全國中小學科展

生物科

「避蝸」天材--白玉蝸牛對各作物的迴避反應

在不破壞環境、影響生態系及直接殺害蝸牛的前提之下,我們採用以自然作物使蝸牛迴避的方式,希望能夠減少農作物的損害,同時達到永續發展的目標。我們透過多種管道得知蝸牛可能迴避或喜愛的特定作物,由於白玉蝸牛與非洲大蝸牛的食性大致相同,於是利用九宮格實驗實測白玉蝸牛對於各種作物的反應,以得出蝸牛的吸引作物與迴避作物。接者再針對上述實驗結果得到的二種迴避作物到手香與檸檬皮進行實測,研究結果證實該二作物確實可降低受蝸牛啃食的機率。我們更進一步延伸探討柑橘屬果皮的多酚含量作用,研究結果得知多酚含量越多越能對蝸牛產生迴避作用。藉由此次的實驗,我們初步篩選出會使蝸牛迴避的作物,希望日後能夠具有生物防治的實用性。

角鴞直播間-北部領角鴞的育雛研究(以新店淺山為例)

由於人類的開發,領角鴞繁殖時依賴的大樹逐年減少,因此本研究在校園中設置人工巢箱,希望提供領角鴞適當的育雛環境,並在巢箱內架設紅外線攝影機,利用錄影畫面研究領角鴞親鳥的育雛過程、行為和食性,觀察時間自2021年1月至5月中旬,研究發現領角鴞成鳥生蛋前會對多個巢箱進行探巢,探巢行為有鳴叫、觀察和整理巢箱,蛋平均孵化天數約為28天,幼鳥孵化到離巢天數大約為25天。孵蛋和育雛期,母鳥外出高峰時段為剛入夜與天亮前,育雛期外出次數與時間都較孵蛋期多且長。公鳥繁殖期間擔任捕捉獵物給母鳥進食或是餵食雛鳥的主要角色,新店淺山區域領角鴞繁殖期食性以外來種斑腿樹蛙為主食,架設巢箱吸引領角鴞繁殖有抑制斑腿樹蛙的生物防治功能。

「落」落大方-棉桿竹節蟲避敵與成蟲飛行落點行為探究

本研究透過飼養觀察、形態觀察及室內實驗等方式,探討棉桿竹節蟲若蟲與成蟲的避敵行為,以及若蟲掉落後選擇停棲點、成蟲飛行時選擇落點的行為模式。 實驗研究發現,一齡至三齡若蟲的避敵策略多以快走、掉落方式表現;四齡與五齡若蟲會快走移動,隨即偽裝成樹枝不動;六齡若蟲及成蟲甚至會分泌人蔘氣味,成蟲也會以飛行方式離開。若蟲避敵掉落大多翻正1次(91%),側翻次數則最多(73%)。 若蟲與成蟲在同亮度的環境尋找停棲點時,對於不同色塊或色柱的選擇沒有顯著差異。成蟲在空曠環境、飛行時間達4秒以上,會以C形、偶爾出現S形的飛繞尋找陰暗的落點(74.4%),推測飛行尋找落點具「負趨光性」行為,且同一隻成蟲的飛行軌跡大致相同,應有記憶及學習能力。

型不型?—青斑蝶前翅翅型、面積與越洋行為的關聯

本年度在湖西林投尖山步道標放青斑蝶總數比例為歷年來最高,推測應與風向及青斑蝶抵澎湖位置有較大關聯;雌蝶數量約占總數41.0%,高於歷年平均數值,同時整個研究過程皆維持略高比例,與往年僅存在初期與末期的高雌蝶比率不同,是否為單一年度的偶發現象?有待持續研究。由網格膠片與紀錄紙量尺所得數據顯示,不同測量前翅長的方式皆為可行紀錄方式;青斑蝶前翅長度與寬度的比值約為2,翅型較類似2個等腰三角形上下疊合之寬翼鳶形;以方格法計算青斑蝶前翅面積,發現前翅長與面積平方成正比;以青斑蝶前翅長寬比的差異超過10%來定義不同翅型,僅有1.5%分屬不同翅型,應是族群內偶發差異現象,故可推論青斑蝶前翅翅型並不影響其越洋行為。

避債蛾的防護衣—探討幼蟲建造蓑巢的防禦行為及蓑巢對卵、幼蟲、蛹、成蟲的防護研究

本研究探討避債蛾(Eumeta japonica(Heylaerts)) 幼蟲做蓑巢進行防禦與蓑巢對成長各階段的防護。結果一濕度達80%以上與受到重壓因素,幼蟲會脫離蓑巢,離巢後能重做3~10個新蓑巢,幼蟲體重平均是巢重2.348倍、蓑巢長平均是幼蟲長的1.542倍,可使在內幼蟲獲得保護。結果二幼蟲以12.5±4.3gw拉力封住巢口,阻擋天敵入侵;排出軟便混體液含少許鹼性物,對螞蟻有忌避效果;當天敵入侵,體長可縮小0.92±0.23cm,可增加巢內移動或逃避的空間。結果三初齡幼蟲做蓑巢生存率為26%,塗抹體液後升到88%。結果四結蛹絲束能承受589.3±63.5g,保護蛹體安全蛻變到成蟲。

以卵黃細胞模擬紅血球在血管中之流動表現與潛在應用價值

本研究藉由觀測雞卵黃細胞在7種生理情況中之運動情形,藉由蒐集相關參數,如細胞形狀、運動速率及其對應側截面積,建模出無需侵入性取血樣,即可評估細胞處於何種生理狀態之模型。111年10月起為求模擬紅血球之較佳研究對象,先建立基本資料,透過各種嘗試,探尋出雞卵黃細胞在經過何種處理後,最適合模擬紅血球運輸型態;接續進行細胞形變與運動速率、截面積、不同生理情形下對應的血液濃稠度……各變項實驗。研究結果顯示,細胞在運輸過程中可藉由轉換形變策略來調節其運動速率。本研究證實影響細胞形變的因素包含血液所造成的流體阻力、細胞質的流動性,特別是當細胞處於酒精濃度≧0.5%的環境時,此時細胞質會限制其形變,導致運動速率無法被調節。

橫帶人面蜘蛛空間分布之探究

橫帶人面蜘蛛於野外可同時看到單獨結網及群聚結網之空間分布方式,依野外調查及室內實驗發現,不論是單獨結網及群聚結網,均以腹面朝向光源,且群聚結網者腹面與背面之光照度差明顯較大,即光對比度較高,捕蟲率實驗結果顯示,蜘蛛本身的存在會增加網上捕蟲率,且群聚結網者明顯高於單獨結網者,推測應該是蜘蛛身上特定色斑會吸引獵物,而在群聚結網環境下,因為光對比度大所以色斑更明顯,更容易吸引獵物,所以較陰暗環境下,蜘蛛容易形成群聚結網;但根據光譜分析,蜘蛛背面反射率更高,推測蜘蛛不以背面朝向光源,是因為雖能吸引更多獵物但也更容易吸引捕食者,故蜘蛛才以腹面朝向光源,而在背面再加上裝飾物,以氣味來吸引獵物。

魚道魚到--魚道對大屯溪水生動物變動探究

本研究進行鄉野調查,以簡易水質測檢儀檢測水質,改良蝦籠、手撈網、攔截網、誘餌、拍照觀察進行水生動物分布調查,並設置自製改良舟通魚道進行研究。依據鄉野調查結果,大屯溪水質變差,魚蝦數量減少;水質檢測結果,大屯溪流域在大屯橋以下呈輕度汙染,其他區域則無汙染;大屯溪共設置16處高度100~450cm的攔水壩,其中有12處設有魚道。依據水土保持設施常見通道分類有8種魚道,設置魚道可降低洄游障礙,部分攔水壩落差太高,未設置魚道,形成水生動物洄游斷點,尤其第4攔水壩以下與以上區域,魚種減少6種、總數減少75%、生物多樣性降低0.42、豐富度降低1.38;設置自製改良舟通式魚道發現,短時間上下游水生動物變化不大,因此須長時間設置。

螳螂捕食行為之生物力學初步探討

成功捕食獵物對於動物的生存是非常重要的事,本研究在探討螳螂捕食行為的生物力學,瞭解螳螂的前足拉力大小以及影響拉力的可能因素。在前人的研究中很少探討到螳螂的前足拉力,本實驗透過探討螳螂的種類、體長以及螳螂爬行物體的表面材質與前足拉力的關係,我們發現:不同種類的螳螂,若是體長相近,也會產生相近的拉力;螳螂的體長越長,所能產生的拉力越大;體長小的螳螂,拉力比較容易受到不同爬行表面材質影響。我們觀察實驗過程,猜測螳螂的中、後足可能有助於螳螂固定在物體表面,此固定能力是否影響前足的拉力值得繼續探討。最後,未來可能根據我們的研究成果進一步評估螳螂的體重和拉力的關係以及螳螂體型和棲息地植物形態是否具關聯性。

以「獨」攻「獨」—探討獨角仙的格鬥模式

根據文獻搜尋顯示本研究為首篇發表探討獨角仙的打鬥模式。本研究透過採集、飼養台灣亞種獨角仙,觀察獨角仙的身體構造與打鬥行為的關係,分析獨角仙在夜晚七點到十點間的打架機率,找出獨角仙較會打鬥的熱點,再以手機或平板錄下獨角仙打鬥畫面、分析影片、探究打鬥模式。研究結果顯示獨角仙擅長以頭部獨特構造攻擊對手,雄蟲攻擊以「頭角」為主;雌蟲擅長以「頭部」攻擊對手,較量力氣。雄蟲與雄蟲打鬥模式為「插入式」、「拋摔式」、「掀翻式」、「互頂式」、「棒打式」;雌蟲與雌蟲間打鬥模式為「頭頂式」、「腳攻式」、「爬壓式」;雄蟲與雌蟲打鬥模式為「插掀式」、「爬壓式」、「頭角攻式」、「頭頂式」。