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生物科

保衛細胞不保衛?

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。

流動蝶口-從澎湖再捕獲青斑蝶分析其冬季擴散的族群變化

研究以再捕獲青斑蝶進行族群大小推估,發現2018年澎湖西嶼西堡壘青斑蝶族群極大值在800~900隻之間,極大值日期11/7,與標放情形相符;澎湖青斑蝶族群大小受遷入與遷出影響,研究發現同一天標放的青斑蝶其再捕獲率隨日期降低,而同一天再捕獲率則以最接近日最高,顯示兩種可能:一是抵澎青斑蝶立即遷出,使越早標記的數量變少,另一則是青斑蝶的快速遷入,使族群迅速變大而沖淡原本標記的比率,綜觀2018年冬季澎湖青斑蝶族群變化,由原本遷入量>>遷出量而急速膨脹,11/7達到極大值,而後轉為遷入量<遷出量,族群在1、2週內迅速降低;若配合標放總數推估,西嶼西堡壘和湖西林投步道兩地同時間青斑蝶停留極大值約1000隻,而整個冬季的族群大小則約6000隻。

就是“納”道光-光與環境對Bacillus natto Sawamura的生長影響與應用

自製培養箱,針對Bacillus natto Sawamura進行液態培養,發現在溫度40℃生長效果最佳。文獻得知納豆菌有光接受器,會對光照產生反應,進行實驗發現白光照射培養時比無光照,生長效能有所提升,證實雖非光合菌,但光照對生長有正面影響。針對不同波長進行實驗,發現波長介於520-625nm的光對菌生長效果最佳。最後探討光強,發現照度影響不明顯,在6000lux左右下納豆菌生長較佳。 應用上發現其他穀物也可培養納豆菌,主要是所含蛋白質影響生長。以市售品牌比較,發現台灣產納豆菌數優於日本產納豆,另外在良好冷凍情況下保存,其保存期限不影響納豆菌數。最後自製保鮮盒,以1W紅光當光源,對保存有延長效果。

瞎子摸象-校園植物 Follow Me

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。

鐵人三棲特種部隊-探討毛足大龍蝨習性、分泌物及動物行為

毛足大龍蝨屬於完全變態類的水中昆蟲,幼蟲三齡,卵到成蟲的發育日數約為 91.19 天。 成蟲為肉食兼腐食性,是食屍性分解者中很有效率的清道夫,主要是靠嗅覺來搜尋食物; 幼蟲是獵食性,性情兇猛俗稱水老虎(water tiger),主要是靠視覺及觸覺來獵取食物。 雄蟲前足跗節所特化的三節有類似吸盤(附著器)的功能,附著器的構造共有四排,每排有兩顆,也有三顆,上面佈滿很密的剛毛,藉由吸盤及毛的特性使得交配順利進行,吸力約 0.266牛頓。雄雌成蟲皆會分泌的藍白色液體,為水溶性,水中的大肚魚平均約 51 分 35 秒開始受影響,平均約 18 分 32 秒赤蛙科蝌蚪開始游速變慢、身體扭曲最終到昏迷,推論此分泌物可能對於脊椎動物的神經系統(對於神經元的離子通道)有不良的影響。

「針」有意思!─芸香科金橘葉與莖刺生長空間幾何與特性之探討

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。

當我們蜷(ㄑㄩㄢˊ)在一起-環境因子對淡水螺行為影響之探討

本實驗以淡水螺中石田螺、網蜷及瘤蜷群聚情形為出發點,探討不同環境因子對這三種淡水螺的行為習性與影響。 我們在臺北市內溝溪中游發現石田螺、網蜷及瘤蜷群聚,不同地點三種淡水螺類的組成數量不盡相同,因此我們實地觀察實驗,控制不同的環境因子如水溫、光線、水流速、水質等,觀察淡水螺的行為反應。 實驗發現,石田螺對水溫適應力及吸附力較高;網蜷水質忍受度高,吸附力較低;瘤蜷對水質忍受度低。整體來說,三種螺尋覓食能力敏銳度不高,水溫高於30°C或低於10°C,會減緩行動力。流速、水質均會影響行為及棲息。 在應用上,本研究提供流速、水質及底質等對淡水螺的影響,作為水利工程設計參考及自然生態或環境教材。

「椿」類拔萃—黃斑椿象探究

本研究在探討黃斑椿象的棲息環境、生活史以及產卵習性。我們在觀察實驗裡發現:黃斑椿象族群最主要棲息在臺灣欒樹,族群會隨著季節變換產生變化,七月~九月是族群增加最多的月份,越接近十月份,族群數量會逐漸下降;另外,我們發現實驗室養殖的黃斑椿象卵的孵化率會高於野外產的卵的孵化率,椿象的存活率會隨著齡期越高而降低,我們所觀察到黃斑椿象從交配到3齡一共是36.4天;我們也發現黃斑椿象的產卵數固定,產卵範圍也固定,卵的排列方式一致性高,卵的中心點也會接近葉子中心;最後,我們更發現黃斑椿象會選擇產卵的葉子,葉寬和葉長都會影響黃斑椿象是否產卵,尤其葉子的寬度是影響黃斑椿象是否產卵的最主要因子。

欒紅椿動-臺灣欒樹和紅姬緣椿象互利共生探究

本研究在探討臺灣欒樹種子成熟程度對紅姬緣椿象族群成長的影響,以及紅姬緣椿象刺吸成熟種子的洞數對種子發芽率的影響。在研究裡我們發現當臺灣欒樹種子越成熟,紅姬緣椿象族群成長就越明顯;種子成熟的數量越多,紅姬緣椿象族群中的若蟲大量產生,並發育為更多成蟲;我們更發現臺灣欒樹成熟種子因為紅姬緣椿象刺吸的作用,會讓臺灣欒樹成熟種子的發芽率產生變化。因此,臺灣欒樹的成熟種子會促進紅姬緣椿象族群成長,紅姬緣椿象刺吸臺灣欒樹成熟種子的作用也會提高種子的發芽率,所以兩者之間存在互利共生的關係。

金門慈湖地區鸕鶿(Phalacrocoraxcarbo)移棲行為之觀察研究

2002 年10 月至2003 年4 月,我們就鸕鶿族群在金門最大的夜棲地-慈湖,調查其離巢與歸巢等移棲行為,發現該夜棲地的鸕鶿族群數最多的季節為 2 月,達 7750 隻。牠們每天早上約 10 時前離巢至沿海覓食,到傍晚約 6 時前回巢,其離巢與歸巢時間與遷移狀態有關;至於離巢與歸巢的方位,則與風向有密切關係有關係。牠們每天群出群歸,清晨以震撼之姿飛過天空,傍晚則又分隊,以不同的變換隊形歸巢,是金門鳥類重要的生態奇觀之一。