全國中小學科展

第三名

探討燈科魚對溫度變化的適應能力

原產於熱帶水域,同屬於燈科類的魚種中-紅蓮燈魚(Paracheriodon axelrodi,圖一) 比日光燈魚(Paracheriodon innesi,圖二)更能適應30℃ ~ 37℃的環境。這兩種魚在生物分類、體型及外表上皆十分相似,然而對溫度適應能力確有顯著的差異。我們認為被高溫誘導出的蛋白質啟動了潛在的保護機制,造成對的高溫耐受性。藉由萃取魚體蛋白,並以一維電泳及二維電泳分析蛋白質表現,可看出紅蓮燈魚與日光燈魚從正常溫度(21℃)到較高溫度(30℃)時皆誘導出蛋白質,但紅蓮燈魚的蛋白質表現量改變較顯著;在相同的溫度下,紅蓮燈魚的蛋白量也比日光燈魚高出許多。接著我們進一步以質譜儀分析,得知這些被誘導出的蛋白質皆與肌肉細胞的運作有關,這些蛋白質維持了魚基本的生命現象。

聰明的百香果,捲!捲!捲!

植物向觸性的介紹常以牽牛花的莖或是葡萄的捲鬚莖為例,這些莖碰觸到物體時,會發生捲束行為而束緊該物體。本實驗觀測發現:百香果的捲鬚莖即使未捲束到其它物體,亦可直接回捲而形成「彈簧狀」,若捲鬚莖捲束到其他物體,則會逐漸增加拉力,以縮短百香果枝條與該物體之間的距離。本實驗依據:外型觀察、切片觀察與拉力測量的結果,將百香果的捲束行為分為「初抓」、「束緊」、「回捲」、「硬化」四個階段。本實驗認為:「初抓」、「束緊」的行為,與一般向觸性之捲束行為相似,但「回捲」的行為則不發生於牽牛花與葡萄。此外,緊實捲束物體的捲鬚莖,其基部直徑多大於未捲束其它物體而直接回捲之捲鬚莖。

養豬廢水污染終結者—功能藍菌

本實驗利用頓頂節螺藍菌(學名Arthrospira platensis)來分解或吸收養豬廢水中的有機物質及代謝剩餘物,將藍菌漸進式馴化,以「人擇」提升其對污水的耐受度,並使用未滅菌之「原廢水」來飼養,且不添加任何營養鹽。以此藍菌分解濃度20%的原廢水,進行水質檢測及菌種濃度監測。結果於第3天達到環保署豬廢水的排放標準:化學需氧量<600,懸浮固體<150,有效的分解硝酸鹽、磷酸鹽及銨根等污染物質、去除臭味。所生產的頓頂節螺藍菌(俗稱螺旋藻)還可用於養豬飼料中,以期提升肉豬的品質及免疫力。已有養豬戶在50噸的大型藍菌池中測試本實驗結果,去污效果良好且可回收藍菌做為飼料。此成本低廉且有經濟效益的廢水處理法,適用於中、小型養豬戶來處理豬廢水以降低污染源。

三度空間碰撞

上個學期,我們在物理課學了動量不滅定律,並做過二度空間碰撞的實驗之後,同學們在一起討論:三度空間內的碰撞結果會怎樣呢?要如何證明呢?於是有人發言:非利用閃光攝影辦不到,而且需幾架攝影機同時運用。」當時我們深深不以為然,為什麼不能用些簡單的器材證明呢?我們就證明看看。

物體質心的位置

本文純以數學方法來探討一們物理上的問題一物體質心的位置,文分三節,第一節中以數學的形式來定義 n維歐氏空間中的物體及其密度和質心,並討論凸集合的一些性質,第二節引述了Hahn-Banach 定理而不加證明,但證明它的一個有用的推論,以作為討論物體質心的依據,第三節則為本文的主題,證明了具有凸領域的物饅其質心必在其領域之中,並進而說明了一般物體質心的位置。值得注意的是物理世界中真實的物體,其密度和質心均符合本文第一節中 n=3的定義,因此本文的結論自然適合物理上實際的情況,然而本文所述較實際略為一般化。本文牽涉一點基本的泛函分析,測度論和拓樸學,由於所用到的一些性質均屬相當基本的論述,故並未註明參考書目。

奇妙的水面

有一天,我和鄰居的同學玩摺紙船,後來李家慶同學提議要放到水裏,我們就拿了一盆水,把紙船放下去。咦!怪事發生了!船兒怎麼都跑到盆邊來了?紙船自己又怎麼會跑呢?我們都不知道原因,因而發生了疑問。就這樣,便引起了我們研究的動機。

奇異的虎頭蜂巢

我家果園裏的一深樹上,架著一窩好大的蜂巢。真奇怪,為什麼蜂巢內的蜂室是正六邊形,排列得那麼整齊美觀?為了探求問題的答案,我們做了八個簡單有趣的實驗。從實驗中就可以很容易的找到答案。

「非對稱性螺旋槳定理」之探討

「非對稱性螺旋槳定理」是一個很有趣的定理,並且有好幾個相類似的推廣性質。我們 試著自己提出這些性質的證明,並且嘗試作一些推廣的探討。

中體西用─以抗生素觀點來看中藥抑菌程度

上課時老師說:「除了課文中所提到的安非他命等藥物濫用,我們所用的抗生素也是藥物濫用的一個例子。」經過查詢,我們發現許多細菌的抗藥性都到了極限,於是興起了我們探討中藥抑菌實驗的念頭。我們將藉由中藥與抗生素的抑菌強弱做比較,試以探討中藥是否有可能替代西方的抗生素,抑或提供新觀點,為細菌的抗藥性謀求解決之道。

奇妙的地熱

我們對自然科的活動,都非常有興趣,尤其是上「火山和地震」這一課時,談到「地熱的利用」,更是令我們關心而有興趣;老師又補充說:「現在世界上的許多國家,為了解決能源不足的問題,都正在努力尋找新能源,利用地熱就是其中的一項。我國是世界上第十一個研究利用地熱來發電的國家……」我們一方面感到非常光榮,一方面引起了我們進一步認識地熱的動機。在老師們的指導下,我們走向地熱谷,走向溫泉區,走向噴氣孔 … 一開始了有趣的觀察實驗活動。