生物學(xué)研究調(diào)查方法-歸類分析

種群密度調(diào)查方法歸類分析湖南省耒陽市第一中學(xué)周偉由于種群密度調(diào)查的實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生科學(xué)思想與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)， 因此近年來各級(jí)考試中種群密度調(diào)查的實(shí)驗(yàn)題出現(xiàn)的頻次較高，不僅考查形式新穎，而且趨向于開放性與探究性?，F(xiàn)將種群密度調(diào)查的一些方法歸類分析如下，供師生參考。一、標(biāo)志重捕法標(biāo)志重捕法是指在被調(diào)查種群的生存環(huán)境中捕獲一部分個(gè)體， 將這些個(gè)體標(biāo)志后再放回原來的環(huán)境，經(jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)行重捕，根據(jù)重捕中標(biāo)志個(gè)體占總捕獲數(shù)的比例， 來估計(jì)該種群的數(shù)量。常用于動(dòng)物種群密度的取樣調(diào)查，適用范圍是活動(dòng)能力強(qiáng)和活動(dòng)范圍大的動(dòng)物，如哺乳類、鳥類、爬行類、兩棲類、魚類等。計(jì)算公式是：標(biāo)志個(gè)體總數(shù) /種群中個(gè)體總數(shù)=重捕中所含標(biāo)志數(shù)/重捕個(gè)體數(shù)。注意事項(xiàng)：①個(gè)體被捕捉的概率相等，與標(biāo)記狀況、年齡和性別無關(guān)。 ②標(biāo)志物和標(biāo)志方法對(duì)動(dòng)物不能產(chǎn)生有損其壽命和行為的傷害。 ③標(biāo)志不能過分醒目，防止改變其與捕食者之間的關(guān)系，最終導(dǎo)致結(jié)果失真。④標(biāo)志個(gè)體與未標(biāo)志個(gè)體的混合所需時(shí)間需要正確估計(jì)。⑤標(biāo)志物必須能夠維持一定的時(shí)間，在調(diào)查研究期間不能消失。⑥調(diào)查期間無遷入或遷出、出生或死亡。例1 野生動(dòng)物研究所對(duì)某草原的一種野兔進(jìn)行了調(diào)查，所調(diào)查區(qū)域的總面積為 2hm2統(tǒng)計(jì)所捕獲野兔的數(shù)量、性別等，進(jìn)行標(biāo)記后放歸；一段時(shí)間后進(jìn)行重捕與調(diào)查。所得到的調(diào)查數(shù)據(jù)如下表：捕獲U性個(gè)體雄性個(gè)體標(biāo)記初502922重50321810以上是某同學(xué)對(duì)該數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為正確的是 （ ）A.綜合兩次捕獲情況，該野兔種群的性別比例 （？/3）約為3：2B.該草原野兔的平均種群密度約為 250只/hm2C.如果野兔在被捕捉過一次后更難捕捉，統(tǒng)計(jì)的種群密度會(huì)比實(shí)際低D.此調(diào)查方法可以用來調(diào)查土壤中小動(dòng)物類群的豐富度解析：綜合兩次捕獲情況，該野兔種群雌性個(gè)體60個(gè)，雄性個(gè)體40個(gè)，故性別比例（?/S）約為3：2;依據(jù)標(biāo)志重捕法計(jì)算公式， 50/X=10/50,推導(dǎo)出2hm2有250個(gè)個(gè)體，所以每公頃125個(gè)；依據(jù)計(jì)算公式10X=50X50,如果野兔在被捕捉過一次后更難捕捉，那么重捕的10數(shù)值偏小，計(jì)算出的種群密度X會(huì)比實(shí)際高；土壤中小動(dòng)物個(gè)體小不適合標(biāo)志，調(diào)查土壤中小動(dòng)物類群的豐富度用取樣器取樣法。答案：A二、樣方法樣方法是指在被調(diào)查種群的生存環(huán)境內(nèi)隨機(jī)選取若干個(gè)樣方， 通過計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)的個(gè)體數(shù)，求得每個(gè)樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度。 取樣方法常常以五點(diǎn)取樣法和等距取樣法為主。 常用于植物種群密度的取樣調(diào)查， 適用范圍包括植物和昆蟲卵及朗蟲、跳蛹等動(dòng)等。計(jì)算公式是：設(shè)各樣方的種群密度分別為ni、n2、n3……nm,則該種群密度的估計(jì)值=(ni+n2+rb++nm)/m注意事項(xiàng)：①宜選擇雙子葉草本植物，不宜選擇蔓生或叢生單子葉植物為調(diào)查對(duì)象。 因?yàn)閰采蚵膯巫尤~植物地上部分往往難以辨別是一株還是多株。 ②植物的大小不同，樣方的面積也應(yīng)不同，如草本為In2,灌木為1602,喬木為100吊。③樣方的選取應(yīng)做到隨機(jī)取樣、不滲入主觀因素，且盡量多一些。④計(jì)數(shù)時(shí)，樣方內(nèi)的植物個(gè)體數(shù)量統(tǒng)計(jì)遵循“樣方內(nèi)部個(gè)體全部統(tǒng)計(jì)、壓在邊界上的只統(tǒng)計(jì)相鄰兩條界線及夾角上的個(gè)體” 原則。⑤要大膽舍棄特別懸殊的數(shù)值，取多組臨近的求平均值。例2 某學(xué)生在測(cè)定一個(gè)生物種群分布比較均勻的原始森林中的山毛棒的種群密度時(shí)，采取如下操作：①選擇山毛棒分布比較均勻、長(zhǎng)5千米、寬1千米的長(zhǎng)方形地塊；②將該地塊分成三等份，在每份的中央劃一個(gè)樣方； ③樣方為邊長(zhǎng)5米的正方形；④每個(gè)樣方內(nèi)山毛棒的數(shù)量記錄如下：樣方第二樣方第三樣方個(gè)體數(shù)354請(qǐng)完成下列問題：(1)根據(jù)該同學(xué)的調(diào)查，該原始森林中山毛棒的種群密度為(2)該調(diào)查結(jié)果是否可靠？。原因是 解析：該同學(xué)的測(cè)定結(jié)果為：(3/25+5/25+4/25)/3=0.16株/力。在本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的結(jié)果并不可靠，原因有二：一是樣方數(shù)目太小，使計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確；二是樣方太小，因?yàn)闇y(cè)定的是山毛棒的種群密度，山毛棒是高大喬木，樣方為 25宿太小，應(yīng)為100nt答案：(1)0.16株/itf (2)不可靠選取的樣方數(shù)目過少，每個(gè)樣方的面積太小三、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法

顯微鏡直接計(jì)數(shù)法是指通過顯微鏡利用血球計(jì)數(shù)板進(jìn)行較大單細(xì)胞微生物計(jì)數(shù)的操作方法。這是一種常用的微生物計(jì)數(shù)方法，此種方法簡(jiǎn)便、快速、直觀。顯微鏡直接計(jì)數(shù)法是將少量待測(cè)樣品的懸浮液置于一種特別的具有確定面積和容積的載玻片上(血球計(jì)數(shù)板)，在顯微鏡下直接計(jì)數(shù)，然后推算出含菌數(shù)的方法。血球計(jì)數(shù)板是常用的計(jì)菌器之一。 該方法的適用范圍為較大單細(xì)胞微生物。計(jì)算公式是：較大單細(xì)胞微生物個(gè)數(shù)/ 1mL=n個(gè)小方格細(xì)胞總數(shù)/nx400x10000x稀釋倍數(shù)。注意事項(xiàng)：①先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上， 用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲人。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去， 待細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部后再顯微計(jì)數(shù)。 ②該實(shí)驗(yàn)需要重復(fù)但不需對(duì)照一自身前后已形成對(duì)照； ③從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前， 要將試管輕輕震蕩搖勻幾次。④濃度過大時(shí)需做稀釋處理，但最后計(jì)算時(shí)要考慮稀釋倍數(shù)。⑤壓線計(jì)數(shù)規(guī)則，應(yīng)遵循“計(jì)上不計(jì)下，計(jì)左不計(jì)右”的原則，即只計(jì)數(shù)樣方相鄰兩條邊上的個(gè)體。例3依據(jù)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量變化的實(shí)驗(yàn)過程和要求，回答下列問題。(1)某學(xué)生的部分實(shí)驗(yàn)操作過程如下：①靜置試管中吸取酵母菌培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)，記錄數(shù)據(jù)；②把酵母菌培養(yǎng)液放置在冰箱中培養(yǎng)；③第七天再取樣計(jì)數(shù)，記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析繪成曲線。請(qǐng)糾正該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中的錯(cuò)誤。(2)利用計(jì)數(shù)板可在顯微鏡下對(duì)微生物細(xì)胞進(jìn)行直接計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)板是一個(gè)特制的可在顯微鏡下觀察的玻片，樣品就滴在計(jì)數(shù)室內(nèi)。計(jì)數(shù)室由25X16=400個(gè)小室組成，容納液體的總體積為0.1mm3現(xiàn)將1mL酵母菌樣品加99mL無菌水稀釋，用無菌吸管吸取少許滴在蓋玻片邊緣，使其自行滲入計(jì)數(shù)室，并用濾紙吸去多余菌液。孟琥甘計(jì)以板il以品孟琥甘計(jì)以板il以品現(xiàn)觀察到圖中所示a、b、c、d、e5個(gè)中方格80個(gè)小室內(nèi)共有酵母菌44個(gè)，則上述1mL酵母菌樣品中約有菌體個(gè)。為獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)值，減少誤差，你認(rèn)為可采取的做法是。解析：要理解實(shí)驗(yàn)過程中各個(gè)步驟的要求及其原因， 才能更好地理解實(shí)驗(yàn)的原理。 在實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)酵母菌的總數(shù)進(jìn)行計(jì)算是很難的， 所以要采用抽樣檢測(cè)法，每次從試管中吸出培養(yǎng)液時(shí)，都要進(jìn)行振蕩，目的是讓酵母菌在培養(yǎng)液中分布均勻， 減少計(jì)數(shù)的誤差；培養(yǎng)酵母菌時(shí)，要提供酵母菌生活的最適條件， 包括溫度、無菌條件等，所以不應(yīng)該放在冰箱里進(jìn)行培養(yǎng)；7天中，酵母菌種群數(shù)量是不斷變化的，所以連續(xù) 7天都要取樣、觀察、計(jì)數(shù)，而不是僅在第7天進(jìn)行計(jì)數(shù)。在顯微鏡下觀察時(shí)，要注意多取樣，取平均值，盡量減少誤差，計(jì)算酵母菌總數(shù)時(shí)，要先計(jì)算出每個(gè)計(jì)數(shù)室中酵母菌的數(shù)量， 然后乘以酵母菌總體積。所以上述1mL酵母菌樣品中的總數(shù)為： 44+80X400X100X1000+0.1=2.2X10”。答案：（1）①應(yīng)將試管輕輕振蕩幾次再吸取酵母菌培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)；②應(yīng)將酵母菌培養(yǎng)液放置在適宜溫度下培養(yǎng)；③應(yīng)連續(xù)七天，每天觀察、取樣計(jì)數(shù)并記錄數(shù)據(jù)。（2）2.2X108多取樣、取平均值四、取樣器取樣法取樣器取樣法是指用專用取樣器做為取樣工具來取樣， 用于估算土壤小動(dòng)物的物種豐富度。該方法的適用范圍為活動(dòng)能力強(qiáng)（不適合樣方法）、身體微?。ú贿m合標(biāo)志重捕法）的土壤小動(dòng)物。計(jì)算方法分為兩類：①記名計(jì)算法——直接數(shù)個(gè)體數(shù) （一般用于個(gè)體較大，種群數(shù)量有限的群落）；②目測(cè)估計(jì)法一一分等級(jí)測(cè)估，如非常多、多、較多、較少、少、很少等。注意事項(xiàng)：①選擇的樣點(diǎn)是林下或落葉等腐殖質(zhì)比較豐富的地方。 ②要隨機(jī)取樣、不滲入主觀因素。③取樣器質(zhì)地、大小視具體土壤而定。④誘蟲器上方用熱光燈，因土壤中小動(dòng)物有趨濕、趨暗、避高溫特性。⑤使用體積分?jǐn)?shù)為 70%的酒精殺死并保存標(biāo)本。⑥統(tǒng)計(jì)體型小的土壤動(dòng)物要借助顯微鏡。例4跳蟲、甲蛾和線蟲是土壤中的主要?jiǎng)游镱惾?，?duì)動(dòng)植物遺體的分解起重要作用。請(qǐng)回答：（1）由于跳蟲和甲蛾活動(dòng)能力,身體,不適合用手直接捕捉，常采用吸蟲器等工具進(jìn)行采集。（2）現(xiàn)在采集大量的跳蟲用于實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，最好選擇下圖中的吸蟲器,理由是O若要米集大量的甲蛾作為標(biāo)本保存，最好選擇吸蟲器,理由是

紗梯F煌的棉花吸紈器人吸匕潮澗的孫花吸曳器口處布沙布（3）現(xiàn)在一培養(yǎng)罐內(nèi)同時(shí)培養(yǎng)跳蟲、酵母菌為食，則跳蟲與甲蛾之間的關(guān)系是甲蛾和線蟲三個(gè)種群,若它們均僅以罐內(nèi)已有的紗梯F煌的棉花吸紈器人吸匕潮澗的孫花吸曳器口處布沙布（3）現(xiàn)在一培養(yǎng)罐內(nèi)同時(shí)培養(yǎng)跳蟲、酵母菌為食，則跳蟲與甲蛾之間的關(guān)系是甲蛾和線蟲三個(gè)種群,若它們均僅以罐內(nèi)已有的,線蟲與酵母菌之間的關(guān)系是解析：（1）土壤中跳蟲和甲