예1> 물달팽이의 수면부착 움직임에 대한 우리들의 탐구

그래서 우리는 물달팽이의 한살이와 생태적 특징을 알아보고, 어떻게 수면에 거꾸로 매달려 움직일 수 있는지, 물달팽이 외에 수면에 거꾸로 매달려 움직이는 것에는 무엇이 있는지에 대하여 자세히 탐구해 보기로 하였다.

예2> 우리 고장에서도 금강초롱꽃을 피울 수 있을까?

해발 800m 이상의 고지에서 서식하는 금강초롱꽃을 해발 20m인 우리 고장에서도 예쁘게 꽃을 피우려면 어떤 환경에서 가꾸어야 하는지 알아보고 금강초롱만 해를 입히는 해충의 구제 방법을 탐구해 보고 싶어 선생님의 지도를 받아 계획적인 탐구활동을 시작하였다.

1) 금강초롱은 어떤 꽃인지 조사한다.

2) 금강초롱의 자생지 환경을 조사한다.

3) 금강초롱의 배지 환경을 조사한다.

4) 금강초롱꽃을 피우기 위한 재배 조건을 조사한다.

5) 금강초롱 잎에 침해하는 해충의 종류와 구제 방법을 제시하여 우리 고장에서도 금강초롱꽃을 피울 수 있는 방법을 제시하는데 탐구의 목적이 있다.

Ⅱ. 탐구의 개요

1. 탐구 기간 : 2005년 10월 - 2006년 8월(약 10개월 간)

2. 탐구 장소 : 00초등학교 및 00습지

3. 탐구 문제 : 가, 나, 다로 제시

4. 선행 탐구 활동에 대한 조사 :

가. 전국과학전람회 탐구활동 분석 : 선행 연구 내용 분석 및 본 연구와의 차이점, 본 연구에의 시사점 제시

Ⅱ. 탐구 과정

1. 탐구 기간

2005년 6월 1일부터 2006년 7월 30일까지(13개월간)

2. 탐구 문제

가. 금강초롱의 자연 서식환경은 어떤 모습일까?

나, 다, 라 등으로 제시하며 이 내용은 탐구의 목적과 연계하여 진술한다.

3. 탐구를 위한 시설 및 환경

이 내용은 본 탐구내용을 해결하기 위한 연구자의 연구 환경을 제시하는 것이므로 연구 수행을 위한 시설, 환경을 자세히 진술한다.

가. 탐구 대상 자료의 확보

나. 재배 환경

다. 금강초롱 재배를 위한 배지 조성

1) 배양토의 종류

2) 습도 조절

3) 햇빛 조절

4) 금강초롱 잎의 안토시안 색소출현 감소 탐구 시설

5) 금강초롱 이에 침해하는 해충 탐구 시설 등

Ⅲ. 기초 탐구

1. 민물 복족류

물달팽이, 우렁이, 다슬기의 분류학적 위치, 크기, 서식 장소, 생식 방법, 생활 방식 등의 차이점을 표로 제시

2. 물달팽이의 서식 환경과 호흡

가. 물달팽이는 어떤 환경에서 살고 있을까?

1) 탐구 방법 : 물달팽이가 서식하고 있는 환경 제시

2) 탐구 결과

가) 탐구 장소 : 연구 대상 지역의 환경 제시

나) 탐구 결과 : 한살이 과정을 제시하고 서식 특징 제시

탐구과제 2. 물달팽이는 어떻게 이동할까?

1. 물속에서의 이동

가. 탐구 방법

1) 직경 30cm 수조에 물달팽이 3마리를 넣고 물속에서 이동하는 모습을 관찰한다.

2) 물 속의 물달팽이가 이동하는 거리를 조사하기 위해 OHP 필름을 수조 위에 놓고 각각의 개체가 3분마다 이동하는 거리를 점으로 찍어 이동하는 모습을 알아본다.

나. 탐구 결과

물달팽이 한 개체가 75분간 물속에서 이동한 모습

다. 알게 된 점

1) 물달팽이는 물속에서 수조면에 붙어 복족을 이용하여 자유롭게 이동한다.

2) 개체에 따라 이동하는 거리에 차이가 있다.

3) 수중에 떠서 이동하는 물달팽이는 관찰할 수 없었다.

탐구문제2. 금강초로 분화 재배에 필요한 배양토는 어떤 것이 좋을까?

1. 탐구 방법

가. 탐구대상 묘목의 확보

금강초롱 탐구를 위한 재료는 강원도 양구군 동면 팔량리 바우농장에서 파조 후 2년 된 묘 100개 선택하여 본연 3-4매에 직경 15cm 플라스틱 화분에 5월 상순과 6월 하순 2차례에 걸쳐 정식하여 탐구를 진행하였다.

나. 금강초롱 화분 식재

양분이 거의 없는 마사토에 부엽을 부피기준으로 1:1로 섞은 용토와 인공상토인 바이오상토(흥농종묘)와 마사토를 부피기준 1:1로 섞은 것과 100% 인공상토만을 사용한 처리구를 두었다.

다. 차광 시설

화분은 플라스틱하우스에 70% 차광망을 씌우고 목제 파이프로 행거를 만들어 화분 밑부분이 땅에 닿지 않게 하였다.

라. 물주기

물주기는 습도가 높지 않게 2일에 1회씩 해가 진 후 관수하였으며 모든 토양에 같이 적용하였다.

마. 탐구대상 화분의 수

각각 처리 방법 별 10개의 화분을 만들어 탐구를 진행하였다.

2. 탐구결과

가. 분화 재배를 위한 적정 용토

1) 금강초롱을 위한 분화재배하기 위한 적정 용토를 구명

시험에 사용된 주요 용토의 pH를 00시농업기술센터에서 특정한 결과 주로 농가에서 사용하고 있는 마사토에 부엽을 부피 대비 1:1로 섞은 용토의 pH는 5.0으로 나타내었다.

2) 자생지 토양은 pH3.9로 비교적 강산성을 띄고 있으며, 인공상토로 쓰인 바이오상토 1호는 중성에 가까운 6.1을 나타냈다. 산도(pH)는 인공상토가 가장 낮았고 산 속의 부엽토가 가장 높은 것으로 분석되었다.

3) 금강초롱 자생지의 부엽토를 기준으로 pH 5.0 미만 정도의 산성 용토에서 금강초롱을 재배해야 할 것으로 판단되었다.

<표-2> 금강초롱 배지의 산도 측정결과(00시농업기술센터 측정)

나. 탐구에 사용된 용토

1) 마사토와 부엽의 1:1 혼합한 것과 마사토와 인공상토를 부피대비로 1:1로 섞은 용토, 인공상토만 100% 사용한 용토 세가지를 가지고 시험하였으며

2) 화분에 정식 후 30일 후 조사한 뿌리의 활착은 인공상토가 첨가되지 않은 마사토와 부엽을 1:1로 섞은 토양에서 90%의 활착율을 보였다.

3) 인공상토가 50% 섞인 마사토에서도 60%로 저조하였다. 100% 인공상토를 활용한 분화용토는 40%로 50%에도 미치지 못하는 결과를 보였다.

4) 이 실험 결과에 의하면 산도가 높은 인공상토와 마사토에서는 뿌리가 잘 내리지 못하는 것으로 분석되었으며 금강초롱 자생지의 용토인 부엽토와 마사토를 혼합한 용토에서 뿌리가 잘 내린 것으로 보아 산성토양의 영양분이 많은 용토에서 잘 자라는 것으로 판단되어 금강초롱 재배를 위한 배지로 부엽과 마사를 1:1의 비율로 섞은 용토를 사용하였다.

<표-3> 금강초롱 뿌리의 활착율

다. 정식 100일 후의 생존율

1) 인공상토가 섞인 용토는 10%의 아주 낮은 생존율을 나타내었다.

2) 마사토와 부엽을 섞은 용토는 100%로 모두 살아났다.

3) 금강초롱꽃의 자생지 토양 pH가 3.9로 비교적 강한 산성 토양에 적응된 결과로 인공상토의 pH가 6.1로 중성에 가까워 뿌리가 제대로 자라지 못한 것으로 판단된다.

4) 인공상토가 50% 섞인 배지에서도 활착이 어려운 것으로 보아 금강초롱꽃의 분화재배를 위해서는 분화 용토의 pH는 5.0 이하가 되어야 뿌리의 활착이 잘 이루어지는 것으로 판

단되며 상토는 물빠짐이 잘 되지 않는 것도 한가지 원인이 되는 것으로 판단된다.

라. 물 빠짐 정도에 의한 뿌리 내림 비교

물빠짐이 좋고 pH가 낮은 부엽과 마사 혼합토양과 물 빠짐이 나쁘고 pH가 높은 상토와 마사토의 혼합토에서의 뿌리 내림과 새싹의 자람을 비교하였다.

1) 싹이 자란 정도 비교

인공상토가 50% 섞인 화분에서는 물 빠짐이 좋지 안아 뿌리 내림은 작은 뿌리가 조금 생겼을 뿐 덩이뿌리를 형성하지 못하였으며

2) 부엽과 마사가 섞인 용토에서는 덩이뿌리를 형성하여 용토 위로 새싹이 튼튼하게 자란 것으로 보아 화분 재배에서는 물 빠짐도 좋아야 할 것으로 판단된다.

3) 덩이뿌리의 형성 조건은 물 빠짐이 좋은 용토인 부엽과 마사토를 1:1로 섞은 용토가 pH5.0 이하의 용토에서 덩이뿌리가 잘 형성되었다. 따라서 금강초롱의 화분 재배시에는 덩이뿌리 형성을 위한 조건이 잘 맞아야 한다.

3. 알게 된 점

가. 시험에 사용된 주요 용토의 pH를 00시농업기술센터에서 측정한 결과 주로 농가에서 사용하고 있는 마사토에 부엽을 부피 대비 1:1로 섞은 용토의 pH는 5.0으로 약산성을 나타내었다.

나. 자생지 토양은 pH3.9로 비교적 강산성을 뜨고 있으며, 인공상토로 쓰인 바이오상토 1호는 중성에 가까운 6.1을 나타냈다. 산도(pH)는 인공상토가 가장 높았고 산속의 부엽토가 가장 낮은 것으로 분석되었다.

다. 금강초롱 자생지의 부엽토를 기준으로 pH 5.0 미만 정도의 산성 용토에서 금강초롱을 재배해야 할 것으로 판단되었다.

라. 금강초롱의 화분 재배를 위해서는 마사토와 부엽을 부피대비 1:1로 혼합하여 사용하는 것이 가장 좋았으며 분화 재배 용토는 pH가 5.0이하인 산성토양이 적합한 것으로 판단되며

마. 금강초롱의 뿌리 내림과 새싹의 자람은 물 빠짐도 좋아야 뿌리를 잘 형성하고 새싹이 잘 자라는 것으로 판단된다.

탐구과제 11 각시붕어가 겨울나기에 검정말과 부착 조류가 있는 수조 중에서 어느 것이 좋을까?

1. 탐구 동기(문제인식)

겨울에는 물의온도가 아주 낮으므로 물고기들이 살기에 매우 좋지 않을 것이다. 하지만 식물이 있으면 고기들이 겨울을 나는데 어떠한 도움을 받지 않을까 하는 막연한 마음이 들었다.

2. 가설 : 각시붕어가 겨울을 나는데 검정말과 부착조류 중 어느 한 쪽이 더 도움을 줄 것이다.

3. 실험 설계

각시붕어 치어가 겨울을 나기 좋은 환경을 알아보기 위해서 검정말과 부착조류, 모래와 뻘 흙을 각각 수조에 조성하였다.

<그림19> 수조A-모래+검정말+각시붕어치어, 수조B-뻘 흙+검정말+각시붕어치어, 수조C-부착조류+각시붕어치어

가. 수조를 3개 준비한다.

나. 한쪽(A)에는 모래를 부어 넣고 검정말을 심는다.

다. 다른 한쪽(B)에는 검정말이 살던 곳의 뻘 흙과 검정말을 심는다.

라. 다른 한쪽(C)에는 조류가 붙어있는 돌을 넣는다.

마. 모두 지하수를 동일한 양으로 충분히 부어서 물을 채운다.

바. 모두 0.5cm 정도 크기의 올 봄에 막 부화한 각시붕어 치어를 넣는다.

사. 하루에 한번씩 각시붕어의 상태를 눈으로 확인한다.

4. 실험결과

<그림20> 약 8개월이 지난 후 수조A, 수조B, 수조C의 모습 비교

<그림21> 약 8개월이 지난 후 수조A, 수조B에 살고 있는 각시붕어의 모습

가. 수조A와 수조B속의 각시붕어 치어는 2005.05.30 현재 생존해 있다.

나. 수조C의 각시붕어 치어는 2005년 2월 말 겨울에 동사했다.

다. 따라서 바닥이 모래거나 뻘 흙이거나 고나계없이 검정말이 있으면 얼음이 어는 영하의 날씨 속에서도 각시붕어는 생존한다.

라. 부착조류가 있는 돌만 있는 상태에서는 각시붕어가 겨울을 날 수 없다.

마. 검정말은 각시붕어가 겨울을 나는데 도움을 준다.

바. 수조A의 각시붕어는 약 2.0cm 정도의 크기로 건강하다.

사. 수조 B의 각시붕어는 약 1.7cm 정도의 크기로 건강하다.

5. 알게 된 점과 새로운 의문

가. 검정말이 각시붕어가 겨울을 견디는데 도움을 주었다.

나. 어항 바닥에 뻘 흙, 모래 등의 구성 물질이 없으면 겨울의 저온을 견디기가 어렵다.

다. 검정말과 바닥 물질이 있으면 물이 얼어도 각시붕어는 살아남았다.

라. 부착조류와 바닥 물질을 같이 조성하면 어떻게 될까?

Ⅴ. 요약 및 결론(또는 결론으로 제시)

1. 물달팽이는 물 흐름이 거의 없는 곳의 수초가 자라는 곳에서 주로 서식하고, 육산 달팽이와 달리 상대적으로 높은 수온의 영향으로 겨울잠을 자지 않고 겨울에도 활동하며 한천질의 주머니에 많은 알을 산란한다.

2. 물달팽이는 호흡 구멍 속의 아가미로 호흡한다.

3. 물달팽이는 수조의 벽면을 타고 수면까지 기어올라 물위에 거꾸로 떠서 자유롭게 움직일 수 있다.

Ⅵ. 탐구 결과의 요약

1. 금강초롱꽃은 초롱꽃과 여러해살이 식물로 세계에서 우리나라에만 있는 꽃으로 1속 1식물체이며 1997년 산림청지정 희귀식물 205호로 지정되어 보호받고 있으며 강원도 일대 해발 800m 이상의 산지에서 자생하고 있다.

2. 금강초롱꽃의 화분 재배를 위해서는 마사토와 부엽을 부피대비 1:1로 혼합한 배양토가 좋으며 분화 재배 용토는 pH가 5.0이하인 산성토양이 적합하다.

3. 햇빛을 가려주고 습도를 높여주어 온도를 낮추면 꽃의 색도와 크기를 조절할 수 있다.