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生物科

高潮線上過生活—北台灣沙岸生態系能量流動的解析

課本上學到生態系的內容時 ,都是標準的擁有生產者的生態系,但對於沙岸生態系的潮汐變動與缺乏生產者下生態系統如何建立則罕見有人探討。本研究挑選北台灣海岸兩處地型,進行高潮線上有機碎屑的調查,並利用目視採集法、空拍攝影法、掉落式陷阱法及錄影記事法來解析沙岸生態系的生態關係,且用辛普森生物多樣性指數計算沙岸生態系的生物多樣性。研究結果顯示,沙岸生態系的能量來源多來自海浪沖上岸的有機碎屑,而有機碎屑也多是來自陸域生態系,洋流則亦會影響有機碎屑的組成,且防風林以及河口左右岸都不會顯著影響沙岸生態系的生物多樣性。本研究初步建構沙岸生態系食物鏈和食物網的組成,並為生態學研究的缺口,盡一份拼貼大自然全貌的心意。

好「皮」喔!—臺灣皮竹節蟲的生態多樣性

本研究在探討臺灣皮竹節蟲的校園食草、生命史、孤雌生殖和環境對牠們的影響。我們在觀察實驗發現:我們的校園內臺灣皮竹節蟲的食草有5種,不管是一般養殖容器或是改變環境顏色的容器養殖,食草多樣就會提高竹節蟲的存活率,反之,則越低。改變環境顏色養殖只會影響到竹節蟲的生命期,不會對體長和體色造成改變。臺灣皮竹節蟲除了會兩性生殖,還會孤雌生殖,兩性生殖的卵會比孤雌生殖產的卵孵化時間還短,產卵數較多、孵化率較高;不論是兩性生殖或孤雌生殖卵的孵化天數長短深受季節的影響。竹節蟲斷足的足數越多,死亡率越高。竹節蟲斷足的情形和竹節蟲的存活率會受空間和竹節蟲數量的影響,空間越小,蟲數越多,斷足機率越高;反之,則越低。

先鋒部隊-崩塌地先驅植物調查

本調查探討崩塌地先驅植物種類及生長環境與崩塌地植物物種演化過程的田野調查記錄。(一) 調查植物物種可分為20 科,35種植物。(二) 觀察、辨識植物種類時,葉子與植物圖鑑參照確認後,能認定植物的名稱。(三) 植物數量較多的6種植物為調查對象。(四) 多數優勢先驅植物物種生長在礫石土,故推想應為土壤關係造成優勢先驅植物族群出現。(五) 6種優勢先驅植物種子大小與數量差異,與其族群大小無關。(六) 3種土壤含水率與發芽率實驗,發現礫石土的含水率與植物發芽率最高。 (七) 優勢先驅植物物種發芽率高低實驗發現,種子發芽率高低,是決定優勢先驅植物物種數量及生長的重要關鍵。

紅燈籠下的小奇兵

本研究是觀察臺灣欒樹的構造及研究其和紅姬緣椿象的關係,透過校園及飼養箱中的紅姬緣椿象研究其型態構造、行為特性、有趣行為及生殖方式。 研究發現紅姬緣椿象生長過程為不完全變態,卵、五齡若蟲及成蟲,經過5次蛻皮及羽化,平均21.4~23.4秒群聚完成,溫度降低及升高會形成群聚,偏好黑色及粗糙表面,會吸食黃蓮粉,排斥紅光,反應率平均為64%,每對交配次數平均4~6次,時間平均42.6 ~54分,產卵數量平均12.8~19.8顆,交配時靜止不動,受干擾時成一字形前進,會有搶偶的行為。 欒樹種子經過紅姬緣椿象刺吸,發芽率為36%,花圃長出55株欒樹小苗,無患子雖和欒樹種子同屬無患子科,椿象對其吸食率只有8%。

『藻』安操場~發現會升天的葛仙米藻

校園中發現有特殊藻類~「葛仙米藻」,名字裡有個「仙」字,會不會讓人「長壽」呢? 首先調查校園生態棲地藻類族群的生活狀態,發現族群分布以積水區為主,好發季節主要在夏末至冬初;其次研究環境因素對校園生態棲地藻類族群的分布影響,降雨、月均溫、日照及學生活動對族群影響較大,沒水葛仙米藻可以長期休眠;最後得知藻類之正式名稱~葛仙米藻 (Nostoc commun),為擬球狀念珠藻之俗稱,乾燥時會形成厚壁孢子休眠,待條件適當後才進行細胞分裂,生長繁殖很容易。 研究結果發現葛仙米藻營養價值高及可以長期休眠的特性,不但可以長壽,甚至可以做成宇宙航行食物,令人永難忘懷這場與~葛仙米藻的都市奇遇記。

芋頭半胱胺酸蛋白酶抑制劑對桑蠶生長影響之研究

芋頭高雄1號比起其他品種儲藏時間較久,較不容易被病菌入侵,進一步發現其含有較高含量的半胱胺酸蛋白酶抑制劑,然而此蛋白質能否對昆蟲有抑制的效果,是否能當作生物防治的材料,待進一步研究;我們利用重組蛋白質芋頭半胱胺酸蛋白酶抑制劑 (tarocystatin) 以及對照組BSA與水塗佈在桑葉上,餵養兩周大的桑蠶持續三周,發現桑蠶的生長情形均受到tarocystatin的抑制,並且有較高的死亡率,推論tarocystatin可以影響蟲體的消化吸收功能,造成養分吸收減少而死亡。未來可以進一步研究並純化,發展生物防治取代化學農藥使用量。

以「蚜」還「蚜」~探討刺腿食蚜蠅的捕食行為與偽菜蚜的生存策略

小小的偽菜蚜卻有著驚人的生存策略!被刺腿食蚜蠅幼蟲吸食後的蚜蟲乾殼,或是被寄生蜂寄生的蚜蟲,都大幅促進附近蚜群的生殖速率(分別為1.55倍、2.7倍);同時,也促進有翅型蚜蟲出現(分別為4.8%、7.2%)。除了以增加子代數量來促進族群存續與產生較多有翅型來飛離危險外,蚜蟲乾殼能吸引食蚜蠅成蟲前來產卵。實驗發現,食蚜蠅幼蟲會捕食同類卵與被寄生的蚜,也有同類自食現象,導致其它蚜蟲的生存機會增加。此外,我們也發現食蠅蚜幼蟲的捕食以隨機點擊為主,有大、小擺幅兩種不同模式(搜索面積分別是122.05、10.38mm2)。搜尋之初,以大擺幅有效率的找蚜群;捕食後以小擺幅連續密集點擊。小擺幅時,支點較前、身體伸長少;大擺幅時,身體伸長量達原體長的71.48%。

「絲」相授「綬」-探討綬草與絲核菌共生的秘密

在校園中採集綬草(Spiranthes sinensis),發現綬草喜生長在陽光充足且潮濕的土壤上,密度達66株/平方公尺。綬草在每年4-5月開粉色花,花序逆時針旋轉、順時針旋轉、無旋轉各占51%、31%、18%。綬草種子在沒有絲核菌(Rhizoctonia sp.)的糖水中無法萌芽,且植株的根、葉會呈現生長停滯狀態;含有絲核菌的土質則對綬草的根、葉皆有促進生長的效果,40天的平均變化量分別為0.42cm及2.06cm。真菌菌絲可穿過綬草根部表皮、皮層,在皮層細胞質內形成黃褐色菌絲團並有菌絲互相連結。經實驗培養綬草根部發現真菌種類有:絲核菌屬、鏈格孢菌屬、彎孢菌屬、鐮孢菌屬、麴黴屬。並由根部組織進行DNA萃取,進行PCR複製並比對基因序列,證實在根部組織的共生真菌為絲核菌。綬草可利用根、莖進行無性生殖,且以莖為最佳,葉子無法進行無性生殖。

蘇鐵不認輸-探討辛香料植物汁液對白輪盾介殼蟲之影響

臺東蘇鐵受到白輪盾介殼蟲感染覆蓋,及東陞蘇鐵小灰蝶啃食嫩葉,使得數量減少,所以,我們想以非化學農藥方式尋找有效防治該種介殼蟲的方法,以生物製劑概念從生活周邊的辛香料植物為實驗材料,比較辣椒、大蒜、薑的防治效果。研究結果發現辣椒汁液的效果最佳;除此之外,我們還調配含有1%鹽分的辛香料植物汁液,噴灑於刷除白輪盾介殼蟲的臺東蘇鐵植栽上,其對白輪盾介殼蟲的防治效果比未含有鹽分的辛香料植物汁液佳。因此,我們認為,辛香料植物汁液會讓白輪盾介殼蟲不願靠近臺東蘇鐵葉片,而達到保護臺東蘇鐵的效果,使得臺東蘇鐵重現生機。

大「蟛」展翅,所向披靡

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。