种群密度的调查及误差分析

种群密度的调查及误差分析 江苏省奔牛高级中学 朱 俊（213131）摘要：本文通过对样方法与血球计板抽样检测法的比较、标志重捕法与抽样检测法的比较、稀释涂布平板法和血球计数板（抽样检测）计数法比较以及误差分析，理解并掌握种群密度调查的实质，提高学生分析和解决问题的能力。关键词：样方法、标志重捕法、抽样检测法、稀释涂布平板法种群密度调查最常用的方法是抽样调查法。抽样调查法是一个很大的概念，在调查对象多不可能全部调查的情况，都是调查一部分对象，用以估计整体的情况，这就是抽样调查法。在中学生物教学中常用于样方法、标志重捕法、用血球计数板抽样检测法、稀释涂布平板法等，都属于抽样调查法。一、样方法与血球计数板抽样检测法的比较1样方法样方法是在被调查种群的生活环境内，随机选取若干个样方，通过计数每一个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度。（1）适合对象：植物和活动范围比较小的动物（如昆虫卵的密度、植株上蚜虫的密度等）。（2）样方形状可以多样，但取样的关键要保证随机性和代表性，常见的取样方法有五点取样法（A）和等距离取样法（B）。2.血球计数板（抽样检测）计数法（1）适合对象：指针对细胞悬液中细胞数量的计数，常用于个体较大的细胞或菌体（如人体血细胞、酵母菌等），不适合于普通的细菌（如大肠杆菌）和病毒。（2）种类：它的规格有两种，一种叫希利格式（1625型）（如图D），另一种叫汤麦式（2516型）（如图E）所示。（3）计算公式：每毫升培养液中酵母菌细胞的计算公式为：3.两种方法的比较 图汤麦式(如图E)这种计数方法的实质就是五点取样法。【例1】：蓝澡是湖泊中常见的藻类，在调查环境因素对藻类生长的影响时，需要每天定时对藻类进行取样计数。（1）取出的样液中需立即加入固定液，其目的是_。（2）在计数前通常需要将样液稀释，这是因为_ 。（3）将样液稀释100倍，采用血球计数板(规格为1mm1mm0.1mm) 计数，观察到的计数室中细胞分布图见右图，则培养液中藻细胞的密度是 个/mL。二、标志重捕法与血球计数板抽样检测法的比较及误差分析1.标志重捕法：在一个有比较明确界限的区域内,捕捉一定数量的动物个体进行标志,然后放回,经过一个适当时期(标志个体与未标志个体重新充分混合分布)后,再进行重捕。根据重捕样本中标志者的比例,估计该区域的种群总数,可计算出某种动物的种群密度。（1）适合对象：一些活动能力强，活动范围大的动物。（2）计算公式：m / M = n / N（区域内动物的数量为M，捕获并标记（数量为m），重捕计数（捕获N、标记n）分析：n / N即为重捕中标志的个体占所捕到的总个体的比例，m / M即为区域内标志的个体占所有个体的比例。其核心是抓住等式两边的比例相等，从而求出M=m.N/n，标志重捕法的前提是,标志个体与未标志个体在重捕时被捕的概率相等。但对于此等式中，m、N都是一个定值，每次重捕时，主是要n带来的误差。（3）误差分析：M值偏小的情况：标记物过于醒目，（易于被人为捕捉到）所以每次重捕时n值偏大，所以计算出的M值偏小。M值偏大的情况：a.标记物易脱落，所以每次重捕时n值偏小，所以计算出的M值偏大。b.在实际捕捉的过程，如田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，所以重捕时，n值偏小，M值就偏大。C.标记物过于醒目，（易于被生活环境中的天敌发现而捕食），则n值偏小，M值就偏大【例2】某科技小组在调查一块方圆为2hm2的草场中灰苍鼠的数量时，放置了100个捕鼠笼，一夜间捕获了50只，将捕获的灰苍鼠做好标记后在原地放生。5天后，在同一地点再放置同样数量的捕鼠笼，捕获了52只，其中有上次标记的个体13只。由于灰苍鼠被捕一次后更难捕捉，因此推测该草场中灰苍鼠的种群数量最可能 A小于100只 B大于100只 C小于200只 D大于200只2抽样检测法：（1）计算公式：解释：等式的左边相当于从中抽样出来的400小格（规格为110.1mm3）中所含的酵母菌数，等式的右边即为原1ml培养液（稀释b倍后）中的酵母菌的数量为M个。（2）误差分析： 根据公式： 得M=1104ab的值。（误差值主要来自于a的值）.M偏小的情况：每次取样时未振荡摇匀，而取了上层的液体，导致a值偏小，血球计数板中有气泡，导致a值偏小在抽样检测时，让培养液自行渗入后，没有稍待片刻，直接就放在载物台上观察，（没有让酵母菌全部沉到计数室底部），导致a值偏小。.M偏大的情况：每次取样时未振荡摇匀，而取了下层的液体，导致a值偏大先滴加菌液，再加盖玻片（压滴法），计数结果将偏高。（因为先滴加菌液，再加盖玻片时，容易使菌液沾到计数平台两侧的支持柱表面，在支持柱表面形成一层水膜而使盖片不能完全落在支持柱上。盖玻片由于液滴的表面张力作用而未能严密的盖到计数板表面上，使计数室内的体积增大，）在抽样检测时，让培养液自行渗入后，停留时间过长，然后才放到载物台上去观察，可能由于酵母菌的增殖，导致a值偏大。（为了减少误差，取出的样液中需立即加入固定液，维持酵母菌细胞数目不变）未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体，也会导致a值偏大。3.两种方法的比较：抽样检测法的实质与标志重捕法相似，计算时，只要抓住等式两边所代表的含义。（学生在做这类题目中常做常错的原因是没有抓住抽样检测的本质）。【例3】（2011年江苏高考变式）右图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题：（1）某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有_、_和用血球计算板计数时出现错误等。（2）某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显低于D点对应的数量，可能有_、_等原因引起的。三、稀释涂布平板法和血球计数板（抽样检测）计数法比较1.稀释涂布平板法 是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落。2计算公式：3. 两种方法的比较：稀释涂布平板法与血球计数法的抽样检测法的本质是一样的，都是从稀释后的试管中取样，根据计数所抽取样液中菌体的数目来估算出原样液中菌体的数目，当然涂布的时候取多少毫升则要根据培养皿的大小来确定。4. 误差分析：稀释涂布法的误差主要来自于上述公式中的菌落（a），由于在涂布平板的时候可能有的菌体没有完全分开，所以测得的菌落数要比实际培养液中菌体数要偏小。【例4】：某同学在稀释倍数为105的培养基中测得平板上菌落数的平均值为23.4，那么每毫升样品中的菌落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为0.2mL)_。用这种方法测定密度，实际活菌数量要比测得的数量 _ ，因为_ 。 不同的生物所采用的种群密度的调查方法是不相同的，但其本质都渗透着抽样的思想，只要理解抽样计算的实质，各种难点都能迎刃而解，真正达到举一反三、触类旁通的效果。