草履蟲在不同溫度和不同生存空間中的Logistic增長

草履蟲在不同溫度和不同生存空間中的Logistic增長小組成員：畢茂，黃亞平，李成永，楊雷雷學(xué)號:2009301060049,2009301060050,2009326660076,2009301060046單位：武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物學(xué)基地班摘要：對不同溫度和不同生存空間下草履蟲種群增長的研究表明，草履蟲的最適溫度為25°C左右，在一定限度內(nèi)，生存空間相對越大，種群密度的K值越大。關(guān)鍵詞：草履蟲，溫度，生存空間，Logistic增長前言：草履蟲Logistic增長實驗室生態(tài)學(xué)中的重要實驗。草履蟲是單細胞原生動物的代表,對水質(zhì)，溫度，生存空間和pH值都有較廣的適應(yīng)范圍。由于其結(jié)構(gòu)典型，易于觀察，容易取材和培養(yǎng)，個體大，繁殖快，草履蟲成為種群Logistic增長的理想材料。但是由于草履蟲的生態(tài)習(xí)性，生殖方式不穩(wěn)定，容易受培養(yǎng)的環(huán)境條件而改變，實驗的成功率比較低。此次實驗小組選擇對草履蟲實驗有影響的溫度和生存空間因子進行研究，來探究草履蟲的最適溫度和生存空間。種群增長與Logistic方程在自然條件下，因受空間，食物等必需資源的限制，動物種群不可能呈J”型增長。隨著數(shù)量的上升，個體間對資源的競爭相應(yīng)增加，以致影響種群的生長率和存活率，使種群增長率下降，種群數(shù)量停止增加甚至下降。Logistic方程是描述在資源有限的條件下種群增長規(guī)律的一個最佳數(shù)學(xué)模型。Logistic方程表達式如下：dN/dt=rN[1-(N/K)]式中，N是在時間t時的種群數(shù)量，K是環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量的最大值，r是種群的瞬時增長率。Logstic增長方程所描述的增長曲線呈“S”型，如圖所示：該模型有2個基本假設(shè)：設(shè)想存在一個環(huán)境條件所允許的最大K值,當(dāng)種群數(shù)量達到K值時不再增長，即dN/dt=0假設(shè)制約種群增長的因素是簡單地與個體數(shù)量的增加成正相關(guān)。1.材料與方法1.1實驗設(shè)計實驗室中有四個恒溫箱，溫度分別是15°C、20°C、25°C、30°C。實驗設(shè)計將草履蟲分別在這四個恒溫箱中培養(yǎng)，來觀察溫度對草履蟲種群增長的影響。一般設(shè)計實驗草履蟲的初始密度為5?10只/ml,為了探究生存空間對草履蟲數(shù)量的影響，我們設(shè)計了兩種容量來初步觀察生存空間的影響。1.2材料與儀器實驗材料：草履蟲主要儀器;大錐形瓶，小錐形瓶，顯微鏡，恒溫箱，EP管，玻片，吸管，燒杯，鍋，漏斗培養(yǎng)基：稻草煎出液1.3試驗方法與步驟培養(yǎng)液配制取稻草10克，剪成長5cm左右的小段，放在1000ml水中煮沸30min,冷卻后紗布過濾，濾液置于加蓋燒杯中，共三次。保存24h后使用。計數(shù)方法處死計數(shù)用移液管吸取0.2ml草履蟲液放入EP管中，然后加一滴5%乙酸溶液，混勻。稍后，在顯微鏡下數(shù)出所有草履蟲的個數(shù)?；铙w計數(shù)直接用移液管吸取0.2ml草履蟲液放入EP管中，然后在顯微鏡下計數(shù)。草履蟲的接種與培養(yǎng)12月15日，取1ml原液，處死后在鏡下計數(shù)：4+6+7+7+23+1+2+1+3+2+1+1=5812月16日，取0.5ml草履蟲液，處死后計數(shù)：8+7+2+10+11+1+1=40前后兩天草履蟲密度有所變化。以第二天測得為主，參考第一天數(shù)據(jù)，取原液15ml，分別置于4個含有200ml培養(yǎng)液的錐形瓶和4個含有50ml培養(yǎng)液的錐形瓶中，然后四組大小錐形瓶分別置于15°C、20°C、25C和30C下的恒溫箱中。觀察計數(shù)每隔24h（即每天中午12:30）進行觀察計數(shù)結(jié)果與討論2.1實驗結(jié)果2.1.1實驗數(shù)據(jù)（為了盡量減少誤差，計數(shù)結(jié)果沒有轉(zhuǎn)換成種群密度，而是以0.2mL為單位）15°C每次取0.2mL，計數(shù)如下天數(shù)12345678910111213215mL0235241692318336251565mL19910106438601716811

20C每次取0.2mL,計數(shù)如下天數(shù)12345678910111213215mL115181729405030102416321665mL131710986102021010411225°C每次取0.2mL，計數(shù)如下天數(shù)12345678910111213215mL916213836504148465050464965mL1126221522712421618394119

30°C每次取0.2mL計數(shù)如下天數(shù)12345678910111213215mL1344312923233919171320211665mL1518181281123153315121821

大錐形瓶中各溫度下計數(shù)匯總天數(shù)1011121315°C2416231833251520C2115181729405030102416321625C16213836504148465050464930C1344312923233919171320大錐形瓶中各溫度下計數(shù)匯總天數(shù)1011121315°C2416231833251520C2115181729405030102416321625C16213836504148465050464930C134431292323391917132021162.1.2數(shù)據(jù)與邏輯斯諦方程的擬合：dN/dt=rN[1-(N/K)]r可以根據(jù)y=ax+b來求得。其中a=r,x=t.由于試驗數(shù)據(jù)的誤差程度不同，我們只選擇一些有效數(shù)據(jù)來與邏輯斯諦方程的擬合，以求反映種群增長狀況。15C215ml瓶裝中，t=10時，k=33;t=2時N=2,因此r=3.9,從而dN/dt=3.9(1-N/33)20C 215ml瓶裝中，t=7時,k=50;t=2時,N=15因此r=7從而dN/dt=7(1-N/50)25C 215ml瓶裝中，t=6時，k=50;t=0時，N=6,因此r=7.3,從而dN/dt=7.3(1-N/50)30C215ml瓶裝中，t=2時,k=44;t=0時,N=6,因此r=19,從而dN/dt=19(1-N/50)實驗分析及結(jié)論3.1.1草履蟲培養(yǎng)1天后：(1)種群密度大致呈下降或不變趨勢，這與其調(diào)整以適應(yīng)新環(huán)境有關(guān)。(2)在25C和30C下，215mL的瓶中，草履蟲的密度呈上升趨勢，而低溫15C時呈明顯下降趨勢，這與其生活最適溫度有關(guān)。3.1.2同一容積不同溫度下出現(xiàn)峰值的時間不同。215mL容積的峰值最先出現(xiàn)的是30C下培養(yǎng)的草履蟲。最晚的是在15C下培養(yǎng)的草履蟲，20C下草履蟲出現(xiàn)峰值較晚25C下草履蟲達到K值后持續(xù)穩(wěn)定，其穩(wěn)定期較長?？梢耘袛喑?5C最接近草履蟲的最適溫度。由此可知，低溫下峰值出現(xiàn)較晚，而適宜溫度下草履蟲穩(wěn)定期較長。3.1.3同一溫度不同容積種群密度變化不同。由于草履蟲生存空間不同，整體來說215mL瓶裝的草履蟲的種群密度較大，這是由于空間相對充足，但在15C下，有兩天計數(shù)較反常。即第八天和第九天，取材誤差不可避免，而且對其他溫度下，215mL瓶裝的峰值大于65mL瓶裝的，所以可以判斷15C第九天計數(shù)屬無效記錄。從生存空間來看，215mL瓶裝的峰值必然要大于65mL瓶裝的。3.1.4種群增長并沒有嚴(yán)格的按種群邏輯斯地增長，而是出現(xiàn)升降波動。3.1.5不同溫度下，草履蟲的增長速率不同。在實驗中的四個溫度下，溫度越高，草履蟲數(shù)量達到K值越快，這與其新陳代謝隨溫度升高而加快有關(guān)。3.1.6不同生存空間的比較可以看出,65ml瓶裝的草履蟲增長更容易表現(xiàn)出無規(guī)律性。草履蟲數(shù)量易受環(huán)境影響，由此可以看出，生存空間不僅與種群密度有關(guān)，還與它的可活動空間有關(guān)。草履蟲可活動空間越小，種群的不穩(wěn)定性越容易加劇。每個種群都應(yīng)有它的最適可活動空間范圍。但是由于這只是一次實驗，所以以上只是初步結(jié)論。誤差分析一取樣誤差，盡管每次取樣前搖勻，但誤差不可避免。二若不處死，草履蟲活動易造成誤數(shù)；若處死，酸度過大會使草履蟲解體。三每次取樣不放回，對實驗有一定影響。致謝非常感謝黃老師和杜老師對我們實驗的悉心指導(dǎo)，也感謝高老師和朱老師在我們實驗進程中給予的幫助，使我們能夠順利完成開放實驗。感受無論是開放實驗的過程還是結(jié)果處理都考驗著我們，每次計數(shù)七八個甚至更多裝片，需一個小時左右，數(shù)完后兩眼疼痛。每次計數(shù)要重復(fù)三次左右。不過有一點可以肯定，那就是實