全國中小學科展

生物科

租屋客的租房選擇—「寄」人籬下的難題

我們以台東海岸地區以及小野柳的皺紋陸寄居蟹〈Coenobita rugosus〉作為研究物種,想了解小野柳風景區這樣受到人為干擾的棲息地,陸寄居蟹揹殼合適度到底有多少?我們想藉此研究並進一步地探討陸寄居蟹的換殼行為。根據寄居蟹與螺殼的形質相關性分析,我們找出了殼內體積和重量與寄居蟹身體大小的相關性最高,而行為實驗測試也獲得了相對應的結果,我們發現寄居蟹若是揹著一般螺殼,則會傾向換成內體積較大但較輕的螺殼;若是揹著非洲大蝸牛的殼,則會傾向換成內體積較小但較重的螺殼。而小野柳地區的寄居蟹族群比起鹽寮海岸,揹著適中和偏大殼的陸寄居蟹所佔比例較高,可見這幾年來小野柳舉辦「給寄居蟹一個家」的活動對當地寄居蟹生態有著正面的幫助。

感覺對了嗎?高砂鋸鍬形蟲的溝通行為研究

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。

虎克Run and Fly-八星虎甲蟲成蟲的移動方式探究

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。

「蚓」出生機-探討蚯蚓習性與其植物生長的關係

蚯蚓自然農法是以「環境和生物共生共榮」的方式來種植作物,本組希望創造一種能在都市狹窄空間,利用生廚餘和蚯蚓改良土壤性質、不用化學肥料的自然栽種農法。實驗發現在光度為476±10lux 的白光環境下,蚯蚓的負趨光行為最明顯;在電磁波為38mG的環境下,蚯蚓鑽入土壤中的速度比沒有電磁波的組別快。在飼養蚯蚓方面,除了分析不同材質養殖箱的優缺點,也發現有46.67%的蚯蚓會鑽入混有百合花瓣的家用土中,比例較培養土、蔬果還高。另外,在蚓糞與植物生長情形的實驗中,全蚓糞土所栽種的空心菜,不僅全株乾重最大,且長度超過5公分的葉子平均有54片,蚓糞土比例越低葉片數越少。實驗最後,本組推薦自製蚯蚓塔作為栽種媒介。

寵兔大觀

本研究在探討兔子的繁殖,要注意公兔的體型大小,要維護仔兔身上留有母兔的氣味,直到滿月。小型兔14 週就性成熟,要儘早與公兔分隔開來,遇到兔子難產需及時幫忙。兔子的牙齒生長迅速,少吃含高鈣食物,營養勿過盛。兔子也可以洗澡,但要注意洗劑的用量,切忌沾到眼睛。兔子中暑要立即冷敷頭部、吹冷氣。

蟹謝光臨~後壁湖寄居蟹換殼計畫

陸棲寄居蟹 (Coenobita)為台灣海岸常見的蟹類,恆春半島後壁湖地區雖已列入保護區,但周邊開發甚早,人類大量捕食貝類、螺類,寄居蟹因此無法從大自然獲取螺殼,造成中、大型寄居蟹70%以上背負的是脆弱、保護力差的蝸牛殼。飼養過程觀察到寄居蟹嗅覺遠勝於視覺、有弱肉強食、霸凌搶殼等生物野性,同時還發現選殼的重點除了大小之外,螺殼尾部角度是主要選擇依據,為此我們解剖螺殼做3D列印人工殼觀察。我們號召本地海產店響應換殼計畫,從螺殼的收集、清潔、標記到募集三千顆的海螺殼,提供後壁湖地區寄居蟹換殼,希望藉此喚起大眾對物種保護的意識。

絕「簇」逢生---探討蠶豆及秋海棠形成氣孔簇的環境適應現象

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。

含「晴」脈脈~葉片排列與受光面積對太陽能板效率之研究

近年來環保意識抬頭,但是人類對電力的需求卻從未減少,太陽能有效利用一直是個課題。本研究調查各種植物經物競天擇的樹葉排序方式,想像植物葉片就是太陽能板,研究其角度、面積和排列方式...等,並找出利用太陽光最有效率的葉序排列。本研究蒐集不同葉序的植物,在不同角度陽光照射之下,使用機器視覺技術來自動定位葉片,再進行影像判讀測量出受光與非受光相對面積比例的變化,探討哪種植物的葉片排序方式對太陽能利用最有效率。實驗顯示:受光面積相對比例由大到小分別是: 叢生>互生>輪生>對生,此重大發現期望未來能深入研究,改善太陽能板的設計,期待將模組化微型太陽能板藏於仿生行道樹中,提高效率並為城市注入生活美學。

Who焦蝦? 社會經驗對螯蝦壓力反應行為影響之初探

本研究嘗試以螯蝦動物模式探討社會經驗多寡與性別差異對其面臨壓力反應行為的影響。我們成功建置隔離獨居、集體群居之養殖系統;設計競技缸試驗來觀察螯蝦面對優勢個體的互動行為,再透過十字迷宮試驗進行螯蝦壓力反應(類焦慮行為誘發)之評估;此外,我們發展簡單的影像分析方法來解析影像數據。結果顯示,社會經驗(集體群居或獨居)與性別都會影響螯蝦面對優勢個體的互動模式與壓力反應行為,且性別差異的影響力較明顯,公螯蝦有較高比例的迴避、戰鬥狀態,母螯蝦互動以推擠為主,此外,社會經驗多的小公蝦可能因能迴避生存威脅、處理面對優勢個體所導致的壓力,而更趨於探索環境。

飲「鹽」止旱~探討台灣藜抗鹽耐旱的可能原因及囊狀細胞角色

台灣藜為台灣原生種作物,本實驗發現其種子發芽率與幼苗生長,隨鹽度及乾旱程度上升,受到很大抑制;發展至第一對葉,台灣藜才展現較好抗逆能力。花青素與類黃酮比較結果,不論是子葉或是第一對葉,鹽度越高或越乾旱時,含量均較高。但POD與CAT活性,子葉時活性變化不大。生長至第一對葉時,POD在2%鹽處理組,活性上升10.8倍;乾旱w40%組,活性上升3.6倍。CAT在2%鹽處理組,活性上升5.2倍;在乾旱w40%組,活性上升3.8倍,酵素活性的結果與抗逆關鍵時期相符。刷除囊狀細胞後,發現台灣藜在鹽逆境下生長較差。2%鹽處理後,將囊狀細胞刷除,CAT活性下降約82%,POD活性下降約39%。囊狀細胞除了儲鹽能力外,尚有抗氧化酵素存在其中的可能。加鹽的處理能加強抗旱能力。