第43屆--民國92年

蟑螂是一種古老的生物。看起來並不顯眼的牠，竟然存在至少三億年之久，可見其適應環境的能力是其他已絕跡的生物所望塵莫及的。至於這三億年牠是如何度過的我們並不清楚，但我們可以從觀察蟑螂面對逆境的反應著手，期望透過本實驗來找出答案。我們藉著溺水使蟑螂面臨缺氧逆境，計算達到昏迷所需的缺氧時間，以及蟑螂昏迷後到甦醒所需的時間，發現蟑螂甦醒所需的時間(平均 ±標準誤：1787.4 ±117.3 秒)，遠大於達到昏迷所需的缺氧時間(270.7 ±18.7 秒)。此外，藉由間隔 90 分鐘的重複溺水，發現在第二次與第三次溺水產生昏迷所需的缺氧時間，比第一次溺水長，也就是曾有溺水經驗的蟑螂，較不容易因缺氧而昏迷。此外蟑螂昏迷後甦醒所需要的恢復時間，無論是第一次、第二次還是第三次溺水，皆無明顯改變。我們利用氧化鈣等藥品與器材，設計出一套方便又有效的方法，可以測量蟑螂等小動物的耗氧量。結果發現一隻蟑螂的耗氧量其實並不高(約 0.294±0.019 毫升/小時‧公克，n = 12)，也就是說，就算在氧氣極少的環境下，也可以生存一段時間，這是一般動物所無法達到的境界。也許，以上那兩點可能就是蟑螂可從三億年前存活至今而不被滅絕的原因吧！我們藉由自行設計架設的器材設備，已經發現許多有趣的現象，包含蟑螂的呼吸商(respiratory quotient)在活動期會下降，顯示蟑螂在活動期是以脂質為主要的能量來源。此外，經歷缺氧逆境後的蟑螂，其耗氧量會增加，但其呼吸商會下降，顯示出蟑螂可因應逆境而改變其生理狀態。以上的結果皆可說明，我們自行設計架設的測量設備，可以用來解開蟑螂生存秘訣的謎團。

在本實驗中，我們要驗證電視節目中所說的神奇事物，並測試其他紙張是否也有同樣的特性，最後，試著找出比電視節目中更好的方法來利用紙提起重物。首先，實驗中利用紙的平均重量及毛細現象來驗證了紙張的強度跟厚薄及緊密程度有相關性；再使用折及捲的方式，來試圖使紙呈現更大的強度，最後，得到結論－在發票、報紙、圖畫紙、影印紙四種紙中，以圖畫紙六折可以有最大的強度表現。於是，將這項發現及特質，應用在日常生活中，得到一些便利。如到便利商店購買飲料時，利用薄薄的紙張，把它輕鬆提回家；或是在衣架中間掛紙帶，再掛其他衣服，以節省空間。

在台灣加入WTO之後，面臨國際化、自由化趨勢下，地方原有的初級產業正面臨轉型的壓力，因此以休閒農業為導向的新產業型態亦應運而生，結合了休閒遊憩、自然生態教育與農業生產多元功能，為近年來台灣農業發展趨勢之一，而農場附設蝴蝶生態園即為其中之一類型。為了解蝴蝶園經營管理可能面臨問題，並配合本校鄰近之自然資源，我們選擇以紅紋鳳蝶為主要研究題材，探究其生活史並希望能對業者飼育管理提出一些建議。本研究分為兩部分進行，分別於昆蟲網室生態觀察及室內進行實驗設計，前者包括紅紋鳳蝶產卵位置的記錄、生活史的觀察；後者則設計在不同溫度環境時，紅紋鳳蝶卵粒孵化、幼蟲成長情形為何，並記錄幼蟲每日食葉量，以推估其食草植栽種植之參考。觀察記錄結果顯示，紅紋鳳蝶對於食草馬兜鈴植物之嫩莖、嫩葉（葉長＜2㎝）為主要之產卵位置，兩者合計近80%。而在溫度對於卵粒之孵化影響，我們發現以35℃孵化最快為3.4±0.55日，21℃最慢為7±0.96天，總卵粒平均發育日數為4.9±1.67天；而當溫度高於38℃或低於15℃時卵粒則不發育。另外在溫度對幼蟲發育的實驗中，我們亦發現溫度高低與幼蟲發育時程成相反情形，在35℃一齡自終齡幼蟲約需24.7日，21℃則需29.3日，各溫度組並無太大之差異，幼蟲總平均發育期為27.03日。在食葉面積方面，各幼齡食草面積均呈數倍成長趨勢，總計幼蟲平均總食葉面積達25923.29mm2，推估一株半年生的馬兜鈴植栽應可飼育11.5隻幼蟲量，三年生者植栽約可供應49隻。根據實驗結果，我們建議業者在飼養紅紋鳳蝶時，應多注意馬兜鈴嫩莖、嫩葉之生長狀況，並增加攀爬的網目空間以利生長。而溫度調控可做為卵粒與蛹孵化族群控制方式之一，當需人工飼育幼蟲時應以25~30℃為佳。此外幼蟲食草植物務必事先栽植足量，以避免族群大發生時食草不足之情形；一、二齡幼蟲應特別防範天敵蜘蛛之掠食。

本研究是採實際觀察、紀錄日日春植物上所發現昆蟲的生命現象。待其羽化成蟲後，比對昆蟲圖鑑，發現此昆蟲身上特徵與白腰天蛾十分相似。但進一步深入研究與資料比對後發現，竟不同於原圖鑑上的白腰天蛾（Daphnishypothous），而是天蛾科 Daphnis 粉綠白腰天蛾（夾竹桃天蛾 Daphnis neri），天蛾科 Daphnis 屬台灣產有二種；茜草白腰天蛾（Daphnis hypothous）與粉綠白腰天蛾（夾竹桃天蛾 Daphnis neri）。兩者成蟲的主要特徵是體背中央有一條白褐色的條紋，連接左右翅膀。但發現兩種最主要的差異在前翅膀中線，粉綠白腰天蛾帶有粉紅色，而茜草白腰天蛾前翅膀頂部有一個白點。因此我們可以確定所觀察到的應是屬於粉綠白腰天蛾（Daphnis neri）（又稱夾竹桃天蛾）。研究中兩隻粉綠白腰天蛾產下 115 卵，孵化成功共有 97 隻孵化率達 84.3﹪，最後只有 8 隻能夠羽化成功生存率只有 6.95﹪。此過程了解粉綠白腰天蛾的生命危險因素，也印證昆蟲繁殖的艱辛。同時建立一套探索校園昆蟲多樣化的模式。

誤飲假酒造成中毒事件，一直是近期層出不窮的社會事件，因此假酒也正引發酒類使用者的安全問題。酒類的主要成分為乙醇俗稱酒精，而假酒就是以伴隨有不少甲醇的工業酒精為原料（國中理化第十章）仿冒真酒，飲用後若不能及時有效的治療，常引起失明甚至喪命的後果。一般酒類中也含有少量的甲醇，但只要不超過國家規定40毫克/100毫升的界線，相當於400ppm（資料來源：藥檢局），就不至於影響健康，因此我們極希望找到一個簡易的檢測低濃度甲醇的方法來保障國人的安全。

1.澱粉以稀鹽酸催化水解時，[H+]愈高,水解愈佳。2.不同種類的酸催化澱粉水解,以稀鹽酸效果最好,我們推測和Cl-有關。3.和我們推測一樣,氯化物本身即有催化澱粉水解的效果。4和Cl-同族的F-,Br-,I-也有催化澱粉水解的能力,其效果強弱順序I-、Br-、Cl-、F-。. 5.不同種類的酸，如果加入NaCl後，則其催化能力都有加強的效果。6.微波加熱取代隔水加熱，不但可增加水解速率而且產生葡萄糖的量也倍增，這是很奇特的地方。7.茶葉汁、薑、辣椒、咖啡、檸檬汁、梅汁對澱粉水解都有催化的效果， 但蒜頭沒有，其中以梅汁效果最好。 8.茶葉汁、薑、辣椒、咖啡、檸檬汁、梅汁加入NaCl後對催化澱粉水解的能力，有加強的效果。9.模擬人體的溫度，及胃液鹽酸的濃度，發現要水解澱粉需要很長的時間才可以。由此可知，人體內在短時間可將澱粉水解，澱粉?扮演非常重要角色。10.梅汁在37℃，經過兩小時，其催化澱粉水解的能力在相同狀況下，和鹽酸很類似。

芋頭是屬於南天星科，多年生的草本植物，我們食用的部分是它肥大的地下莖，它多肉、鮮嫩的葉柄也可以當蔬菜用。但地下莖含多量的草酸鈣，會刺傷嘴、舌、皮膚，而且有澀味，所以不能生吃。芋頭的生殖與繁殖力強，種下後很容易就能生出肥大的芋仔子，所以民間把它用做子孫繁榮的象徵。金門的習俗在農曆年，家家戶戶總會擺放一對芋子芋孫在神龕前以求吉利、子孫綿延；而訂婚時往往由女方當禮品送給男方，結婚當天，男方要把芋頭種在自家田園，俗語說：「食芋仔生子生孫」，就是祝福婚後多子多孫。另外，民間也有在墳後種植芋頭以求子孫綿延不絕，所以芋頭在金門是食品，也有其民間信仰的意義。

本研究是經由甲醇、乙醇、蒸餾水、稻香米酒相互混合後的溶液，在不同濃度、溫度範圍產生毛細現象及表面張力變化情形，應用所觀察到的結果，利用厚毛細管自製研發「假酒檢測器」針對公賣局稻香米酒，作真假判斷的簡易工具。

本研究旨在探討物體從一定高度落下後，物體接觸地面時，瞬間撞擊力量的大小變化，我們首先探討瞬間撞擊力的相關知識概念，並經由討論及設計，製作出簡易測量物體掉落地面時瞬間撞擊力量的裝置，然後討論出影響瞬間撞擊力量大小的種種變因，依次以物體落下的高度、面積、重量、材質、分成數個分別落下、分成數個一起落下、撞擊接觸緩衝墊的材質、厚度等八個面向進行實驗，最後將實驗結果應用在日常生活上，設計減緩易碎物品瞬間撞擊力的方法。實驗主要結果的發現如下： 1.物體掉落地面時，瞬間撞擊力會大於物體本身的重量，而且與落下的高度有關；同樣的物體從離地面愈高的地方自由落下，產生的瞬間撞擊力量也愈強。2.重量相同的物體，著地面積與瞬間撞擊力量的大小無關。3.同樣材質的物體從相同的高度落下，重量越重的物體，落地的瞬間撞擊力越大，相反地，重量越輕的瞬間撞擊力越小。4.重量相同，不同材質的物體，瞬間撞擊力量都相差不多，所以，物體的材質與瞬間撞擊力量的大小無關。5.一大塊的物體分成數個分別落下，瞬間撞擊力總和均會比一大塊物體一次落下的瞬間撞擊力大。6.一大塊物體分成數個一起落下，瞬間撞擊力總和均會比一大塊物體一次落下的瞬間撞擊力稍小一些。7.物體掉落在沙子、鐵板、木屑和海綿的地面瞬間撞擊力較小，而在珠泡墊、泡棉、保麗龍的地面瞬間撞擊力較大。8.同一材質的緩衝墊，它的厚度增加時，緩衝瞬間撞擊力的效果越佳。越軟越厚的材質當緩衝墊，降低瞬間撞擊力的效果越好。

為了改進課本中「呼吸作用」的實驗活動，我們另外設計出一套測量呼吸速率的實驗裝置與方法，此方法不僅保留課本實驗的優點，還可以利用壓力管的液面變化來觀察植物呼吸作用情形，另經由數學算式的推導，可以計算出呼吸作用二氧化碳及氧氣的變化量。結果發現綠豆種子的呼吸速率約介於0.05-0.12（毫升/公克-分鐘）之間，一般來說，種子發芽初期的吸水量比較大，呼吸速率也比較快，往後幾天的呼吸速率則可能與當時種子單位體積含水量多寡有關，至於種子開始長葉之後，呼吸速率的測量會受到光合作用而有所影響。本研究也證實種子呼吸作用是一種放熱反應，而且是利用葡萄糖來產生能量。