生物科

每當下起雨時，小蝸牛都會陸續從岩石邊、樹上或花圃旁緩慢的爬出來，牠們在爬行時，通常會以蠕動腹足的方式來移動。因為牠們的爬行方式十分特別，所以我們想要更深入的去研究小蝸牛。在這的研究中，我們仔細的去觀察牠們的習性，也幫小蝸牛設計了一些危險的道路，例如：樹木鬚根、凹凸不平的樹根…等。最後我們發現小蝸牛喜歡躲在陰暗、潮濕的地方，也發現當牠們行走在危險的道路時，不會馬上就放棄，而是會耐心的向前進。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。