生物科

在前人的研究中，我們得知保衛細胞只作為控制氣孔，藉此使植物氣體交替，不過，在本實驗中卻觀察到保衛細胞在不同條件下，隨著溫度以及土壤濕度的提高，氣孔會為了避免表皮細胞相互擠壓而縮小，而在保衛細胞完全失水的情況，氣孔會呈現幾乎關閉，且植物葉片會向下表皮彎曲，使我們證明了保衛細胞的開闔確實有調控葉片形狀變化的功能。而我們也根據實驗結果推斷出保衛細胞能以開闔氣孔避免表皮細胞因環境因素而互相擠壓，且仍會預留縫隙來緩解葉片的變形，更讓我們了解保衛細胞其實不只有控制氣體交替的功用，也默默地接任伸縮縫，以物理的性質保衛了植物。

我們到處可見衣蛾蹤跡，透過校園內觀察或外出採集，了解衣蛾喜歡在陰暗、潮溼處繁衍聚集。研究衣蛾生長、生活環境、築巢環境，最後模擬不同環境，觀察衣蛾的活動情形，發現衣蛾懼光、怕冷、喜好潮溼、棉絮多為築巢環境。實驗證明牠築巢材料以沙石為主和喜愛布料棉絮，居家蛾幼蟲抓離筒巢會就地取材築筒巢保暖，牠更以地上的有機碎屑為食，如同清道夫。 本組意外發現，山區竹葉筒巢衣蛾、青苔筒巢衣蛾。山區與平地環境差異極大，縱使提供原生地的青苔與竹葉，仍無法再次築巢，此特殊生物習性，讓我們更懂得不應隨意補抓生物。有關衣蛾瞭解及文獻相當少，有鑑於此，無論衣蛾築巢環境、生活史、特殊的生物行為及防治，都是我們想深入研究的主題。

泡咖啡是一個值得深入研究且很難找得到正確答案的，想要了解咖啡，就要從咖啡的產地，甚至自己烘焙咖啡著手。 產地環境判斷： 1、六種咖啡豆產地中，降雨量高、溫度低、日夜溫差大，所產生的咖啡因越多，觀察與咖啡豆成熟度有關。 2、非火山土壤的咖啡因與單寧酸都較少，推測與土壤中礦物質多寡有關。 3、咖啡豆水洗比日曬的咖啡因較多，推測與高溫曝曬有關。 成分物性與化性判斷 ： 1、烘焙程度越深，咖啡因含量越高，但烘焙溫度超過240℃時，其咖啡因卻下降。單寧酸大部分在一爆結束後烘焙越深越少，衣索匹亞則在一到二爆間才開始下降。 2、沖泡溫度越高，所產生的咖啡因與單寧酸也越高。 3、研磨越細，咖啡因與單寧酸也會越高。

南美蟛蜞菊來自美洲，是耐旱、耐熱的菊科植物。這次實驗欲探討如此強大的外來種，若是遇上同為菊科的葉菜類植物–紅鳳菜、福山萵苣及茼蒿，是否會侵犯它們的生存空間呢？我們針對南美蟛蜞菊對此三種蔬菜，由種子到小苗的影響，及成熟個體間的生長競爭，加以研究。 實驗結果發現南美蟛蜞菊浸出液不僅會抑制其他三種菊科種子發芽；也會滲入小苗根部，造成小苗葉部枯萎；甚至還能滲入泥土中，影響菊科蔬菜的生長。南美蟛蜞菊葉部的葉綠素a、葉綠素b及葉黃素含量皆高於福山萵苣及茼蒿，且其根系總體積較大並分布較廣，能透過匍匐莖快速擴展其生存範圍，進而影響其他菊科蔬菜的生長。基於以上觀察，再次顯現防治外來種是極重要的任務。

大自然植物生長的機制，往往蘊藏著驚人的幾何原理。本研究以常見的「芸香科金橘」為研究樣本，觀察發現金橘莖刺長於葉腋處，其下是生柄葉及葉片，且彼此成對交錯互生，莖幹中段部位之葉與莖刺生長大小比例明顯較為固定。 本研究藉由規劃便利有效率的編碼規則與標示方法，配合自行改良設計的數位測量儀器，進行金橘葉和莖刺的生長空間幾何之測量，發現金橘葉片長與寬比例近似於黃金比例1.618，葉與莖刺分別以順時113°與逆時109°多條螺旋規律生長，且繪製生長空間幾何分布圖，分析發現葉與莖刺生長受緯度之季節日照影響；另透過顯微設備觀察發現兩者均佈滿油腺，經檢測皆具酸性(PH5~6)成分，運用本研究結果建立3D模型，可提供後續深入探究與應用之參考。

為延伸國中教材中測定植物葉片澱粉有無的方法，使具有比較澱粉多寡之功能。我們設計出能將澱粉半定量分析的簡易方法—米字檢測法：利用「澱粉與碘液產生的深色錯合物，會因澱粉濃度不同而對米字圖形產生不同遮蔽率」之原理，製作「澱粉濃度—米字遮蔽率常模」。應用上，我們建立了米字檢測法標準操作程序，對照常模後即可快速比較葉片中澱粉含量；相較分光光度計吸光值或沉澱法，米字檢測法具有便宜、器材簡單、操作簡便等優點。我們並從校園植物篩選出日日春(Catharanthus roseus)與芳香萬壽菊(Tagetes lemmonii )，以米字檢測法進行葉片澱粉代謝實測；發現不同植物在不同季節及光照變化下，葉片中澱粉含量變化也不同。驗證米字檢測法於探究植物澱粉代謝上具有應用價值。

一般學生對於學校的植物只有模糊的概念，自然課中曾提過植物分類的方法，經過詳細觀察校園中的植物，以手繪及實物攝影記錄校園中128種植物，並利用圖層方式製作可依需求顯示、隱藏資訊的校園植物分布地圖。在比較各種葉形特徵組合的差異性後，由其中篩選出較好的組合方式，我們發現可以經由簡單的葉子形態特徵，將其中70種的植物作簡單卻有效的系統分類，藉由這個分類方式，使小朋友能將隨手撿拾的一片葉子，藉由電腦的資料庫方便又容易地查詢其來源植物的名稱與相關資訊。未來希望進一步充實這套分類方式，建立完整的校園植物資料庫，讓所有的人都能容易認識校園植物。

為了瞭解榕管薊馬使榕葉捲曲的機制，在夏、冬季採集造癭葉進行捲葉分析與觀察，也針對榕管薊馬的棲息偏好、共棲物種與捕食性天敵進行調查，結果發現榕管薊馬選擇向光面的前段枝葉吸食與造瘿，造癭初期薊馬只會駐足和吸食，中期則交配產卵，後期孵化的幼蟲會在葉片內成長、蛻化成成蟲，此時，葉片出現紅斑(正榕)或黃斑(垂榕)；3~5cm大小葉片具有最大負荷量。根據調查與顯微觀察發現垂榕最適合榕管薊馬造癭，夏季與冬季的族群組成有差異。當榕管薊馬繁殖時除了吸引異性，也引來三叉小黑花椿象入侵，校園調查發現三叉小黑花椿象成蟲具有韋斯曼氏擬態，外型與榕管薊馬極為相似，當共棲率超過10%時，可大幅降低榕管薊馬的存活率，達到生物防治的效果。

為瞭解大巴六九藥用植物園區及附近的蛙種組成、時空變化與分布的棲地特性，我們自2015年10月至2016年12月期間，每季前往樣區進行調查約2~3次，研究採用「穿越帶鳴叫辨識法」和「目視遇測法」。研究共獲得119筆紀錄，包括：樹蛙科3種、蟾蜍科2種、狹口蛙科2種、赤蛙科2種及叉舌蛙科1種，共計10種。調查結果顯示，在總隻次和隻次比例上皆以拉都希氏赤蛙最多，為園區內的優勢蛙種。研究期間，因強烈颱風侵襲，導致園區水源中斷數天，造成池水下降，嚴重影響蛙類棲地，蛙類平均隻次因此下降。此外，不同蛙種對棲地的喜好也不一。本研究初步確認了園區蛙種的組成與生態概況，可運用在園區蛙類觀察、蛙類保育與環境教育。

上自然課時，觀察栽培園裡的小動物，發現小苦瓜果實變黃，掉落在地面上，好可惜喔！怎麼會這樣呢？有位同學從地上撿了一個變黃的苦瓜，剝開果實，許多蟲蟲在爬來爬去；放在地面上，有的小蟲往土堆爬、有的還會彈跳，跳得遠也跳得高，真有趣。 開學時，我們參加學校的科學研究小組，大家提出要飼養、觀察苦瓜中的小蟲，並發現小蟲的運動方法有爬行及彈跳。也知道苦瓜裡的蟲蟲就是瓜實蠅的幼蟲—蛆。幼蟲經過3次的蛻皮，會爬出苦瓜果肉，找到適當的地方化蛹、羽化，成為會飛行的瓜實蠅。 從觀察瓜實蠅在苦瓜園中的活動，知道牠會停在苦瓜果實的外表，在苦瓜果實前端和後端，靠近中間的部份，利用產卵管插入果肉中產卵，卵經過一天後，就會孵化成幼蟲。