全國中小學科展

生物科

「蕨」處逢生-探討台灣山蘇花的孢子彈射機制與附生的歷程

從好奇台灣山蘇花(Asplenium nidus L.)生長高度為起點,了解它為鐵角蕨屬 (Asplenium)巢蕨群,能提供其他生物生長空間和營養。孢子囊細胞中環帶細胞平均19.4個,唇細胞平均3.2個,具長柄,分類上為較進化薄囊蕨類。孢子囊開啟角度達180度,甚至達225度,可反轉後彈回。一次彈回氣泡幾乎充滿環帶細胞,二次彈回氣泡數較少,符合第一和三類型槓桿,以費力省時方式進行孢子彈射。室內外生長箱測量孢子彈出時平均角度33.4度,推測加上風力可將孢子彈得更高遠,已測得附生高度達5公尺。孢子彈出後,僅附生植物莖0.1-0.2公分並容易掉落,顯微觀察對附生植物影響小。這些適應環境和利他的方法和智慧,值得效法和學習。

校園榕葉捲葉內的秘辛~榕管薊馬族群與共棲生物研究

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。

有氧森活-探討國中生高海拔身體適應程度影響因素

本研究旨在探討不同海拔高度血氧飽和度、體適能與高山適應程度之關聯性。利用高山適應評分系統為受試者分組,再進行各組體適能測驗成績及不同海拔高度測量之血氧飽和度之研究。研究結果顯示: 一、血氧飽和度會隨著海拔高度上升而下降,於相同海拔高度,適應較差者之血氧飽和度比適應較佳者低。 二、體適能部分項目(立定跳遠、800/1600跑走)會影響學生於高海拔的適應狀況。 建議可利用本研究結果,針對體適能立定跳遠、800/1600跑走成績較差者加強訓練,登山過程中多關心血氧飽和度下降幅度較大的同學,以減少在高海拔地區不適症狀的發生,期望本研究結果可供校方或其他單位日後安排登山行程參考。

仰天藏毛怪—探討普小仰椿象的毛特性、習性及動物行為

普小仰椿象(Anisops ogasawarensis)屬於漸進變態的水棲昆蟲,生活史包括卵、若蟲與成蟲,生命史約6個月。身上表面著生很多細毛,其中腹面側邊的毛間距(約為3.585μm)及腹部腹面的細毛間距(約為6.895μm)其可以讓水因其表面張力而防止水進入,但是卻可以保留空氣流通,與蓮葉效應有相同的作用(有超疏水性)。仰椿游至水面時,腹部側邊的毛會打開,有像救生圈般能浮在水面上的功能,沉入水中時,毛則閉合。屬於肉食性,偏好在水中上層活動,空間上的適存值約8.166隻/公升;仰椿滑動一次後足前進的距離約為體長的4.65倍;捕食策略為主動攻擊,以視覺為主,振動為輔進行偵測,偵測(發現)到獵物距離約55.29±5.6mm; 攻擊獵物的時間約0.29秒,另外有鳴叫、飛行、跳躍、假死等有趣的行為。

光 的「膜」術師

翠蘆莉是野外常見、觀賞性高的花卉,其果實所迸裂的種子泡水後,表面很快出現一層白色纖維絲黏膜,我們觀察這層外膜具有高度吸水力、保濕和復水能力,以及黏性、延展力會因為強酸、強鹼而破壞,然而外膜的存在會抑制種子發芽,但其可以幫助抵抗高溫等環境以助發芽。我們進一步發現翠蘆莉種子萌芽需要光照,黑暗環境的萌芽率低於光照處理,且發芽所需天數長;接而LED紅光處理種子發芽率相較綠光、藍光和白光增加20%,發芽率高達90%以上,且隨紅光強度提高,發芽所需天數更短,而紅光和藍光處理幼苗相較白光,對幼苗型態生長、根系活力、葉片色素含量均有促進效果。

”啡””寧”不可!---咖啡產地、烘焙與沖泡的手法對咖啡因與單寧酸的影響

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。

自然界的「魯班公」-白玉蝸牛螺殼修補能力之研究

蝸牛的螺殼破損時主要是靠外套膜分泌碳酸鈣來修補,我們好奇白玉蝸牛如何修補破損的殼,所以建置溫室來觀察白玉蝸牛的修補行為,我們發現: 一、白玉蝸牛在受傷後,外套膜先製造一層薄膜,隔絕內部軟體與外界環境的接觸,再慢慢分泌含有碳酸鈣的黏液,由內至外修補破損。 二、次體螺層修補速度會高於體螺層,而外套膜覆蓋不到的殼頂破損時,無法修補。 三、白玉蝸牛受傷後會選擇進食對修補殼有幫助的食物,在食物中添加含有碳酸鈣及蛋白質的飼料,可以幫助修補。 四、在螺殼破損處貼上透氣膠帶,可以提高修補率。 五、在受傷的白玉蝸牛旁放入健康的蝸牛一起生活,可以幫助修補。 六、白玉蝸牛次體螺層的同樣部位再次受傷,修補速度比第一次快1~3倍。

養我育我的部落勇士—探討小米(becenge)的生存之秘

我們蒐集了10個不同栽培種的小米,並模擬的小米在生長時可能遇到的逆境,觀察小米在黑暗、土壤鹽鹼化、淹水、乾旱的生長情況。結果顯示,小米能在缺水20天的情況下生長,但是卻無法在太潮溼或鹽分過高的環境中生存。此外,我們從中篩選出兩種耐鹽小米與兩種不耐鹽小米,它們在鹽逆境下皆能透過鈣離子來調節小米的抗鹽反應,且在根部皆有過氧化氫累積現象,然而耐鹽小米能透過累積更多花青素、較高的過氧化酶與過氧化氫酶活性來提升耐鹽小米的抗氧化能力,增加其存活率。我們的實驗能夠讓大家更加了解小米,並幫助原住民了解小米生長狀況不佳的可能原因,未來我們將篩選出的兩種耐鹽小米作為種原,期望培育出更耐鹽的小米品系。

百「稈」交「姬」-簷下姬鬼蛛群體結網空間分布及卵囊中稈蠅蛹之研究

本研究的主角為簷下姬鬼蛛(Neoscona nautica)及稈蠅(Chloropidae)。只要環境擁有長時間照明,蛛網整天都會在。冬天姬鬼蛛體型大於春夏體型,數量也少於春夏的姬鬼蛛。體型小的姬鬼蛛離地面和變電箱較近,而體型大的蜘蛛離地面和變電箱較遠。單獨結網蛛網較大,群體結網的姬鬼蛛網面較小。姬鬼蛛分布的碎形維度D接近1,為不均勻的分布。牠們有三種避敵的行為模式:直接避敵模式、折返避敵模式以及同側移動避敵模式。本研究中有48個卵囊的分布都以變電箱為中心,顯示變電箱周圍為牠們繁殖區域。單體生活的姬鬼蛛會在屋簷下產卵囊。54個卵囊中有蟲蛹的比例佔57.4%,沒有蟲蛹的比例為42.6%。稈蠅蟲蛹在卵囊中幾乎為中心對稱分布。

除藻大作戰~水族缸除藻生物大亂鬥

為了改善水族缸絲狀藻滋生的困擾,我們以不同色光照射絲狀藻,期待找出何種色光容易造成絲狀藻增生;再以3種水族缸常見的絲狀藻(髮藻、絨毛藻、轉板藻)為食物,養殖同重量的紅米奇、三色天鵝、小猴飛狐、槍蝦、紅米蝦、大和藻蝦、角螺、斑馬螺及黑金剛螺進行攝食絲狀藻能力的實驗,希望找出攝食絲狀藻能力最強的除藻生物。經過5個月實驗期,總計212隻除藻生物的實驗過程,結果顯示:1.藍光(波長450nm)容易造成絨毛藻滋生,2.全光譜白光讓轉板藻生長快速,3.大和藻蝦清除髮藻的速度最快,4.髮藻是最容易清除的絲狀藻,而絨毛藻最難清除,5.經過綜合比較,大和藻蝦與紅米奇是最強的水族缸除藻生物。