠們的糧倉裝滿了柳樹枝葉。」其他的改變也可以預期。更多木本植物沿著拉馬河生長時,將有助於穩固河岸、防止侵蝕。瑞波預測,植物的增加也會為河水蔽蔭降溫。更多的樹枝等碎片掉進河中,也會降低水流速度,使流水變成水塘,這會改善鱒魚的棲境,讓魚變得更多、更肥大。
雖然目前為止,科學研究的焦點都在植被上,但灰狼對黃石公園其他的食物網似乎也有不可思議的影響,其中影響最劇的是草原狼。在引入灰狼之前三年,已有兩位犬科生物學家在公園內蒐集基準數據,分別是現任黃石生態研究中心(設立於蒙大拿州波茲曼市的非營利組織)的主任科學家克萊布崔(Robert Crabtree)與他的妻子謝爾登(Jennifer Sheldon)。他們發現,為了讓出空間給體型較大的灰狼,草原狼已經做了許多犧牲。
園區內的草原狼的數量已經少了50%,而在灰狼的集中地區更下降了90%。雄性草原狼的體型比灰狼回來之前還要小,克萊布崔說,或許是因為「大個子的草原狼較具侵略性,牠們向灰狼挑戰而喪生。」隨著草原狼的減少,牠們的獵物如田鼠、家鼠和其他齧齒動物等,數量則大為成長。而這又為紅狐和猛禽帶來好處。不過,紅狐也會捕食鳴禽,紅狐一旦變多,意味更多的鳥類將被犧牲。
灰狼也踢開了黃石公園的「肉類市場」大門。北美灰熊與美洲獅雖然會以幼鹿或凍死的屍體果腹,但牠們很少攻擊成熟的麋鹿。相反的,灰狼隨時都可撂倒大隻的麋鹿,牠們飽餐一頓之後,有可能踱步離開,醺然地休息、睡個覺,或是讓灰熊接手剩下的東西。狼的出現表示地上會有更多食物。各路食腐動物從灰熊到鵲鳥等,都依賴這些屍體過活,各物種的數量增加,反映著這筆新的財富。渡鴉聚集於灰狼獵物上的最高數量(135隻),就是在黃石公園創下的紀錄。「每次的獵殺後,我們都會看到白頭海鵰、金鵰、草原狼、渡鴉還有鵲鳥現身,」史密斯說:「真不知道灰狼回來之前牠們如何維生。」
但是,灰狼真的是這些變化的驅動力嗎?多數科學家是如此認為。史密斯說:「狼之於黃石,就像水之於濕地,是模塑生態系的根本動力。」在加拿大的班芙國家公園,科學家記錄了1980年代主動回來的灰狼所帶來的變化:柳樹再度出現,鳴禽的多樣性與豐富度也加倍了。現在,許多研究者都來到黃石公園,理出狼群影響河岸環境的第一份證據,至少有六個研究計畫正在蒐集資料。


本文摘錄自2004年7月科學人《狼來了》

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