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生物科

茶菁酵不酵,有關係?

本研究主要是發現慣行茶菁經過日光萎凋會讓氧氣生成量變少,時間越久,對慣行茶菁的上層影響越大,對下層茶菁影響最小。用炫風烤箱模擬炒菁效果,發現隨著烤箱的時間增加,對最上層的慣行茶菁影響最大,對最下層的慣行茶菁影響最小。和慣行茶菁比較,經過日光萎凋後,最底層的有機茶菁呈現最活躍的酵素活性反應。模擬炒菁的烤箱作法,發現底層有機茶菁在烘烤1分鐘內,呈現的酵素活性是所有實驗中數據最大的。用煮過的新鮮有機茶菁水和新鮮慣行茶菁水來模擬清潔劑,發現這兩種茶菁水對清潔脂肪和澱粉的殘留均有顯著效果,烘烤過後的有機茶菁清潔液對脂肪和澱粉的清潔效果是我們未來研究的方向。

豐年蝦不可承受之「重」-以豐年蝦作為生物急毒性檢測重金屬之研究

本研究以水產養殖常用的豐年蝦(Artemia salina)為材料,開發其作為鹹水水質的急毒性生物檢測方法。以25‰食鹽水照光培養,從耐久卵開始孵化,約經14天發育為成體,以成體進行毒性測試,研究豐年蝦在含銅離子環境的死亡率、游動能力及卵孵化率。豐年蝦於銅離子處理24小時的半致死濃度(LC50)為7.647ppm,48小時處理的半致死濃度為1.251ppm,環境中的銅離子濃度愈高,豐年蝦的死亡率愈高,卵的孵化率也大幅降低,另外,觀察到豐年蝦的游動能力也受到銅離子的影響而變差。因此提出豐年蝦作為良好鹹水水域的重金屬急毒性生物檢測。此外,在pH=6環境下的豐年蝦,死亡率皆高於pH=8的環境,顯示酸性環境較不利於豐年蝦的生存。

「光」芒非你莫「鼠」

本研究透過紀錄小鼠的能量代謝與行為分析,探究光照環境與小鼠內在晝夜節律的相關性。相較於晝夜週期正常的小鼠,日夜顛倒與全光照的小鼠能量代謝皆呈現減少狀態,學習能力也大幅度減弱。但日夜顛倒組的小鼠到了第七天會逐漸同步外部光照,呈現了類似調整時差的狀態。此實驗發現透過「光照」可以驅動與調整小鼠內在的晝夜節律。 若以小時為單位小規模破壞光照週期,實驗發現四天內可以被小鼠的內在晝夜週期調整回來,五天後則會對小鼠的生理產生明顯的影響,導致小鼠產生肥胖、便秘、運動能力衰退與學習能力低落等狀態。不同波長的光照實驗裡,相較於照射紅光、黃光長波長的光,照射短波長藍光與紫光的小鼠在生理數據與行為模式會產生較大的變化。

力爭上游-虹吸式管狀魚道規劃及試驗研究

目前臺灣未有成功使用虹吸式管狀魚道。本研究為了設計出可虹吸現象和適合台灣魚類的魚道,同時改良傳統水泥魚道建設和維護困難、難以適用多樣魚類、枯水期功能中斷等問題,進行一系列相關試驗。我們採用塑膠管及大小頭減速器,嘗試組裝虹吸式管狀魚道,用水球測量流速,過程中多次因氣泡而導致水流中斷,後來使用氣球、防水膠布解決了氣密問題,做出可成功形成虹吸現象的管狀魚道。後續於人工水域測試魚類使用情形,雖魚未上溯成功,但流速符合魚種需求。野地實測發現,魚雖未使用魚道,但魚道仍可正常運作,推測魚未使用,可能因當地成體魚數量不多、不合魚上溯的季節等因素。目前仍有一些問題尚未克服,但本實驗為台灣魚道發展建立新的里程碑。

森「螺」萬「像」─探討斑蜷習性與其生存環境的關係

斑蜷(Melanoides maculata)為2005年台灣發表的記錄種,在外形上與網蜷(M. tuberculata)非常相似,斑蜷口蓋旁有條黑色弧線,是辨別此兩種螺類最明顯的特徵。斑蜷除了會攝食微藻外,亦須攝食一些其他的有機碎屑,才能維持正常的活動力,因此主要生存在底質為泥沙的天然環境中。斑蜷腹足吸附力不強,體長1.8~2.2cm的斑蜷,最大吸附力約為0.52 gw。斑蜷的外殼並非揹著,而是貼在水域底部,故只有在移動時,腹足才需使力;呈流線形的外型可讓斑蜷在底部移動時,降低水的阻力。斑蜷爬行角度不可超過150°、水流強度不可超過20 cm/s,因此水利工程除須考慮底質組成,亦需考量牆面設計及流速。

美”笠”天”鵝”壺—潮間帶笠藤壺(Tetraclita)與鵝頸藤壺(Pollicipes pollicipes)生物生態及蔓足行為之研究

藤壺是潮間帶常見但又容易被忽略的固著性生物,我們透過對笠藤壺(Tetraclita)與鵝頸藤壺(Pollicipes pollicipes)在生物生態上的調查與實驗,進而分析牠們在蔓足行為上的差異。 我們自行設計透明模板來替笠藤壺做記號,清點方框內易混淆的上百隻藤壺族群,另外也利用3D列印技術製造出10倍大的笠藤壺模型,了解到蔓足面對水流時,內部受刺激大,因此較易伸出蔓足。 笠藤壺伸出蔓足的最佳條件是中強水流朝向蔓足,間歇性的沖擊,水流太弱或太強蔓足伸出都不明顯,因此蝙蝠洞的笠藤壺多數是背向大海,面向岩石回流的水來伸蔓足,若沒有完全面對水流,還可轉動蔓足來調整;而漂浮性的鵝頸藤壺因一直在海上漂動,很容易就伸縮蔓足,轉向主要依靠柄的擺動,使自己容易接觸海水。

利用光合作用原理打造世界第一台室內二氧化碳清淨機

藻類,一群會行光合作用的生物,種類與數量龐雜而多元,與陸地上雨林一樣,堪稱為地球水域的肺。本研究的紀錄,藻類的複雜度及數量多寡,與人口密集呈正相關。光照時進行光合作用,的確會消耗二氧化碳;如同其他生物一樣會進行呼吸作用,所以於黑暗處理時,也證實排出二氧化碳。實驗中藻類對於藍光的喜好度優於紅光,但仍不能忽略紅光對藻類生長的必要。CP system運作下,於第6-10天的消除二氧化碳速率達到最高,一直穩定到19天,並於第20天出現疲態。呼吸作用所產生的二氧化碳速率20天內的差異並不明顯。經動物實驗證實,系統確實擁有強大消除二氧化碳與減緩氧氣消耗的能力。實驗後的藻類也可製成對人類與環境有利的健康油品、生質柴油等。

五節芒的研究

愛不釋偶-蝴蝶雙飛的避敵行為

本研究利用模型與風洞方式,比較蝴蝶雙飛時與單飛時,所受到的升力與阻力。觀察蝴蝶飛行路線,並計算蝴蝶飛行時間與姿勢,瞭解蝴蝶如何適應環境的改變。 觀察蝴蝶的滑翔運動中,發現高展弦比,阻力小,滯空時間長。調整模型的攻角及兩翼夾角,發現大型蝴蝶,當攻角大時,升力大。實際觀察發現,蝴蝶多以此角度起飛。若蝴蝶雙飛時,下方蝴蝶緊閉翅膀,確實升力較大。 當蝴蝶交尾時,受到干擾,會垂直飛離,下方蝴蝶則六足縮起,翅膀緊閉,垂於正下方,降低阻力,可迅速躲避天敵。我們認為這種姿勢,使重心位置不偏移。選擇垂直飛行,呈一直線,避免下方蝴蝶的重量產生力矩影響飛行,是非常聰明的做法。希望我們的研究,對未來的飛行器能有所貢獻。

『烏』煙『髒』氣&『灰』頭『土』臉的行道樹

本研究為了探討台中市捷運施工、大樓興建及汽機車等帶來的空氣汙染,對行道樹的影響,於是選擇捷運路段〈G6-G8站〉的樟樹進行研究。我們發現捷運路線的樟葉外觀上有明顯褐斑、葉片色素分布不均、且有厚厚的灰塵及油汙,而以本校校園樟樹做為對照組,發現一年四季,其葉面上的落塵量都較本校多,尤以冬季最明顯,分析此落塵量與四季的雨量多寡有關,且冬季落塵水溶液pH值明顯較高,推測是鹼性的水泥灰塵所致,而此路段下層樹葉落塵量約為上層的2倍。經實驗也發現這些佈滿塵埃的葉子,它們測得的光合色素含量較對照組低,並且葉片的蒸散速率及蒸散量也降低了。透過顯微鏡的觀察,這些受空氣汙染的葉片會增加葉背氣孔數及擴大氣孔來維持體內的恆定。