全全國國高高職職學學生生 110022 年年專專題題製製作作競競賽賽暨暨成成果果展展

決決賽賽說說明明書書

群群別別::農農業業群群

參參賽賽作作品品名名稱稱：：探探討討發發酵酵木木屑屑 ppHH 值值對對鍬鍬形形蟲蟲（（CC..mm..ff））

體體色色變變化化之之影影響響

關關鍵鍵詞詞：：木木屑屑 ppHH 值值、、色色蟲蟲、、構構造造色色

I

目目 錄錄

摘要-----------------------------------------------------------------------------------------------

壹、研究動機------------------------------------------------------------------------------------

貳、研究過程-----------------------------------------------------------------------------------

一、作品製作文獻探討---------------------------------------------------------------------

(一) 鍬形蟲呈色原理--------------------------------------------------------------------

(二) 木屑 pH 值對蟲體體色之影響---------------------------------------------------

(三) 鍬形蟲之簡介-----------------------------------------------------------------------

二、作品製作之設備及器材---------------------------------------------------------------

三、作品製作流程圖示--------------------------------------------------------------------

(一)實驗設計------------------------------------------------------------------------------

(二)實驗步驟------------------------------------------------------------------------------

參、實驗結果與討論--------------------------------------------------------------------------

一、羽化顏色------------------------------------------------------------------------------

二、生長狀況------------------------------------------------------------------------------

三、壽命-------------------------------------------------------------------------------------

四、標本完成--------------------------------------------------------------------------------

肆、結論------------------------------------------------------------------------------------------

伍、參考資料------------------------------------------------------------------------------------

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II

圖圖 次次

圖 1.在蛹室中即將羽化的蛹-----------------------------------------------------------------5

圖 2.蛻皮完成，收起後翅的成蟲-----------------------------------------------------------5

圖 3.羽化大致結束，鞘翅逐漸黑化--------------------------------------------------------5

圖 4.成蟲-----------------------------------------------------------------------------------------5

圖 5.各式大小飼育箱 -------------------------------------------------------------------------7

圖 6.發酵木屑-----------------------------------------------------------------------------------7

圖 7.石灰-----------------------------------------------------------------------------------------7

圖 8.噴水器--------------------------------------------------------------------------------------7

圖 9.紅麥麩營養發酵粉-----------------------------------------------------------------------7

圖 10.楓香發酵木屑 5L -----------------------------------------------------------------------8

圖 11.木屑均勻打散放入箱內 --------------------------------------------------------------8

圖 12.營養添加劑(實驗組添加石灰粉)-------------------------- --------------------------9

圖 13.實驗組添加石灰粉 250cc ------------------------------- ------------------------------9

圖 14.紅麥麩營養發酵粉----------------------------------------------------------------------9

圖 15.加入紅麥麩發酵粉 500cc -------------------------------------------------------------9

圖 16.加蓋等待發酵即完成--------------------------------------------------------------------9

圖 17.對照組公蟲--------------------------------------------------------------------------------11

圖 18.對照組母蟲--------------------------------------------------------------------------------11

圖 19.實驗組公蟲--------------------------------------------------------------------------------11

圖 20.實驗組母蟲-------------------------------------------------------------------------------11

圖 21.實驗組(左)金屬光澤較差---------------------------------------------------------------11

III

圖 22.實驗組公蟲------------------------------------------------------------------------------11

圖 23.對照組公蟲體長-----------------------------------------------------------------------12

圖 24.對照組母蟲體長-----------------------------------------------------------------------12

圖 25.實驗組公蟲體長-----------------------------------------------------------------------12

圖 26.實驗組母蟲體長-----------------------------------------------------------------------12

圖 27.實驗標本展示圖-----------------------------------------------------------------------12

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探探討討發發酵酵木木屑屑 ppHH 值值對對鍬鍬形形蟲蟲（（CC..mm..ff））

體體色色變變化化之之影影響響

摘摘 要要

本研究之目的乃探討發酵木屑 pH 值對鍬形蟲體色變化之影響，並找出發

酵木屑對於色蟲「構造色」的變異。實驗選擇了細身赤鍬形蟲屬（Cyclommatus）

中的美他利佛細身赤鍬形蟲（Cyclommatus metalifer f.）來做為實驗對象，將 30

隻 3 齡幼蟲，分為實驗組與對照組各 15 隻。對照組為食用一般正常發酵的木屑

來飼養，實驗組則在發酵木屑中添加少量的鹼性土壤，鹼性的土壤是以市售的園

藝用土，以 5 比 1 之比例混合，且混合後 pH 值不超過 8 為標準，在昆蟲成長的

過程中再少量添加生石灰粉增加鹼性。

實驗結論得出，鹼性添加劑對木屑中的纖維素會造成若干改變，間接影響幼

蟲的生長。實驗組中鹼性環境下的幼蟲較無法適應，其中兩隻拒食死亡。個體顏

色係因後天環境變異，無法透過基因遺傳下去。木屑的酸鹼值確實會影響鍬形蟲

鞘翅表皮內的色素累積，而「構造色」也有差別。食材中更改酸鹼值對昆蟲體色

可以造成影響，且可以正常生存。

本實驗探討不同發酵木屑 pH 值對鍬形蟲體色變化產生之影響，以人為的方

式選育體色特別的個體，可增加蟲體附加價值和消費者選擇的多元性，提升昆蟲

在寵物市場中的競爭力和消費者購買慾望，帶來昆蟲寵物市場的商機。

關鍵字：木屑 pH 值、色蟲、構造色

壹壹、、研研究究動動機機

在園藝花市中，常常看見一些色彩較特別或鮮艷的花卉，以人為的方式改變

植物的顏色，提升在市場上的銷售率，但是這樣的方式可否應用在動物身上呢？

在學校所學「生物」課程中，提到有關昆蟲體色的知識，昆蟲的體色在大自然中

2

是很少有變異的，例如白子的各式動物，但是如果可以用人為的方式選育體色特

別的個體，增加蟲體附加價值和選擇多元性，提升昆蟲在寵物市場中的競爭力和

消費者購買慾望，帶來昆蟲寵物市場的商機。

甲蟲是目前昆蟲寵物市場中價格最佳且最受歡迎的寵物，因此本實驗便套用

到甲蟲的身上，但某些甲蟲在同屬同種中卻有許多顏色的差異，蟲友們都稱之為

色蟲。為了讓其他品種也能達到色彩變異，因此就有了各式的染色方法。例如添

加有色素的天然食材、用染劑染色等等方法。透過染色法可讓昆蟲的外型變得更

吸引人，達到寵物昆蟲經濟價值提升的效果。

但如果不加染劑，有沒有更天然的方式去培育出體色較為特別的個體呢？色

蟲的身體之所以會有金色、藍色、紫色等美麗的光澤，除了因為色素之外，表皮

內的構造色(structural color)也是主因；幼蟲在成長過程中會攝食朽木木屑，

並將色素累積在體內，羽化為成蟲時就會將顏色顯現在鞘翅上，其攝食的木屑就

是影響其體色的主因，昆蟲幼蟲時期改變木屑品質及酸鹼度可以更加容易培育出

體色較為特別的個體，故本實驗便探討不同發酵木屑 pH 值對鍬形蟲體色變化會

產生何種影響。

貳貳、、研研究究過過程程

一、作品製作文獻探討

(一)鍬形蟲呈色原理

鍬形蟲的色彩，是因為翅鞘表皮 (cuticle)的構造內含有黑色素

(melanin)，所以身體才會呈黑色。構造色(structural color)就是昆蟲翅鞘上的

金屬光澤，也是決定色蟲體色的主要原因，若用顯微鏡觀察甲蟲的鞘翅，

會發現具有幾千幾萬條極微小的橫狀脊紋或凹洞，並具有折光能力，所以

這種脊紋愈多，就愈能閃射美麗的光芒。色蟲由於鞘翅表面的特殊構造，

而產生光線反射、曲折，因此能產生醒目的顏色。

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幾丁質(甲殼素)為真菌的細胞壁和節肢動物的外骨骼裡的主要組成部

分，而木屑的酸鹼值確實會影響鍬形蟲鞘翅表皮內的色素累積，鍬形蟲攝

取的朽木中含有纖維素和半纖維素以及木質素（易希陶，1967）。

纖維素為葡萄糖的集合體(每單位纖維素約有 10000-14000 個葡萄

糖)，是所有植物的主要構成物質。人體內並沒有能分解纖維素的酵素，所

以無法從中吸收養分，而鍬形蟲、兜蟲的幼蟲體內含有可分解纖維素的微

生物，因此能以纖維素為食。幼蟲在成長過程中會將食物色素累積在體內，

羽化為成蟲時就會將顏色顯現在翅鞘上，其攝食的木屑就是影響其顏色的

主因（廖雪鳳，2005）。

(二)木屑 pH 值對蟲體體色之影響

昆蟲幼蟲時期改變木屑品質及酸鹼度可以更加容易養出體色較為特別

的個體，長戟大兜蟲的上翅原本是土黃色的，但是經由酸鹼的實驗後，上

翅顏色竟變成亮麗的天藍色（廖雪鳳，2005）。一般大自然中被微生物分解

發酵過後的木屑皆呈弱酸性，呈弱鹼性的木屑會使幼蟲體內對纖維素的色

素累積較慢，因此翅鞘內的色素顆粒則出現了不同的顏色變化。

在植物園藝的領域中，透過土壤的性質，也就是 pH 值的控制來栽培出

特殊顏色植物的技術，已經相當普遍的被運用。如果要變鹼性土壤，可以

施用石灰或石膏來改善土質；若是酸性土壤則要施用硫磺。

改變木屑酸鹼的方法，施用的標準以及用量很難控制。製作發酵木屑

是以客土法來調整它的酸鹼值。所謂的客土法就是從已經酸化或鹼化土壤

和木屑充分混和，即可達到改變木屑的酸鹼度。

(三)鍬形蟲之簡介

1.鍬形蟲的生活史

鍬形蟲飼養容易且生長其較短，且適應能力比 D.H.H(長戢大兜蟲)

較佳，體色變化也較多。鍬形蟲與所有甲蟲一樣，屬於完全變態的昆蟲，

4

一生都會經歷卵→幼蟲→蛹→成蟲四個階段，其中前三個階段稱為幼生

期，依照種類的不同由卵到羽化為成蟲的時間也不同，各生長期簡單介

紹如下：

(1) 卵 期：經過交配的母蟲會在適合的朽木中產卵，各種鍬形蟲之卵

的孵化前都不太相同，通常約 1 至 2 週會孵化。隨著卵內胚胎的逐

漸發育，卵粒在孵化前會吸收環境水分並逐漸膨大，發育成熟的幼

蟲會以蠕動和擠壓的方式撐破卵殼，並進入幼蟲期。

(2) 幼蟲期：目前已知鍬形蟲的幼蟲期均只有三齡，剛孵化之幼蟲稱一

齡幼蟲，其頭部還未發育完全，外殼柔軟。經過數小時後的休息頭

部會漸漸轉為褐色，接著就以咀嚼式口器上堅硬的大顎，啃食朽木

碎屑成長。由於其體壁外皮組織無法生長，隨著攝食成長體積變大

後，一齡幼蟲會短暫休眠，在體表內側發育出另一層更大的外皮組

織，此時的幼蟲全身會皺皺的並呈現半透明狀，之後便蠕動身體擠

破外層舊皮。第一次蛻皮後的幼蟲稱為二齡幼蟲，與由卵孵化時一

般，需等頭部硬化才開始活動。第二次蛻皮後的幼蟲稱為三齡幼蟲

又稱終齡幼蟲，是鍬形蟲生活史中最長的時期，也是大量攝食並決

定未來成蟲外觀體型最主要的關鍵。三齡幼蟲體型大是觀察幼蟲最

為適合的時期。三齡雌性幼蟲在尾部的倒數第 2-3 體節中，能觀察

到一對米黃色或橘黃色的球形器官，這個器官則是成蟲後生殖器官

的前身。分辨幼蟲公母的方法不僅可用上述器官分辨法，也可以體

重、頭圍等方法辨認。

(3)化蛹期：經過長時間的攝食，三齡幼蟲的食量漸漸下降、身體漸漸

泛黃，這就是要化蛹前的前兆，幼蟲會選擇一塊較堅硬的地方，鑽

出一個隧道並啃咬木屑填壓隧道的入口，並以糞便碎屑塗抹於蛹室

內部。之後幼蟲會將身體漸漸拉直，此時稱為前蛹期，這是幼蟲變

為蛹的重要時刻，但也經常蛻皮失敗或者被其他昆蟲寄身或啃咬、

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甚至黴菌的感染而死亡。蛻皮成蛹後，成蟲的基本身體構造都大致

成型，蛹是鍬形蟲生活史中的過渡期，也是無法移動最脆弱的時期

（廖雪鳳，2006）。

(4)羽化期：即將羽化的蛹（圖 1）會從眼睛、六肢變黑且有些微震動，

之後從背部裂開褪去蛹皮，並且將體液輸進翅膀內（圖 2），等到身

體漸漸硬化後再進行收翅的動作。而完成退皮後也會在蛹室蟄伏一

陣子，等到外殼由柔軟的橘褐色轉為黑色（圖 3）才破蛹室而出。

(5)成蟲期：結束蟄伏期的成蟲（圖 4）會使用前步足慢慢鑽出地面，並

尋找食源與異性開始傳宗接代，此時期也是在野外最容易觀察及採

集的時期。

圖 1 在蛹室中即將羽化的蛹 圖 2 蛻皮完成，收起後翅的成蟲

圖 3 羽化大致結束，鞘翅逐漸黑化 圖 4 成蟲

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2.美他力佛細身赤鍬形蟲的飼育與簡介

美他力佛細身赤鍬形蟲（Cyclommatus metalifer f.）分布於印尼的各個

島嶼上，大量的棲息於當地的熱帶雨林區（坪井源幸，2007），細長的體型

給人一種虛弱的印象，但大型公蟲卻有著一對震攝人心的大顎，且體型偏

小的母蟲也能產下大量的卵，產量多也是飼育中的樂趣，繁殖成功更有很

大的成就感。大顎占體長一半以上的就只有美他力佛細身赤鍬形蟲了。

一般人工飼育的成蟲，羽化之後的壽命公蟲大約有 4 個月以上，母蟲

約 3 個月。美他力佛細身赤鍬形蟲的母蟲產卵量可達到 30 顆卵，在鍬形蟲

中算是多產的一種。母蟲較偏好產卵於中小型質地較軟的樹種，如：楓香、

欒樹等。飼養時，產卵用的木屑只需要一般發酵木屑即可。美他力佛細身

赤鍬形蟲是生長在印尼熱帶雨林中的昆蟲，因此繁殖溫度約 22℃-26℃。孵

化後之公幼蟲須 4-6 個月才能羽化，而母幼蟲則 3-5 個月即可羽化。美他力

佛細身赤鍬形蟲的幼蟲偏小，因此建議以較細的發酵木屑飼養，較易消化

吸收。幼蟲的飼育溫度並不需要特別控溫，適當飼養溫度為 20℃-26℃，一

般在常溫下飼育即可（吉田賢治，2006）。

3.幼蟲飼育方法要點

(1)幼蟲孵化後，分別裝入小容器中飼養，以免鍬形蟲幼蟲發生互咬的現

象。

(2)飼養容器建議以 500cc 以下的小容器飼養，以便觀察及管理。

(3)每 2-3 週觀察是否需換木屑，若土的顏色變深或表面出現糞便即可更

換，平常少打擾幼蟲。

(4)幼蟲成長到三齡時，可仔細觀察頭蓋大小或觀察幼蟲尾部倒數第 2-3

體節中有無出現米黃色球形器官，以分辨公母，此時的公蟲會快速成

長，因此需換至 1000cc 以上的容器飼養。

(5)若幼蟲體色變黃即是化蛹的徵造，因此將其放置不易被打擾之處，等

待化蛹。

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二、作品製作之設備及器材

(一)各式大小飼育箱（圖 5）

(二)發酵木屑（圖 6）

(三)石灰粉（圖 7）

(四)噴水器（圖 8）

(五) 紅麥麩發酵粉（圖 9）

圖 5 各式大小飼育箱 圖 6 發酵木屑

圖 7 石灰粉 圖 8 噴水器

圖 9 紅麥麩營養發酵粉

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三、作品製作流程圖示

(一)實驗設計

1.實驗對象：美他力佛細身赤鍬形蟲 3 齡幼蟲，實驗組與對照組各 15 隻幼蟲。

2.對照組：為食用一般正常發酵的木屑來飼養。

3.實驗組：則在發酵木屑中添加少量的鹼性土壤，鹼性的土壤是以市售的園

藝用土，以 5：1 之比例混合，且混合後 pH 值不超過 8 為標準，在昆蟲成

長的過程中再少量添加生石灰粉增加鹼性。

4.試驗時間：從 3 齡幼蟲開始飼養，至成蟲死亡，約耗時 185 天。

(二)實驗步驟

1.製作飼養用發酵木屑

(1)準備楓香發酵木屑（圖 10），取 5L 木屑加入 2L 的水量均勻混和，將潮

濕木屑均勻打散放入飼養箱中（圖 11）。

(2)實驗組添加石灰粉 250g 將 pH 值調整為鹼性，對照組則加入營養添加

劑（豆類蛋白粉）250g（圖 12、圖 13）。。

(3)加入紅麥麩發酵粉 500g，加水量並充分攪拌（圖 14、圖 15），加蓋等待

發酵即完成（圖 16），夏天發酵時間約 2 週，冬天則需 4 週時間。

(4)木屑發酵完成後要曝氣至沒有臭味才可使用。

圖 10 5L 楓香發酵木屑 圖 11 木屑均勻打散放入箱內

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圖 12 營養添加劑(實驗組添加石灰粉) 圖 13 實驗組添加石灰粉 250g

圖 14 紅麥麩營養發酵粉 圖 15 加入紅麥麩發酵粉 500g

圖 16 加蓋等待發酵即完成

2.實驗幼蟲飼養

(1)將幼蟲分實驗組及對照組放入箱中，第一次放養幼蟲是以 5 隻為一組放

入 3L 的飼養箱中。

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(2)2 週後更換木屑時，也以 5 隻為一組放入 5L 容器內。

(3)最後一次更換木屑時則是個別放入 1.5L 容器內，讓幼蟲準備化蛹，並

放置在紙箱中保持陰暗，直到羽化為成蟲。

3.觀察與紀錄

實驗組及對照組都以相同容器飼養，平均 5L 木屑加入 2L 水，保持相同

濕度。換容器與換土時間一致，量也相同。每周觀察及記錄兩次，確認其生

長狀況。

參參、、實實驗驗結結果果與與討討論論

從飼養 3 齡幼蟲到羽化為成蟲，共耗時超過 3 個月，實驗組與對照組的化蛹

和羽化時間幾乎一致，以下做幾個分項並個別分析。

一、羽化顏色

(一)對照組公蟲體色以金偏綠色、綠藍金屬光澤為主（圖 17），母蟲則是深綠

色偏黑（圖 18）。與實驗組較比金屬光澤度較強。

(二)實驗組公蟲體色以金偏紅色、紅紫金屬光澤（圖 19），母蟲以橘紅色為主

（圖 20）。金屬光澤度較差（圖 21），其中有幾隻個體體色為紅色，但帶

有綠色的金屬光澤（圖 22），介於實驗組與對照組之間，推測是色素累積

的差異造成體色呈色不同。

二、生長狀況

(一)對照組幼蟲攝食量佳，沒有排斥現象，羽化後公蟲平均體長約 4 cm（圖

23）、母蟲平均體長約 2 cm（圖 24）。15 隻幼蟲全數羽化，成長狀況良好，

交配繁殖皆順利，無異狀。

(二)幼蟲攝食較小，木屑消耗量也不高。在觀察中發現第一次將幼蟲放入鹼

性木屑中時，出現排斥的情況，幼蟲在木屑中不停竄動，且停留在木屑上

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層，情況約兩天後才改善。第二次換木屑時已有兩隻幼蟲死亡，剩餘 13

隻成功羽化。羽化後公蟲平均體長約 3cm（圖 25）與對照組比較體長偏

小；母蟲平均體長約 2 cm（圖 26）。

三、壽命

實驗組與對照成蟲期皆為 2-3 個月，幼蟲化蛹時間一致、羽化也幾乎同時。

圖 17 對照組公蟲 圖 18 對照組母蟲

圖 19 實驗組公蟲圖 圖 20 實驗組母蟲

圖 21 實驗組(左)金屬光澤較差 圖 22 實驗組公蟲

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圖 23 對照組公蟲體長 圖 24 對照組母蟲體長

圖 25 實驗組公蟲體長 圖 26 實驗組母蟲體長

四、標本完成

本實驗將所有鍬形蟲製成標本，使讀者能夠更清晰的觀察其體色變異與

生 長狀況，如實驗標本展示圖（圖 27）所示。

圖 27 實驗標本展示圖

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肆肆、、結結論論

一、實驗組鹼性添加劑對木屑中的纖維素有若干改變，美他利佛細身赤鍬形蟲幼

蟲攝食鹼性木屑之後，會影響鍬形蟲鞘翅表皮內的色素累積，而構造色也有

明顯差別。

二、實驗組公蟲體色以金偏紅色、紅紫金屬光澤；母蟲以橘紅色為主。實驗組成

蟲金屬光澤度則較對照組差。

三、實驗組大部分幼蟲剛開始接觸鹼性木屑時都出現排斥現象，雖經適應後均能

正常生存繼續完成生活史，但採食量明顯下降導致成蟲體型較小；少部分幼

蟲則呈現嚴重排斥現象，拒食鹼性木屑最終死亡。

四、實驗組與對照幼蟲化蛹與羽化時間一致，成蟲期皆為 2 至 3 個月。

五、個體顏色變異是因為後天環境改變所導致，因此無法透過基因遺傳下去。

伍伍、、參參考考資資料料

1.吉田賢治，獨角仙‧鍬形蟲圖鑑＆飼養，楓書坊文化出版社，新北（2006）。

2.易希陶，洛氏昆蟲學，集成圖書公司，台北(1967)。

3.坪井源幸，獨角仙＆鍬形蟲飼養指南，楓書坊文化出版，新北（2007）。

4.廖雪鳳，蟲誌 3，商鼎文化出版社，台北（2005）。

5.廖雪鳳，蟲誌 4，商鼎文化出版社，台北（2005）。

6.廖雪鳳，蟲誌 5，商鼎文化出版社，台北（2006）。