生物科

花粉管在生長過程中，需即時且持續地調節其內部細胞骨骼結構，展現快速地、極性地生長方式。我們經由探索微絲所相關的功能，追尋鈣離子在這萌發過程的角色，以普遍用來觀察花粉萌發的非洲鳳仙花為實驗對象。實驗結果顯示（一）花粉內原有的鈣充足且為萌發所必須（二）外源鈣離子的作用著重在促進花粉管後期的延伸而非在萌發初期，且以1mM的鈣離子對於花粉管延伸有最佳的促進效果（三小時提升約2倍花粉管長度）（三）若在花粉萌發時抑制鈣離子通道，則會造成花粉生長困難（四）在硝酸與鹽酸所造成的酸化環境中，外源鈣離子對於非洲鳳仙花粉生長有明顯改善（五）外源鈣離子的使用對於較低溫度所造成的抑制花粉生長現象也有所改善。

今年九月份上社團活動自然科學組，指導老師帶我們到校園裡觀察植物的生態，我們發現部份小植物在有些地方長得特別茂盛，但被高大植物遮住後，卻長得特別矮小，甚至逐漸消失，我們覺得很奇怪，就去請教老師，老師說：「這是一場無形的戰爭，有些植物具有相剋的特性！」實在是一件很有趣的事，人類有戰爭，植物與植物間也有戰爭嗎？我們想揭開這個奧秘，於是就以豆類種子進行實驗，盼望能揭開植物萌芽是否會互相影響的奧秘。

倒地鈴紅椿象在台灣南部平原非常常見，幼蟲及成蟲以植物汁液為主要食物，因多棲息於倒地鈴附近，故有此名。本實驗以學校附近棲地調查及實驗室飼養為主，以初步了解倒地鈴紅椿象生活史、形態特徵、習性、食性及生殖方式。倒地鈴紅椿象體型呈細長橢圓型、橘紅色、雌蟲體型較雄蟲大，具有一對複眼和單眼，口器為刺吸式口器，可吸食植物汁液。外生殖器雌雄有別，雌蟲具有生殖孔，雄蟲則具交尾器，行有性生殖但在實驗室飼養時發現也會行孤雌生殖。倒地鈴紅椿象有群聚的習性，將紙盒劃分成 25 區，以自然光源、暗箱及光源 3V、6V自製實驗器材，在歷時 5 分、10 分、20 分、30 分後，發現群聚的習性來自於個體尋找葉緣及光的本能行為，可能因為群聚可以使個體看起來較大，像是一種警告作用，較不容易被敵人攻擊；冬天時發現倒地鈴紅椿象會以若蟲或成蟲的階段群聚越冬，此時整個群體聚集於植物根部。以倒地鈴紅椿象棲地附近植物餵食倒地鈴紅椿象若蟲及成蟲，以了解其食性，並做為實驗室分齡飼養時的主要食物。採三齡以後若蟲及剛羽化成蟲進行實驗，發現使用棲地附近選取的植物餵食時其死亡率變化並不顯著，但只使用單一食物餵食時死亡率較高，因此在實驗室飼養時建議採倒地鈴果實和咸豐草花混合餵養，並且每日更換食物或使用扦插植株。實驗時發現冬季倒地鈴紅椿象大多數成蟲翅退化無法飛行，非常少數仍然擁有且能飛行，但至六、七月棲地觀察時發現長翅型數量大幅增加，成蟲長翅和短翅的數目會隨季節而改變。研究過程中發現圖書館中有關專門研究椿象的書籍較少，希望本篇報告能引起更多人投入椿象世界的研究；七月時學校利用暑假時間進行校園美化與整理，將倒地鈴紅椿象棲地的『雜草』清除，如此不僅使得綠色植物消失，生活在其中的大部分消費者也遷徙他處，對於生活在此生態系的生物來說真是一場浩劫，我們向學校老師反應後總算保留部分椿象的棲地，希望這個實驗不僅使我們瞭解倒地鈴紅椿象外，也能提醒大家棲地保育的重要性。

本實驗在證實低頻聲波對植物種子的催芽作用。我們的結果顯示，與對照組比較之下，800Hz對於土耕小白菜發芽率平均增加了40%，1300Hz對於水耕小白菜發芽率則平均增加了30%，200Hz對於綠豆、苜蓿、小麥發芽率分別增加了7%、22%、17%；在響度50~90dB之間的催芽效果差異不大，且須使用5小時以上才具有催芽效果；我們也將聲波催芽與化學催芽比較，發現兩者可以同時使用並有疊加的效果，並且聲波催芽單獨使用時催芽效果比化學催芽來得好；而探討環境聲音對種子發芽的關聯性，發現在環境中，種子發芽的條件除了光照、水分，聲波(振動)也是很重要的條件。最終探討聲波催芽的成因，發現與種皮的破壞並無關係，因此推論低頻聲波造成的振動具有影響種子體內分子的效用，進而有催芽的效果。

種子一旦發芽，將再度重現植物生機，在眾多的影響發芽的因素中，充足的能量和養分供給，為胚之生長發育所不可或缺。種子萌發時，可誘導產生一系列之水解酵素，如澱粉酶（1 , 3 . 5 , 6 , 8 ）、蛋白酶（ 9 ）、脂肪酶（ 7 ）等，分別將子葉或胚乳中神儲存的養分，分解成胚生長所必需的還原醣、胺基酸、脂肪酸和甘油等。在三種不同類型的豆科種子中，如綠豆（ Phaseolus , aureus L. ）富含澱粉（ 2 ) 花生（ Arachis hypogaea L.）種子脂肪含量較多，而黃豆（ G lycine mox （L.） Merill ）則貯有大量的蛋白質，在種子發芽過程中，由上述三類作物種子所產生之澱粉酶量及其活性有何變化，是否與整個發芽過程呈正比關係，乃本實驗研究之動機”於本研究中，我們將以最簡明而有效的方怯( 4 ) ，來闡述其關係，或可為高中生物教學之參考。

本組研究的主題有二：（一）倉鼠的記憶（二）音樂對倉鼠生活行為的影響。我們利用兩種性質不同的音樂（弦樂與重金屬樂），在飼養倉鼠的環境中連續24 小時播放，觀察音樂對倉鼠生活行為的影響。實驗過後發現，節拍較快的重金屬音樂會帶給倉鼠不安全感；而柔和的弦樂則會使倉鼠行為懶散、不焦慮。另外，利用倉鼠走迷宮所花的時間長短，來尋找出倉鼠短期與長期記憶的時間。在此實驗中發現，倉鼠的短期記憶約7?8 個小時，而長期記憶約11?13 天。

「哇啊！居然有澱粉！這真的太奇怪啦！」 葉片被鋁箔紙包覆、沒有光線、不能行光合作用的部份檢驗出澱粉，有照光的地方反而澱粉消失了，這真是不可思議。因此我們針對植物特性進行分析、改變光照條件等影響因素，重複的進行遮光實驗。研究結果顯示，植物光合作用最終產生的澱粉是儲存在葉肉細胞與維管束細胞，而造成異常結果的原因，則與遮光時間有關。隨遮光時間增加，遮光區的澱粉量會先逐漸減少再逐漸增加。而照光區的澱粉量會隨遮光區澱粉的重新增加而減少，一直到遮光區的澱粉累積範圍接近分界，照光區澱粉才會重新累積，逐漸增加。我們發現了一個與課本理論相反的結果！

我們經常利用星期假日到野外郊遊與採標本，於途中常可見到多種的蔓生植物攀衍於草叢、竹林裹或在籬笆、屋頂上。其中以牽牛花為數最多，因此使我們產生強烈的好奇心走近觀察研究，但卻發生一個疑問，那就是牽牛花的蔓子是不是自己會邊找可做支柱的東西而攀附上升呢？雖經大家紛紛發表意見討論．但是最後，也是沒有辦法解開這個謎，便請教老師，經過老師解說，心中仍疑惑不解，為獲得更有力的證實，又請教老師指導我們實驗、觀察牽牛花尋找支柱的研究。

(一)爰對於蘭陽地區採集蝶類已有三十年之久，對於本省各地區蝶類之分佈，雖已獲致初步概念，但是「生態’及「食草」問題仍是撲朔迷離，因此針對這方面做進一步之研究，期能有所瞭解。(二)幼蟲發現經過： 1966 年 8 月 20 日在海拔1850公尺的太平山（獨立山）採集蝶類標本時，無意中在 r 臺灣擦樹」 sussafras Randaiense 葉之表面上發現深綠色不規則斑紋的終齡幼蟲，即將牠及樹葉帶回家飼養至 8 月 23日變為前蛹，過冬至翌年， 1967 年 5 月 6 口竟意料不到的寬尾鳳蝶（♀）羽化。過冬蛹期為八個半月，共 255 天之久。為了幼生期之生態及其他有關疑問甚多，未能一一瞭解，囚此自 1966 年至今約十八年斷斷續續跑遍了山野、河谷，在這十幾年當中，所搜集有關問題、卵、幼蟲、成蟲，其生態、習性、生長環境，及其他有關問題獲得了了解。

記得在生物課木中曾提到一些有關影響植物行「光合作用」的環境因素如溫度、水分、光線、空氣成分等。在植物行「呼吸作用」時，是否亦會受到影響？結果如何呢？老師告訴我們植物種子萌芽時，呼吸作用非常旺盛，而且和人一樣吸收了O2，釋放出CO2。當化學課學到一些有關 CO2特性的知識時，我們想到若能將植物呼吸作用時呼出的 CO2加以收集，並測量有多小，應該可使我們對植物的呼吸作用有進一步了解。於是開始收集資料，請教老師。將所學的生物和化學知識相互配合，設計實驗，作以下的研究探討。