草履蟲試驗(yàn)報(bào)告

1、草履蟲實(shí)驗(yàn)報(bào)告草履蟲實(shí)驗(yàn)報(bào)告一實(shí)驗(yàn)課題名稱草履蟲種群在有限環(huán)境中的邏輯斯諦增長測定二文獻(xiàn)綜述（列出參考文獻(xiàn)）草履蟲是一種身體很小，圓筒形的原生動(dòng)物，它只有一個(gè)細(xì)胞構(gòu) 成，是單細(xì)胞動(dòng)物，雌雄同體。喜生活在有機(jī)物豐富的池塘、水溝、 洼地等，尤喜生活于細(xì)菌豐富的水中【1】。國內(nèi)一些學(xué)者對(duì)草履蟲 的研究頗多，其中，對(duì)草履蟲培養(yǎng)和觀察方面已有一定研究，候勇， 張會(huì)芳等對(duì)幾種常用草履蟲培養(yǎng)和觀察方法進(jìn)行了整理并作了一定 改進(jìn)【2】。郭祖寶介紹了幾種配制草履蟲培養(yǎng)液的材料【3】，還有學(xué)者 對(duì)草履蟲的邏輯斯諦增長方程參數(shù)進(jìn)行了測定【4】。因?yàn)榄h(huán)境是有限的，生物本身也是有限的，所以大多數(shù)種群的 “J”字型生長都

2、是暫時(shí)的，一般僅發(fā)生在早期階段，密度很低，資 源豐富的情況下。而隨著密度增大，資源缺乏，代謝產(chǎn)物積累等， 環(huán)境壓力勢必會(huì)影響到種群的增長率 r,使r值降低。與密度有關(guān)的種群連續(xù)增長模型，比與密度無關(guān)的種群連續(xù)增長模型增加了兩點(diǎn)假設(shè)：（1）有一個(gè)環(huán)境容納量，通常以 K表示，當(dāng) Nt=K時(shí)，種群為零增長，即dN/dt=0. （2）增長率隨密度上升而降 低的變化是按比例的。每一個(gè)體利用空間為 1/K, N個(gè)體利用N/K空 間，剩余空間為1-N/K。按此兩點(diǎn)假設(shè)，種群增長曲線是“ S”型?！癝型曲線有兩個(gè)特點(diǎn)：？曲線漸近于K值，即平衡密度。？曲線上 升是平滑的。產(chǎn)生“S”型曲線的最簡單數(shù)學(xué)模型是生態(tài)學(xué)

3、發(fā)展史中著名的邏輯斯蒂方程。邏輯斯蒂曲線常劃分為 5個(gè)時(shí)期：（1）開始期，由 于種群個(gè)體數(shù)很少，密度增長緩慢；（2）加速期，隨個(gè)體數(shù)增加，密 度增長逐漸加快；（3）轉(zhuǎn)折期，當(dāng)個(gè)體數(shù)達(dá)到飽和密度一半，即 K的 一半，密度增長最快；（4）減速期，個(gè)體數(shù)超過K/2以后，密度增長 逐漸變慢；（5）【5】飽和期，種群個(gè)體數(shù)達(dá)到 K值而飽和。本次開放性實(shí)驗(yàn)，我們也對(duì)草履蟲種群在有限環(huán)境中的邏輯斯諦 增長進(jìn)行了測定。參考文獻(xiàn)：【1】朱艷芳，朱力力草履蟲的培養(yǎng)研究【JJ淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報(bào) 1672 7177（2010）04004405【2】候勇，張會(huì)芳，劉軍英，鄭發(fā)科幾種常用草履蟲培養(yǎng)和觀察方法及改進(jìn)【JJ

4、四川動(dòng)物2009, 10007083（2009）03 0450 02【3】郭祖寶介紹幾種配制草履蟲培養(yǎng)液的材料J生物學(xué)教學(xué)2010,第9期，35卷【4】張燕胡丹王健實(shí)驗(yàn)草履蟲時(shí)滯型邏輯斯諦增長方程參數(shù)的測定【J】2010,12【5】牛翠娟，婁安如，孫儒泳，李慶芬基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)【 M高等教育出版社第一文庫網(wǎng)2007, 12三實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?了解種群在有限環(huán)境中的增長方式，理解環(huán)境對(duì)種群增長的限 制作用。.學(xué)習(xí)種群大小的檢驗(yàn)、種群增長模型的建立、參數(shù)的估計(jì)以及 種群增長曲線的擬合等實(shí)驗(yàn)技術(shù)。四實(shí)驗(yàn)條件(包括實(shí)驗(yàn)材料、藥品、儀器設(shè)備等)1.實(shí)驗(yàn)材料：水溝里的草履蟲(Parameciumcaudatunr

5、j) .2.魯哥 氏固定液3.顯微鏡，凹玻片，100ml錐形瓶，1ml移液管，量筒，紗布， 橡皮筋五實(shí)驗(yàn)原理與方法世代重疊種群在無限環(huán)境中呈現(xiàn) J -型增長。但在現(xiàn)實(shí)生態(tài)環(huán)境 中，種群不可能長期而連續(xù)地按指數(shù)增長，往往受到有限的環(huán)境資 源和其它必要生活條件的限制。隨著密度的上升，種內(nèi)競爭加劇， 必然會(huì)影響種群的出生率和死亡率，使種群每員瞬時(shí)增長率隨著密 度上升而下降，一直到種群停止增長，甚至使種群數(shù)量下降，增長 曲線呈現(xiàn)S型。草履蟲在1820c環(huán)境中，每天分裂1次，種群增長速度快。 草履蟲主要以細(xì)菌為食，同時(shí)也吞食有機(jī)質(zhì)。草履蟲個(gè)體較大，觀 察計(jì)數(shù)方便，適于初學(xué)者完成實(shí)驗(yàn)操作。1、準(zhǔn)備草履蟲原

6、液從湖泊或水渠中采集草履蟲。2、制備草履蟲培養(yǎng)液稱取干稻草5g,剪成34cmrfe的小段。在1000mL杯中加水800mL用紗布包裹好干稻草，放入水中 煮沸10分鐘，直至煎出液呈淡黃色?；蛘吒鶕?jù)學(xué)生的人數(shù)多少制備 一定量的稻草培養(yǎng)液。將稻草煎出液置于室溫下冷卻后，經(jīng)過過濾，即可作為草履蟲培 養(yǎng)液備用。3、確定培養(yǎng)液中草履蟲種群的初始密度用0.1mL移液管吸取0.1mL草履蟲原液于凹玻片上，當(dāng)在實(shí)體顯 微鏡下看到有游動(dòng)的草履蟲時(shí)，再用滴管取一小滴魯哥氏固定液于 凹玻片上殺死草履蟲，在實(shí)體顯微鏡下進(jìn)行草履蟲計(jì)數(shù)。按上述方法重復(fù)取樣4次，對(duì)4次計(jì)數(shù)的、草履蟲數(shù)求平均值， 并推算出草履蟲原液中的種群密

7、度。取冷卻后的草履蟲培養(yǎng)液50mL置于50mL杯中。經(jīng)過計(jì)算， 用移液管吸取適量的草履蟲原液放入培養(yǎng)液中，使培養(yǎng)液中草履蟲 的密度在510只/mL左右。此時(shí)培養(yǎng)液中的草履蟲密度即為初始種 群密度。用紗布和橡皮筋將實(shí)驗(yàn)用的燒杯罩好，并做好本組標(biāo)記，放置在 0c的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。4、定期檢測和記錄在實(shí)驗(yàn)開始后8天內(nèi)，每天定時(shí)對(duì)培養(yǎng)液中的草履蟲密度進(jìn)行檢 測，具體方法同方法與步驟 3中的(1)和(2),求出其平均數(shù)。 將每天的觀測數(shù)據(jù)記錄在觀測數(shù)據(jù)記錄表中5 .環(huán)境容納量K的確 定將8天中得到的草履蟲種群大小數(shù)據(jù)，標(biāo)定在以時(shí)間為橫坐標(biāo)、 草履蟲種群數(shù)量為縱坐標(biāo)的平面坐標(biāo)系中，從得到的散點(diǎn)圖中不僅

8、可以看出草履蟲種群大小隨時(shí)間的變化規(guī)律，還可以得到此環(huán)境條 件下可以容納草履蟲的最大環(huán)境容納量K。通常從平衡點(diǎn)以后，選 取最大的一個(gè)N,以防止在計(jì)算ln(K - N)/N的過程中真數(shù)出現(xiàn) 負(fù)值。最大環(huán)境容納量K還可以通過三點(diǎn)法求得。三點(diǎn)法的公式為：K=2N1N2N3-N22(N1+N3)/(N1N2-N22)式中：N1, N2, N3,分別為時(shí)間間隔基本相等的三個(gè)種群數(shù) 量，要求時(shí)間間隔盡量大一些。6 .瞬時(shí)增長率r的確定瞬時(shí)增長率r可以用回歸分析的方法來確定。首先將Logistic方程的積分式變形為(K-N) /N=ea-rt兩邊取對(duì)數(shù)，得：ln(K-N)/N尸a-rt如果設(shè) y=ln(K-

9、N)/N) , b=-r , x=t ,那么 L ogistic 方程的積分 式可以寫為：y=a+bx這是一個(gè)直線方程，只要求出 a和b,就可以得到L ogistic方 程。根據(jù)一元線形回歸方程的統(tǒng)計(jì)方法，a和b可以用下面的公式求得：a=?y-b?xb=*E(xi -?x)(yi- ?y)+/ E(xi -?x)2將求得的a、r和K代入Logistic 方程，則得到理論值。在坐標(biāo)紙上繪出L ogistic方程的理論曲線?？纯蠢碚撉€與實(shí)際值 是否擬合得好。七實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理八實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析Logistic 方程的積分式：前三天 y=-3.15x+6.63 ;后五天y=1.15x-4.016 ;根

10、據(jù)公式求出Logistic 方程理論值， 見上表。分析：(1) 0-3天時(shí),b=-r,r=3.15,隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，y逐漸減小,當(dāng)K一定時(shí)，N逐漸變大，由于草履蟲種群空間，食物均豐富， 呈現(xiàn)J 型增長。4-8天時(shí)，r=-1.15 ,隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，y逐 漸增大，當(dāng)K一定時(shí)，N逐漸變小，隨著密度的上升，種內(nèi)競爭加 劇，由于空間擁擠，食物大量消耗，且積累了大量的有害代謝物質(zhì)， 種群密度逐漸下降，直至為零，種群消亡。(2)種群在達(dá)到最大值之后有波動(dòng)，但總體趨勢是下降的。培養(yǎng) 液0-3天時(shí)，草履蟲種群由于空間，食物均豐富，呈現(xiàn)J 型增長。3-4天時(shí)，草履蟲種群密度急劇下降，原因可能是前 3天，隨著密度的上升，種內(nèi)競爭加劇，第 3天時(shí)，草履蟲種群密度達(dá)到最大值, 由于空間擁擠，食物大量消耗，故第 3-4天時(shí)，草履蟲種群密度急 劇下降。第4-5天時(shí)，種群密度有所回升，第5天以后，種群密度 逐漸下降，直至為零，種群消亡，由于食物幾乎耗盡，且積累了大 量的有害代謝物質(zhì)。九實(shí)驗(yàn)小結(jié)（實(shí)驗(yàn)存在的問題討論，分析實(shí)驗(yàn)成敗的原因，提 出適當(dāng)?shù)慕ㄗh，實(shí)驗(yàn)的收獲和體會(huì)等）.取草履蟲溶液時(shí)，一定要攪拌，且需多次重復(fù)取樣，以免影 響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。.在顯微鏡下對(duì)每天草履蟲密度計(jì)數(shù)時(shí)，液滴表層常常有覆蓋 物，需用解剖針小心挑去，再計(jì)數(shù)。.草履蟲初始種群