生物及地球科學科

自然課本上提到：颱風是台灣的主要天然災害，卻也是重要的雨水來源之一，假如沒有它，很可能會發生乾旱，所以我們對颱風可說是「既期待、又怕受傷害」，想藉此機會找尋推估颱風降雨量的方法，但是書籍資料上的方法卻不一致，而且需要經過複雜的計算，讓我們想嘗試用幾個簡單的氣象因子推估降雨量的多寡，正巧在電視上看到了機械公敵（描述人工智慧）的影集，感到很有興趣，也因此開啟了我們研究的方向。

我們觀察到於花店買到的園藝種百合花柱頭具有「負向地性」，與百合花所受的地球引力\r 的方向剛好相反：但雄蕊無負向地性。百合雌蕊柱頭負向地性的因素會因為「雄蕊花藥」存\r 在而影響，負向地性持續的時間只佔整個花期的一部份。改變百合所面臨的重力場方向，亦\r 會改變百合雌蕊柱頭的澱粉粒分佈。因此雌蕊柱頭內薄壁細胞的「澱粉粒分佈」可能與百合\r 柱頭具有「負向地性」可能有關。百合柱頭具有「負向地性」與百合授粉的生殖行為有關。

國中「自然與生活科技」課程中關於植物物質的運輸，最常使用芹菜浸泡紅墨水觀察維管束的構造，我們想了解是否有更好的實驗設計，透過容易取得的染劑，搭配不同的材料，不斷的試驗，發現西洋芹是不錯的材料，即使沒有葉子也能在短短的 15 分鐘內運輸至頂端(約 15至 20 公分)，而色素溶液的濃度越高，維管束目測的效果越好，但顯微影像有顏色暈開的現象，最後以濃度 1.2％的色素溶液浸泡之西洋芹，以肉眼或顯微鏡觀察皆有良好效果；食用色素溶液對木質部有很明顯的染色作用，但對韌皮部染色效果卻不好，因此我們利用韌皮部的運輸光合作用養分的特性，改以 3％蔗糖溶液浸置西洋芹 30 分鐘，再火烤玻片標本，使糖焦化，終於使韌皮部現身。

我們觀察了二十九種蝴蝶，每種蝴蝶都不只有一種鱗片，每種鱗片的型態和顏色都不一樣。每一科蝴蝶的鱗片都很相似，但和其他科的蝴蝶就具有較大的差異。蝴蝶鱗片可能是由物理色及色素色組成。我們也證明了這兩種顏色，在視覺上，是不一樣的。另外，我們也發現蛾的鱗片，和蝴蝶是有很大的不同，蛾的鱗片，某些是蝴蝶沒有的形態。

螞蟻相調查過去常為科學家運用在瞭解生物多樣性及人為干擾度的研究上。本研究是為了以螞蟻取代過去植物分辨演替的缺點，並在多次的採集，將誤差降到最低後，列出台灣螞蟻相為指標的棲地演替檢索表。初步結果顯示，蟻類總數從演替初期至極相逐漸增加，樹棲型蟻類亦是如此。由於環境逐漸多樣化，能夠適應該環境的蟻種逐漸增加。目前我們做出最顯著的結果是：不同演替時期螞蟻群落功能群的多樣性有顯著的差異。

在新莊市青年公園中，我們發現到石頭越多的棲地上，蜘蛛的族群密度越高，平均約為 10 隻/平方公尺。在生活史探討中，我們發現到蜘蛛會在巢內抱卵，每一個巢內會有 1 ~ 2 個卵囊，卵囊內有 15 ~ 16 顆的卵；小蜘蛛為黃褐色，天生就能夠吐絲，築出的巢較小。雌蜘蛛較雄蜘蛛大約 1.7 倍，雄蜘蛛的觸肢膨大，雌蜘蛛的體色較深，背上白色斑紋較明顯，雄蜘蛛的巢比雌蜘蛛的巢小很多。在吊鐘姬蜘的築巢方式，我們發現到蜘蛛築出鐘形巢的方式是將一顆顆的土粒捆綁後，垂吊到固定的位置，調整位置後，蜘蛛再躲入巢中。在採集的巢中，我們發現到吊鐘姬蜘的巢除了有土粒之外，還會選擇樹葉，平均一個巢的土粒組成為 59 %、葉片為 41 %。牠的體型介於 0.1 ~ 0.3 cm，對於土粒主要是選擇 0.1 ~ 0.3 cm，對於葉片的選擇主要是介於 0.1 ~ 1.0 cm。吊鐘姬蜘能夠選擇紙片、冰糖、木屑、鉛筆屑、綠豆碎片、塑膠袋碎片來築巢；在混合片狀和顆粒狀材料的情況下，牠對於片狀材料的選擇能力較強，蜘蛛最主要是選擇鉛筆屑、紙片和葉片，顆粒狀則選擇土粒。在均勻分散或聚集成堆的四色紙片中，我們發現到牠對黃色特別敏感。在紅色和綠色紙片中，牠喜歡用紅色紙片來築巢；在綠色和黃色紙片中，牠喜歡用黃色的紙片來築巢；對於藍色和紅色紙片的選擇，牠喜歡用藍色的紙片來築巢。

本研究目的在探討引起跳舞草擺動的刺激物及原理，並進一步探究跳舞草擺動的生態意義。由實驗結果，我們發現跳舞草的側葉在接受非直接的”音波”或”磁場”的刺激，以及探針或昆蟲的直接刺激，皆會引起側葉擺動，甚至引起鄰近的側葉也一起受到影響而開始擺動。我們推測接受擺動的構造可能位於主葉基部細毛，我們稱它為「感應毛」；感應毛的數目以及長度可能會影響側葉擺動的強度。研究中，我們設計逆境實驗，由結果我們推論，跳舞草在演化過程中，可能演化出一些構造或功能，保護其新生組織。如初生幼葉，常呈現下垂對折閉合，可能是盡量減少受損的可能；兩側葉擺動亦可能是跳舞草演化出的重要保護功能。

在野外陡峭的山坡上，常常可見到人工建築的溝渠，而這些溝渠中，常有排列有序的石頭，這些石頭主要用來減緩溝渠中水流的流速，避免侵蝕力過強，造成河床及邊坡的強烈沖刷，帶來更大的破壞。所以本次實驗模擬溝渠的情形，試看障礙物的數量、間隔、排列方式等變因對於水流流速的改變有何影響，以找出較合乎經濟效益的方式。

這個研究在探討捲葉溼地苔(Hyophilainvoluta)和水的關係，主要的結果包括： \r 一、形態、構造、生活環境等：假葉是由單一層細胞構成，細胞小而規則，成群體生長，58 株/1c㎡、126 株/1g，在潮濕的環境中，較常出現孢子囊，而在較乾燥的環境下則較少。 \r 二、乾旱與吸水：捲葉溼地苔在失去水分達一定程度後，細胞生理會產生一些改變，使水分不易再散失。而吸水過程主要由葉完成，二分鐘之內可吸飽水(水重達本身重量的573％)。我們推測乾燥始捲葉濕地苔細胞質濃度增高，這可能是捲葉濕地苔葉片能快速而大量吸水的原因。 \r 三、經乾旱後對生理的影響：經短期乾旱處理的捲葉濕地苔，再供水後，竟能迅速恢復光合作用，尤其第一小時的光合作用率，甚至比水分充足的樣本還高。但乾燥四天後光合作用率開始下降，到第十天已低於新鮮樣本的光合作用率。

本研究目的主要在瞭解昆蟲的複眼(compound eyes)結構，比較晝行性與夜行性昆蟲複眼之差異，探討其視覺遠近和複眼結構的關連，及進一步觀察其對不同波長光源反應的差異。本實驗使用反射式及倒立式顯微鏡來觀察複眼及其小眼的結構，及觀察其成像情形，並使用攝影式接觸分析儀與放大管來探討視覺遠近和小眼表面曲率之關連，另外在暗室利用不同波長的光源照射蝴蝶以觀察其反應。實驗結果顯示複眼是由數千至數萬個小眼組成，小眼表面曲率半徑隨選用物種在 25.3μm 至 117.6μm 之間，蜻蜓複眼上半部和下半部小眼曲率半徑分別為 30.6μm、117.6μm，印證了蜻蜓複眼上看遠下看近的說法，也發現蝦子小眼是正方形，其他實驗物種則皆為六邊形，而蝴蝶對光的反應程度則是隨波長漸增而遞減。