生物科

我們想觀察黑星弄蝶幼蟲的行為習性，並針對幼蟲築巢與相關行為研究探討發現：一、食：幼蟲的食草以棕櫚科植物為主，會先到離巢較遠處吃食。二、衣：幼蟲在葉片上作成適合自己身體大小的葉苞，當葉苞太小時會換巢。化蛹前有些會掉落地面，藏身葉苞內爬行到隱密處躲藏。三、住：(一)大部分幼蟲選擇在葉背及葉片的中段位置，先定位再築巢(二)幼蟲選擇築巢位置時，會避開有其他幼蟲絲線或葉苞的葉片(三)小幼蟲不在有蔥氣味的葉片位置築巢(四)幼蟲有數次換巢，中、大幼蟲換巢會有咬斷舊葉苞的行為(五)愈大幼蟲築巢行為愈精熟四、行：幼蟲以頭部向前爬行外出，尾部退回巢的方式進出葉苞，大幼蟲會吐絲連成絲路，沿著絲路爬到對面吃葉片。

在陽明山前山公園的溫泉溪中，我們發現俗稱紅蟲的搖蚊幼蟲，旁邊清澈小溪裡卻沒有。紅蟲在溫泉底泥中搖擺築巢，傍晚與清晨搖蚊在石頭與枝葉上行走或水面上婚飛交配。成蟲靜止時前肢不搖，婚飛不形成蚊柱。溪中成蟲與幼蟲數量會受雨量影響，約一個禮拜恢復。採集回家養殖後，我們觀察到卵、幼蟲、蛹、成蟲完整的生活史，也看到紅蟲的心臟以及分類依據的口器(頦)。透過實驗控制養殖水酸鹼度、底泥和溫度等變因，得知：紅蟲對酸鹼值的耐受性很高；水溫低時羽化速度比高溫時慢；粒徑小的底泥較適合紅蟲築巢棲息。因此我們發現，溫泉搖蚊身體構造和蚊子不同、習性與一般搖蚊不同，溫度、水質和底泥都會影響紅蟲生長，尤其是底泥對於搖蚊的影響最大。

本省自光復後，由於社會安定，經濟繁榮，人民生活日趨改善，啤酒之銷量巨幅增加，而釀造啤酒之主要原料 ─ 大麥向由國外輸入耗費外滙至鉅，應謀求自給自足，若能將瀕海地區之海邊新生地利用於大麥的農業生產，則對人口稠密，耕地面積有限的本省而言，確有其經濟價值。由國中生物課本得知，作物種子發芽開始時，種子迅速吸收水份，種子內貯藏物質轉移到增加的莖軸上，發芽初期根及芽祇有微小延伸，後來根的延伸加速第二天即增加 8倍。有關作物發芽與鹽分關係的研究，早在 1952 年即由Ayers 開始，他提出鹽水導致有些作物發芽率的減少，乃由於種子內部有毒氣的累積。又 Ayers之報告亦知，高鹽分的情況下，大麥種子雖有初期發芽現象，後因鹽分濃度太高，而使胚功能停止，以致影響正常發芽，鹽分的傷害，延長大麥發芽之時間。此外，由於鹽分之存在，會直接降低滲透潛勢，使水分潛勢降低，進而影響到種子吸收水分之能力，使發芽率受到影響。不過，低鹽分濃度確實對於某些植物有促進發芽之現象，其因可能由於在鹽分中的離子克服了原先在種子內的缺乏。鹽分除了抑制發芽之外，同時也抑制幼芽與幼根之生長發育，此可能係由於細胞之分裂與延長受低滲透觸勞之抑制。Ho-ffman 又述及大麥幼芽對低滲透潛勢比幼根敏感且幼芽受溫度及水分缺乏相互間的影響較大。Springuel 指出幼芽之伸出，對鹽分的增加較幼根敏惑，不過鹽分對幼芽與幼根之影響，除了低滲透潛勢之抑制作用外，鹽分之毒害也會影響到幼苗之生理代謝。例如 Na 或 CI 會直接影響到幼苗表皮層對其他離子的選擇通透性，在鹽分繼續增加之情況，使其他陽離子，例如水的吸收減少，P 之吸收也因 CI 之存在而受抑制。本研究之主要目的乃在探討不同鹽分濃度處理對各大麥品種之發芽率，發芽速度及其幼很與幼芽生長所造成之影響，並同時比較這些生長現象對鹽分所表現之反應是否在大麥品種間有以顯著性之差異存在。

由於家庭訪問的關係，認識了台中賞鳥會會長吳森雄老師。這位對鳥類信訊和資料都有相當研究的專家，很熱忱的招待我參觀了飼養在他家三樓的鳥類，並且介紹了他所搜集的鳥類標本、幻燈片、鳥蛋標本等。吳老師對賞鳥、愛鳥所投付的心力，俱令人敬佩；欽佩之餘，那翩然的鳥姿，悅耳的禽鳴，更引起了我莫大的興趣。

國小自然第八冊（舊教材），第六單元，「森林資源」中，提到森林可以調節氣候，在新教材自然科學第七冊，第一單元「光合作用」等，其目標，都是要小朋友認識植物呼吸作用及它的功能。者到小朋友們做水草呼吸和光合作用的實驗，那種滿足的表現，真羨煞人了；可是，身為人師者，卻不因此而滿足，我得進一步瞭解「水草等植物靠什麼來冒出氣泡？」，這一聯想，激起了對植物行光合作用，呼吸作用及蒸散作用的器官一氣孔( stomata ) ，作進一步的觀察和研究。但是，由於植物的種類繁多，不知如何尋找合適的研究對象，又本校位於海邊，植物分佈更少；遂按旱生，水生，塭生等類取樣選取；旱生採常綠的「榕樹」，落葉的「欖仁樹」，及平行葉脈的「瓊麻」；水生植物以「布袋蓮」為代表，塩生植物則以「馬鞍藤」來研究。

魚鱗為氫氧基磷灰石及膠原蛋白所組成。本實驗比較各兩種海水及淡水魚魚鱗結構，用簡易水煮法萃取膠原蛋白。實驗發現淡水魚-虱目魚膠原蛋白萃取效率最好，1~40分鐘約能溶出 0.2g膠原蛋白 / g 魚鱗，次為鱸魚、烏魚，龍膽石斑的溶出率最差，與魚鱗結構相關。SDS、X光繞射分析顯示膠原蛋白純度高，且加醋煮能提高溶出率 2~6倍。螢光光譜結果顯示膠原蛋白在325 nm 雷射光激發下即能偵測訊號強度大的藍光(410 nm)及綠光(490 nm)，為偵測物質膠原蛋白含量的好方法。本實驗1分鐘加醋水煮虱目魚魚鱗的膠原蛋白成本1.5 元 / 1000 mg 為市售的 2~3%，為簡易高效能的膠原蛋白萃取方式。

石鼈是一種生活在低潮帶到亞潮帶之間的軟體動物，身上有八塊像瓦片狀的殼板，以附近石塊上的藻類為食，不過平常都是窩在跟自己身體差不多大小的石洞內。 石鼈會選擇在有海水淹沒的情況下才出洞，因此，漲潮時是大部分石鼈出洞的時機，並在海水退卻以前回巢。牠們出洞的距離很少超過身體長的三倍，有時甚至只半個身體出去，而回巢的方式大致有兩種：1.出洞距離小於一個身體長--倒退回巢；2.超過一個身體長--先轉身再回巢，而且每次回巢幾乎都是循著出洞的路線回去。石鼈在洞內的時間很長，退潮時會靜置不動，漲潮時會花時間經營牠們的洞，使這個洞越來越適合牠們，讓牠們一輩子都可以隱藏在裡面，躲避天敵的獵捕。

蟑螂是一種古老的生物。看起來並不顯眼的牠，竟然存在至少三億年之久，可見其適應環境的能力是其他已絕跡的生物所望塵莫及的。至於這三億年牠是如何度過的我們並不清楚，但我們可以從觀察蟑螂面對逆境的反應著手，期望透過本實驗來找出答案。我們藉著溺水使蟑螂面臨缺氧逆境，計算達到昏迷所需的缺氧時間，以及蟑螂昏迷後到甦醒所需的時間，發現蟑螂甦醒所需的時間(平均 ±標準誤：1787.4 ±117.3 秒)，遠大於達到昏迷所需的缺氧時間(270.7 ±18.7 秒)。此外，藉由間隔 90 分鐘的重複溺水，發現在第二次與第三次溺水產生昏迷所需的缺氧時間，比第一次溺水長，也就是曾有溺水經驗的蟑螂，較不容易因缺氧而昏迷。此外蟑螂昏迷後甦醒所需要的恢復時間，無論是第一次、第二次還是第三次溺水，皆無明顯改變。我們利用氧化鈣等藥品與器材，設計出一套方便又有效的方法，可以測量蟑螂等小動物的耗氧量。結果發現一隻蟑螂的耗氧量其實並不高(約 0.294±0.019 毫升/小時‧公克，n = 12)，也就是說，就算在氧氣極少的環境下，也可以生存一段時間，這是一般動物所無法達到的境界。也許，以上那兩點可能就是蟑螂可從三億年前存活至今而不被滅絕的原因吧！我們藉由自行設計架設的器材設備，已經發現許多有趣的現象，包含蟑螂的呼吸商(respiratory quotient)在活動期會下降，顯示蟑螂在活動期是以脂質為主要的能量來源。此外，經歷缺氧逆境後的蟑螂，其耗氧量會增加，但其呼吸商會下降，顯示出蟑螂可因應逆境而改變其生理狀態。以上的結果皆可說明，我們自行設計架設的測量設備，可以用來解開蟑螂生存秘訣的謎團。

本研究是探討紅姬緣椿象蟲生態，透過棲息地觀察、飼養與實驗，瞭解牠在生態系的意義。研究發現：紅姬緣椿象蟲分布在家鄉有台灣欒樹的地方，以樹上蒴果與樹下矮灌木叢或草叢作為主要棲息地，雜食性，喜愛吸食欒樹子；沒有固定棲息的顏色，聚集在不同的光色下，以日光最多。生活史經過卵、若蟲、成蟲，若蟲經五次脫皮變為成蟲。卵到成蟲，約需40天，成蟲壽命平均53天。棲息的生態隨著台灣欒樹開花結果（九月），蟲聚從蒴果往欒樹整棵和樹下草叢蔓延（十月至隔年四月），且數量倍增；每天聚集的地點會隨著溫度與時間而遷移。冬天聚集時身體表面溫度略高於四周物體的表面溫度；在環境逆境下成蟲的生存能力最強。牠不是害蟲，可作為生態觀察的研究對象。

「人類在地球上已經創造了許多美好有用的東西，生活水準因此日益提高。但是 …… 空氣、湖泊、河流和海洋的污染，使先知先覺的人，感覺到人類面臨著在地球上繼續生存的危機」，而以我們一個中學生，究竟有多大力量來避免這些？於是我們觀察家裹附近的水溝，有的阻塞著，混濁汙穢不用說了；就是下水道的流水，情況也不見得很好，甚至還會激起許多泡沫，這些水如果流入了河流，那些水生生物豈不都要遭殃了”倘若人的數量少，所製造出來的污水或許可被大量的河水沖稀，但是如果站在丹鳳山上看見北投一大片住家，再想想台北市擁擠的情況，真難想像這些家庭流出來的廢水，聽貫穿在台北市的基隆河、淡水河如何消化？我們曾沿著下八仙基隆河堤觀察基隆河，看見它沒有生氣的樣子，猜想家庭污水對它可能有很大的影饗。因此我們想就家庭中可能造成水污染的原因加以探討。