全國中小學科展

第44屆--民國93年

大安水蓑衣花粉粒的發育

一、本次活動觀察大安水蓑衣大安族群與清水族群的小孢子發育,發現:(一)兩族群小孢子發育,都有不同步的情形,大安族群中有23%花藥中小孢子發育不同步,清水族群有8%花藥中小孢子發育不同步。(二)兩族群的成熟花粉粒都有不正常的花粉粒,大安族群產生成熟花粉粒中有40%不正常花粉粒,清水族群產生成熟花粉粒中有55%不正常花粉粒。(三)結合上述觀察結果計算一個花藥在開裂時,大安族群釋出成熟且正常的花粉粒機率為46%,清水族群釋出成熟且正常的花粉粒機率為41%。二、根據本活動觀察,我們推論:(一) 大安水蓑衣有性生殖障礙發生在授粉之前。(二) 大安水蓑衣小孢子發育在小孢子四分體期(II)是花粉粒敗育(不稔性)發生的關鍵時期。

深藏不露!?~渦流效應對新店溪流域地形形成的探討

夏天一到,大家總是喜歡往有水的地方玩樂,但也由於不諳水性,或是沒有謹慎注意,常常造成悲劇產生,在我們居住環境附近的新店溪流域可以常常聽到有溺斃事件的發生,其中肇事原因大部分跟渦流有些許關聯。為此我們經由資料蒐集、實地探勘、透過實驗驗證實際狀況、模擬地形等研究方法,以更進一步了解渦流的形成及種種資料;經由研究結果,我們發現:影響渦流形成的原因有:(1)凹洞的存在 (2)阻礙物的存在 (3)外力的介入,實驗結果更進一步驗證與找出渦流容易產生的地點,並觀察及分析渦流與新店溪流域地形的關聯性,進而讓我們更能夠了解渦流的習性,並保障我們的生活。

一語「擒」天?誰能抓得住老天的心

媽媽常說:春天後母面,要我多穿一件外套;爺爺常常抱著一本農民曆,用裡頭的節氣預測來當作種田的準則;我們每天出門前依靠氣象預報來決定穿多少衣服,要不要帶傘。透過四下自然課─「認識氣象」單元探討各項氣象預報的機會,讓我們想到這些從古到今人類對氣象預報的智慧是不是準確呢?習作裡的許多疑問是不是可以獲得解答呢?就這樣我們開始了深具挑戰性的觀測之旅。在一年365 天中犧牲了許多下課和假日時間辛苦的觀測後,加上抽絲剝繭的分析整理,我們終於嚐到收穫的樂趣─〈一〉我們發現現代氣象預報並不是百分之百的準確,但卻有相當程度的參考價值──氣溫預報準確率是79%,有80%的降雨機率預報和實際觀測差距在10%以內,只有天氣狀況的預報較不準確,準確率是28%;在科技尚未發達的時代,祖先們的氣象智慧,不論是節氣或是諺語都有相當的準確度──有75%的節氣預測和78%的諺語預測驗證結果是準確的。若能將現代氣象預報與節氣、諺語的預測相結合,一定可以讓天氣預測既長遠又精準,帶給我們生活上更大的便利。〈二〉一天中的最高溫最常出現在12:30,其次才是14:10,且最高溫也會出現在其他各時段,推翻了以前書上和老師告訴我們的「下午2:00 最高溫的說法」。〈三〉經過長期觀察記錄,我們才發現各種天氣型態的雲並沒有一定的特徵,自然習作要我們各觀察一種天氣型態的雲一次後,就要我們發現雲和天氣型態的關係,並不恰當。〈四〉我們家鄉的雨量從92 年4 月20 至93 年4 月19 日一年只有864.8mm,六月的雨量最多,十一和十二月最少,全年雨量大都集中在五月到八月這段期間;氣溫七月最高,一月最低,全年氣溫曲線有著規律的變化。

古早的旋轉玩具

有一天,科學館的老師買了一支奇怪的玩具來,大家都覺得很新奇,也想自己做一個試試看。我們利用不同的銅片、木珠、紙盤及鐵絲測試對圓紙盤轉動的影響,包括銅片洞口形狀與接觸鐵絲的方式,銅片的位置與數目,木珠的大小、形狀、數目與位罝,紙盤的形狀、直徑大小與擺放方式,還有鐵絲的粗細、螺紋密度及在鐵絲上推動紙盤的距離等等。在歸納之後,我們終於知道旋轉玩具為什麼會轉,以及能夠轉得最好的旋轉玩具要搭配哪些零件。利用這些實驗結果,我們設計了屬於我們自己的旋轉玩具,同時也了解到生活中螺紋應用的原理。

有“容”乃大?小小紙張立大功

一張紙四角截去小正方形即可組成一個紙盒,截去的正方形邊長要多長才能使紙盒的容積最大呢?數學課室的這麼一個問題足以讓我們班探討一節課,當一組同學找出一個答案後就會有另一組同學找出比他們更精準的答案,究竟要如何截取絕非胡亂拼湊即能得知的,因此,我們利用逼近法來尋求更接近的答案,同時也深入探究以長方形來折與以正方形來折又會有什麼不同?其中是否有規律存在。再連結到生活上,我們發現一般常見的紙盒折法及紙箱折法也與此問題有相關,究竟我們平常折的餐桌紙盒容積是否最大呢?若不是,我們能否運用這次的研究所得折出最大容積的紙盒呢?而所用紙張的長寬比例是否影響著折出的容積大小?一連串的問題在我們這次的研究中都得到了滿意的答案,也從中察覺到一些規律,可算收獲不少。

一池水知多少?辛普森法則之運用

農曆年前石門水庫的水位急速的下降, 導致民生及工業用水不足, 而有限制用水的政策,更別說是供給農業使用的農業用水,農夫們因用水不夠而休耕,像這種情形每逢乾旱季節時就時常的發生, 是不是我們石門水庫的水裝的不夠多? 而我們又要如何知道石門水庫的蓄水量? 適逢數學課學到體積、面積與容積的算法, 於是我們就想利用這種算法來思考, 如何測量石門水庫的蓄水量?在思考的過程中經由資料蒐集與分析, 幾經討論乃決定使用辛普森法則運用於容積的計算, 但水庫的容積是如此的龐大, 欲解此難題, 有組員提出何不以學校內生態池為實驗標的, 因此, 本實驗以生態池為標的, 希望借此方法能推及各種不規則形狀的水池、湖泊、水庫? ? 等等的容積計算, 同時在操弄過程中能了解水池、湖泊、水庫所具有的蓄水與防洪功能, 又借由電腦強大的運算功能處理繁雜的測量數據, 更能精準算出結果。

〝餓止〞生態殺手—福壽螺的食性研究

福壽螺是本世紀最厲害的生態終結者,在水中牠逢綠就吃,農藥殺不死,鴨子吃不完。面對這樣的生物,如何才能遏止呢?我們想利用自然生態的方法,找出牠的食性,經由飢餓來降低他的活動繁殖能力,以減低對生態的浩劫!我們以水族箱飼養、餵食水生植物的方式,觀察牠的活動及進食情形。結果發現福壽螺進食時,會先選擇沉水植物。所以本研究以沉水植物為主,在探討福壽螺對於蝦藻、大苦草、竹葉眼子菜、金魚藻、柳絲藻、水蘊草等六種職務的喜好程度,結果發現福壽螺的喜好程度為:蝦藻>竹葉眼子菜>金魚藻>柳絲藻>大苦草>水蘊草。透過這樣的研究,希望能對水域環境的保育有所幫助,一方面在水域中多種植福壽螺不喜歡吃的水生植物,減少福壽螺的量;一方面對於福壽螺喜歡吃的本土性水生植物做保育與繁殖,避免其瀕臨絕種。

另類造船高手—黑紋塘水螟蛾

黑紋塘水螟蛾〈Elophila nigrablis〉是陸生昆蟲,缺乏在水裡生存的呼吸器官,在幼蟲期卻以水生植物為食草如滿江紅、青萍,槐葉蘋及水蘊草。喜歡棲息在緩水域的環境,水流緩慢對築巢及覓食有極大幫助。為克服取食上的障礙,而發展出築巢的能力。巢內寬敞,有前後出口,幼蟲可在裡面轉身調頭。幼蟲期可換2~3 次巢。雌雄蛾分辨在於前翅黑點。交配前,腹部末端有翹高現象。母蛾以仰式躺在水面產卵,卵約20~40 個,呈卵形、透明。約2~3 天孵化。一齡幼蟲體長約0.15cm,體節有13 節,8對腳、9 對氣孔。孵化後第3 天已有築巢能力。夜間覓食行為頻繁,是夜行性昆蟲。終齡幼蟲體長可達1.2cm,體寬0.25cm。幼蟲期約35 天,食草總量〈槐葉蘋〉約112.9 片。蛹期,體長縮短,為減少晃動,巢會黏在葉片或飼養箱壁。巢的前後出口有類似白色黏液封住,增加蛹期安全性。化蛹地點在空氣與水面的交界點,巢離開水面會乾枯,浸入水中無法由氣孔呼吸而死亡。幼蟲會吃滿江紅和青萍的根部,致植物枯死,對其生存有極大危害;在取食槐葉蘋只吃葉不吃根,其繁殖速度快,不會威脅槐葉蘋的生存;在取食水蘊草,幼蟲潛入水中咬取,其留在水中的部分會繼續生長,對生存也不會造成威脅。

花蓮區溫泉菌之研究

台灣溫泉資源豐富,花蓮區約有十個溫泉。目前花蓮溫泉區開發加劇,溫泉生態改變。但查遍文獻,並無人對花蓮溫泉菌做完整研究。本研究對花蓮的交通、文山及紅葉溫泉取樣培養,樣區水溫從文山35℃到紅葉的79℃,pH值 . 6.9~10.4。本研究共分離出12屬菌,革蘭氏楊性菌有Anoxybacillus、Brevibacillus、Geobacillus、Bacillus、Tepidimonas,革蘭氏陰性菌有 Caenibactrium 、Ramlibacter 、Deinococcus、Thermomonas 、Meiothermus、Xanthomonas,在台灣未記錄的有Brachymonas、Ramlibacter、Tepidimonas、Thermomonas、Caenibacterium、Anoxybacillus、Xanthomanas七屬。更換培養溫度時,發現同種菌取自高溫取樣點的菌株較能適應高溫,有受溫度馴化現象;更換異地溫泉水培養後,六屬菌生長情形無明顯差異,顯示水質不是它們分布的限制因子。

AB 飛舞 ~ 增進家庭式優酪乳製程的效率

通常家中製作優酪乳採用靜置發酵方式,無法像實驗室或工廠中自動化攪拌、搖晃,所以往往出現乳清分離的現象,既不可口又不美觀。本研究欲解決這些困擾以提升品質,並試圖找出省時省能源的最佳發酵模式。首先探討各溫度下乳酸菌發酵情形,選定45℃水浴六小時為發酵條件。再設計特殊橡皮軟管以分析上下層優酪乳,證實靜置發酵會造成乳酸菌沉澱,下層酸度較高,甚至導致變性凝集。然後根據生物磁性原理,證實乳酸菌分布會偏向N 極磁場。於是透過裝置上方N 極磁力吸引,讓乳酸菌上下均勻分布,上層及下層優酪乳的酸度顯著提高,而本氏液分析也得知總體的糖分也減少,可見乳酸菌分解乳糖產生乳酸的效率提高,且因菌種沉澱造成的乳清分離現象獲得改善。本團隊根據實驗成果研發自製家庭式優酪乳發酵機,大幅提高發酵效率且能兼顧良好品質。