全國中小學科展

生物及地球科學科

美麗背後的危機-體檢佐倉步道護坡

原為台泥採礦道路的佐倉步道,隨礦區廢棄現已規劃成生態步道,成為花蓮市郊登高健行、拜訪自然的絕佳選擇。但是,去年的冬颱過後造成滿目瘡痍,暴露出此處有崩塌、地滑的疑慮。藉由實地的地質調查,分析此處可能造成的地質災害,觀察邊坡的防護工程,尋找需補強改善的地段。步道全長3950 公尺,距入口處約450 公尺與約820 公尺兩處的擋土牆,前者因設計不良而後者因地質敏感有高度崩塌的危險性,需立即改善。此外,整段步道的護坡工程也有設計不當與施工粗糙的問題。建議有關單位加強護坡工程體檢,並於地質敏感區設立警告標示,以維護遊客安全。附帶一提,此處的生態豐富之外,也有珍貴的石灰岩地形,希望有關單位能設立解說牌以增進遊客的地理知識。

橫渡河海的勇士-探討蜑螺的生存策略

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。

「藻」也「碳」息--二氧化碳濃度對浮游藻類生存之影響

二氧化碳劇增引起的氣候變遷,已對許多陸生動植物的生存造成嚴重的影響,而廣大水\r 域生態系的變化也已開始受到注意。針對此生態系的主要生產者──浮游藻類,我們分別探\r 討了二氧化碳濃度對其生長、光合作用速率及水中pH 值之影響。實驗以透光度推算藻類生\r 長重量、以產氧量評估光合作用速率,並每天測量水中pH 值之變化。研究結果顯示二氧化\r 碳濃度升高只在短期(兩週)內對浮游藻類的生長及光合作用速率有所助益。然而當pH 值\r 持續下降使水溶液過酸時,即可能抑制藻類的生長,光合作用速率也相對降低,最後導致浮\r 游藻類的死亡。如果人類再不控制二氧化碳排放,屆時水中酸度下降到某種程度,即可能會\r 對水域生態產生極大的破壞!

呼嘯而過

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。

海邊的風吹砂怎麼會膠結成塊呢?

風吹砂的砂粒中含有大量的碳酸鈣,當帶有酸性的雨水和濱海植物根部釋出\r 的物質溶於水中,就會侵蝕碳酸鈣,並沈澱於顆粒的細縫中,形成灰白色、半透\r 明和黃褐色的細小顆粒,將風吹砂顆粒膠結起來,這些細小顆粒就是膠結的介\r 質。碳酸鈣含量越多,介質與顆粒間的接觸面積越大,膠結就越緊密。\r 而風吹砂顆粒膠結時形成的分層,是由規律的季風帶來砂粒並膠結,其中一\r 次風吹就會造成一次膠結,若過程中有間斷,會因分界處較脆弱而形成分層。

金門潮間帶『互花米草』對環境的影響

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。

叱「柵」風雲--透水柵工法在台灣的適用性研究

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。

風從哪裡來-從太陽風及日冕拋射物質探討太陽系的磁場

本研究為探討太陽風粒子與日冕拋射物質之振盪性及關聯性,建立太陽風來源的可\r 能模型。研究資料來自NASA 的SOHO衛星資料庫中太陽風粒子及日冕拋射物質觀測記\r 錄,數據計有2000年到2006年太陽風速度、密度資料59434筆及2000年到2005年日冕\r 拋射物質發生位置角、最大角寬度、能量7244筆。經由移動平均濾波法及時序分析,藉由\r 分析振盪週期及關聯性探討,得到三點結論: 一、太陽風及日冕拋射物質均有週期振盪\r 的現象,兩者振盪有一致性。 二、日冕拋射物質現象會直接影響太陽風通量密度變化。 三、\r 太陽風的來源有三種:穩定的弱噴發源、半規律性90度結構的次噴發源及日冕拋射物質\r 所形成的強噴發源。

中國蜂與西洋蜂型態與行為之比較

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

黃鉤樂、黃勾勒

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。