全國中小學科展

生物科

白疏巨山蟻工蟻在新建蟻巢階段職務轉換

前人大多研究大型蟻群的職務 (task)分配,但對於新建蟻巢階段的研究少,因此本實驗想了解白疏巨山蟻(Camponotus albosparsus)新建蟻巢階段的職務分配。研究發現,在大空間中,蟻群會增加偵查時間,但不影響蟻群整體的職務數量,但工蟻數量增加時,會使每隻工蟻負責較少職務,然而在新建蟻巢階段的工蟻負責的職務不固定,不同時間工蟻會負責不同職務。本實驗以肉眼觀察,發現其耗費時間及人力,因此開發Tracker追蹤工蟻職務,雖然Tracker無法觀察工蟻細微的職務,但可更快速的分析工蟻主要的職務。未來資訊人員可使用Tracker觀察蟻群職務後,並參考蟻群分配職務的模式,評估最佳化的職務分配模型,運用在人類的企業管理。

花青素來電『蠶』是神奇

我對於植物進行光合作用經電子傳遞鏈釋放出能量感到好奇,日常生活中電子產品需用到乾電池提供電力,因此嘗試仿照植物產生能量的方式,製作降低環境污染的綠能電池。上一屆科展我利用FTO導電膜玻璃,結合蝶豆花中花青素作為光敏化染料及TiO2膠體和蠶絲蛋白,成功製作出具有發電性的綠能電池。這次實驗我繼續探討相關變因,進一步瞭解花青素和蠶絲蛋白在綠能電池產生電能中扮演的角色。根據結果發現花青素相較於葉綠素吸光能力較強,pH變化會影響植物色素傳遞電子效能;蠶絲成分中的絲膠蛋白相較於絲素蛋白,具有更高吸收紫外線和促進TiO2膠體導電的能力。這次研究得知綠電池使用花青素和絲膠蛋白能提高吸收光的能力,增強電能產生。

微薇旋風自飄揚-大花紫薇多型性種子飛行模式之探究

大花紫薇果實有4-7個蒴室,6蒴室果實最常見,種子具多種形態,依種子與翅膀比例分成1:0、1:1、1:2、1:3與1:4五種類型,發現翅的比例越長種子較小、較薄、重量較輕,翅的寬度則相近。種子飛行模式具規律性,分成二個時期:墜落期與旋轉期,墜落期越短,越早發生轉折點,代表越早開始旋轉緩降,滯空時間也較長。在種子散佈方面,發現1:2、1:3與1:4種子因翅的旋轉而有緩降現象,散佈較為集中。在發芽率中發現1:0種子多不發芽,翅越長的種子其發芽率越高,最高可達高達96%。由此推測翅長越長的種子可散佈的距離較遠,也較易發芽,而種子較重且無翅的種子,其種皮較厚可等待更久的時間再發芽,可降低種內競爭壓力。

山林間的璀璨珍寶 —— 黃鳳蝶

(一)黃鳳蝶是完全變態的昆蟲。其為溫帶性蝶種,馬祖的黃鳳蝶族群為一年多世代,以芹菜、茴香、胡蘿蔔、日本前胡等繖形科植物為寄主。 (二)黃鳳蝶是中型鳳蝶,軀體是黃色,腹部有黑色細縱線。翅膀底色也是黃色,上有黑色條紋及斑點,後翅末端有長尾突,後翅臀區有紅斑與藍斑,雌蟲體型與重量比雄蟲略大一些。 (三)幼蟲的成長速度與氣溫有明顯的關聯,在26.34°C時,最適合的幼蟲生長;氣溫越低,幼蟲的生長速度越緩慢;在28.66°C時,也會使成長速度略微變慢一些。 (四)蛹期的成長速度與氣溫有明顯的關聯,氣溫越低,幼蟲的生長速度越緩慢,當日期在11月15日之後,溫度低於19°C,蛹期竟然長達125天,以蛹的型態度過寒冷的冬天。

好吃的風鹽冰~澎湖鹹水煙對冰花生長影響之探究

澎湖常見的冰花,吃起來帶點鹹鹹的滋味,其鹹味來源?以及長輩的種植經驗「在風大處冰花會長得比較好。」這些疑問,以及文獻中提及冰花能改善土壤鹽化的說法,讓我們針對澎湖鹹水煙的風和鹽度與EC值進行一連串的研究設計 我們得到以下結論: 一、澎湖鹹水煙確實會造成鄰海土壤鹽化,但鹽分多數僅停留在土層表面,且土壤皆呈偏鹼性,應含有可溶性鹽類,建議可透過澆灌改善土質。 二、土壤EC值>3會降低發芽率,初芽週次與最後的發芽率呈現正相關;而鹹水煙確能增加葉片增長速度。 三、冰花的鹽度來源:囊狀組織與葉片內皆含有鹽分。 四、冰花確能改善土壤鹽化,但可透過澆灌至EC值達3以下,輔以部份空氣流動以達更佳效益。

苔(球)盆栽培養及室內空氣淨化能力之探討

我們以真苔、扭口苔、鳳尾苔、鱗葉苔為觀察研究樣本,希望能培養出良好的苔(球)盆栽,並了解苔(球)盆栽對室內空氣淨化的效果。依據研究觀察四種苔植株結果,發現如下:(一)鱗葉苔耐旱性最佳,鳳尾苔次之,扭口苔、真苔最差。(二)耐酸性實驗中,pH<5時,生長情形都不佳,推論酸雨不利其生長,在戶外種植,可監測空氣品質。(三)每日光照4hr,苔植株生長狀態是最好的。(四)以多肉土種植成長良好,但與咖啡渣混合後,咖啡色素顏色影響植物外觀和生長,因此咖啡渣並不適合做為它們的培養基質。(五)苔(球)盆栽對PM2.5的移除能力最佳,對甲醛和揮發性有機物(TVOC)也有明顯的移除效果。(六利用廢棄絲襪、不織布製作苔球盆栽,苔植株可正常生長。

「蕈」聯網-探討蕈菇電訊刺激及其影響

本研究旨在探討電訊對於秀珍菇(Pleurotusostreatus)、珊瑚菇(Pleurotuscitrinopileatus)、玫瑰菇(Pleurotusdjamor)之間的影響和遭遇逆境時產生電訊號的現象。研究發現:(1)提升菇蕾及子實體的個數-黑暗、電訊;提升子實體蕈柄/蕈傘大小-黑暗/半光暗;加速菇蕾發育成子實體-預冷、電訊。(2)電訊刺激能加速蕈菇完成生活史,且對於部分蕈菇而言,促菇蕾發育成子實體最佳電壓為1.5 V。(3)電弧主要效應在菌絲與子實體的轉換。(4)菌絲會因突如其來之巨響而改變波形,澆灌酸、鹼、鹽液後電壓大多上升,頻繁出現之固定數值為1221、1526.25及915.75 µV,推測為菌絲受逆境時發出之有意義訊號。(5)1.5V有利於減緩逆境對於子實體蕈柄的損害。(6)外加鈣源有利於秀珍菇菌絲生長。(7)新鮮珊瑚菇能有效吸附銅離子。

phahcuyu hohcʉbʉ遇見妮芙努(nivenu):探討鄒族傳統醫學葛藤促進凝血機制之研究

本研究主要探討鄒族傳統醫療知識葛藤( Pueraria lobata (Willd.) Ohwi)(鄒語:vici)促進人體血液凝結及最佳使用醫療科學知識,延伸探討「葛藤」促進血液凝結的植物生理機制。我們在鄒族耆老指導並且自製研究設備進行實驗,結果統整以下五點:(1)最佳促使凝血品種為:葛藤>山葛>三裂葉葛藤,(2)應採取部位:嫩葉>老葉>葛莖>葛根,(3)藉由T.D.S離子濃度檢測及EDTA滴定法檢測出葛藤嫩葉中有大量的鈣離子,(4)嫩葉濃度越高,血液凝結速度越高,高於30%就有明顯的凝血效果,嫩葉有高離子流失率、黏稠度,進而提升凝結速度,(5)口水實驗組比對照組加速血液凝結(345秒/滴>667秒/滴),推測應該為表面張力及黏稠度。綜合以上研究成果,鄒族葛藤凝血可被西方科學印證,是值得被傳承的文化知識。

如「膠」似漆~探索傳統染料-蟲染的生物秘辛

植物染一直是大家耳熟能詳的傳統染色技藝,而昆蟲染色技藝卻鮮少被人知道,其中,原產於臺灣的紫膠蟲正是生活在你我周遭常見的果樹害蟲,但也是為傳統昆蟲染之染料來源,卻很少被人注意的物種,因此,本研究針對在地物種-紫膠蟲進行研究,探討紫膠蟲在野外的棲息環境,並透過室內飼養觀察紫膠蟲的生活史與蟲膠萃取,藉以了解蟲染的物質特性。實驗結果發現,紫膠蟲喜歡寄生在透光率低,且溫、濕度適宜,樹枝直徑為5.34mm的老樹枝條,寄生平均高度為3.135公尺,蟲膠厚度越厚,顏色越深,厚度由大到小依序為暗紅色、橘黃色與紅色,經過萃取蟲染發現,熱水萃取比酒精萃取有較佳的濃稠度,蟲染與花青素相似會受酸鹼影響,未來能推廣應用於相關染料產業。

探究花感知蜜蜂聲音分泌更多甜份的奧秘

以色列演化理論學家哈德尼,對月見草作植物聲音感知實驗,發現只要一感知到蜜蜂翅膀振動發出的嗡嗡聲,月見草就會在 3 分鐘內將花蜜中的糖分濃度增加到 20%。本研究想探知花內蜜腺提升花蜜甜度所需之醣類養分,在植物主動運輸的鈉鉀幫浦及質子幫浦在運送醣類養分下,記錄流經韌皮部時,在等效電路所產生的電位變化,由莖取出訊號觀察有無蜜蜂聲出現時之差異性。本研究用五星花及仙丹花兩種蜜源植物,從花萼下方取相距3cm的兩點直流電壓,觀察無蜜蜂聲及有蜜蜂聲3分鐘測試電壓變化,確實電壓約有2mV~12mV變化,且證實花的甜度會增加12%~20%,對花做單一頻率測試,找到與蜜蜂相近的反應頻譜,期待對提升蜂蜜品質有幫助。