自然科

本研究從2007年10月到2008年6月，歷時9個月。目的在透過斷層的探討，學習研究地球科學的基本技巧，並了解地震與斷層之間的關係、及如何減少地震造成之損害。研究方法以野外考察法、訪問、室內實驗法及文獻分析法進行。本研究有幾點重要的發現：一、採集岩礦標本驗證海洋板塊在擠壓的過程中，斷層面並非全然隱沒於大陸板塊之下的事實。二、斷層錯動可能造成嚴重的地震，但斷層卻常常因為人為或自然因素隱而不見，成為我們生存環境的隱憂。三、斷層模擬實驗，可以使用一般透明的壓克力盒和五穀雜糧、陶土等材料，讓同學自行操作，從操作中觀察斷層形成的過程，加深對地殼變動的認識。

本文從模擬太陽光在大氣層中折射開始，我們利用玻璃水族箱盛食鹽水，從箱底到液面，食鹽水濃度由飽和到稀薄呈連續性漸層變化，由於這種介質與大氣折射環境類似，成功觀察到呈現弧形的太陽光，再由太陽光這種連續折射的情形，導引了太陽光在大氣層中色散的模擬實驗，以及透過大氣層觀看太陽的模擬實驗。太陽光在大氣層中色散的模擬實驗中，發現了物體影子具有彩色輪廓的現象，解析這種現象時，發現相同概念可以解釋黃昏天色所以偏紅的原因。透過大氣層觀看太陽的模擬實驗中，以測量值檢視了視覺位置與實際位置的不同。最後是利用傳統照相機拍攝太陽在晨、午、昏時的照片，從照片中太陽大小的差異，推論大氣折射的影響。

「燃料電池」是二十一世紀重要的能源科技，它效率高、噪音低、污染低、進料廣、用途多都是它備受矚目的原因。透過本實驗想了解各項因素對「燃料電池」的影響。我們利用容易取得的寶特瓶進行實驗，實驗內容包括了：找出通電時間、電壓、電極、電解液以及筆芯數目對「燃料電池」所產生的電流與最大電壓的影響，並找出擁有最佳效能的寶特瓶簡易燃料電池。經過實驗與討論發現：（一）通電時間愈久、充電電壓愈大、筆芯數目愈多時，燃料電池產生的瞬間電壓會愈大，使 LED 發光的時間也愈長。（二）電極材料：以鉛筆芯作為電極效果最佳，鐵絲次之，鐵筷再次之，美術用炭筆則不導電。（三）電解液：以運動飲料為電解液可產生最大的電壓；改用食鹽水則可使 LED 發光時間最久。

這個研究主要在探討沖繩小灰蝶與螞蟻的共生關係。首先我們透過實際飼養，了解沖繩小灰蝶的生活史，確定幼蟲只有四個齡期，而發育天數的長短與溫度的高低有密切關係。其次利用顯微鏡觀察，可以發現幼蟲身上有一些特殊器官，在尾部有「蜜腺」，還有一對「觸手器」，會放射出「水螅狀毛」，可以和螞蟻進行共生。接著我們採集學校和住家附近的螞蟻共六種，分別辨識，結果發現六種螞蟻都和幼蟲有共生行為，而且幼蟲從二齡一直到蛹期，都會和螞蟻共生。螞蟻會用觸角不斷地拍打幼蟲，幼蟲則會分泌蜜露供螞蟻取食。根據存活率的實驗結果發現：有螞蟻共生的幼蟲存活率比較高。另外我們也觀察到螞蟻有攻擊寄生蜂，保護幼蟲的行為，因此我們認為，沖繩小灰蝶和螞蟻之間是一種互利共生的關係。

日常生活中經由一些現象常常可以察覺空氣壓力的存在，例如使用吸管吸飲果汁，又如罐裝煉乳只開一個小孔倒不出來……等等，然而這種種體驗只在定性層面，本文透過簡易可行的實驗設計，憑藉測量值檢視氣壓大小，使我們對於氣壓的體驗，提升到定量層面。本文一系列實驗從大氣壓力的測量開始，然後擴及氧氣和水蒸氣的分壓，實驗方法刻意避開了水銀，改用「以水試氣」來測量氣壓。實驗靠著兩根長235㎝的硬質透明塑膠管，平行直立而底部接通，底部短管一側橫出並設有活栓，整個裝置固定在木架上。在氣壓測量的實驗過程中，發現這個自製裝置也可以模擬空氣的流動，空氣流動是一種相關於氣壓的現象。此外，我們另外自製了體積測量裝置，藉著氣壓平衡的機制，以新方法測量落塵的體積。

我們利用廢棄的資源回收材料，製作一部以風力為動力的風帆車，並且設計實驗來探討哪些因素會影響風帆動力車的行進速度，以及風帆車在不同風向時的行進能力。我們得到主要結論如下：若要使風帆車行進速度增快，帆面面積要大、風帆形狀要選用三角形，且帆面要有點曲度；風帆桅桿要在車身中間位置，重心才會穩定；車體配重要輕、輪子要小，輪子表面具平滑材質。風帆車的風向要避免行走在正逆風左右各約35 度角內，最佳風向角是90~120 度及相對位置的240~270 度，把風帆角度調整至風向線與車身龍骨線之間的平分線上前進，可獲得最快車速。

紅花石蒜學名為LycorisradiataHerb.，馬祖人因其花形狀稱為「螃蟹花」，是本縣的縣花，四鄉五島均有分布，而紅花石蒜族群大量減少的原因，推論是受到人工造林，改變了馬祖的生態環境所迼成。而不利環境下還能生存的原因，經過氣象資分析後，明瞭紅花石蒜的休眠期(6至8月中旬)正是馬祖的乾旱期不利生長、開花期(8至10月)是颱風來臨的季節，開始大量開花繁殖、生長出葉期(11至5月)是冬天蕭瑟落葉至初春發芽的時節，讓低矮的紅花石蒜能贏得日照，然後進入下個一週期循環。環境有利於生長時，立即長出新葉生長及開花繁殖，當遇到逆境時將養份回流到地下球莖休眠度過困境，紅花石蒜演化出這種「順應環境」的機制，應驗了達爾文所說的「適者生存」的法則。

此研究除了在了解犀角金龜的基本習性，特別針對犀角金龜的啃食特色(如何啃掉高度超過 10 公尺的椰子樹)、趨光性、及負趨光性作更整全的介紹。犀角金龜 Oryctes rhinoceros，分類上屬於金龜子科中的兜蟲亞科，體長約 3.5~4.3 公分，體表顏色為黑褐色。成蟲主要出現於夏秋兩季，分布於中南部低海拔山區，尤其以椰子主產地為最多，因為犀角金龜咬食力強盛，被視為椰子剋星，其對於椰子樹梗、菌包土等具腐質性的腐質物更是異常喜愛，其目的是藉由碎屑的保溫、保濕功能營造合適的生存環境。研究上以幼蟲為主軸，犀角金龜幼蟲不同於花金龜亞科以背部做爬行，而是蜷曲狀做蠕動運動，幼蟲主寄居在椰子朽木中，其椰子根部處常可發現龐大犀角金龜聚集。犀角金龜喜歡在熱的環境中生存，尤其溫度在２６℃－３０℃之間，喜歡濕潤的環境，充足水分但不能積水。不論幼蟲或成蟲，皆不喜歡光線明亮的地方，有負趨光性(這份報告和一般書籍所提到成蟲具趨光性有一些出入)。犀角金龜喜歡具有甜味的東西，不喜歡苦味的咖啡和精油，所以可以用這些溶液來驅趕。

報紙報導：大城鄉地層下陷速率快，是由於抽地下水。為了解大城鄉地層下陷的現象與地下水的關係，我們設計實驗和模型了解地下水的形成，及地層下陷原因和災害的研究。實驗證明地下水的形成原因及地層下陷後可能造成的傷害。透過模型更明瞭地下水與地質結構的關聯。利用網路資料，將歷年下限量統計分析。另實地探訪監測站、老舊房屋、新建築地基、路基、橋面的差異;以自製的測量地下水面高度的檢測筆，檢測地下水面下降的現象。依研究提出結論：（一）地下水有補償、流動及負載的特性。（二）實驗、訪查、統計與模型設計可驗證地下水與地層下陷的關聯。（三）抽地下水的傷害包括：地面下降、鹽化、房屋下陷、海水倒灌、積水不退等。

1. 地下水位的下降，會造成地層的下陷，而地層下陷後，海水會入侵土壤，造成土壤的鹽化。2. 抽取地下水也會造成地層下陷與海水的入侵，最後都會造成土壤的鹽化，而鹽化的土壤，硬度將會提高許多，不利農作物的種植。3. 在鹽化的土壤中種植植物，發現植物的生長速度較緩慢，含鹽濃度較高的土壤，種子甚至無法發芽。4. 土壤遭受鹽化後，即使加入大量的水，也無法讓鹽化土壤恢復原狀。5. 實地測試靠近海邊的土壤，發現土壤的含鹽量偏高，所以靠近海邊的土地所能種植的植物種類比較少。