生物及地球科學科

地處環太平洋地震帶的台灣，發生地震是常有的事，雖然科技突飛猛進，對地震的來臨仍是無法準確預測，所以要防止震災所帶來的危害，加強建築物的耐震、抗震是首要之務。本實驗以自製、簡易的震動平台來模擬地震時的橫向撞擊，測量出建築物被撞擊後的移位面積或移位量來表述其防震能力。從多次測量結果，我們得出：(一)等底面積、同重量的建築物中，以底面內角有銳角者(例如三角形)之耐震程度較佳。(二)鋼骨構造的建築物以大 X 型的斜桿拉張作用，最能分擔樑柱所承受的撞擊力，故抗震能力最好。(三)建築物在安全載重的條件下，可提高建築物穩定性，也提升了防震效果。(四)加裝阻尼器的確增加建築物的抗震力，是極佳的抗震設計。

本實驗從95 年7 月進行至97 年3 月，發現白帶魚（Trichiurus\r lepturus）的線蟲感染全年皆會發生，感染率高達98%。寄生在白帶魚\r 腹腔中的線蟲大部分為海獸胃線蟲（Anisakis simplex）第三期幼\r 蟲，在白帶魚的胃中也發現宮脂線蟲（Hysterothylacium sp.）的\r 成蟲。我也發現了一種線蟲的特殊感染方式：成熟的雌蟲在消化管壁\r 中死亡，其體內的受精卵孵化出的細小幼蟲再鑽入腹腔。海獸胃線蟲\r 第三期幼蟲的生命力極強，離開宿主體內後仍可在海水或生理食鹽水\r 中存活二十天到三個月；在pH 2 至pH 13 的環境下皆可存活一個月\r 以上。用一般常用的調味料沾醬浸泡三小時，並無法殺死牠們。牠們\r 也能耐低溫，在4℃下可存活三個月；體壁厚度約二公分的白帶魚須\r 在-20℃冰凍超過十小時，海獸胃線蟲第三期幼蟲才會死亡。

台灣地區常受颱風暴潮災害，本研究以嘉義東石潮位測站潮位資料及中央氣象局氣象資料來分析暴潮和颱風的關係，採用 2000 年至 2006 年間有發佈颱風警報月份的資料進行處理，將颱風路徑進行區分後，利用逐步迴歸與逐時剖面分析，得到暴潮和氣象因素的關係，並得到二點結論：一、不同路徑的颱風對東石測站發生暴潮機率有明顯的差異，其中沿台灣海峽北上的颱風路徑對研究地區影響最大且暴潮強度強，而由東向西穿越台灣中部進入台灣海峽的颱風影響居次。二、由颱風及測站氣象因素和暴潮的關連性，能大致掌握暴潮發生的強度及可能發生的時間，達到暴潮預測的成效。

本研究歷時 24 週進行扁鍬生活史的建立，此外也研究扁鍬的交配過程，使用行為編碼與時緒分析，探究扁鍬在交配前後發生的特殊行為是否具有特定意義與模式。在扁鍬生活史建立分析之中，本研究結果顯示如下：在交配行為模式分析與建立之中，本研究結果顯示如下。1.扁鍬的生活史過程會有個體差異呈現、 2.母幼蟲大小平均大於公幼蟲大小。 在交配行為模式分析與建立之中，本研究結果顯示如下： 1.扁鍬的母蟲氣味會影響公蟲進行交配的意願； 2.公蟲與母蟲的交配過程前期並無明顯的交配或者是求偶行為； 3.母蟲觸角的有無與觸角擺動速度、伸出交尾器與否會影響公蟲交配的位置； 4.扁鍬母蟲具有交配的主宰權，而非公蟲； 5.扁鍬「可能」具有獨特的延後產卵模式。

昆蟲通常是環境最好的偵測器，今年3 月22 日上午9:30 在雲林林內約有60 萬隻紫斑蝶從觸口飛越過中山二高，歷時4 小時後才慢慢消失在八卦山區。這個享譽國際的紫斑蝶遷移群對我們來說是代表檢驗台灣環境健康的一個正面指標。一年來，我們飼養了大白斑蝶、紅珠鳳蝶、大鳳蝶、黑鳳碟、玉帶鳳蝶，觀察其生活史，並改良拍攝方法，利用數位攝影將蝴蝶各時期的微妙演化拍攝下來做成完整紀錄，包含了幼蟲孵化出來吃第一頓餐、幼蟲結絲墊準備結蛹、來回吐絲約15 次才完成絲帶的固著、然後脫殼成蛹、羽化成蝶等過程。更發現帶蛹似乎都會近似某種特定角度在樹枝上結蛹，而查閱文獻都沒有相關的研究。從自然界的觀察與測量發現多數帶蛹的蛹身與絲帶夾角均為90°、蛹身頭部常與地面平行的機率頗高，而且蝶蛹與樹枝的夾角大多介於20°~40°。於是自行設計測量器材進一步驗證：當蝶蛹與樹枝夾角為30°、蛹身與絲帶夾角為90°時絲帶的張力最小，和野外統計的結果不謀而合，而蝶蛹巧妙地運用此一原理來度過12 天至4 月不等的蛹期。我們再以物理方法尋找帶蛹的重心位置約在中央部位，絲帶張力約為蛹身重量的80%。不禁令人讚嘆大自然的奧妙！

本研究發現：水是地表風化侵蝕的主力，太陽（熱）、空氣其次。乾季，脊邊坡偶見以\r 土指為單位風化崩落，脊坡及蝕溝的風化不明顯。雨時，雨水點濺或水化時，合併表面沖溶，\r 以土指為單位沖擊。\r 實測發現：雨時，蝕溝沖蝕量大於脊邊坡的沖蝕。蝕溝的沖蝕量，在山坡中上段最大。\r 豪大雨時，下段會形成沖積扇。脊坡的沖蝕量最小，豪大雨時有時以較大泥塊崩落。向南脊\r 邊坡，乾季偶見以「泥裂」、「土指」為單位風化崩落。向北坡，乾時更少見風化崩落，雨季\r 沖刷較南坡大。邊坡坡度近50 度有較大的沖蝕力。\r 泥岩侵蝕，由「雨水的衝力」、「泥岩表面的坡度」及「泥岩的風化」交互作用。將來我\r 們朝「雨水的強度」、「雨量的密度」方向繼續再作定量研究。

鬼針草家族的管狀花花柱脫落後，其下的子房拉長成為瘦果；瘦果上的倒勾刺乃由宿存萼片變成，藉此構造附於動物體上而到處散播，之後種子由倒勾刺的另一端發芽。大花咸豐草競爭能力遠勝於多數野生植物，唯有芒草可相抗衡。大花咸豐草、鬼針草須有光線才能誘導其發芽；鹽分對發芽亦有很大的影響，當鹽濃度達1﹪時，可完全抑制大花咸豐草發芽；而鬼針草在0.75﹪時即完全被抑制。大花咸豐草能贏過鬼針草的主要原因為壽命較長和枝葉茂盛。

新竹以東北季風名聞台灣。近幾年我們發現這美麗的風城一到十月份頭前溪河床上的沙被強勁的季風吹入新竹市，讓新竹壟罩在宛如小型沙塵暴的漫天風沙中，這景象令人擔憂。經過我們研究先以吸管束成風洞裝置，風扇為風源模擬河邊自然風的實驗發現 2cm 長的吸管便可達到風洞效果使風保持平穩，在控制風角度的實驗中以 40 度的風向最符合我們發現溪邊的沙丘角度。在沙量的實驗，我們改變風速，發現地表風速在 2.5m/s 以上，表面的沙子會飛走。定沙實驗以覆蓋洗衣網的效果最佳，能定住 92.2%。防風牆 1/2 圓弧具較佳的定沙效果，一層則可定住 88%的沙，3 層即可達到幾乎百分之百定沙。另外一層柵欄與風向的角度約 60 度與沙面的角度約 135 度可定住 54.5%的沙。在撒水的實驗中只要 0.5%的水就可以定住 70%的沙子，推測水的定沙原理不是靠水的重量是因水的存在增加沙粒間的吸引力。最後，我們實地觀察測量提出沙塵暴的防治可分三方面進行：一、頭前溪左岸應以定沙管理為主；高灘地或民眾休憩的河濱公園的開發應設在右岸。二、定沙管理分兩部份：一是有條件開放農民種植低污染的農業如牧草，一是計畫性的設置定沙柵及定沙牆與覆蓋沙面。三、採砂與運送要利用科學方法：加裝噴霧器噴水或密閉式運送，可節省可觀的砂石與降低環境的汙染。

某次的生態觀察讓我們對蓬萊點琉璃蟻的特殊行為感到興趣，因此激發我們的好奇心，定為此次科展題目。針對我們感到疑惑的問題設計實驗，逐一探討與深入研究蓬萊點琉璃蟻，發現與文獻記載分布不普遍有所牴觸，經過實驗與觀察後了解蓬萊點琉璃蟻為優勢之歸化亞種，能應用於生物防治，有助於阻止外來種家蟻的擴散。

本研究的目的在於發展一套偵測酵母菌產氣速率的新方法，藉由魚缸恆溫槽、攪拌器與吸量管的組合，除了能在數分鐘內測出產氣速率外，更克服了舊設計產氣速率測量不穩定的缺點。與糖度、酸鹼度、酵母菌數比較，此法對酵母菌活動力偵測有更高敏銳度。在實驗變因上：糖種類、糖濃度、酵母菌重都會對產氣速率造成影響。添加酒精、硝酸銨與亞鈷、亞鎳、銅、鋅離子會終止或減緩產氣，少量 NaOH 則會加快產氣。應用在環境偵測上，也證明了磁場與 CRT 螢幕的輻射對酵母菌產氣影響不大。在酵母菌型態上：產氣初期是以能快速增加個體的出芽無性生殖為主，產氣高峰過後因環境惡化(pH 值最低)，可以看見長尾巴，預備進行接合有性生殖的酵母菌在顯微鏡下出現。