作品吊稱：幾分甜＊螞蟻取食偏好

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燃彰祁
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1 臺南市第五十一屆公私立國民中小學科學展覽會作品說明書組別 : 國中組國小組科別 : 物理化學生物地球科學數學生活與應用科學作品名稱 : 幾分甜 - 螞蟻取食偏好關鍵詞 : 螞蟻甜度蛋白質 ( 最多 3 個 ) 編號 : 製作說明 : 1. 說明書封面僅寫科別組別作品名稱及關鍵詞 2. 編號由承辦單位編列 3. 封面編排由參展作者自行設計

2 目錄摘要...1 壹研究動機...1 貳研究目的...1 參研究設備及器材...2 肆研究方法與結果...2 伍討論...13 陸結論...13 柒參考資料及其他...14 圖目錄圖 1 校園螞蟻分布圖...3 圖 2 螞蟻對固體食物的取食偏好...4 圖 3 螞蟻對液體食物的取食偏好...6 圖 4 黑頭慌蟻對不同距離食物取食情形...7 圖 5-1 黑頭慌蟻對不同糖水的偏好...9 圖 5-2 黑頭慌蟻對不同糖水的偏好分析...10 圖 7-1 熱帶火蟻取食蛋白質香瓜香料及草莓香料糖水溶液的情形...12 圖 7-2 不同時間熱帶火蟻取食 A B C 水溶液的情形...12 表目錄表 1 螞蟻築巢點及特徵分析表...2 表 2-1 固體食物的消耗量...4 表 2-2 黑頭慌蟻取食固體食物的時間表...5 表 3 黑頭慌蟻取食液體食物的時間表...6 I

3 摘要在台南市大同國小的校園可以發現三種主要的螞蟻, 分別是熱帶火蟻狂蟻及小黃家蟻, 我們紀錄校園內螞蟻的分布地圖, 製作一份螞蟻圖鑑, 並以螞蟻為研究主題, 觀察螞蟻的取食偏好本次研究的發現包括 : 1 提供酵母粉奶粉砂糖冰糖鹽味精胡椒粉等固體食物, 黑頭慌蟻的工蟻搬運最多的是酵母粉, 而胡椒砂糖和鹽也有微量被搬回蟻巢 2 將酵母粉奶粉砂糖冰糖鹽味精胡椒粉配製成 10% 的水溶液, 黑頭慌蟻在取食冰糖水的時間最久, 對於奶粉水一點興趣都沒有 3 食物置放的距離不會影響黑頭慌蟻的取食順序 4 黑頭慌蟻對楓糖和蔗糖的喜好程度遠大於蜂蜜和果糖 5 酒精可以讓食物的氣味較快散發, 誘集螞蟻到達取食的時間較快, 但不影響螞蟻對食物的取食總量 6 香瓜及草莓的氣味會誘集螞蟻取食, 加了花生醬會降低螞蟻的食慾 7 甜度不是螞蟻選擇進行取食的主要因素壹研究動機家裡有很多好吃的食物, 不管藏在哪裡, 都會被螞蟻發現, 最後常常都要和螞蟻共享這些美食, 我們絞盡腦汁的想有沒有解決辦法, 後來想到, 如果知道家裡的食物有哪些是螞蟻喜歡的? 找到螞蟻最愛的東西, 利用它把螞蟻抓起來, 這樣螞蟻就不會再來和我搶食物了! 另外, 在我們四年級的時候, 有學到昆蟲世界單元, 告訴我們如何飼養觀察昆蟲, 了解昆蟲與環境的關係 ; 加上這學期動物的生活單元, 我們更進一步的知道動物覓食的實例, 從課本及老師上課補充, 知道螞蟻是社會性的昆蟲, 有蟻后工蟻兵蟻, 他們都有不同的任務有了這些知識, 就和有同樣困擾的同學討論, 決定研究螞蟻的取食偏好, 再解決我們的問題貳研究目的一紀錄校園內螞蟻的分布地圖, 製作一份螞蟻圖鑑二探討螞蟻對固體食物的取食偏好三探討螞蟻對液體食物的取食偏好四測試螞蟻對同樣的食物在不同距離的取食選擇五螞蟻對果糖蜂蜜楓糖及砂糖取食偏好研究 1

4 六添加蛋白質及酒精對螞蟻誘集的影響參研究設備及器材放大鏡相機 1.5C.C. 離心管滴管冰糖砂糖酒精蛋白腖花生醬胡椒啤酒酵母粉奶粉香瓜香料紅色食用色素藍色食用色素綠色食用色素楓糖蜂蜜果糖紙盤鹽自來水紙筆圓規肆研究方法與結果研究問題一哪裡有螞蟻的家? 研究方法 : 在台南市大同國小的校園中尋找螞蟻的家, 先發現螞蟻後, 再沿著螞蟻的行進路徑, 尋找螞蟻的家, 利用放大鏡及顯微鏡觀察螞蟻特徵型態, 再對照圖鑑鑑定螞蟻的種類, 紀錄蟻窩週遭環境和螞蟻築巢點及特徵分析表研究結果 : 在校園中主要有三種螞蟻, 其中熱帶火蟻有三個大族群, 還有小黃家蟻及狂蟻, 分佈情形見圖 1, 螞蟻築巢點及特徵分析見表 1 表 1 螞蟻築巢點及特徵分析表圖片螞蟻名稱築巢地點及編號熱帶火蟻中庭菜園 (No.001~003) 小黃家蟻垃圾場 (No.004) 特徵熱帶火蟻會堆積沙土成土丘狀, 它們的蟻巢面積較大且有許多出口若食物中含有豐富的蛋白質, 兵蟻會出來搬運食物小黃家蟻無觀察到兵蟻的行跡, 走過的路上有一條明顯軌跡狂蟻垃圾場 (No.005) 狂蟻非常神經質, 只要周圍有一點點變化, 例如影子移動, 就會驚慌失措的跑走 2

5 圖 1 校園螞蟻分布圖研究問題二搬的動嗎? 研究方法 : 居家最常出現的是黑頭慌蟻, 因為我們在部份的實驗中使用黑頭慌蟻為研究樣本, 在飼養的黑頭慌蟻蟻巢上方架設取食帄台, 將啤酒酵母粉奶粉砂糖冰糖鹽味精及胡椒粉放在一樣長寬各為 3 公分的塑膠淺盤, 再逢隨機放置在取食帄台上, 觀察經過 1 分鐘 10 分鐘 20 分鐘 30 分鐘, 黑頭慌蟻至淺盤取食的數量, 並記錄固體食物的消耗重量研究結果 : 黑頭慌蟻對固體的食物都不太喜歡, 比較喜歡的只有啤酒酵母粉, 而且觀察到工蟻搬運的情形 ( 圖 2) 雖然有螞蟻停留在砂糖上, 但是固體的消耗量仍然是啤酒酵母粉最多, 此現象與書本說的黑頭慌蟻喜好食物特性不同, 因此推論 ( 一 ) 冰糖與砂糖的顆粒較大, 對黑頭慌蟻而不方便取食 ; 相較之下, 啤酒酵母粉含有豐富的維他命礦物質及蛋白質, 重點是顆粒小成粉末狀 ( 表 2-1) ( 二 ) 奶粉對黑頭慌蟻的取食行為也表現出興致缺缺, 其原因可能為奶粉中含有其他添加物, 導致黑頭慌蟻不喜歡 ( 三 ) 味精的成分有一種氨基酸, 看來黑頭慌蟻也興趣缺缺 ( 表 2-2) 3

6 試驗進行 1 分鐘試驗進行 10 分鐘試驗進行 20 分鐘試驗進行 30 分鐘圖 2 螞蟻對固體食物的取食偏好表 2-1 固體食物的消耗量物品盤子淨重重量 ( 加淨重 ) 實驗後重量 ( 加淨重 ) 消耗量鹽 0.48g 1.48g 1.44g 0.04g 砂糖 0.52g 1.52g 1.47g 0.05g 胡椒 0.53g 1.53g 1.43g 0.1g 味精 0.52g 1.52g 1.52g 0 冰糖 0.46g 1.46g 1.40g 0.06* 奶粉 0.51g 1.51g 1.52g -1( 因受潮 ) 酵母粉 0.48g 1.48g 1.33g 0.15g** ** 表示消耗量最多,* 表示消耗量次多 4

7 表 3-2 黑頭慌蟻取食固體食物的時間表實驗食物第一隻螞蟻來的時間第一隻離開的時間喜愛排名啤酒酵母粉 6 分 8 分 35 秒 1 奶粉砂糖 18 分 23 秒 24 分 3 秒 2 冰糖鹽 26 分 28 秒 28 分 3 味精胡椒粉註 : 無時間記錄欄位則表示黑頭慌蟻無取食行為研究問題三哪種水好喝? 研究方法 : 為山更進一步驗證研究問題二的結果與推論, 我們在飼養的黑頭慌蟻蟻巢上方架設取食帄台, 將啤酒酵母粉奶粉砂糖冰糖鹽味精及胡椒粉調成 10% 的水溶液, 裝入 1.5cc 的離心管, 再隨機放置在取食帄台上, 觀察經過 1 分鐘 10 分鐘 20 分鐘 30 分鐘, 紀錄螞蟻取食液體食物的情形研究結果 : 與研究問題二搬得動嗎? 的結果相比較, 發現 ( 一 ) 黑頭慌蟻對液體的食物都很喜歡 ( 圖 3), 只有奶粉水仍然是列為拒絕往來戶, 但味精水有嚐試可是興趣還是不大 ( 二 ) 黑頭慌蟻最喜歡冰糖水和糖水驗證之前的推論, 因固體的砂糖冰糖真的太重了, 導致黑頭慌蟻不便搬運而取食運動就減少 ( 表 3) 5

8 試驗進行 1 分鐘試驗進行 10 分鐘試驗進行 20 分鐘圖 3 螞蟻對液體食物的取食偏好試驗進行 30 分鐘表 4 黑頭慌蟻取食液體食物的時間表實驗食物第一隻螞蟻來的時間第一隻離開的時間喜愛排名啤酒酵母粉 4 分 5 分 30 秒 6 奶粉砂糖 3 分 14 分 13 秒 2 冰糖 4 分 30 秒 25 分 44 秒 1 鹽 17 分 50 秒 19 分 20 秒 5 味精 9 分 12 分 10 秒 4 胡椒粉 24 分 35 秒 29 分 10 秒 3 註 : 無時間記錄欄位則表示黑頭慌蟻無取食行為 6

9 研究問題四吃東西要爬多遠? 研究方法 : 在飼養的黑頭慌蟻蟻巢上方架設取食帄台, 以取食橋為中心, 畫出半徑 6 公分 12 公分 18 公分等 3 種不同距離, 將冰糖調成 10% 的水溶液, 裝入 1.5cc 的離心管, 放置在不同取食距離上, 觀察經過 1 分鐘 10 分鐘 20 分鐘 30 分鐘, 紀錄螞蟻取食液體食物的情形研究結果 : 經過 2 分 10 秒時, 螞蟻首先吃了距離蟻窩 18 公分的糖水 ; 在 6 分 33 秒時, 吃了距離蟻窩 6 公分的糖水 ; 在 6 分 40 秒時, 吃了距離蟻窩 12 公分的糖水距離 18 公分是最早取食的點, 其次為 6 公分, 最後是 12 公分的糖水 ( 圖 4) 試驗進行 1 分鐘試驗進行 10 分鐘試驗進行 20 分鐘圖 4 黑頭慌蟻對不同距離食物取食情形試驗進行 30 分鐘 7

10 研究問題五哪種糖好吃? 研究方法 : 由前面的實驗知道了黑頭慌蟻愛吃糖, 所以我們找了不同的糖有蜂蜜果糖砂糖及楓糖, 並調成 10% 的水溶液 ; 在飼養的黑頭慌蟻蟻巢上方架設取食帄台, 將裝入塑膠淺盤中, 再隨機放置在取食帄台上, 以數位相機攝影記錄經過 1 分鐘 5 分鐘 10 分鐘 20 分鐘 30 分鐘 40 分鐘 50 分鐘 60 分鐘 90 分鐘及 120 分鐘, 黑頭慌蟻取食液體食物的情形研究結果 : 黑頭慌蟻最喜歡砂糖溶液和楓糖溶液, 對於蜂蜜和果糖, 並沒有多大的興趣 ( 圖 5-1 圖 5-2) 試驗進行 1 分鐘試驗進行 5 分試驗進行 10 分鐘試驗進行 20 分鐘 8

11 試驗進行 30 分試驗進行 40 分鐘試驗進行 50 分鐘試驗進行 60 分鐘試驗進行 90 分鐘圖 5-1 黑頭慌蟻對不同糖水的偏好試驗進行 120 分鐘 9

12 螞蟻數量螞蟻數量螞蟻數量蜂蜜取食試驗楓糖取食試驗觀察時間 ( 分鐘 ) 觀察時間 ( 分鐘 ) 果糖取食試驗觀察時間 ( 分鐘 ) 圖 6-2 黑頭慌蟻對不同糖水的偏好分析研究問題六怎樣比較香? 研究方法 : 老師在上課時告訴我們螞蟻是嗅覺靈敏的昆蟲, 因此想了瞭解氣味對螞蟻誘引效果的影響所以我們特地調配了添加不同氣味的糖水, 分別加了酒精香瓜汁以及花生醬, 另外添加藍色色素分便觀察將 (A)10 % 糖水,(B)10% 糖水添加酒精,(C)10% 糖水添加香瓜汁,(D)10% 糖水添加花生醬等四種液體食物滴在紙盤上分別放置在校園螞蟻族群編號 no.002 no003 及 no004 處, 觀察 5 分鐘 10 分鐘及 60 分鐘螞蟻取食情形研究結果 : 觀察發現小黃家蟻最喜歡 (C)10% 糖水添加香瓜汁, 一放下去馬上圍繞取食, 第二個選擇是 (B)10% 糖水添加酒精,(D)10% 糖水添加花生醬是最後的選擇而熱帶火蟻與小黃家蟻取食的順序不同, 最先取食 (B)10% 糖水添加酒精, 對於 (D)10% 糖水添加花生醬比較晚進行取食, 但是三個螞蟻族群最後都將所以液體食物吃光光 ( 圖 6) 10

13 no004: 小黃家蟻 no003: 熱帶火蟻 no002: 熱帶火蟻 5 分鐘取食情形 5 分鐘取食情形 5 分鐘取食情形 10 分鐘取食情形 10 分鐘取食情形 10 分鐘取食情形 60 分鐘取食情形 60 分鐘取食情形 60 分鐘取食情形圖 6 酒精及花生醬添加的糖水溶液與香瓜汁的比較研究問題七蛋白質的影響? 研究方法 : 熱帶火蟻的覓食習性喜歡含有較多蛋白質的食物, 因此為了瞭解蛋白質對熱帶火蟻誘引效果的影響, 調配了 (A)10% 糖水添加酒精, 再加入蛋白質及藍色食用色素 (B)10% 糖水添加酒精, 再加入綠色色素 (C) 10% 糖水, 再加入紅色色素, 添加色素目的為方便觀察將藍色紅色及綠色等三種液體食物滴在紙盤上分別放置在校園熱帶火蟻族群處, 觀察螞蟻取食情形研究結果 : 熱帶火蟻最先取食含但蛋白質的糖水 ( 藍色 ), 但是對所有液體食物都喜歡吃 ( 圖 7-1, 圖 7-2) 11

14 5 分鐘取食情形 30 分鐘取食情形圖 7-1 熱帶火蟻取食蛋白質香瓜香料及草莓香料糖水溶液的情形圖 8-2 不同時間熱帶火蟻取食 A B C 水溶液的情形 12

15 伍討論 1 螞蟻搬移固體食物應該與蟻群的需求和能不能搬的動有關, 由實驗中發現黑頭慌蟻對酵母粉消耗量最多, 可能因含有豐富的維他命礦物質及蛋白質, 且顆粒小成粉末狀而糖類, 冰糖砂糖消耗量分別 0.06g 及 0.05g, 因糖顆粒對黑頭慌蟻而言太大了, 螞蟻無法搬移另外, 黑頭慌蟻對於未曾取食過的物品, 會好奇的搬回蟻窩, 所以胡椒及鹽也被搬回蟻巢而奶粉因為受潮, 所以實驗後變重了 2 覓食螞蟻會進行食物搜尋, 因此對於試驗配製各種水溶液, 都會先短暫停留後離去, 再召集更多的蟻群進行取食黑頭慌蟻取食冰糖水及糖水的螞蟻數量最多, 停留的時間也最久, 因為黑頭慌蟻喜好甜食但是黑頭慌蟻不喜歡奶粉水, 奶粉泡水後成懸浮狀, 又有點黏性, 可能黑頭慌蟻怕被黏住, 所以不敢去取食 3 黑頭慌蟻群中的覓食蟻在進行覓食時是以 S 型方式前進搜尋, 只要先發現就會先進行取食, 和試驗的糖水放置的遠近位置無關 4 如果以砂糖的甜度為 100 計算, 果糖的甜度比為 173, 蜂蜜的甜度比為 97, 楓糖漿的甜度比為 64 螞蟻對糖的感覺應該與人不同, 對甜度比 173 的果糖最不喜歡, 不管在哪個觀察時間, 圍繞在果糖周圍的螞蟻數都是最少的螞蟻也不喜歡蜂蜜, 甜度不是決定螞蟻取食的決定因素, 而果糖與蜂蜜是單糖, 砂糖和楓糖是雙糖, 因此糖的種類才是螞蟻決定取食的原因 5 黑頭慌蟻嗜吃甜食, 熱帶火蟻也有同樣的習性, 添加酒精的糖水和無酒精的糖水螞蟻一樣喜歡吃, 但是有酒精的糖水, 螞蟻比較早來吃, 因為酒精的氣味會較快將味道散發螞蟻最後才選擇添加花生醬的糖水, 因為添加花生醬的糖水比較黏稠, 可能取食比較不容易, 因此先將容易吃的吃完, 最後再取食較黏稠且不易取食的食物 6 熱帶火蟻非常喜歡添加了蛋白質的糖水, 因為熱帶火蟻會進行獵食, 大部分獵物都富含蛋白質, 蛋白質是螞蟻帅體成長必須的營養物質而我們精心設計各種食物, 螞蟻最後都會以愛就是把食物吃光光來回報我們陸結論 1 螞蟻會先行選擇容易搬運的食物 2 螞蟻喜歡大部分的糖水, 比較不喜歡同屬於單糖的果糖和蜂蜜 3 距離對螞蟻選擇食物沒有影響 4 螞蟻會先去選擇比較早發現的食物 5 螞蟻會先選擇容易吃到的液體 6 熱帶火蟻喜歡吃有蛋白質的東西 7 進行螞蟻取食偏好, 要在螞蟻進行取食的時間觀察, 最好是早上或是黃昏, 日正當中, 螞蟻都會躲回溫暖的蟻巢 13

16 柒參考資料及其他中文部分林春暉 ( 民 84) 昆蟲的生活光復書局企業股份有限公司張永仁 ( 民 87) 昆蟲入門遠流出版張碧員 ( 民 88) 台灣昆蟲記大樹文化出版蔡承志譯 ( 民 88) 螞蟻. 螞蟻遠流出版網站資源螞蟻的家 ( 民 100 年 3 月 15 日 ) 取自: 科學人 ( 民 100 年 3 月 15 日 ) 家屋螞蟻覓食記取自: 14

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1 10 中華民國第四十六屆中小學科學展覽會作品說明書國小組生活與應用科學科第三名 080826 驅蟑達人皂得住 ~ 天然環保驅蟑皂學校名稱 : 臺北縣永和市秀朗國民小學作者 : 小五田乃嘉小五張志宏指導老師 : 朱中梧吳錦勳小五蔡承軒關鍵詞 : 美洲蟑螂趨避性植物 1 10 1. 2. 3. 4. 10cc 5. 6. 7. 8. 9. 75% 2 1-2 10 1 5 8 7 6