全國中小學科展

生物科

校園蒼蠅虎~雙帶扁蠅虎(Menemerus bivittatus)的生態調查和步足仿生設計

我們在校園裡的樹皮下發現雙帶扁蠅虎,發現牠的捕食、求偶、蜷縮步足姿勢非常特別,以顯微攝影進一步鎖定研究牠的步足,發現步足上有許多剛毛及細毛,並有尖端倒鉤和尖刺,讓雙帶扁蠅虎可以在光滑表面上快速地行走!雙帶扁蠅虎會先用身體一側的第一、第三對腳和另一側的第二、第四對腳;再用一側的第二、第四對腳和另一側的第一、三對腳的步足行走模式。快速行走應該跟四對步足的結構、關節構造都有關,觀察步足的蜷縮結構,測量出牠可以將身體從體長6-9mm,穿過2.5mm的縫隙,發現蠅虎的步足有很好的伸縮能力,特殊的關節膜結構,以及前附足的特殊功能等,期待將步足的蜷縮能力、關節膜特殊構造和移動方式,應用到生活物品的仿生上。

雞母珠之迷與謎

雞母珠是一種含有劇毒的豆科植物,尤其是種子的部分。我們鎖定目標探索雞母珠種子的毒理作用,並設法找出解除毒素的方法。一方面,用水和有機溶劑去萃取其毒素,測其效能。另一方面,使用鹽酸、氫氧化鈉等化學藥品、加熱、酵素、調pH值等方法,設法解除其毒性。並以水蚤作為生物感測器。最後我們發現使用低劑量煮沸過的雞母珠種子萃取液添加在水蚤的生長環境中,竟可使水蚤長得比對照組更好。如此兩極化的轉折,一如雞母珠種子之外觀,令人驚豔不已。再者,我們研究的對象是雞母珠種子的萃取物,屬於複合物,其表現也和其他研究者針對雞母珠種子單一成分所得到的認知大相逕庭。我們的研究將一一解開雞母珠之謎。

who「焦」軟殼蝦? 蛻殼與異性互動對螯蝦類焦慮行為之初探

前人研究證實電擊與同性競爭會造成螯蝦焦慮,不過這些研究沒有考量蛻殼週期的干擾,異性互動的研究也少見,因此本研究將探討蛻殼與異性互動對螯蝦互動行為與類焦慮行為的影響。我們以互動缸來觀察公、母螯蝦的互動行為,透過十字迷宮進行類焦慮行為評估,再以X光拍攝胃石判讀蛻殼週期。結果顯示,蛻殼期與間期的公、母螯蝦有不同的互動行為,蛻殼蝦和異性互動總量低,且有互動之蛻殼蝦所誘發的類焦慮行為較為明顯,顯示蛻殼與與互動都會造成螯蝦焦慮。螯蝦體型會影響拒絕行為,大螯蝦以推離為主,小蝦則迴避比例較高,類焦慮行為則沒有顯著差異。此外,大公蝦與小母蝦互動較容易交配,但體型差異、是否交配與類焦慮行為的關聯尚待進一步釐清。

魚水相逢,金光燦爛-以光照探討觀察者眼中魚類腹色的變化

本研究在探討黃色腹色對金線魚生存、繁殖以及不同海洋環境下觀察者眼中不同腹色的影響。 我們針對金線魚金黃色部位進行顯微鏡、螢光光譜觀察,發現金線魚金黃色部位是表皮分泌出的螢光物質,非色素細胞。在照射藍光後會產生螢光,與黃色腹部的魚類不同,此為本研究貢獻。 我們用不同色光測量不同腹色的亮度,並計算出「魚腹亮度/背景亮度=亮度比值」來判斷消滅色的效果,再與棲息深度進行比較,符合比率達76%,我們認為「魚腹顏色與棲息深度有關係」,此模擬方法為本研究特色。 市場上金線魚金黃腹色是季節性的,以不同光源及入射角實驗後發現,太陽仰角影響金線魚的腹色亮度,90度時亮度比值最亮,我們認為金線魚金黃腹色與繁殖期有關。

有「蚓」情-觀察不同廢渣對於蚯蚓和蔬菜生長之影響

從生活中的觀察和課程中的學習,引發我們對於「蚯蚓」這位地下工程師的好奇心;源自對於家鄉生態環境的愛護,我們選擇使用生活中的天然廢渣作為蚯蚓生長的食物,使用茶葉渣、黃豆渣、咖啡渣、落葉渣等生活中的有機廢渣養殖蚯蚓後觀察蚯蚓生長的情形。生活的經驗和文獻的資料指出,蚯蚓可以賦予土壤活力,而土壤是植物生長的關鍵。依據蚯蚓養殖與種植蔬菜實驗資料分析可知,使用落葉渣和茶葉渣養殖蚯蚓,蚯蚓生長情形最好;使用茶葉渣蚯蚓箱種植蔬菜的效果最佳。從研究結果顯示,蚯蚓的活動可以改變土壤的性質,並且對於蔬菜生長有幫助,但是使用廢渣養殖蚯蚓和種植蔬菜時,建議考量廢渣在土壤中發酵和腐化的時間以及可能帶來的影響因子。

欲顏又紫追根究柢 - 紫葉酢漿草的抗逆境研究

本研究主要以紫葉酢漿草為研究對象,探究其處在日照、酸鹼度和水分等不同逆境時的形態與生理反應,同時以黃花酢漿草作為對照。 研究結果顯示,除了形態上的差異之外,當日照縮短,紫葉和黃花酢漿草的葉內色素含量會先增後減,但紫葉酢漿草的色素分解速度較慢。同時,葡萄糖與花青素含量的變化趨勢呈正相關,與防止光抑制作用產生有關。 在不同酸鹼度影響下,紫葉酢漿草較不耐酸性,此時的花青素含量最低,但葡萄糖最高。而乾旱一個月後,部份葉片會變色或萎蔫,葉內的各類色素含量皆變低,但葡萄糖含量會增加。此時花青素與葡萄糖含量呈負相關。因此,除葉綠素a含量外,利用花青素與葡萄糖的比例關係,未來應可發展成植物是否處於逆境的有效指標。

「蜂」煙四起~杜鵑三節葉蜂結繭與孤雌生殖?

四月底,一隻隻如黑煙般飛來飛去的小蟲,忙碌的在杜鵑花叢上交配產卵,牠們是我們校園裏最常見的葉蜂──杜鵑三節葉蜂。當牠們大量出現時,正是四年級進行昆蟲單元的時候。我們看到許多同學飼養失敗,引發對杜鵑三節葉蜂的興趣,從研究中克服了幼蟲結繭失敗的問題,找出杜鵑三節葉蜂的飼養方法。我們經由實際飼養,不但了解了牠們的生活史、觀察到許多有趣的習性、找出牠們雌雄成蟲間的辨識方法,並比較牠們在有性生殖與孤雌生殖之間的差異。 透過持續的校園葉蜂數量調查,我們發現葉蜂偏好冷涼的環境,每年6月至隔年3月,杜鵑三節葉蜂並沒有消失,只是數量變少而已。

「馬陸」三寶-探討小紅黑馬陸的棲地、動物行為與族群生態

台灣原生種小紅黑馬陸棲息在潮濕腐質土。齡數愈接近成蟲,棲息土壤的位置愈深。喜愛棲息在落葉層下的腐質土,呈叢生分布。成蟲有正趨地性、負趨光性。隨齡數增長,複眼避光程度漸增。成蟲對水的耐受度較幼體高。馬陸遇乾燥性粉末會迴避,對具刺激味道的植物較不會迴避。驚嚇時身體捲曲呈圓環狀或出現排泄行為。成蟲不會因土壤震動而從土壤中外出活動。成蟲發生期在夏初,喜愛食用腐爛的水果。步足數目=(體節數) X4-18。族群中雄性占19.8%,雌性占80.2%。夏末時交配最頻繁。眼為複眼,幼體五齡前,單眼數目的三角形底邊與齡數有規則關係。幼體期約一年,蛻皮八次後為成蟲。族群的生存曲線屬於平均死亡率型。蛻皮前體色變淡,呈螺旋狀蛻皮。

「倒」高一尺,「蚊」高一丈--探討積水容器中白線斑蚊卵被刷下後仍能孵化的可能性

利用『巡、倒、清、刷』來清除登革熱病媒蚊孳生源時,仍有一些操作細節要注意,本研究就是針對『刷』的部分,將積水容器內壁的白線斑蚊卵刷除倒掉,來減少病媒蚊的孳生。根據本研究的研究結果,在刷積水容器時,如果這些卵隨著積水直接流入水溝中,不論水質為何,這些卵不但仍會孵化,而且和原本積水容器中的斑蚊卵自然孵化率相較,並沒有太大差異。如果把這些卵倒在地上,經過一段時間乾燥,當一場雨把卵沖入水溝或水坑中,這些卵仍然有很高的孵化率;這些卵的孵化率,受到乾燥時間的長短、最否受陽光照射、陽光的強度,地面材質的吸熱升溫的影響,乾燥時間愈長,照射陽光愈強烈,地面材質受熱愈容易升高溫度,則白線斑蚊卵的孵化率愈低。

滄海桑田挖仔尾-台北港突堤效應對自然保留區蟹類生態的影響

本研究探討台北港突堤效應對挖仔尾自然保留區蟹類生態的影響,研究期間:2020年5月至2021年6月進行本保留區蟹類、貝類、土質、水質調查,利用穿越線研究結果比對2003~2017年相關報告。研究結果:突堤效應加速本保留區堆積作用,近20年來,外側沙地增加21.3公頃,造成潮間帶土質泥化、水深變淺、辛普森蟹類生物多樣性減少22.8%、蟹洞密度減少26.2%、蟹種減少20%、食用貝類單位密度減少90%、周邊海域嚴重淤積、重金屬汙染增加,使漁民生計遭受嚴重影響。近年來,每年淤積速率5公分,漲潮時潮間帶水深只剩100公分。再過20年,本保留區整個中央潟湖將被淤積泥沙完全覆蓋。整治措施只能減緩淤積,希望在本保留區消失前,喚起大眾與政府重視,有效減緩其淤積速率。