第42屆--民國91年

由於納莉颱風造成了嚴重的水災，引發了身受其害的我們，想研究堆沙包防水的念頭。於是我們利用自製的小型沙包（約一般沙包 1/25 的大小），分別將沙包對齊排列及交錯排列，再搭配倒半圓形、半圓形、長條形、倒 V 字形、V 字形五種沙包堆成的形狀，並嘗試使用兩種碎石子、建材所使用的沙、海沙、及土五種材質的沙包，以及由米袋、布、塑膠袋材質所製成的沙包袋，以固定的流速及水量進行實驗，期盼藉由觀察記錄沙包滲水的情形，以找出防水效果最佳的方式。在經過不斷的實驗後，我們發現：將沙包交錯排列會比對齊排列的防水效果來的好；而沙包所堆成的形狀以長條形的防水效果較佳。至於沙包裡所使用的材質，則以一般建材所使用的沙與土的防水滲透效果最好。而沙包袋的材質，以塑膠袋所製成的沙包，其防水狀況為最佳。

自然界充滿著許多美妙現象，大部分都有漂亮的幾何圖形。在重力場中，物體劃過巧妙的拋物線:行星軌道的圓錐曲線...等。這其中有數學，更有迷人的物理性質，於是我們就進行了實驗與研究。

崔頓為海王星的一顆衛星，他不尋常的軌道使它成為受人注目的焦點，而崔頓的形成原因也成為具有爭議性的問題。根據太陽系中行星及衛星資料的比較發現，崔頓在大小方面與其他大型衛星相比並沒有什麼特別的地方，但是由於崔頓的逆行軌道及它與海王星之間密度的差異，我們推論崔頓目前繞行海王星的狀態並不是和整個太陽系一起形成的。於是我們以電腦程式模擬一些路過海王星的星體，以觀察星體被海王星所捕獲的可能性，結果顯示若將崔頓模擬成太陽系中的彗星，則被捕獲的機率可以說是沒有，但如果模擬成一顆小行星，且行進的方向與海王星相同時，愈靠近海王星愈容易被捕獲；再加上崔頓的質量與體積遠遠大過於彗星及其他逆行的衛星(常被認為是來自柯伊伯雲帶的彗星)，因此我們推論崔頓可能原本是一顆繞著太陽公轉之小行星，行經海王星時，被海王星所捕獲。當然，崔頓還有許多其他可能的成因，期待未來能有機會，能再做更進一步的探討。

近幾十年來,工業化及科技進步帶來了文明及生活的便利，卻也藉此讓大自然原有的平衡發生改變，例如溫室效應，便是由於大氣中的分子組成發生變化，如二氧化碳或甲烷等氣體，它們因為吸收了太陽光中的紅外線，造成了溫室效應，改變了全球的氣候環境，研究對於在自然界中碳循環有重要貢獻的嗜甲烷菌（Methanotrophic bacteria或methanotroph），將有助於改善我們日漸增加的溫室效應。根據Sochngen 在1906 年的推測，與甲烷代謝相關的微生物將在減少大氣中大量甲烷分子濃度當中，扮演重要的角色。因此，我們試圖基於此項觀點，推測當環境中甲烷濃度有升高的趨向時，是否會出現相對應的微生物有大量繁殖的傾向。嗜甲烷菌為格藍氏陰性細菌，轉化甲烷為甲醇作為此菌能量及碳源的來源，在有氧氣和烷類氣體的環境下，它也可以將烷類轉化成相對應的醇類，烯類轉化成相對應的環醚類，如丙烷變正丙醇及異丙醇，丙烯經作用後成為環丙醚。嗜甲烷菌可以生長在許多不同條件的環境中，從海水、淡水、沈澱物、泥碳沼澤、土壤和溫泉等都有被發現（Murrell et al., 2000）。

本研究使用的章魚為澎湖季節性章魚，每年農曆一月至三月為盛產期，之後就消失無蹤，一直到隔年才再發現蹤跡，與其牠章魚整年均出現相比，可說較為特殊，故我們稱牠為季節性章魚。章魚是夜行性動物，喜歡藏於洞穴內，故具有背光性反應與向觸性反應，牠的地域觀念很強，在空間足夠的情況下，他們各自保有自己的地域，不會打鬥、爭食。章魚具有變形運動，一般可縮到頭部直徑的 0.4 倍，牠的保護色，使牠在海洋中，能安全無虞的行動。

待宵花（Oenothera drumnondii Hook）屬於柳葉菜科（Onagraceae）、月見草屬（Oenothera）的植物，原產於北美洲，是金門的「歸化植物」。本項研究自 90 年 6 月至 91 年 5 月，就金門西南濱海地區待宵花族群分布及變化、生長環境與其形態上的適應進行調查。發現待宵花生長在海濱沙丘，其主要族群分布地有六處，以湖下海堤內的族群最大。族群密度在六月達最高峰，而在十二月時最小。4?8 月是待宵花盛開的月份，而 12?2 月則極少開花。待宵花對海濱沙地的生長環境適應性很強，經觀察發現它們以其植物體多種特殊的形態與構造生長在乾旱的沙地上，在金門海濱沙地少有植物可與它們競爭。

兩條不平行的相交直線L1、L2，交角θ度。今有一不在L1、L2 的點P0，作關於L1的對稱點P1。P1又作關於L2的對稱點P2，P2又作關於L1的對稱點P3??如此反覆對L1、L2 做對稱點，當Pn 的n＝ 2π/g.c.d(π,Θ)，則Pn 會重合P0。另外對L1、L2 形成的所有對稱點會位在同一個圓上

此主題從日常生活遭遇疑難尋求解答開始，在研究如何將看似繁瑣的中國著名童玩—九連環，透過解開單環、二連環、三連環、四連環等較簡易的情形，推導出各情形的解開方法，進而建立解開各情形步驟數的數列，並從這些簡易的情形推出解K連環的過程規律， 並得到各項數列的變化規則為 ak=2ak - 2+ak - 1+2， 再從數列的前幾項分布觀察出另一個其隔項階差形成等比數列的規律， 並進而推導出其隔項階差公比為4 也就是ak + 2 -ak =4（ ak-ak- 2）這個關係式，透過分離奇數項數列和偶數項數列形成的第一階差再配合等比級數的求和方法就可得到解K 連環時的步驟數的一般公式， 也就是為當K 為奇數時需1/3(2k+ 2-2)步，而當K 為偶數時則為ak=1/3(2k + 2-4)步。

去年造成台北最大災害的颱風－納莉颱風，使校園造成不小的損失，當然也對校園荷花池帶來不小的衝擊。我們利用風災之前對校園荷花池所累積的藻類數據為依據，再與風災過後之實驗數據加以比較，觀察經過風災後的池水，其中藻種之變遷、消長情形，並與新教材的高一基礎生物課本相關內容對照；運用生物方法－指標藻類－分析水池從以前到現在的水質變遷過程。由結果得知，風災後近荷採樣點(SN)、遠荷採樣點(SF)和風災前底泥之數據比較，確實有藻種之變遷。在這個實驗中，我們利用了矽藻的特性來鑑定出水質的好壞；也從中了解到，事實上，課本中所敘述的「在水質良好的湖泊，以矽藻為主」雖然是大致上的歸類，但似乎還是有些爭議，我們認為－－不論是矽藻、綠藻或是其他藻類，都有在各種水質環境下適合的優勢藻種與數量。而且本校荷花池從以前到現在之腐水度是有惡化之趨勢－－由貧腐轉為中腐，只是因為淹水之原故才會使得腐水度又下降，但是下降後往往又會回升。另外，在我們觀察各種藻類之際，也同時累積校園荷花池藻類之照片以製成圖鑑，期望對校內之「物種多樣性」紀錄盡一分心力。