全國中小學科展

生物科

炭為觀止—生物炭改良土壤成效初探

我們準備了砂質土、黏質土並加入不同比例的生物炭,想要了解在乾旱(0.5倍水)、正常給水和淹水(3倍水)的情況下,兩種不同的土壤對作物生長狀況有什麼影響。透過基礎實驗一~五,我們發現生物炭具有吸水、保水、排水等效果;而在主要實驗一~六結果中,我們發現除了正常給水情境下,在缺水及淹水情境下,加入生物炭也能發揮其效能,會影響作物成長高度,使得作物成長高度因有加入生物炭而成長效果較佳。本次實驗我們只選用風倒木生物炭來探討以及蘿蔓萵苣作為種植的樣本,未來也許可以嘗試種植不同的作物,及拉大生物炭比例的加入對不同農作物的生長有什麼影響,或取用不同金門農作廢棄物製作生物炭,探討對農作物或土壤改良的影響情形。

調查與飼養臺灣扇角金龜(Trigonophorus rothschildi varians )~翅鞘顏色會改變的原因探討

臺灣扇角金龜是臺灣特有種的鞘翅目昆蟲,體色多變像閃亮的寶石,多生長在海拔一千公尺的森林裡,我們想要揭開此種特殊生物的生物行為,進行生態調查。為了觀察在土團中產卵孵化情形,我們將牠們帶回實驗室,模擬拉拉山環境條件進行飼養,完成兩代的生活史。鞘翅實驗中,發現太陽照射後顏色會改變,在覓食、求偶、躲避敵人等不同情況時,鞘翅顏色會改變,我們分析並歸納結果。將鞘翅固定在360度尺規,每30度改變角度觀察顏色變化,發現鞘翅顏色在一天中都有週期性變化,翠綠色和橙黃色鞘翅,改變日光角度後將呈現黃色;藍紫色鞘翅,改變日光角度後將呈現深藍色,當光強時呈現金屬光澤時,具有刺眼、隱蔽效果。

嘉有「諸」叫聲-嘉義市諸羅樹蛙棲地與鳴叫行為調查研究

諸羅樹蛙(Zhangixalus arvalis)屬於樹蛙科(Rhacophoridae)為台灣特有種青蛙。研究者調查發現,在嘉義市頂庄里及新店里共有九處諸羅樹蛙的棲息地。在2020年3月至2021年4月間,於新店里農場進行的研究顯示:諸羅樹蛙共有五種叫聲,為整夜鳴叫的青蛙,在當日晚上7時至8時之間出現高峰,而過了翌日凌晨1時,鳴叫時間長度有再次上升的趨勢,凌晨3時之後才下降。相對濕度、水池水位高度、是否下雨以及氣溫都是影響諸羅樹蛙各種鳴叫聲次數的環境因子,其中水池水位高度越低,各種鳴叫聲出現的次數越高。未來從事諸羅樹蛙棲地調查時,建議使用晚上7時到9時的鳴叫高峰期進行棲地調查;在進行棲地改善時,水池水位高度為0~10公分最為合適。

榕樹葉裡的鑽石-探討鐘乳體的形成與應用

本研究針對校園榕樹植物葉片中的石囊細胞、鐘乳體,探討其結構特徵、物種差異、發育過程、環境影響與中和酸雨的潛力,並使用ImageJ進行測量、量化分析。首先,顯微觀察不同榕屬植物的鐘乳體結構差異、不同年齡葉子的鐘乳體發育過程。接著探討不同環境因子對鐘乳體形成的影響。最後,測試不同榕樹葉片對酸雨的中和效果,探究榕樹枯葉促進小白菜種子發芽與生長的效果。結果發現,鐘乳體要到半成熟葉才發育,到老葉就發育完整;不同的土壤酸鹼值、光照強度與光合作用,會影響鐘乳體的形成;利用鹽酸溶解和鈣濃度測試,驗證其成分為碳酸鈣。本研究提供鐘乳體形態、品種差異、發育過程與生理功能的深入理解,並探討其在環境保護上的潛在應用。

天涯何處無「塑膠」-探討微塑膠在水域環境及幾種無脊椎動物體內分布之研究

本研究調查高美溼地的海砂、海水及野生無脊椎動物體內有無微塑膠,並購買傳統市場常見的海鮮與之比較。結果顯示高美濕地的環境及物種體內皆含有微塑膠,其中離岸較近的「生態保護區」內海砂中的微塑膠含量高於木棧道外的「永續發展區」;堤岸邊大排水口處海水的微塑膠含量亦多於漲潮海水。高美濕地所採集的物種中,節肢動物平均微塑膠含量較軟體動物高,可能與分佈地區及食性有關,也不排除有生物放大作用的可能。市場購得的海鮮體內亦含有微塑膠,但數量皆遠低於野生物種。高美濕地微塑膠含量皆大於國內外數據,甚至百倍千倍,顯示必須重視此海域汙染問題,也希望國人能發揮公德心,徹底落實塑膠減量,造福自己也造福他人。

海葵白化藻知道~海葵體色之影響因素探討

林園濕地的海葵水溝區有美麗海葵存在,引起我們想探究海葵白化因素,並以RGB值量化海葵體色,以白化趨勢值比較體色變化。實驗發現美麗海葵生存的耐受範圍為鹽度3%~6%、溫度12~37°C度、pH值6.4~8.5。海葵體色體柱顏色較觸手深,環境不適時觸手變化快速。海葵體內共生藻需吸收不同波長的光,照單色光白化趨勢值紅≒藍光>綠光,照綠光組白化較為緩和;26°C適合海葵生長,低溫21°C組白化趨勢較高溫組明顯,不同溫度有不同的優勢藻類;以打入CO2調製不同pH之海水,結果顯示pH小於6.4不利海葵生存,酸化的海水使海葵體內蟲黃藻很快釋出,是造成海葵白化的重要因素。結果可應用在以影像即時監控海洋生物,將體色轉換成數值以了解其白化趨勢及時掌握環境變化。

「葉」!無所不捲

本實驗研究豌豆葉捲鬚的向觸性表現,其「纏繞」行為會受到「接觸」物體和「光源」的影響。我們觀察葉捲鬚會自發性在空中環繞,似乎在搜尋攀附物,當葉捲鬚的「前端」部位直接碰觸竿子在60分鐘內即「抓竿」,相較其他部位觸竿或者未直接碰觸竿子相比,快速纏繞生長。我們也發現莖條在側光源和竿子反向環境中會向光彎曲生長,導致捲鬚前端能「向觸纏繞」比例低,且纏繞圈數只有1-2圈。同樣在黑暗的環境中,纏繞的速度、圈數顯著降低。我們推測葉捲鬚的前端具「感應」能力,表現向觸纏繞,但光線給予「啟動」功能,當葉片被鋁箔包住無法感受光線,會導致纏繞比例顯著降低,我們期此實驗對攀附植物的向觸性學理提供基礎研究與未來在農業利用的參考!

「蕨」妙珍寶~海葡萄

海葡萄藻除了含有許多營養素,口感猶如魚子醬外,其外型渾圓飽滿、晶瑩剔透,極具觀賞價值,開發為舒壓生態瓶成為本研究之動機。我們觀察不同營養鹽濃度、不同光照、不同溫度、是否換水之條件下,海葡萄藻生長的情形,結果發現,原海水不加營養鹽,不換水,放置室內窗邊,避免太陽直射的這一組及原海水不加營養鹽,每週換水,放置室內以四尺日光燈管照射9小時的這一組,生長情形最佳,可以有長達10週的觀賞期。

跳蛛體型大小與跳遠能力、距離判斷之關係探討

蠅虎科(Salticidae)以其優異的跳躍撲食能力而得名。然而牠們究竟能跳多遠?其跳躍距離與身體各項形值(體長、體寬、腳長等)之間是否有關聯,則一直缺乏佐證資料。本研究蒐集了安德遜蠅虎(Hasarius adansoni)、拉邁宇跳蛛(Cosmophasis lami)和彼得條斑蠅虎 (Plexippus petersi)等三種跳蛛,設計了跳台實驗,測試牠們究竟能夠跳得多準和多遠,並測量每一隻跳蛛的身體形值,想找出影響跳躍距離最多的形值項目為何。結果顯示,三種跳蛛的最遠跳躍距離確實存在差異,體型較大的安德遜蠅虎和彼得條斑蠅虎,最遠可跳出體長21~25倍的距離,跳遠能力顯著優於體型較小的拉邁宇跳蛛(體長17.5倍)。另外本次實驗也觀察到,在有充裕空間的情況下,跳蛛並不傾向精準地測量距離並進行跳躍。

麻麻迷呀!把酒話蟑麻-美洲蜚蠊麻醉行為反應研究

此實驗在研究美洲蜚蠊不同麻醉方式下行為反應之差異,並藉此找出對美洲蜚蠊最不具傷害性的麻醉方式。主要分成兩部分的實驗──主動式反應的迷宮和被動式反應的電擊,以測試美洲蜚蠊麻醉前後的反應。同時我們將兩大部分的實驗各分為三種等級:迷宮實驗──易、中、難;電擊實驗──電壓3V、9V、15V。實驗後可以得知:短暫的使用低溫麻醉及適當的使用二氧化碳麻醉,暫時讓美洲蜚蠊進入昏睡狀態並不影響其體內系統;但是我們平常用來麻醉各種生物的乙醚對其有較大的影響。