第42屆--民國91年

生態系透過生物成分與非生物成分的交互作用，可以讓物質供需、能量流動、空間運用、代謝維持等達到相當程度的穩定性。本實驗試圖建立一個密閉微型的生態系統來探討密閉生態系統平衡及穩定的因素，以碳氫氧循環及氮循環為主軸，來著手建構密閉生態系統。首先透過調查水族生態系統來提供實驗的大致方向，進一步從數種生產者、消費者和分解者中選擇在食性上和元素循環穩定的生物種類，分別是水蘊草、黑殼蝦和硝化菌。針對生物因子分別進行水中溶氧和二氧化碳的定量分析和並作時間變化關係圖，試圖找出生物變因中能達成穩定的質量比例，其中生產者和消費者以 8:1 能呈現出最持久穩定的狀態，再加入分解者後我們對此密閉生態系統進行長時間的觀察，並針對數種理化變因作橫向分析比較，發現空氣和水比例以 1:2、光照介於 1200~2400Lux、光照 24 小時、以及加入底砂對於此密閉生態系統的穩定有所幫助。因此，依照我們自行試驗所選擇的生物種類、比例和所處理的理化因子著手製作出密閉『生態球』，雖然此微型生態系只維持了近一個月，但是讓我們對高一生態學所闡述的概念有更深層的認識。

一、 據世界氣象組織（WMO ）的監測結果發現，全球臭氧層破洞也就是臭氧洞，有持續擴大的趨勢。所謂「臭氧洞」並不是真的天空破了洞。臭氧是具殺傷力的太陽紫外線的強烈吸收體，因此是地球上生物的保護神之一。當天上的臭氧的量大量減少時，可以穿透臭氧層而到達地面的紫外線自然增多了，而對生物生存的威脅自然就增大了。這種保護效果減弱的情形，就像臭氧層破了一個洞一樣，故名。下圖是1979 年十月在南半球上空的臭氧總量（單位為 DU，Dobson unit，為將大氣各層所含的臭氧，換算成攝氏零度、一大氣壓下的厚度，以0.001cm 計算，例如1DU 相當於0.01 毫米），由圖上看，此時臭氧量最少的地方是在南極洲上空，最小值為220 DU。 臭氧洞變大的現象也使得地球表面所接收的紫外線（UV-B ）量增加了;現在我們將大概的述說紫外線。自1801 年紫外線被發現以來，經過近二百年的研究、發展、實驗，現在對紫外線之運用已極為普遍。一般可見光之波長大部分分布在400?730nm 之間，在730nm 以上波長者是為紅外射線，在400nm 以下波長者為紫外射線紫外線是一種肉眼看不見的光波，存在於光譜紫外線端的外側，故稱之為紫外線。紫外線是一種肉眼看不見的光波，存在於光譜紫外線端的外側，故稱之為紫外線。它是一種光波，依據不同的波長範圍，被劃分為Ａ、Ｂ、Ｃ三種波段，其中的Ｃ波段紫外線波長在240?260nm 之間，為最有效之殺菌波段，波段中之波長最強點是253.7nm。紫外線主要作用於微生物的核酸、脫氧核醣核酸(DNA)、核醣核酸(RNA)等，導致其被破壞，對蛋白質及其他生命物質亦產生一定之作用力。太陽光是最大的紫外線幅射源，但是經由電離層、臭氧層等之隔離後，剩下能到達地面的，主要是Ａ、Ｂ波段，能殺菌的Ｃ波段則非常微量也因為如此，當太陽很大時，紫外線指數也變得很大，我們的皮膚也因此受到傷害，人類皮膚對紫外線的反應，在急性反應方面：一、造成皮膚發紅、疼痛。二、造成曬黑反應，這種曬黑反應雖有利於日後對曬傷的預防，但對注重美白的淑女們而言卻是惱人的問題一件。三、增加表皮的厚度，此反應對日後曬傷亦有保護作用。在慢性反應方面：一、老化，長期曝曬在紫外線中，會導致皮膚早些老化。二、癌前期及癌症變化。以上皮膚對陽光的反應中，以曬傷及慢性反應是我們需要盡量避免。另外紫外線曝曬過量亦會造成眼睛白內障及免疫系統之病變。如何可以立即檢知紫外線的存在，以及其曝曬量，作為我們防曬的警覺與準備，驅使我們製作一個紫外線感測器，用來測量紫外線照射量在何時何地最強，其分布情形，並能顯示其指數大小？這是我們將探討的部份。二、 使用相機拍照時，不論數位或是傳統型的常常要考慮光線、曝光量是否充足，以往大部分都是使用者依靠經驗來判斷，但不一定是很準確的，所以我們必須依靠測光儀器來輔助測量，以此曝光量來選擇適合的光圈與快門組合，以協助攝影人員對特殊效果的配合，再由經驗來判斷或調整，這樣也可以達到一個比較好的拍照品質，減少錯誤嚐試的機會。三、 健康是一切的根本，但是近年來我們發現學童的近視不斷的加深，除了是學童時常看電視或是打電動等不當習慣以外，我們發現光線不足與燈具的照度閃爍波動的問題也是使學童近視加深的原因之一，驅使我們去探討不同照明燈源，包含日光燈、檯燈、白幟燈、CRT 螢幕、LCD 螢幕等，其照度變化情形，比較其差異，提供我們選購燈源的重要參考依據，以照顧學童視力健康。

在一次至羅東溪邊烤肉的戶外活動中，發現溪旁的石頭大多比手掌小，有位同學憶及他曾在較上游之處戲水，其溪旁的石頭大多有手掌大。教科書上寫著：「在河流上游沉積物顆粒較大，隨著向下游漸行，其沉積物顆粒漸小。」而真實的情況真是如此嗎？其顆粒大小差異有多大呢？河水的淘選能力又是如何？

本實驗為研究作用力與出口大小對煙圈行為的影響，作用力以單擺控制，出口大小則以光圈控制，並攝影煙圈的行為加以觀察。對煙圈行為的影響分為三方面探討：煙圈外型、煙圈前進速度及煙圈所能前進的最長距離。而由實驗結果得知此二者確實與煙圈行為關係密切。出口大小越大，開始產生煙圈所需的作用力越大。在一定出口大小範圍內，煙圈大小隨作用力增大而增大。在相同條件下，作用力越大，煙圈前進速度越快，前進最長距離越長；在相同條件下，出口大小越大，煙圈前進速度越慢，前進最長距離越短。

通常我們在湖邊遊玩的時候，不會有太多的人知道這個湖泊的是個怎樣的湖泊，而剛好我們的教學課程裡頭，有教過關於「水質」的科學研究。所以我們想：如果可以的話，我們也可以來測定關於我們地區湖泊水質的狀況。如此一來，下次在湖邊遊玩時，就會對我們眼前所看到的湖泊，會有更深一層的瞭解。 \r 另外，我們藉由這次的機會，希望能夠引起大家對於金門地區湖泊水質情形的注意。地區的湖泊，大致上來說，多半都是屬於人工湖泊，例如：位於金門西北角的「慈湖」（建立於民國五十八年）以及位於金門東南處的「太湖」（ 建立於民國五十六年），都是屬於歷史悠久的湖泊，然而這些湖泊經歷了這麼長久的時間，現今水質變得如何了呢？雖然，我們住在金門，但卻好像沒有真正的去研究過地區湖泊水質的情形，現在變得如何了。但是從現在開始就不同了，因為住在金門的我們是屬於金門的一份子，所以，我們更應該為金門做出一些貢獻。這也是我們之所以會選擇研究「金門地區湖泊水質」的主要原因。\r

在這篇研究報告中，利用結蘭膠遇二價金屬離子產生凝膠的特性，結合碳酸鹽和酸的反應，設計成一個發泡小粉圓，不但趣味性高、食用價值高，而且能以此來做定量分析。利用小粉圓中產生的二氧化碳至某個量時，會將小粉圓帶到液面上，來測量所需的時間，分別就反應溫度、碳酸鈣濃度、檸檬酸濃度、反應物碳酸鹽種類和不同酸種類等方面，測量小粉圓上浮的時間。以時間倒數的大小表示反應速率的快慢，經過分析，證實了理化所學到有關反應速率的知識，反應溫度升高，反應速率加快，反應物濃度升高，反應速率也加快，至於反應物種類，溶解度大的鹼土金屬碳酸鹽的反應速率大於溶解度小者，而強酸的反應速率大於弱酸。一、將小粉圓溶液滴入檸檬酸溶液中二、小粉圓形成且都沉在燒杯底下三、一段時間後小粉圓開始浮上來四、發泡小粉圓形成且全都浮在液面上

本校位於翡翠水庫流域，加上同學在自然課第五章生活環境---水的污染一節 註 5-2 想到：如果有一天出現“賓拉登”，在社區水源下毒怎麼辦？後來決定用養魚研究與水質關係 ---- 水質若受致命污染，則魚兒因體積小必先受其害，對污染敏銳度較人類高 -----所以可為人類健康把關！---------實驗二也製作翡翠水庫流域等高模型 ---了解環境以利問題探討 -------實驗一養魚研究與水質關係，實驗地點分三處〈1〉山泉水〈2〉新店溪〈3〉家中自來水準備工作：1 教導學員魚的結構與習性 註 1-1(4 上第一課第二節)的故事等書，認識何謂水污染？註 1-3化，為何測氨氮值 註 1-4； 請教溪中箱網養殖方法 註 1-4實驗結果：〈1〉山泉水證明---空氣中飄落的花粉便可置魚死地，所以讓魚為人類健康把關是成立的〈2〉新店溪---因位於無法完全掌控的青潭堰，加上學生的經驗不足，耗時 3 個多月，還是因箱網遭人用刀片從上到下將網割破〝蓄意惡劣〞，心中失望透了！不再飼養了！〈3〉家中自來水因認知因素，經兩次失敗便中止實驗。實驗中我們並探討翡翠水庫週邊環境問題本次實驗由於並無預設實驗結果──只是有個大略方向，便順著每位學員各人“能力”發展，所以結果並不完美，倒是同學的“耐磨“讓人很心疼── 屢敗屢戰實數難能可貴！敬請多多指教！

每天上下學，總會經過綠意盎然、擁有百年歷史的「楓香林蔭大道」。它曾經生氣盎然，卻也曾因為柏油水泥的覆蓋而瀕臨垂死﹑奄奄一息----一直到聽了張聿文里長的解說，我們才知道樹木醫師楊甘陵先生為楓香大道的樹木診斷、治療的經過，同時也發現使楓香再次活過來的神奇寶貝----「植物氧氣筒」（見圖1）。令我們好奇的是：筒裡到底藏有什麼祕方可以使植物起死回生?日常生活裡能不能自製簡易的替代品？如果可以的話，這個技術經過推廣是否可以多救活一些樹木？這些問題深深吸引著我們。

老師以前讀書時的老同學，到校拜訪老師，適逢我們幾位同學有問題請教老師，老師的老同學隨興就送我們每人各一雙他生產的飛行鞋，並提起他外銷美國業績不錯，但始終未能通過歐洲安全認證，以拓展外銷歐洲市場，而引發我們從事改良飛行鞋的念頭；於是我們朝縮短受力的半徑，增長支撐力的半徑及用雙邊支撐之方向將飛行鞋改良，不僅通過歐洲安全認證，且已獲得德國新型專利〈期限十年〉，給了我們無比的信心。又試溜了飛行鞋，感覺比溜直排輪鞋效果還要差，所以我們提出研發多功能休閒鞋的構想；經由多次試驗研究出按鈕式多功能休閒鞋；雖能達到預期的某些目標，但是仍嫌機構複雜、零件數量太多，所以引發尋求更簡單之設計的動機。

現在的人因為忙於事業或課業，對自身的健康疏於重視和關心，我們和老師一起討論有沒有方法可以讓每個人能夠了解自己的身體健康。由於我們的老師本身有研究中醫，也時常在課餘的時間，對我們班上同學「耳提面命」的提醒，一些關於中醫的「知識」和「概念」和「方法」，要注重飲食習慣和身活作息要正常。於是我們就依中谷義雄醫學博士的良導絡理論來製作專題，使用AD/DA 卡上的 ADC0809 多工 A/D 轉換器用來擷取每個穴道的電壓值。