全國中小學科展

第51屆--民國100年

「生」「生」不息—本土種石田螺及外來種多稜角螺之生殖生物學

多稜角螺Angulyagra polyzonata為臺灣近期發現的外來種螺類,目前主要分布在屏東縣九如鄉崇蘭新圳。本實驗從生殖生物學探討外來種多稜角螺對本土種石田螺可能造成的影響,發現多稜角螺數量遠大於石田螺數量,兩者最小生殖體長約為16~18 mm,但個體平均懷胎數,多稜角螺卻高於石田螺。多稜角螺雌螺有效生殖個體占族群中的47 %,而石田螺雌螺有效生殖個體占族群中的46 %。相對死亡率累加至有效生殖體長之前,石田螺占族群中的91.82%,多稜角螺占族群中的91.73%。預估下一世代數量及可存活達生殖體長的數量,多稜角螺數量大於石田螺,兩者相差約8倍。從以上的資料可以看出,多稜角螺在生殖潛能上具有相對優勢,且已嚴重影響石田螺的生存空間,對臺灣生態的影響不容忽視。

土石流~我不怕!探討坡地植生草種根系與水土保持的關係

藉由研究坡地植生草種及常用水土保持物種為何能有效達到水土保持之目的,以及相關物種其根系與防止土壤沖蝕之關係,希望能瞭解植物根系與水土保持的相關性,並進一步與植生工程結合,作為道路旁的坡道或建築物施工方式的參考,以期減少自然災害所造成的損失。

手到「禽」來—智慧型「鳴禽類速查檢閱表」觀念和技術的建立與應用

本研究透過一種新的嘗試,將鳴禽類識別、檢索技術與行動科技產品相互結合,其中把鳴禽類識別技術中記憶的部份,採用科技軟體、硬體的方式加以改善或減輕負擔,將以往厚重繁複的書籍及圖鑑,改以只需要攜帶一個電子化、可速查的鳥類圖鑑,就可親身接觸並在自然環境下進行體驗及學習,相信這樣的方法與應用,對於推廣生態教育及生物資源調查,或是用於校園互動式教學,有所助益;進而增進自然與人類的互動與接觸,而體會生命的可貴,讓人們共同珍惜這塊土地,並了解鳥類保育的重要,使它不遭受破壞,讓台灣土地上的所有生物能夠擁有一個良好的生活環境。

洞穴十字路—揭開東帝汶近萬年的氣候秘辛

以東帝汶Monkey cave的MC2石筍進行鑽孔,拋光,得到各段的石筍粉末後,以鈾釷定年法得知生成年代,並得出石筍δ18O數值。東帝汶Monkey cave的MC2石筍有81個鑽孔點,δ18O值介於-4.237 ‰~-2.452 ‰之間,δ18O氧同位素的變動範圍約在1.8 ‰之間。 MC2石筍生長時期13542~10740年前,即更新世晚期。東帝汶MC2石筍在早期δ18O較晚期數值較重,而到後期較接近10740年前則是δ18O有一直變輕的趨勢,由此可看出早期雨量較晚期為少,且雨量呈現增加的趨勢,代表溫度上升,上升氣流較強,雨量較多所致。東帝汶MC2石筍和約萬年前中國南京葫蘆洞石筍的δ18O值比較,呈現相反的趨勢,與新仙女木事件發生時(12800~11500年前),大西洋北部大量融冰注入,而造成暖流無法北上,造成低緯度溫度較高,雨量較多的有關。

滑翔的舞姬—解析大白斑蝶驚艷飛行

本研究以流體力學的角度,透過仿生模型,評估蝴蝶型態構造的差異,在生物演化適應上的意義。觀察大白斑蝶(Idea leuconoe)的滑翔運動,並與同屬之Idea stolli比較。發現Idea stolli的滑翔能力較I. leuconoe佳,因I. stolli擁有更細長的前翅,即更高的展弦比,可減少誘導阻力,所以飛行效率更高,滯空時間更長。調整前翅角度比較升阻比,再與實際蝴蝶滑翔的姿勢比較,發現蝴蝶確實是以最佳姿勢來達成最有效率的滑翔。研究發現翅膀型態上的差異,是生物演化適應環境的結果。依其棲地特色,推論棲息於風勢較亂之海岸的I. leuconoe,演化出較為短小渾圓,抗風性佳的翅膀,適應海岸棲地;而棲息於內陸次生林的I. stolli則演化成更為細長的翅膀形狀,更利於在穩定的環境中,發揮極盡的滑翔能力。

良藥『不』苦口—如何有效改善中藥的苦味

本研究調查六年級小學生後顯示,83%吃過中藥,44%吃過轉骨方等幫助骨骼生長的中藥;高達90%感受中藥的苦味,只能採用「事後補救」的方式改善苦味,因此,以「事前改善」苦味為目標。選擇本草綱目裡屬於「大苦」、「大寒」的龍膽草和黃連做為實驗的對象,以科學中藥和水煎湯藥兩大部分,自己研究創新和找出市面上改善中藥苦味和不影響藥效的方法,並以官能品評法進行實驗。研究結果顯示,科學中藥的膠囊和錠無論視味覺最能改善中藥苦味,缺點是必須經藥廠生產或中醫診所配製;澱粉紙兼具改善中藥苦味、成本低廉和在家DIY的優點,經驗證其含科學中藥常添加之澱粉,可做為其隔絕中藥苦味之用。調劑糖粉,無論甘草或優格口味對於龍膽草改善中藥苦味效果較佳、對於黃連效果則較差。水煎湯藥,黑糖果凍改善中藥苦味效果最佳、無糖果凍次之,皆比服用水煎湯藥好,且口感較滑順。製成果凍後開始感覺苦的時刻仍比科學中藥早,所以建議儘快服用。

就「油」自取—風動式海面浮油自動汲取器之製作與探討

本文旨在探討:利用簡單創意,自行研發一款免耗能、免耗材、低成本海面除油裝置的可行性。研發流程劃分為三個研究階段。在階段一的實驗中,我們探究了各式浮具的適用性,發現:配置得當的浮球(板)能提供汲油器相當優異的浮性、穩定性和荷重性。在階段二的實驗中,我們以改變泵浦導管相關變因的方法,探討簡易離心泵浦的基本特性和能力限制,並進一步確認其應用在本裝置的可行性。最後的研究階段中,我們整合了以上的研究成果,成功的研發出一款海面除油裝置-「布袋蓮號」模型。此款風動能汲油器模型經歷波浪、浮油、黏稠環境等模擬試驗,證實在12m/s風速下,可於常浪、中黏稠度浮油環境中執行除油任務。

條碼識圖—影像式條碼辨識系統

以隨手可得拍攝影像的工具(如手機、數位相機、攝影機、網路攝影機等)及網際網路的便利性,讓使用者能隨時透過書籍條碼影像向遠端資料庫查詢相關的資訊。本次研究以「ISBN書籍條碼」為例,經過條碼影像的擷取、偵測並分割出影像中的條碼、歪斜校正以及辨識後,透過網際網路,從ISBN書籍資料庫中查詢出該書籍的相關資訊,讓我們體驗行動通訊科技所帶來的便利。

剋「螨」!天敵立大功!

二點葉螨的生活史經過卵、幼螨期、若螨期及成螨四個齡期。二點葉螨的卵從孵化到發育成熟為成螨,在15℃需19.9天,30℃只需6.39天。二點葉螨的卵長平均0.14mm;雌成螨體長平均為0.54mm;雄成螨體長平均為0.40mm,較雌螨小。利用天敵捕食二點葉螨的卵,在15℃到35℃的條件下,捕植螨一日捕食量從39粒增為75粒;三齡草蛉幼蟲一日捕食量由1454粒增為2195粒。由此可知,草蛉幼蟲捕食量遠大於捕植螨,但是草蛉幼蟲在葉片上活動時不如捕植螨來的靈巧,而且在35℃時全數死亡。因此建議平時以捕植螨做防治,在螨害情況嚴重時釋放草蛉幼蟲做全面防治,提供農民做參考。

尋尋「冪」「冪」—連續整數冪次和公式解之簡潔表示法

首先定義:對任意自然數k,(x k)=x(x-1)(x-2)...(x-k+1)/k!。並證明對任意的多項式f(x),若它對所有整數m取整數值f(m),則f(x)=A0+A1(x 1)+A2(x 2)+...+An(x n),其中A0, A1, A2,..., An都是特定的整數值。接著證明:若f(x)=xk,則xk=A1(x 1)+A2(x 2)+...+Am(x m)+...+Ak(x k) ,其中Am=Σ(-1)j(m m-j)(m-j)k ,m=1,2,...,k。在此公式中依次取x=1,2,3,...,n,得Sk(n)=1k+2k+3k+...+nk=A1(n+1 2)+A2(n+1 3)+...+Am(n+1 m+1)+...+Ak(n+1 k+1)為n的k+1次多項式。 且Am=Σ(-1)j(m m-j)=∆mf(0) ,其中∆mf(0),表示f(x)的第m次差分在x=0的值。若將其化成多項式的形式,可得Sk(n)=1k+2k+3k+...+nk=1/(k+1)Σ(k+1 i)Pink+1-i,Pi=Bi(i≠1),P1=B1+1。或 Sk(n)=1/(k+1)Σ(k+1 i)Bi(n+1)k+1-i,其中 為伯努利數列,滿足遞迴式:Σ(k+1 i)Bi=0且B0=1。進一步將Bi的下標改成上標,可得Sk(n)=1k+2k+3k+...+nk=1/(k+1)[(n+1+B)k+1-Bk+1],滿足(1+B)k+1-Bk+1=0,但必須將每個Bi視為相對獨立的數。