全國中小學科展

生物(生命科學)科

生命的曲線

芹菜葉柄切片,非洲鳳仙花果實進行自力散佈種子的爆破,變態莖形成捲鬚均有捲曲現象。這些看起來似乎不相干的現象,其實都和細胞及組織型態構造改變所造成的物理現象有關。從芹菜葉柄縱切薄片捲曲的探討中我們得知---薄壁組織吸水,經由增大膨壓,使細胞延長,並產生足夠的力量將維管束拉長。當維管束被拉長超過極限,維管束彈性縮回造成薄片的捲曲。非洲鳳仙花蒴果的爆破機制---當果實成熟時,果瓣外層細胞有縱向增長的趨勢,果瓣內層的維管束不易增長,被動的被外層細胞拉長,內外側之間暫時維持張力的平衡,而保持果實的型態;當受外力改變平衡狀態或維管束的回復力夠大時,外側膨脹伸長(膨壓改變造成細胞變形)加上內側維管束的彈性縮回,使果瓣捲曲並產生彈力將種子彈出。龍鬚菜捲鬚的機制---變態莖內厚角組織和維管束分布在特定部位,維管束的收縮和兩側細胞延長程度的差異,造成扭曲的物理力量,進而形成捲鬚;變態莖頂點生長組織的存在與否並不影響捲曲,證明生長激素並非捲鬚的必要因素,捲鬚並非典型的向觸性。

搶救愛鎂大作戰-蔓性馬纓丹缺鎂症之研究

為了解決校園植物-蔓性馬纓丹的葉片黃化問題,本研究係以校園中蔓性馬纓丹為材料,觀察次要元素-鎂缺乏所引起的症狀。依照高職二年級栽培環境上冊課程的缺乏礦物元素內容,利用砂耕的方式,觀察缺鎂症的發生。實驗結果顯示,蔓性馬纓丹僅需H&A 養液標準配方1/4 濃度的鎂即可避免葉片黃化因缺鎂所引起的,參試植株經培養培養1 星期後葉片陸續轉黃色,以下、中位葉最明顯。頂梢生長的長度以添加全量鎂最長,為根群發育也最旺盛,完全不添加鎂的植株其頂梢生長最弱,根系產生褐化。本實驗證之結果得知目視診斷的準確性,植物缺乏礦元素,可先查檢索表初步判斷後,再佐養液證實之,之後以葉面噴施補充,進而解決問題。

鳴蟲的超級星光大道

本研究針對日常生活中時常發現的鳴蟲,其中又以直翅目的昆蟲為主,直翅目的昆蟲都具有鳴叫的能力且有許多共通的構造,所以將對他們進行飼養與觀察。藉此得以比較他們的生活史、生活環境、覓食方式、擬態能力、彈跳力的比較、發聲方式、攀附力的比較、聲音差異。本實驗所使用之數據皆為觀察多次所得結果的平均值,故不會因為觀察之蟲類大小不一而有所差異。

黑棘蟻棲地選擇喜好之探討

本實驗欲探討黑棘蟻之擇巢因素,分為「光線」「空間」與「決策」三大方向探討,共設計17個實驗。「光線」部分的實驗結果發現,因膜翅目昆蟲缺乏紅色感光能力,所以巢內色光波長愈長,入住率愈高。而巢內照度愈低,黑棘蟻的入住率愈高,實驗得到其照度與入住率關係為y=-247.94x+109.82。「空間」部分發現黑棘蟻的擇巢行為與巢穴形狀無關,而三角型柱的人工巢穴寬度以2公分最具效益,黑棘蟻數量則與長度成正比的關係。「決策」部分主要在探討擇巢行為中,工蟻與蟻后各自扮演的角色,結果發現工蟻對巢穴較隨遇而安,且具有執行力,蟻后選巢較嚴苛,有決策力但不具執行力,而且不喜歡更換環境。以上結果對黑棘蟻人工巢穴的設計可作為重要的參考依據。

脈脈含情

「在已木質化的的葉片當中,葉片是如何延展的呢?」死去的木質部細胞將有利於運輸水分,但當葉子長大時,又如何改變既定的骨架呢?其表面下的過程及機制是我們所不知道的,因此我們設計一系列的實驗來探討。一開始的葉脈標本實驗,了解到葉子木質化程度與葉子大小無一定關聯。將葉片點上記號,發現在生長期間點位移呈等比例型式放大,由此證明葉子確實是以放大的方式成長;玉蘭樹單葉的成長一路持續,而馬拉巴栗成長時在某些週數中呈現快速成長的爬階梯現象。數位顯微攝影得知葉脈的佈局在葉肉分化之前就已決定,爾後葉脈隨著葉子成放大生長,但無法解釋已木質化死去的葉脈木質部如何一同生長延長。

蟻~你要去哪裡?

本次實驗是為了探討黑棘蟻在回窩的過程中如何判斷正確的方向。我們分別以黑棘蟻的行進路徑、窩的訊號以及光線的影響為探討方向,藉由紙製軌道訂定適度的行動範圍,統計其回窩所需時間,加以量化比較,以推測影響黑棘蟻行為的原因。經由實驗結果可得知:光線的因素在黑棘蟻判斷窩的方向中具有極大的影響力。

「蟎」天鋪地葉枯盡-非農藥”冰鎮雞尾酒”防治法

本研究以草莓最為嚴重的蟲害——二點葉螨(Tetranychus urticae)為研究對象,發展高效率的非農藥防治法。二點葉螨對大部分藥劑已經具抗藥性,而且繁衍快速,台灣高經濟作物身受其害,所以發展非農藥防治法刻不容緩。 本文實驗概念源自何大一博士「雞尾酒療法」。以數種非農藥資材窄域油、木醋液、皂液、印楝素並調整稀釋液溫度組合試驗,除了各個資材產生協力作用,提高效力,而且可延緩抗藥性產生。 以往二點葉螨研究係以豆類等(非草莓)為寄主植物,不同植物品種,二點葉螨生命週期顯著不同。因此本實驗自行培養無病蟲害草莓植株,實驗結果在草莓二點葉螨防治上相對精準。

木瓜"膜"術秀

為了得知木瓜種子外膜汁液,是否能抑制其他作物的發芽,並且為了知道在何種情況下的木瓜汁液,有最大的抑制效果,因此我們設計不同實驗,以不同條件的木瓜種子外膜汁液,觀察對植物發芽的影響。根據實驗結果得知,木瓜種子外膜汁液可抑制其他作物的發芽,但木瓜種子外膜汁液成份,目前仍不得而知,希望將來能與實驗室合作分析其成份。

斑斑可考-環境因子對蛇目蝶眼紋發育影響之初步探討

蛇目蝶眼紋大小的生長模式十分複雜,與環境因子有很大關聯;本實驗旨在探討不同環境因子與眼紋大小、不同環境因子與白帶之間的關係,實驗結果顯示溫度為影響眼紋大小最顯著的因子。我們更進一步找出溫度影響眼紋大小的關鍵齡期。溫度與眼紋大小的關係多呈現顯著的正相關,亦即溫度越高,眼紋就越大。我們可以建立一個眼紋發育與溫度的關係模式;並且發現同一蝶種不同眼紋發育趨式並不相同;同時發現溫度對不同蝶種的影響亦不相同。

眾蟻尋路千百度

透過自製的活動場及各類實驗,我們觀察並分析螞蟻的覓食行為及其路徑,證明螞蟻經過不同行走速率的介質時,路徑會產生近似光線折射的偏折角度。又與前人研究不同的是,我們不僅分析路徑的偏折現象、產生偏折的條件,更探討螞蟻路徑的形成過程與變化。研究發現其演變除了與費洛蒙有關,更會受到個體及族群經驗影響,顯現族群智慧的累積對社會性昆蟲的重要性。我們歸納出螞蟻覓食路徑從搜索,產生雛形,修正到定型的進程,並推論螞蟻會為了達到族群最大利益而做出最佳選擇。研究不僅窺察到螞蟻的覓食策略及族群內的合作,更結合了物理與生物現象。除了能用以探討生物的決策與群體行為,更期待能將模型發展成新的生物分析方法,具應用及發展價值。