生物科

本研究針對東北角鼻頭港海域中主要的珊瑚品種──萼柱珊瑚（Stylophora pistillata）進行實地觀察、實驗研究，藉以探究其與共生藻(zooxanthellae)之關係。透過複式顯微鏡觀察共生藻和珊瑚蟲。使用細胞計數器計算共生藻數量，再除以珊瑚分枝面積可得共生藻密度。影響珊瑚白化最劇烈的因子是海水溫度的極端高低溫變化。因此，測量棲地水溫為本研究監測對象。實驗驗證：短時間內水溫劇烈降低或稍長時間溫度穩定上升超出珊瑚適應範圍，共生藻密度隨之減少，造成白化。實驗綜合浮潛觀察，發現鼻頭海域的萼柱珊瑚在2010年7~8月可見白化的現象。

生物界升值以延續種族的生命，除有性生殖外，上常見行無性生殖，單雄升殖或孤雌生殖者。組織培養乃最新的科學技術，目前已被實際應用於育種上，並解決了許多細胞遺傳及生化方面的問題，故引起作者之注意。高中生物學第十八章：開花植物的生殖的發育，提到有些職務利用根、莖、葉營養器官來繁殖，而花葯乃植物形成雄性配子之器官，是否可用組織培養的方法，使其形單雄生殖，而產生出新個體呢？是一值得探討的問題。

我們要來探討水芙蓉的根，除了可以吸收水分和養分外還可以做什麼功用？我們總共做了三個實驗，第一個實驗是探討水芙蓉根的長短對植物生長有何影響、第二個實驗是探討水芙蓉根在水中的平衡作用、第三個實驗是探討水芙蓉翻過來的情形。第一個實驗我們還沒有發現什麼東西，第二個實驗我們發現水芙蓉的根除了可以吸收水分和養分，還有平衡的作用，第三個實驗我們發現水芙蓉倒放的生活還是可以活下來，但是他倒放以後的生活，它的根會跟以前還沒有倒放的根差距很大。所以水芙蓉的根對它在水中的平衡有很大的幫助。

生物圈內有許多腐生性的微生物，它們在自然界中扮演著極重要的角色：同時也在顯微鏡底下呈現出美麗的世界。其中有一群具有金黃色菌絲，並有孢子堆柄形如牙刷的真菌更是美妙無比，在實驗室中，只要有顯微鏡即可研究之。因此，我拿它來作為課外之研究題材，想藉此研究以了解其生活史；且據文獻所載：世界上目前被鑑定出之牙刷黴菌有 12 種，而我在實驗中只發現三種，希望能繼續發現在台灣的其他種，使台灣之牙刷黴菌有更完整的資料。

植物向觸性的介紹常以牽牛花的莖或是葡萄的捲鬚莖為例，這些莖碰觸到物體時，會發生捲束行為而束緊該物體。本實驗觀測發現：百香果的捲鬚莖即使未捲束到其它物體，亦可直接回捲而形成「彈簧狀」，若捲鬚莖捲束到其他物體，則會逐漸增加拉力，以縮短百香果枝條與該物體之間的距離。本實驗依據：外型觀察、切片觀察與拉力測量的結果，將百香果的捲束行為分為「初抓」、「束緊」、「回捲」、「硬化」四個階段。本實驗認為：「初抓」、「束緊」的行為，與一般向觸性之捲束行為相似，但「回捲」的行為則不發生於牽牛花與葡萄。此外，緊實捲束物體的捲鬚莖，其基部直徑多大於未捲束其它物體而直接回捲之捲鬚莖。

長久以來植物生理學家探討高大樹木如何將水分運送到頂端，其中最主要的理論包括根壓，毛細作用，蒸散作用以及內聚力理論。1914 年H. H. Dixon 所提出的理論結合了蒸散作用與水的內聚力，其理論主張水在木質部內移動的驅動力是來自葉片蒸散所產生的張力和負壓。水如一層薄膜覆蓋在葉肉細胞的表面，當水分因蒸散作用而散逸至大氣中時，水膜即退到相鄰細胞的細胞壁間，這個現象造成顯微的曲線表面，因而產生葉肉細胞內的負壓，將木質部的水分向上拉升。 由於在高中物理中，我們學到有關表面張力計算的技巧，因此在閱讀有關植物生理學中上述的理論時，我們發現作者引用的為一「球狀曲面」的表面張力公式，並且書中對於水膜凹陷產生負壓處是在海綿組織細胞的表面。我們以為負壓產生的位置主要是在維管束鞘表面，且水面的凹陷形狀應為「圓柱曲面」，在本實驗中我們以高中物理表面張力計算的技巧重新導出適合圓柱曲面，水膜形狀下的負壓大小，設計一個模擬實驗印證公式的正確性後，我們以一個豆科植物的電子顯微照片為實例，估計此一水分輸送的合理高度，發現所能輸送的高度約為3.7 公尺高！

學校新建生態園區，其中水生植物盆需要防治蚊蟲滋生。透過學校附近社區水域環境調查，推測魚類有抑制孑孓產生的功效，進一步進行實驗未能證明魚類可以抑制孑孓產生。進行捕食孑孓、消除孑孓實驗，在24 小時的觀察時間內，蓋斑鬥魚可以捕食埃及斑蚊3 齡孑孓429 隻，高過大肚魚57 隻、孔雀魚64 隻。實驗中發現，蓋斑鬥魚在大水域中捕食孑孓數目較小水域少。台灣原生種蓋斑鬥魚的捕食孑孓能力，高過孔雀魚、大肚魚等外國引進物種，生命力強、可以自行繁殖，放養較不會破壞生態，的確是校園防治蚊蟲良好的選擇。

紋白蝶的一生中，由卵→菜蟲→蟲蛹，再變化成蝶。蟲蛹期是最危險的時期，蛹不能爬也不能飛，一旦被天敵發現，就只能坐以待斃。因此蟲蛹在自然界要如何利用環境來躲避天敵，保護色就是它生存的保障。我們發現，蛹色都是由褐、灰、綠三色所組成的，有如阿兵哥的迷彩裝。蟲蛹本身會隨著光線明暗度與環境顏色而調整色彩的深淺和色系，讓天敵不易發現。而環境四周的顏色可以穿透蛹殼半透明的淺褐色，使得蛹色和環境顏色融合在一起。小蟲蛹在生存的競賽中所展現出的智慧，堪稱自然界的勇士。

校園中常見的螞蟻只有幾種，以小黑蟻(簡稱小黑)、熱帶大頭家蟻（簡稱大頭）和黑頭慌蟻（簡稱小慌）最多。小黑行動力最快，愛吃肉，喜獨自搬運食物，較具有方向感；小慌體型最嬌小，偏愛甜食；大頭個子大、最團結，各種食物都喜愛。三種螞蟻都會先搬位點低、距離近的食物。三種螞蟻都喜歡走進紅色和粉紅色的通道去覓食。小黑和大頭都能舉起 5 倍體重的食物，也能獨自拖得動 50 倍體重以下的食物。將蟻后從蟻群中移開，會引起蟻群的慌亂，再次將蟻后放入時，蟻群也會先小心的檢查蟻后，才安心。不同族群之間的溝通行為主要是攻擊的準備動作。從走迷宮的實驗結果得知，螞蟻也有記憶學習的能力。外來威脅干擾族群時，螞蟻大多會逃出洞穴，而小黑似乎很怕黑影。

相剋作用是指植物在代謝過程中釋放出有毒物質以抑制本身或鄰近植物種子萌發及植株發育生長的過程。非洲鳳仙花所在之處，少有其他植物，本實驗採非洲鳳仙花的根、莖或葉之萃取液進行相剋作用之研究，結果顯示非洲鳳仙花確實會抑制小白菜與玉米種子萌發及幼苗的生長，利用多酚類染色方法得知非洲鳳仙花產生的相剋化合物為多酚類，進一步推論土壤中的多酚類會被植物吸收，進而影響植物的生長與發育。