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哇米諾娃-圓扁蟲的珊瑚表面附生性

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探究題目與動機
  在野外發現到 Waminoa 圓扁蟲喜好附著在珊瑚上,經觀察後發現 Waminoa 圓扁蟲的體 內具有和一般珊瑚體內相同的共生藻(蟲黃藻 Symbiodinium),並會因共生藻之趨光性和 圓扁蟲本身負趨光性影響其分布。然而若共生藻已可製造足夠養分,為何圓扁蟲會分布於 珊瑚表面上?此新奇的現象使我們決定投入研究。
 
探究目的與假設
● 探討圓扁蟲覆蓋珊瑚上之狀態隨光照改變之情形
● 以不同光頻率及光強度照射,探討不同條件之光下對圓扁蟲之吸引程度
● 探討圓扁蟲、珊瑚與光生存時的關係
● 研究圓扁蟲對珊瑚是否會造成實質的影響
 
探究方法與驗證步驟
一、 物種的特性
(1) Waminoa 具有棕色的口以及尾端的亮點為男性交配器官,其眼域分布在四周
(2)Waminoa 照強光時,會以頭之正向游離,具有負趨光性
(3)Waminoa 具有共生藻,其為蟲黃藻,可提供圓扁蟲能量,故圓扁蟲具有光聚性。
圖 1 Waminoa 扁蟲、圖 2 扁蟲在珊瑚上的分佈、圖 3 染色後的封片標本(紅色箭頭指向為共生藻)圖 1 Waminoa 扁蟲、圖 2 扁蟲在珊瑚上的分佈、圖 3 染色後的封片標本(紅色箭頭指向為共生藻)
二、Waminoa 扁蟲之生態及與珊瑚的關係探究
【實驗一、野外棲地觀察實驗】
圖 4-1 15:29 的扁蟲分布、圖 4-2 18:01 的扁蟲分布、圖 4-3 18:53 的扁蟲分布、圖 4 2016.09.09.Waminoa 扁蟲於龍洞灣海域 12 米深處之石珊瑚上隨時間的數量變化圖 4-1 15:29 的扁蟲分布、圖 4-2 18:01 的扁蟲分布、圖 4-3 18:53 的扁蟲分布、圖 4 2016.09.09.Waminoa 扁蟲於龍洞灣海域 12 米深處之石珊瑚上隨時間的數量變化
結果: 由觀察發現野外之石珊瑚上,扁蟲會隨著時間漸晚而聚集密度明顯下降
 
【實驗二、連夜密度觀察實驗】
圖 5(附註:當天大約於 18:00 天黑,養殖扁蟲之水缸大約於 19:30 熄燈)圖 5(附註:當天大約於 18:00 天黑,養殖扁蟲之水缸大約於 19:30 熄燈)
從實驗中可觀察到,大約於 19:30 熄燈後,肉質軟珊瑚上的扁蟲密度於晚上八點開始下降, 於早上 6:00 開始增加數量。
?狀軟珊瑚無法於密度數據上觀察出明顯規律變化,並不符合黑夜後密度下降之假說,除 了因此種珊瑚於夜晚體型變化的影響,也得知光線對扁蟲影響性並非很重要。 結論: 由此實驗得知扁蟲密度會隨著光線變化,而非日夜的改變。
 
【實驗三、黑夜間正反面分佈觀察實驗】
圖 6 三株肉質軟珊瑚正反面的扁蟲數量變化圖 6 三株肉質軟珊瑚正反面的扁蟲數量變化
結果: 由三株肉質珊瑚皆可發現圓扁蟲在夜晚時背面數量會增加,正面數量會減少,於早 上時正面數量又會恢復,並經計算發現珊瑚正反面的總數幾乎一樣,由此可推論出【實驗 二、連夜密度觀察實驗】圓扁蟲密度下降的原因,是由於圓扁蟲對光的需求,於早上時在 正面呈現光聚性。
 
【實驗四、扁蟲水族缸內分布觀察實驗】
圖 7 水族缸示意圖圖、圖 8 扁蟲在缸子中分布情形圖 7 水族缸示意圖圖、圖 8 扁蟲在缸子中分布情形
結果: 觀察水族缸內,Waminoa 只會分布在珊瑚表面上,由此可推知珊瑚對扁蟲的需求性
 
【實驗五、不同色光聚集情形觀察實驗】
藍光、紫外光、紅光、綠光圖 9 色光照射下之分佈情形,扁蟲皆圍成一圓之情況(圓直徑/距離光之垂直距離)(公分)藍光、紫外光、紅光、綠光圖 9 色光照射下之分佈情形,扁蟲皆圍成一圓之情況(圓直徑/距離光之垂直距離)(公分)
在控制光線強度和與珊瑚的垂直距離(18 公分)下,分別用不同波長的色光照射肉質珊瑚 30 分鐘後,發現圓扁蟲會出現負趨光性,但皆以燈光最強處為中心,圍成一直徑皆為 4 公 分的圓 (見圖 9)。再經由水下照度計測量,其光強度為 7x106 lux 結論: 由此可得光的波長不會影響扁蟲分佈密度,反而光的能量會直接影響其分佈。由科 學大觀園(大開眼界-動物的視覺與行為)得出,圓扁蟲可感測到不同方向光線的強度,並具 負趨光性的感光結構,因此無法存活於過多的光能量下,但因其體內的共生藻產生光聚性 而靠近,圓扁蟲便在趨光與避光間形成平衡點,此矛盾或許就是 Waminoa 光行為的新機制。
 
【實驗六、珊瑚表面上分離扁蟲實驗】
圖 10 扁蟲離開珊瑚後,在不同光照下的存活情形圖 10 扁蟲離開珊瑚後,在不同光照下的存活情形
由實驗發現扁蟲在離開珊瑚後,在不同的光照下皆在第五、六天急速的死亡,由此可得知 扁蟲無法只靠光線和體內的共生藻生存,需要珊瑚才能存活。
 
【實驗七、無珊瑚表面上照光實驗】
圖 11 圓扁蟲聚集在珊瑚表面光線處圖 11 圓扁蟲聚集在珊瑚表面光線處
經過一小時後,觀察到圓扁蟲皆分布於珊瑚表面光照處,無光照處圓扁蟲分布量明顯較少。 另一方面,置於培養皿中的圓扁蟲經過光照後卻不會往光的位置聚集。這代表圓扁蟲有無 分布於珊瑚表面上將影響其趨性,光照於珊瑚上才會影響扁蟲的分佈。 結論: 由實驗得珊瑚可能因照光產生較多黏液供扁蟲利用,吸引圓扁蟲往珊瑚光線處移動。
 
結論與生活應用
●Waminoa 圓扁蟲在珊瑚上的密度會隨著光線變化,入夜時密度會下降
●Waminoa 圓扁蟲受光強度在趨光與負趨光之間形成平衡點,其值為 7x106 lux
●Waminoa 圓扁蟲離開珊瑚後無法只靠光合作用提供生存所需的能量,得知珊瑚含圓 扁蟲生存所需之食物來源
●Waminoa 圓扁蟲是因珊瑚受光產生更多食物,而往珊瑚光照處聚集
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