生物科

倒地鈴，一至二年生的植物，無患子科。那鼓鼓的苞子，裡面所含的氣體成分，更是令我們十分好奇，所以我們開始研究。先從播種開始，經過我們一再的實驗，發現：將種皮磨破的方式最能使它加速發芽。而苞內氣體成分的實驗，則是參考理化課本來進行，如下實驗：一、點燃線香測量氧氣，二、利用澄清石灰水測量二氧化碳，三、利用溴的四氯化碳溶液測量乙烯，結果以上 3 個實驗都無明顯的反應。最後，我們大膽地推測苞內氣體是為空氣，所以做了鋼絲絨氧化實驗，結果：苞內氣體和空氣反應幾乎相同。我們使用顯微鏡及在苞子表面上塗上凡士林，分為部分塗、全部塗，結果全部塗的苞子幾天後便壞死，但部分塗的苞子還能繼續生長，並觀察它的結構及氣體如何進入苞內。發現苞子的結構外而內大概是網狀組織→表皮及保衛細胞→ 網狀組織，結構很緻密，而氣體可能由苞子的表面進入苞內，所以苞內的氣體可能為空氣，空氣逐漸進入苞內，使苞子逐漸撐大，成了現在的樣子。

大花咸豐草在拔除時非常容易斷裂，無法連根除去，之後便快速重生蔓延，我們懷疑大花咸豐草很類似蜥蜴的斷尾求生。 本研究以假刺莧與龍葵做比較，進行莖拉斷力測試與再生能力實驗；以各種藥劑或實驗，使用顯微鏡觀察莖橫剖面與外皮。研究發現，方型莖內不連續不均勻的厚壁細胞與木質素使受應力不平均；分布於莖角落的厚角細胞使缺少彈性；完整明確的輸導組織增加支持力與硬度；莖節處橫向木質化纖維與不連續縱向纖維，使容易在莖節處斷裂；緊貼表皮的含木質素的輸導組織韌皮纖維團使表皮堅硬。此五點為大花咸豐草的斷枝機制。並發現大花咸豐草在演化上有木本植物的特性。這種以退為進，類似動物斷尾求生的斷枝方式，為大花咸豐草的生存密技。

用迷宮探討小鼠脫困、學習記憶、好奇冒險、同伴行為等反應，歸納刺激—反應行為模式，發現：一、小鼠感官敏銳，能分辨聲音、食物氣味及明暗差異；食物氣味與黑暗環境能誘惑小鼠脫困迷宮，聲音可驅趕小鼠，強光降低小鼠活動力。二、小鼠經1-2天學習訓練，成效就不錯了，但記憶力大都不超過3天，負增強學習成效優於正增強，所以捕鼠籠要常換位置，因鼠類很快就學會避開捕鼠籠了。三、小鼠冒險心低，迴避危險環境，透過新奇物品和食物可強化冒險心，好奇心高，對新奇物品具有探究特性。四、小鼠獨來獨往，不太會一起出迷宮，鼠性自利，但陷阱實驗，救食物也救同伴，具有道德觀，有時會躲在陷阱裡，減少櫃子、箱子等躲藏物，應可減少鼠類出沒。

高砂鋸鍬形蟲會溝通嗎?用什麼器官及如何溝通?研究發現高砂鋸會溝通。打鬥前，雄蟲與雌蟲分別以每秒2.93次及1.6次的頻率震動觸鬚，再以每秒0.47次及0.11次的速度向敵蟲伸吐口器，是為示威的溝通。 交配時，雄蟲與雌蟲會使用生長在頭部的觸鬚、小顎鬚及口器，以觸覺及非觸覺的形式傳遞及接收訊息；並透過生長在腹部下緣、腹部及頭部背板的表皮結構，以觸覺的方式接收訊息。 雄蟲打鬥模式可簡化為「插」、「夾」、「舉」、「拋摔」；雌蟲則為「下壓」、「夾」、「舉」、「拋摔」等四個步驟。交配模式可分成「觸動」、「觸刷顎點」、「觸動輕拍」及「交配」等四個階段。

選取能生吃的菜葉，並以日常生活可食用的十種為“標的”。將十種菜葉，分別以生的、燙的、炒的、回鍋炒的四種不同烹調方法，又分別搗成汁液，以橫向比較不同變化，再以縱向尋找共同現象。它們的共通點是“葉綠素被包在一種液體內”。我們將這液體，命名為───生物液。從“縱向”、“橫向”所發現的共通現象，以圖解來研判葉綠素的變化規律和性質，再以毛細現象來驗證。本研究供烹調時參考，以個人需要，採用不同的烹調方法來吸收最多的葉綠素。

在高二生命科學課程裡，我們學到了有關植物氣孔開閉的機制。光與保衛細胞內離子累積改變滲透勢為兩項要素，而一些有關植物方面的書籍對於CO2濃度、植物的水勢、溫度、ABA（離層酸）、pH梯度、ATP、內生節律、化學物質等因素會影響氣孔的開闔也有著墨，但究竟那一種因素對於氣孔的開閉影響較鉅？或是彼此間有連帶的關係存在？\r 於是我們便想針對不同的因素，來觀察氣孔在不同的變因下，受影響的程度與各個影響因子與保衛細胞開闔間的關係，並確認出各個因子對於氣孔的調節機制，以及對氣孔張開的模式與變因有通盤之瞭解。

本研究觀察秋海棠葉片的氣孔簇發現，在土壤溼度低的環境能誘發秋海棠（Begonia grandis）葉片出現氣孔簇，因此推測氣孔簇特徵是某些植物為適應乾旱環境所表現的策略。此外，觀察蠶豆（Vicia faba）的氣孔簇，其型態雖異於秋海棠，但在乾旱條件下（澆水量10mL/天），氣孔簇數量也會增加，直至適應缺水環境為止。因此，推論氣孔簇的出現是某些植物節流的共同策略。氣孔簇的特殊形態讓植物不致於因缺水而關閉氣孔，導致無法進行光合作用，如此可增強植物適應乾旱環境的能力。

搜尋資料和文獻中，發現行軍蟻主要分佈於南美洲及非洲，如非洲的矛蟻（Dorylus orientalis）及中南美洲的鬼針游蟻（Eciton burchellii），在亞洲地區並不多見。但在大頭家蟻屬（Pheidole）中的有「亞洲行軍蟻」之稱的熱帶大頭家蟻（Pheidole megacephala）卻有類似行軍蟻的行為。我們這次的實驗主要是在觀察熱帶大頭家蟻所表現出來的行軍蟻行為，發現有許多相同處如：在獵食時，熱帶大頭家蟻的兵蟻會在兩側保護工蟻；如果遇到具攻擊行為的外來物種，熱帶大頭家蟻的兵蟻會趕在工蟻前進行攻擊。而且，我們試著利用熱帶大頭家蟻來防治紅火蟻，發現兩種螞蟻在同數量的情況下，熱帶大頭家蟻並不具有抵抗紅火蟻的能力，但仍值得我們深入研究。

2016暑假發現八星虎甲蟲，即展開觀察，探究牠們捕食、避敵的移動速度與策略。 研究發現，虎甲蟲的頭、胸、腹比為1:4:3，翅膀與三對足皆由胸部長出，是行控中心。捕食螞蟻，會壓低身體，慢慢接近，移動速度為每秒4.22公分，比螞蟻每秒0.9公分快4.7倍。捕食螞蟻時，觸鬚能偵測到10公分外的螞蟻，複眼則鎖定3公分獵物，兩者需合作，才能成功捕食獵物。與紅腳細腰蜂打鬥採正面衝撞策略，並以每秒36.5公分的速度，逃離打鬥現場。遇到人類時，會以每秒1.3公尺的速度，快速飛離現場。 步行採「三角步態」。前進時，前足用鉤爪固定地表將身體拉前；中足支撐；後足推動身體。使得八星虎甲蟲移動時，能將身體保持在三角形重心內。

今年度生物科的參展作品 73 件，其中包括國際性參展作品四件，與往年相比，不僅在量的方面極其豐富，更重大的進步乃是學生研究品貿的提昇。整體而言，學生在科學研究的態度上，具有主動研究之精神，以嚴謹的態度，由生活化的環境中把所觀察到的問題發掘出來，以次序性的科學探討、精采的照片、完整的紀緣、環保的精神、呈顯出所研究的主題，比較以往只偏重觀察、有缺陷的研究流程、不切主題的研究，不完整的數據處理，或取材自教授級的艱澀研究，卻在評審面談中漏洞百出的種種缺點，非常令人欣慰，足見我國科學教育上的長足進步。較特別是在生物資賦特殊優異的部分作品中，見到提早進入具閱際水準的實臉室的優異表現，學生不只是攀附在高手如雲的實臉室中學點皮毛，而是現代生物學特別領域中習得踏實的知識技術及發掘問題，解決問題的能力。唯科學的整體進步來自按步就班、循序漸進的堅實 基礎，我們更鼓勵雖然沒有機會進入大學或中研院等教授實驗室中，接觸一流的科學儀界，受教於尖端生物科學的洗禮的同學，特別是來自較偏遠地區，卻以科學熱忱在實驗室儀器較受限制的環境中，能完成一個純學生性的創意研究。