第56屆--民國105年

臺灣，是一個四面環海的島國。對於我們，海外的貿易是十分重要的一環，於是人們便發展了許多對外的港口和捕撈海洋資源的漁港。而在這一切看似美好之時，嚴重的保育議題如雨後春筍般，不斷的浮現出來。只是人們一直忽略它，直到一發不可收拾之時才重視，時至今日，全台西部的海岸線除了經長期規畫的都有明顯的縮小幅度，尤其突堤效應更為明顯，所以我們注意到了此議題，便想藉由此次實驗，來深入研究有關此議題的問題所在與解決之道。 大致上我們從實驗知道了幾點: 一、只要在岸上有突出之海堤，突堤效應是無可避免的，我們只能減緩之。 二、突堤在不同大小、角度等等，實驗出來都是不一樣的結果。 三、消波塊在對減緩突堤效應並不是完全無效。

近年來取得奈米粒子的方法主要分為塊材粉碎及原子構築法，但塊材粉碎法大多高耗能而原子構築法中多數方式須使用會造成汙染的化學還原劑，因此本組以較經濟且環保的生物法進行各項研究。各項生物還原方法中我們使用了植物萃取液，在參閱相關文獻中我們得知了一種物質─植酸。植酸是種天然的有機酸，它具有還原力及保護力。而植酸在豆科植物的子葉中有比較大量的存在，因此本組選用易取得的綠豆為素材，用其含植酸的浸泡液來進行各項實驗。

本研究利用USGS及中央氣象局地震資料庫，分析不同區域地震規模與頻率及實際累積能量與理論累積能量殘差，討論不同地震帶特性並建立地震發生可能性。得到下列結論： 一、地震規模與其發生頻率對數值作圖，會呈現一次函數關係，地震密集帶的斜率愈平緩，其能量累積愈多，大地震的頻率也較高。 二、小規模地震釋放能量少，縱使次數遠多於大地震，但主要的累積能量還是倚靠大規模地震來釋放。 三、台灣地震發生頻繁且能量累積最大的是東北部地震帶，其次是東部地震帶，最少的是西部地震帶。 四、若在大規模地震發生頻率較長時間統計來的少或地震能量累積的殘差圖出現在負值區較大的位置，大規模地震發生的可能性較高。

筆者將2005亞太數學奧林匹亞(APMO)試題第四題，延伸題幹情境，將「一個在邊界上之起火點」的條件推廣至「任意位置之多個起火點」，並討論單位時間內搶救數大於1、改變棋盤條件及改變火勢蔓延方式等情況的燃燒數，再推廣至空間系統。在每一種情境下，試著找出最佳的搶救方法、歸納最小燃燒數的規律並證明其皆為最佳的策略，而後發現當起火點數(f)為s個，單位時間內搶救數(d)為1時，燃燒總數b=k(n-k)+(n+1)(h+s)；d為2時，火勢被三面包圍之燃燒總數為b=k(k+s)+(4s+1-⌈k/2⌉)⌈k/2⌉+(2s-⌈k/2⌉)⌈(k+1)/2-⌈k/2⌉⌉+(s2-s)/2；而其他條件下，最佳搶救方法的燃燒規律、燃燒數皆有相關性。

2015年4月，全台發生嚴重的缺水危機，然而台灣四面環海，年降雨量也不少，照理來說應該要比沙漠國家更不缺水才對。沙漠型的國家（如以色列）都採用海水淡化解決缺水問題，台灣呢？ 從最先研究的各種海水淡化的方法，如：逆滲透、多極閃化、電透析法、蒸發法等，而我們選擇了成本最低及製作方法最基本的蒸氣法。 創造出最有效率的蒸氣海淡法便成為了我們這次實驗的目的，從利用酒精燈燃燒過濾海水到利用凸透鏡和凹面鏡及微型凸透鏡(利用太陽能反射)等歷經多次實驗，將蒸氣海淡法提升到兼顧低成本及高效率。

這次科展是觀察地板磁磚的拼貼方式而得到的靈感：是否存在一種方法可將磁磚封閉區域內的正方形數量算出？先簡化題目，從最小的封閉區域－對角線算起，發現對角線經過的格子數與長方形的長、寬和長、寬的最大公因數有關。再把封閉區域變大，為找出規律，將區域內的格子分紅、藍、黃三部份討論，並把這三部份格子數相加所得的算式，整理成簡潔公式。隨著封閉區域變大，我們用同樣方式觀察，推導出許多類似的公式，巧妙的是公式間也有規律，可彙整成一個完整公式。最後運用逆向思考推導出適合任何情況的T公式，讓研究結果從特殊化變為一般化，適用範圍更廣泛。將此公式帶入長方形的長寬以及封閉區域起點終點移動的距離，就能算出封閉區域的格子數。

四上的戶外教學，老師帶我們到風力發電園區參觀，以及看了學校的太陽能板工程，我們才知道神奇的風能、太陽光、熱能都能轉成電能。原來，這些都可以發電，那還有什麼東西可以發電？我們蒐集關於發電的資料，竟發現有種來自植物的葉綠素電池也能發電。由於我們野外也有許多綠色植物，它們享有當地得天獨厚的強烈光能，所以我們也想了解這些綠色植物真的能由光能轉成電能，變成一顆可帶著走的可充式『行動電池』嗎？我們決定親自來嘗試是否能將當地常見的綠色植物製作成一顆電池。

我們主要研究眼斑海兔，以建構出一套完整的海兔防禦系統。實驗方向大致上有三： （一）基本防禦機制：藉由刺激牠的各個部位來觀察牠們不同的因應方式。最後我們發現，當我們刺激牠的頭部或尾部，牠會將頭尾縮進外套膜中形成球狀。而當我們刺激其背部，牠會進行縮腮反射，若繼續刺激，牠會噴出紫紅色液體禦敵。 （二）海兔防禦的記憶行為：我們定時刺激海兔的頭部，紀錄海兔將頭完整縮進外套膜內所需的時間。最後發現，隨著刺激的次數增加，海兔將頭縮進外套膜內的時間拉長甚至不再反應，顯示海兔的防禦亦具有記憶效應。 （三）墨腺與蛋白腺的作用：我們將海兔的混合液體滴入美國螯蝦身旁的水中，並觀察牠的活動狀態與食慾狀況。

灣的管道效應最明顯的地方是在西部與澎湖地區所夾成的區域，此區在東北季風南下時造成澎湖和梧棲風力強勁。管道效應能應用白努力定律解釋。白努力定律是一個關於流體力學的定律，假設流體在穩定、非黏滯、不可壓縮的條件下，截面積改變會影響流速。根據此連續方程式A1V1=A2V2=常數 (其中A為截面積，V為流速)解釋，臺灣海峽部分區域因截面積變小，風速因此變快。 研究顯示管道效應因季節變化有明顯不同：冬季有強盛的管道效應，而夏季則不明顯。管道效應強弱仍直接受控於東北季風本身的強度，因次研究顯示冬季的鋒面系統能使管道效應因鋒面來臨先減弱後再增強。如果管道效應能捉摸清楚，搭配風力發電，應有助於紓解能源危機。

為了生存，有許多動物會進行打鬥以取得各種資源；而各種動物的打鬥方式也各有不同。本研究以台灣扁鍬形蟲(Dorcus titanus sika)為研究對象，我們希望能夠瞭解鍬形蟲在水平與垂直的場地中打鬥是否存在著差異：兩環境中決定勝負的因子是否不同？鍬形蟲的打鬥行為是否因為演化而有策略選擇性？。 研究結果顯示： 1. 在水平與垂直兩個不同環境中打鬥時，無論是影響勝負的因素或打鬥行為皆有不同。 2. 在垂直環境中打鬥，其上下位置會影響勝負，而位置影響有限。結果顯示，在體長差距過大時，無論位置在上或下，大隻扁鍬皆顯著在打鬥中具有優勢。 3. 在垂直環境中打鬥，輸家被掀翻的機率顯著大於輸家自行撤退。 4. 實驗結果支持扁鍬在打鬥時採取自我評估策略。