第52屆--民國101年

樹居舉尾蟻（Crematogasterrogenhoferi）是台灣常見的樹棲性螞蟻，擁有完整社會結構的牠們必須有系統地分工、特別是有效率地尋覓食物以維持整個族群生存。過去文獻已提出螞蟻會用費洛蒙留下覓食記號，卻少有針對他們的覓食策略提出探討，故本實驗設計諸多模型欲探討舉尾蟻的覓食行為。我們嘗試以糖水或含糖水果餵養整個舉尾蟻巢，發現牠們不僅喜愛且會選擇最短路徑以到達食物源，並對食物源的位置有一定時間內的記憶性，實驗顯示可能是藉由空間物像、食物源顏色、地磁方向、重力方向與食物氣味等輔助記憶；一旦覓食過程遇到障礙時，舉尾蟻會彼此通知並嘗試突破障礙繼續前進。在面對不同覓食狀況的刺激時，舉尾蟻的反應竟充滿我們意想不到的智慧，值得未來繼續鑽研與探究。

去年學長姐的作品引發我們的好奇心，因此規劃一連串實驗，尋找易得又實用的茶色染材，以探討染汁色素的不同與最佳應用。在參考資料後，設計的實驗項目如：萃取前處理及測試、濾紙色層分析、比色方法、改變展開劑比例與應用於生活用品。實驗中發現，萃取液的顏色深淺與原料顏色無直接關聯，含有丙酮的展開劑能有效分離茶色染汁，茶色染汁都會被分離出黃橙色的成分，而不同的媒染劑會使染劑顏色多樣化，酸性媒染劑都能使染汁顏色加深。最後我們為多種染汁設計比賽，將他們上色於不同的材料，比較顏色多樣性。經過本研究，除更認識身邊的染材與應用方法，對環保議題也更加關心。希望經由本實驗，提升人們對植物染的興趣，進而推廣愛護資源的概念。

我們剪下廢鋁罐碎片與硫酸銅廢液進行氧化還原反應，使重金屬離子Cu2＋被鋁還原出金屬銅，即可過濾將固形物集中減廢處理。我們也利用廢鋁罐、廢鐵罐自製出第一代注射針筒式、第二代布丁盒式，發展到第三代果凍杯式的廢鋁鐵電池，雖可當成微形電解電鍍的電源，但要讓LED燈亮或風扇轉動卻很困難。我們接著製作廢鋁空氣燃料電池，過程並不順利，一直到找到了只讓氧氣通過而阻絕水穿透的石墨薄膜，才突破製造燃料電池的瓶頸，製作出具有價值且高功率的實用電池。我們還突破性的發現，以氯化鈉為電解液的鋁燃料電池放電後的分層膠狀物有類似鉀鋁礬膠體功能，其與硫酸銅溶液以2：1體積比的比例，可濾除銅離子，而達到以廢減廢的目的。

台灣水庫淤積問題相當嚴重，總淤積量約蓄水容量的17.44%，高達479,000,000m3，並持續淤積。而當清除水庫淤泥時延伸出的淤泥棄置問題及工程棄土問題，我們擬定一種加勁磚，以淤泥或工程棄土為主要填充材，添加第一型水泥為黏結材，加入適當水量可製成景觀磚，但因土體強度不足，而透過天然植物及環保回收料作為加勁材，藉此強化其抵抗外力之能力，達到減少淤泥或工程棄土問題兼具資源再生之功效。研究目的為探討使用淤泥或工程棄土，添加兩大類加勁材(天然、環保類)，研究加勁材對土體之抗壓、抗拉及抗折強度提升率之影響因素。經實驗模擬後，發現水泥添加量(W/C=2.0↓)與養護齡期(7天↑)為強度提升率之主要因素，而土體之握裹力以纖細加勁材具有最佳強度提升率。

符合畢氏定理X12+X22=X32的正整數解(X1,X2,X3)我們稱為三元畢氏數；符合N元不定方程式X12+X22+⋯+Xn－12=Xn2的正整數解(X1,X2,⋯,Xn－1,Xn)被稱為N元畢氏數。本研究更正陳揚叡同學在台灣2008國際科展中對N元不定方程式X12+X22+⋯+Xn－12=Xn2所提出的N元畢氏數一般解，並利用對圓點方陣的降階分奇偶數組加以探討，其中，奇數組是在(M+1)階方陣中透過一次降一階來探討三元畢氏數中X1＝2k+1的情況，而偶數組是在(M+2)階方陣中透過一次降二階來探討三元畢氏數中X1＝2k+2的情況。在獲得初步的成果後，又藉著直角三角形的擴充依遞迴定義的方式來進一步來探討N元畢氏數。最後，我得到N元畢氏數(X1,X2,⋯,Xm,⋯,Xn－1,Xn)的關係式(表一)。

紫蘇會出現紅葉或綠葉甚至交雜出現的現象，而綠葉品種的白蘇並無此現象，是什麼因素造成？本組以「光照時間、不同色光、照射部位、土壤酸鹼度」來探討紫蘇葉的顏色變化。實驗中發現：葉中紅色部分會從葉脈開始變色，然後由葉脈附近擴展到整片葉子，其中葉背又比葉面快變紅；葉子變綠時會先從葉緣往內開始變綠，最後葉脈才變綠，其中葉面又比葉背快變綠；適度光照(12、16小時)紫蘇，紅色產生的快且紅，光照少則紅色不易出現；照射單一色光時，藍色色光最有利於紫蘇色素產生，雙色光比單一色光更容易使葉片變紅；紅色色素的產生並不受其他部位的葉子的影響；土壤的酸鹼度，對紫蘇葉片顏色的產生沒有影響。

台灣馬口魚是分佈於台灣西部溪流上游的常見特有種，牠是溪釣客熟悉的魚種，但針對台灣馬口魚的學術研究卻很有限。本研究主要探討台灣馬口魚在人為飼養環境下對溫度的選擇、群游行為、選餌行為以及咬餌高度，依魚的體型大小及性別的差異，進行深入的分析。研究結果顯示三年齡的大型馬口魚與一、二年齡的中小型馬口魚成魚在選溫、咬餌率及咬餌時間等方面，均有不同，且控制魚群的整體游動趨勢，顯示台灣馬口魚為了適應台灣溪流生態環境，已發展出特有的行為，值得進一步探索。

我們發現味噌湯靜置時會呈現特殊的圖形，經研究發現可能與熱對流有關，便針對與其形成之圖案展開研究。我們的研究主要在探討各種環境上的變因(例如：流體的「濃度」、「厚度」與「溫度」)對對流胞的形狀、大小與溫度分布的影響。此外，我們也針對「不同溫度之液體混合」，以及「外加不同溫度之固體」對對流胞形成的影響。之後，我們改變液體的「黏滯性」，將實驗流體換成的組合，分析討論其對流胞與矽油所產生的對流胞之間的差異。希望能對「對流胞」的形成有進一步的認識，以便將來從事相關研究（如大氣、地球地函的活動等）時能有更深入的了解。

高砂熊蟬的幼生期約5~6年，而環境因子變動會影響蟬羽化，雨後蟬的羽化數量明顯下降。高砂熊蟬羽化月份為單一高峰（七月），每日羽化時間也呈現單一高峰（PM19:00~PM20:00）。終齡若蟲體長愈長爬行速度愈快，羽化停棲高度也較高，但標準化爬行速度則相似。終齡若蟲爬行停止後，至少需15分鐘不受干擾才進行羽化，開始羽化至羽化完成約耗時一小時，且各羽化階段時間相似。我們以蟬殼胸寬/體全長比值、前足腿節的齒狀突起、蟬殼顏色及前足腿節毛列分佈為主要鑑種特徵，再輔助測量特徵差異，我們可以準確的區別出七種研究樣本的蟬殼，且符合蟬的親源關係。而熊蟬屬三種蟬的蟬殼與成蟲的胸寬/體全長比值相近（都接近0.40），可以供從蟬殼鑑別出「熊蟬屬」的標準。

家鄉河川受到重金屬汙染的消息引發我對於改善重金屬汙染水進行研究的興趣。在這個實驗中，利用乾燥的橘子皮、檸檬皮、香蕉皮和花生殼作為吸附水中重金屬的物質，利用綠豆發芽率作為檢測水中重金屬離子是否減少的指標。結果發現受到重金屬汙染的水使綠豆發芽率降低。以果皮處理受污染的水一段時間後，發現果皮對於某些重金屬具有吸附的作用。其中，橘子皮對於鈷離子和鎳離子的吸附效果最佳；檸檬皮對於鈷離子、鉛離子和鎳離子的吸附效果較佳。香蕉皮對於鉛離子、鎳離子和鋅離子的吸附效果最好；花生殼對於銅離子的吸附效果最佳。但是，儘管果皮可以吸附重金屬，但大部份以果皮處理過後仍然無法使受污染的水恢復到未汙染前的狀況，所以避免人為汙染，才是解決汙染問題的根本之道。