Praktikum Virtual Penyerbukan: Tabung Bunga, Penyerbuk, Biji

Praktikum virtual penyerbukan ini mengubah penyelidikan sindrom penyerbukan dalam biologi SMP NGSS (standar sains AS) dan biologi KS3 (kurikulum Inggris) menjadi uji yang adil dalam satu jam pelajaran. Siswa mempertahankan bunga merah tanpa aroma yang kaya nektar dan hanya mengubah satu struktur, yaitu tabung mahkota, dari 5 mm menjadi 25 mm. Mereka mencatat pengunjung, kunjungan per hari, dan biji jadi. Data menunjukkan bahwa kunjungan dan keberhasilan reproduksi tidak sama, lalu mengantar ke koevolusi. Setiap nilai di bawah dibaca dari simulasi.

Keterkaitan dengan kurikulum

• NGSS MS-LS1-4 (standar sains AS): bagaimana struktur khusus tumbuhan memengaruhi peluang keberhasilan reproduksi.
• NGSS HS-LS4-4 (standar sains AS): seleksi alam menghasilkan adaptasi (pengayaan koevolusi).
• England KS3 Science: reproduksi pada tumbuhan, termasuk struktur bunga dan penyerbukan oleh serangga.
• Cambridge IGCSE Biology (0610): reproduksi seksual pada tumbuhan, bunga yang diserbuki serangga.

Simulic tidak berafiliasi dengan NGSS, Department for Education, maupun Cambridge International dan tidak didukung oleh mereka.

Sebelum praktikum (5 menit)

Minta siswa menetapkan satu prediksi, di kertas atau sebagai pertanyaan 1 pada tautan kelas:

"Sebuah bunga merah tanpa aroma dengan banyak nektar. Tabung mahkotanya makin panjang, dari 5 mm menjadi 25 mm. Apa yang terjadi pada jumlah kunjungan penyerbuk?"

Banyak siswa mengira tabung yang lebih panjang menarik lebih banyak hewan.

Langkah kerja dalam simulasi

1. Di tab Bunga dan penyerbuk (tab ini terbuka lebih dulu), atur Warna bunga Merah, Aroma Tanpa aroma, dan Nektar per bunga 10 µL. Biarkan Bunga mekar Siang hari dan Sistem perkawinan Hanya penyerbukan silang (inkompatibel sendiri).
2. Atur Panjang tabung mahkota ke 5 mm. Catat label mampir: …% di bawah Lebah, Kupu-kupu, dan Kolibri: peluang seekor hewan yang lewat berkunjung.
3. Tekan Jalankan 10 hari (rata-rata). Dari baris baru di Tabel hasil, catat Kunjungan (per hari) dan Biji jadi.
4. Ulangi langkah 2–3 untuk 10, 15, 20, dan 25 mm.
5. Hitung persentase penurunan peluang kunjungan kolibri dari 15 mm ke 25 mm.

Tabung (mm)	Lebah (%)	Kupu-kupu (%)	Kolibri (%)	Kunjungan per hari	Biji jadi (%)
5
10
15
20
25

Hasil yang diharapkan

Peluang kunjungan ditentukan oleh rancangan bunga. Kunjungan dan biji jadi bersifat acak: tabel memberi hasil percobaan kami, lalu rentang 99% tengah dari 5.000 percobaan model simulasi.

Tabung (mm)	Lebah	Kupu-kupu	Kolibri	Kunjungan per hari	Biji jadi
5	5%	42%	62%	53,8 (45–62)	10% (7–14)
10	3%	40%	62%	41,1 (41–57)	8% (7–13)
15	2%	21%	62%	40,3 (31–46)	11% (9–14)
20	2%	1%	49%	20,8 (18–30)	8% (7–13)
25	2%	0%	7%	5,1 (3–11)	3% (2–6)

• Kunjungan turun setiap kali tabung melampaui panjang lidah pengunjung: kupu-kupu (sekitar 15 mm) berhenti berkunjung antara 10 dan 20 mm, kolibri (paruh sekitar 22 mm) antara 20 dan 25 mm.
• Biji jadi tidak mengikuti kunjungan. Dari 5 sampai 20 mm, kunjungan turun kira-kira setengahnya, tetapi biji jadi tetap sekitar 10%. Pada tabung pendek, kupu-kupu dan kolibri hanya sedikit menyentuh serbuk sari. Pada 20 mm tabung pas dengan paruh kolibri, sehingga kepalanya menekan kepala sari dan kepala putik, dan setiap kunjungan memindahkan lebih banyak serbuk sari.
• Pada 25 mm bahkan kolibri jarang dapat minum nektar, dan biji jadi turun menjadi sekitar 3%.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Apa yang terjadi pada kunjungan ketika tabung mahkota makin panjang?
2. Variabel mana yang harus tetap sama dalam penyelidikan ini?
3. Berapa biji jadi pada tabung 20 mm?
4. Berapa persen peluang kunjungan kolibri turun dari 15 mm ke 25 mm?
5. Jelaskan mengapa biji jadi tetap stabil dari 5 sampai 20 mm tetapi anjlok pada 25 mm.

Jawaban untuk guru: (1) Kunjungan turun, sampai hampir tidak ada pada 25 mm. (2) Nektar per bunga (juga warna, aroma, waktu mekar). (3) Diterima 6–15% (8% pada percobaan kami). (4) Diterima 86–91%: (62 − 7) ÷ 62 × 100 = 89%. (5) Kupu-kupu berhenti mengunjungi tabung 20 mm, tetapi mereka memang hanya memindahkan sedikit serbuk sari; kolibri masih minum nektar dan, karena tertekan ke kepala sari dan kepala putik, memindahkan lebih banyak serbuk sari per kunjungan. Pada 25 mm tabung lebih panjang daripada paruhnya.

Miskonsepsi umum

• "Makin banyak kunjungan berarti makin banyak biji." Yang penting adalah serbuk sari yang berpindah ke kepala putik spesies yang sama.
• "Lebah menyerbuki semua bunga." Di sini peluang kunjungan lebah hanya 2–5%. Ganti ke Biru keunguan pada 5 mm dan peluangnya melonjak ke 52%: percobaan kami memberi 105 kunjungan per hari, 84 oleh lebah, dan biji jadi 60%.
• "Bunga menumbuhkan tabung panjang untuk memilih penyerbuknya." Tumbuhan tidak memilih. Bunga yang bentuknya cocok dengan suatu penyerbuk menghasilkan lebih banyak biji, sehingga sifat itu menyebar.

Pengayaan

• Tab Koevolusi: biarkan Tabung bunga – probosis ngengat, h² 0,50, dan biaya 0,20, lalu tekan +10 generasi lima kali. Kedua rata-rata naik dari 10 dan 8 mm menjadi sekitar 27 mm pada generasi 50, dan 36,5 mm pada generasi 100.
• Sistem perkawinan pada 25 mm: pilih Menyerbuki sendiri jika pengunjung sedikit. Biji jadi melonjak dari sekitar 4% menjadi 49% dalam percobaan model kami, tetapi kecambah hasil penyerbukan sendiri hanya bertahan hidup setengahnya. Mengapa penyerbukan silang tetap menguntungkan?

Pertanyaan umum

Mengapa siswa saya mendapat kunjungan dan biji jadi yang berbeda?

Setiap hewan yang lewat berkunjung secara acak, dan tidak ada pengaturan yang mengulang percobaan yang sama; label peluang kunjungan tidak pernah berubah. Rentang untuk pertanyaan 3 berlaku pada semua 20.000 percobaan model yang kami coba.

Bisakah saya mengatur bunga untuk siswa?

Bisa. Pada nilai awal tautan kelas, atur Warna bunga Merah, Aroma Tanpa aroma, dan Nektar per bunga 10. Siswa lalu hanya mengubah Panjang tabung mahkota.

Apakah ini menggantikan pengamatan bunga sungguhan?

Tidak. Padukan dengan pembedahan bunga atau praktikum virtual perkecambahan, yang simulasinya membedah bunga yang diserbuki serangga dan angin.

Simulasi dan panduan terkait

Lab reproduksi tumbuhan berbunga – pembedahan, penyerbukan, pemencaran, dan perkecambahan Seleksi alam – populasi kelinci, mutasi, serigala, dan makanan

Untuk seleksi selama beberapa generasi, lihat praktikum virtual seleksi buatan.