全國中小學科展

第44屆--民國93年

生物圈101 號—無動力掌中缸之研究

本研究主要目的在於建立一個長久穩定的小型水族生態系(掌中缸),由於掌中缸內並沒有過濾與加溫系統,比一般水族箱生態系更為脆弱,所以我們特別針對水質、水草、光線、換水、缸中生物、藻類等問題進行研究。實驗過程有以下幾點重要心得與發現:日曬法為最省錢與最快速去除自來水中氯氣的方法;新建立魚缸內的必須要40天以上才能建立起一個完整的生物分解系統,而且消除亞硝酸所耗的時間遠高於消除氨所耗的時間,但系統內的硝化細菌仍然無法有效去除水中的硝酸鹽類,所以必須仰賴換水稀釋與種植水草吸收;含有電氣石成分的奈米陶瓷粒比生化陶瓷與水草砂更能附著硝化細菌;水蘊草、金魚草此類成長快速的優勢水草,光合作用最為激烈,能有效降低NO2 、NO3-濃度與增加DO值,更能抑制藻類蔓延,且種植面積越大,效果越好,但其缺點是吸收過多水中的CO2,造成PH值上升,KH大幅下降,形成生物脫鈣作用 ( Biogenic decalcification ) ;照射太陽光雖然對水草生長有極大幫助,但易造成藻類蔓延與黑殼蝦死亡,因此每日斜射4小時最佳;最佳的換水方式為每週換水1/3;本實驗也針對數種水中生物進行耗氧量、對氨與溫差變化耐受力測試,找出最適合生存在掌中缸的生物;生物除藻為掌中缸最佳的除藻方式。在累積許多實驗心得與結果後,本實驗也針對密閉的生態球與加入自製二氧化碳系統進行探討與研究。

海市蜃樓

海市蜃樓形成的原理就我們所知只有一個:光線經過多層折射率不同的均勻介質,當折射角大於或等於90 度時,光直接全反射。既然海市蜃樓是因為光通過折射率不同之均勻介質而產生,於是我們由最簡單的現象著手:探討物體在一層的各均勻介質中,其折射率與成像位置的關係、介質厚度與成像位置的關係、不同均勻液體層數與成像位置的關係,並由實驗結果,揣測光在自然界的行徑路徑。

橘子紅了

利用日常生活用品、常用的化學藥品,來保存食物或解決生活困境。

SARS 來了!消毒劑對水稻幼苗生長影響之研究

本研究是以水稻(台中在來1 號) 幼苗為材料,探討消毒劑過氧化氫(H2O2) 與次氯酸鈉 (NaOCl) 對水稻幼苗生長與生理之影響。H2O2 或NaOCl 處理水稻幼苗,均會明顯抑制水稻的地上部與根之生長,且在低濃度即有顯著效果。H2O2或NaOCl 同時也會降低水稻幼苗內地上部與根之蛋白質含量、增加MDA H2O2 的含量,說明此二種消毒劑會造成氧化逆境。H2O2 或NaOCl 處理對水稻幼苗生長的抑制效果,在處理後1 天即明顯發。H2O2 或NaOCl處理造成水稻幼苗地上部與根之蛋白質含量下降、MDA 與H2O2 的含量增加也是在處理後1天就出現。上述結果顯示,消毒劑對水稻幼苗生長之抑制與生理之影響,可能是由氧化逆境所造成。

廚餘廢油的新生命

學生根據自己參加環保小尖兵的研習活動中,所學習到的知識並利用學校廚房中的廢油製造改良式的環保肥皂(如下圖一),本次的作品除了一般的肥皂之外,另外還加上天然的水果皮,如柳丁、檸檬及橘子,做成水果香味的香皂;加上米糠及苦茶粉做成的肥皂,這些肥皂主要是作於油膩物品的洗滌;有加上甲酸做成的消毒肥皂;有液體狀的肥皂膏;有肥皂粉末,也有加上自然香精做成用於清洗臉手皮膚的高級香精香皂。在這過程中,了解到廢物利用、理論的應用及推廣,如同美國教育學者杜威(Dewey)所說的做中學(Learning by doing.),因此環保肥皂除了在學校作為清洗廚房油膩的抹布及洗手台的肥皂外,更是分送學生家長及社區的禮物。

生命的曲線

芹菜葉柄切片,非洲鳳仙花果實進行自力散佈種子的爆破,變態莖形成捲鬚均有捲曲現象。這些看起來似乎不相干的現象,其實都和細胞及組織型態構造改變所造成的物理現象有關。從芹菜葉柄縱切薄片捲曲的探討中我們得知---薄壁組織吸水,經由增大膨壓,使細胞延長,並產生足夠的力量將維管束拉長。當維管束被拉長超過極限,維管束彈性縮回造成薄片的捲曲。非洲鳳仙花蒴果的爆破機制---當果實成熟時,果瓣外層細胞有縱向增長的趨勢,果瓣內層的維管束不易增長,被動的被外層細胞拉長,內外側之間暫時維持張力的平衡,而保持果實的型態;當受外力改變平衡狀態或維管束的回復力夠大時,外側膨脹伸長(膨壓改變造成細胞變形)加上內側維管束的彈性縮回,使果瓣捲曲並產生彈力將種子彈出。龍鬚菜捲鬚的機制---變態莖內厚角組織和維管束分布在特定部位,維管束的收縮和兩側細胞延長程度的差異,造成扭曲的物理力量,進而形成捲鬚;變態莖頂點生長組織的存在與否並不影響捲曲,證明生長激素並非捲鬚的必要因素,捲鬚並非典型的向觸性。

搶救愛鎂大作戰-蔓性馬纓丹缺鎂症之研究

為了解決校園植物-蔓性馬纓丹的葉片黃化問題,本研究係以校園中蔓性馬纓丹為材料,觀察次要元素-鎂缺乏所引起的症狀。依照高職二年級栽培環境上冊課程的缺乏礦物元素內容,利用砂耕的方式,觀察缺鎂症的發生。實驗結果顯示,蔓性馬纓丹僅需H&A 養液標準配方1/4 濃度的鎂即可避免葉片黃化因缺鎂所引起的,參試植株經培養培養1 星期後葉片陸續轉黃色,以下、中位葉最明顯。頂梢生長的長度以添加全量鎂最長,為根群發育也最旺盛,完全不添加鎂的植株其頂梢生長最弱,根系產生褐化。本實驗證之結果得知目視診斷的準確性,植物缺乏礦元素,可先查檢索表初步判斷後,再佐養液證實之,之後以葉面噴施補充,進而解決問題。

發現--風洞中的柏努力

本科展作品,可說是將科學知識應用在探討飛行的一項研究。在活動研究過程中,我們不但對飛機的浮升能力產生興趣,除了能飛之外,並訂定一個目標,希望能將飛機的飛行距離,藉由適當的浮力(柏努力)設計,達到飛行更遠。為達到這個目的,我們在許多次的資料收集與實驗討論中,決定從(一)風的來源、風洞的製作、倒流板(穩定風的方向)、風洞的觀察等著手研究;(二)機翼的柏努力曲線:曲線高度、最高點位置、寬度、長度一直發展出最佳的機翼曲線。在實驗過程中,我們發現,飛機本身就是一個複雜的科學問題,因此我們除了考量上述因素(風洞、穩定風向、機翼曲線)之外,也將飛機的重心、升力中心為實驗操控變因,併入實驗來討論,最後整理出我們的數據與結論。這個作品不僅探討飛機浮升能力的各種變因,也希望能提供給對飛行問題及相關討論有興趣的朋友們一點小小的助益和參考。我們未來也將秉持著飛行的精神,永不退縮,繼續對相關問題做討與研究。

木瓜"膜"術秀

為了得知木瓜種子外膜汁液,是否能抑制其他作物的發芽,並且為了知道在何種情況下的木瓜汁液,有最大的抑制效果,因此我們設計不同實驗,以不同條件的木瓜種子外膜汁液,觀察對植物發芽的影響。根據實驗結果得知,木瓜種子外膜汁液可抑制其他作物的發芽,但木瓜種子外膜汁液成份,目前仍不得而知,希望將來能與實驗室合作分析其成份。

纖纖玉手

為了了解清潔劑如何破壞細胞, 並設法降低他的破壞性, 因此我們做了此實驗。第一個實驗用雞血浸至清潔劑中, 來測量清潔劑對細胞所破壞的的百分比, 來發現哪種清潔劑破壞細胞最嚴重。由實驗可知我們哪種清潔劑使得細胞膜破裂最嚴重。我們發現中性清潔劑對細胞的侵蝕作用最嚴重,再來是鹼性,而弱酸性的清潔劑破壞情形最小。第二個實驗為滲透壓實驗, 因為清潔劑可能因為滲透壓而破壞細胞。這次實驗和細胞置入蒸餾水中而破裂的情況不同,不完全因為滲透作用而產生破裂, 還有其他原因。希望能更深入了解清潔劑破壞細胞的因素,甚至克服這些因素,做出不傷身體細胞並且環保的清潔劑。