生物及地球科學科

互花米草，是我們這次科展研究的對象，它大多分布在浯江溪口的爛泥巴裡，海濱公園中也更他們的蹤跡。這裡，也是我們數次與它相遇的地方，同時也是激起我們好奇心的地點。互花米草是由對岸漂流過來的外來種，由於繁殖能力強，嚴重影響本土生態，我們藉由觀察互花米草在金門潮間帶的生長情形，及自己種植互花米草等實驗中，了解互花米草，進而研究如何避免它擴展生長範圍。

蜑螺（Neritidae）是海岸潮間帶僅次於玉黍螺最為常見的軟體動物。作為觀察地點的鹽寮海岸，離花蓮市約30 分車程，屬於珊瑚礁地形。研究過程先以普查方式進行蜑螺種類與數量的調查，並記錄出現位置做成分布圖。後將蜑螺移往實驗室作覓食方式與趨性研究，並模擬環境變化以探討蜑螺生存策略。鹽寮海岸所產的蜑螺有五種，以黑圓蜑螺（Nerita ocellata）為優勢種。皆以嗅覺的方式覓食，對聲音與震動不甚敏感。具負趨光性與負趨地性，易於石頭背光面上緣發現。可接受極大鹽度範圍，屬廣鹽性生物。溫度適應範圍為21?30℃30℃，溫度過高時利用負趨地性以疊羅漢的方式向上逃避，溫度過低時以緊閉口蓋策略禦寒。絕佳的適應能力與適當的生存策略，使蜑螺成為海岸潮間帶的優勢生物。

2003 年底，我在住家附近做舉尾蟻的生態調查，發現魚池堤防的縫隙中有一巢野生的中國蜂，生態多變，引起我對同為社會性昆蟲的蜜蜂產生好奇。後來陸續在花蓮市發現多處野生中國蜂蜂巢，並在拜訪養蜂農民，觀察蜂農飼養的西洋蜂及中國蜂的生物特性後，將兩者加以比較的念頭便油然而生，進而引發我的研究動機。\r 國中南一版自然與生活科技第一冊『動物行為』及第二冊『生態系及族群』中都提到蜜蜂的行為及族群活動，可作為我研究的理論基礎。\r

2003 年台灣引進土石流透水柵工法，是否適用於台灣值得深入探究，因此本研究藉由\r 實驗模擬來探討土石流通過透水柵的流動特性、堆積情形與篩分功效。試驗變因有土石粒徑\r 大小、柵棒間隙、渠床坡度、柵面篩分裝置的設置方式、柵面篩分角度、柵棒長度等。\r 實驗結果顯示，土石流流經柵面會呈現停積、推擠、流動、再停積的現象，篩分效果和\r 柵棒間隙有很大關係，而柵面篩分角度增大與柵棒長度加長可使篩分效果增大，進而減少主\r 河道的土石流規模。建議台灣在設置透水柵時考量當地粒徑大小，並依地形坡度而採用不同\r 的逆坡、平面或順坡方式設置，使篩分角度略大於土石停積的角度，將有助於柵面上土石的\r 自清效果，實驗後提出建議，作為透水柵工法設置時之參考。

台灣蜆，學名Corbicula fluminea 本實驗針對台灣蜆淨化機制和環境因子對淨化能力分析。\r 我們由探討台灣蜆因數量多寡、時間長短的影響，到更深入研究，從明暗、溫度、酸鹼探討\r 台灣蜆淨水功效，更把它導入生態應用。\r 針對台灣蜆與濁度的淨化關係，以定量水和沙調配。淨化後濁度測量以自製太陽能光電\r 箱來檢測，依據水中雜質多寡影響太陽能板吸電量，來分析淨水前後濁度的改變，具有原創\r 性及一般簡易測法難以達到的精準度。實驗顯示，數量與時間皆使淨化效率成長；明暗度對\r 台灣蜆淨化能力影響幅度較低；溫度、酸鹼實驗是在15℃到25℃、pH7的環境下效果最好，\r 皆應證台灣蜆在符合其生存環境淨化能力最佳。生態應用以工業、家庭廢水來導入，而結果\r 也指出對其皆有淨化作用，尤其在工業廢水方面更是明顯。

嗜菊短頭脊沫蟬是在台灣分佈很廣且在我們校園中常見的昆蟲，因有很好的偽裝常常被忽略，我們希望這個研究讓大家認識『嗜菊短頭脊沫蟬』，及他們適應環境的方式。嗜菊短頭脊沫蟬屬植食性昆蟲，利用刺吸式口器吸食植物汁液，在本校主要寄主植物是過江藤（多年生的匍匐性草本植物），整個生活週期歷經卵、若蟲、成蟲屬於不完全變態昆蟲，沫蟬若蟲會以泡沫包裹全身用以防禦敵人，泡沫的位置分佈和齡別有關，調查泡沫分佈位置和植物莖的寬度也呈現負相關，研究發現過江藤植物莖的木質部和樹皮的距離呈現越往下距離越長，所以本種昆蟲若蟲隨齡別增長而有逐步分散至附近植物莖的基部取食的現象，與若蟲喙部隨齡期增長有關。沫蟬的泡沫具有防禦的功能，利用泡沫的黏性使昆蟲掉落其中，無法行動但不會立即死亡，進行生物觀察實驗時我們可以利用這種黏性特性固定昆蟲進行觀察。

在為期一個半月的研究中，我們定期外出採集樣本。我們在室內佈置了適合黃鉤粉蝶幼蟲生長的環境，擺設油菜花及樹枝，觀察他們化蛹的情形。另外，我們也分別進行了替代寄生植物的實驗，利用油菜花以外的十字花科植物作為實驗對象。在生命週期，我們將幼蟲放在飼養盒，每天觀察、作紀錄，並同時飼養紋白蝶做比較。分布地區的部分，則是列出了幾處發現黃鉤粉蝶的地方，並請地理老師幫助我們做分析。本文的研究，讓我們充分的了解蝴蝶的一生及黃鉤粉蝶的特性。

當海底發生地震，或海底山崩塌，海水便被抬升或崩塌，因此在短時間內獲得大量位能，轉成為海水的動能向四面八方傳遞，這就是海嘯。我們以基隆港為模型，海底坡度1：10，藉由實驗發現水波在寬闊水域由較深區域進入較淺區域，波高(波峰與波谷的距離)並不會出現太大的不同，然而一旦水波進入狹窄的港區，能量在灣內累積，波高就大幅增加，比例可達55%。當波谷先抵達岸邊時，會造成海水後退、水位大幅下降甚至露出海底的情形。在我們的實驗中，代表海底的斜板露出的距離最大約14 公分(坡度1：10)，佔小水槽長度的28%。若改變斜板與水槽底部的角度，斜板露出的距離也會改變，當θ=10°，即坡度175：1000 時斜板露出距離最長。

翠綠的水草、優游其間的魚兒，好像一幅畫的水族生態缸是一個平衡的生態系。在這個生態系中，生產者、消費者與分解者扮演著物質循環的關鍵角色。水族缸中的氨氮循環是很重要的，本實驗探討氨氮物質對於水族生態系所造成的傷害，以魚體作為生物指標進行氨氮物質處理，發現氨的確魚體造成莫大的傷害甚至死亡。此外氨的分解者~硝化菌扮演著此循環極重要的角色，本實驗觀測平衡的水族生態缸以及著手建立新的水族生態缸，探討硝化菌與氨氮物質(氨/銨、亞硝酸、硝酸)循環與平衡的關係，發現完整的水族生態系中有豐富的硝化菌，且氨氮物質含量較低。並著手培養硝化菌，觀察其型態與棲息方式，發現硝化菌喜好在可以依附固著的地方生長，並有多樣化的型態。以高氨氮物質檢測硝化菌的分解能力，評估硝化菌在生活上的可應用性，發現硝化菌對於高氨氮的污水的確有分解的效用。

本實驗共解剖31條吳郭魚。魚鰓共有八片鰓瓣，而且鰓區與嘴巴相連通。其中鰓瓣的鰓\r 絲是交換氣體的場所，在顯微鏡下也觀察到鰓絲有血管分布，表面排列眾多突出的鰓小葉，\r 可以增加呼吸的表面積。以平均體重534 公克的吳郭魚來說，八片鰓瓣約含有2516 根鰓絲，\r 每根鰓絲長度平均為1.25 公分，鰓小葉的總數約74 萬個，所構成的魚鰓總表面積可達12 萬\r 平方毫米，相當於A3 紙張大小。魚的鰓蓋運動主要是藉由嘴巴與鰓蓋的交替開閉所產生的\r 壓力變化，造成水往單方向流動，水從嘴巴流入鰓區，然後在鰓區進行氣體交換，接著水從\r 鰓蓋處流出魚體。吳郭魚的鰓蓋運動速率每分鐘平均為66 次，其耗氧速率平均為0.7041（毫\r 克/公斤-小時），其鰓蓋運動速率與耗氧速率會受到溫度、酸鹼度及鹽度的影響而有所差異。