潘建英等

近幾年高考命題中多涉及種群密度和物種豐富度調(diào)查有關(guān)試題.本文歸納了種群和群落中幾種調(diào)查方法，并利用典型例題解讀，供學(xué)習(xí)參考.

一、植物種群密度調(diào)查法——樣方法

1.調(diào)查原理

在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機選取若干個樣方，通過計數(shù)每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為種群密度的估計值.

2.調(diào)查步驟及注意事項

步驟內(nèi)容1準(zhǔn)備：觀察地形，分析有無安全隱患，提出注意事項.2確定調(diào)查對象：確定本小組要調(diào)查的種群.3選取樣方：樣方大小一般以1m2的正方形為宜.如果種群個數(shù)較少，樣方面積可適當(dāng)放大.常用的取樣方法為五點取樣法和等距取樣法，如圖所示，則該樣方中個體數(shù)目計數(shù)方法如下（注：圖中，“○”代表個體）：

a.樣方內(nèi)的個體全部計數(shù).

b.位于邊線上的，只計相鄰兩邊及其夾角上的個體，即計上不計下，計左不計右.4計數(shù)：計數(shù)每個樣方內(nèi)所調(diào)查植物的數(shù)量并做好記錄.5計算種群密度：以所有樣方種群密度的平均值作為種群密度的估計值.注意

事項①適用范圍：一般適用于雙子葉植物，也可以用于昆蟲卵的數(shù)量調(diào)查及一些活動范圍較小的動物，如作物植株上的蚜蟲、跳蝻等.

②注意事項：生物個體分布范圍較大，取樣要隨機，不能有主觀因素.

③調(diào)查誤差分析：對調(diào)查對象認(rèn)識不準(zhǔn)，統(tǒng)計偏差；樣方的數(shù)目、大小不統(tǒng)一；調(diào)查地段種群分布不均勻；計數(shù)時對各生長期的個體統(tǒng)計不全.例1學(xué)校周圍生長著很多植物，某研究性學(xué)習(xí)小組準(zhǔn)備對某種雙子葉草本植物的種群密度進(jìn)行調(diào)查，設(shè)計如下調(diào)查步驟：

（1）選取40 cm×40 cm為最佳樣方面積.

（2）在該物種分布較密集的地方利用 （如圖1）取5個樣方（若在較長的范圍內(nèi)調(diào)查，可采用 ）（如圖2）.

圖1圖2③計數(shù)每個樣方內(nèi)該植物的個體數(shù).若計數(shù)結(jié)果如下表

樣方N1N2N3N4N5種群密度（株/m2）3715x4其中第四個樣方中該植物的分布情況如圖3所示.

圖3則N4樣方中x= 株/m2.

（4）分析表格中的數(shù)據(jù)，將N3作為種群密度的估計值.

請分析以上設(shè)計步驟，思考下列問題：

①填充調(diào)查步驟中的空白.

②請指出以上設(shè)計步驟中的三點錯誤并加以改正.

a. ，b. ，c. .

③若某同學(xué)選取樣方的統(tǒng)計數(shù)量明顯比其他同學(xué)的高，可能的原因是在 .因此選擇樣方的關(guān)鍵是要做到 .

④若他們調(diào)查的對象是白楊樹，所采取的調(diào)查方法應(yīng)該是 .

答案：①五點取樣法，等距取樣法，8.②a.選取的樣方面積不對.應(yīng)取物種數(shù)量達(dá)到穩(wěn)定的最小面積100 cm×100 cm，取樣方法不對，b.應(yīng)在草原中隨機取樣，c.對種群密度值的估計方法不對.應(yīng)以調(diào)查樣方的單位面積中種群個體數(shù)量的平均數(shù)作為種群密度的估計值 ③密度高的地方選取樣方，隨機取樣.④逐個計數(shù)法.

二、動物種群密度調(diào)查法——標(biāo)志重捕法

項目內(nèi)容調(diào)查

原理在被調(diào)查種群的活動范圍內(nèi)，捕捉一部分個體，做上標(biāo)記后再放回原來的環(huán)境，經(jīng)過一段時間后進(jìn)行重捕.根據(jù)重捕到的動物中標(biāo)記個體數(shù)占總個體數(shù)的比例，來估計種群密度操作

步驟確定調(diào)查對象→捕獲并標(biāo)記（數(shù)量為N1）→重捕、計數(shù)捕獲數(shù)N2

標(biāo)記數(shù)N0→計算種群密度（計算公式為：NN1=N2N0）注意

事項①適用范圍：活動能力強、活動范圍大的動物.

②前提條件：標(biāo)志個體與未標(biāo)志個體在重捕時被捕的概率相等，在調(diào)查期內(nèi)沒有新的出生和死亡，沒有遷入和遷出.

③注意事項

a.標(biāo)志物和標(biāo)志方法不能影響動物的正常生命活動.

b.標(biāo)志物不能過分醒目，過分醒目易被捕食.

c.標(biāo)志符號持續(xù)存留時間不短于研究時間.

d.數(shù)量變動：在研究期間，沒有較多個體的出生和死亡，也沒有較多個體的遷入和遷出. 【歸納提煉】調(diào)查種群密度的方法

調(diào)查方法生物類別逐個計數(shù)法范圍小、個體大估

算

法樣方法植物、活動范圍小的動物；

昆蟲卵、蚜蟲、跳蝻的密度標(biāo)志重捕法活動能力強、活動范圍大的動物黑光燈誘捕趨光性昆蟲例2某研究機構(gòu)對某區(qū)域的一種田鼠進(jìn)行了調(diào)查，所調(diào)查樣方的總面積為2 hm2（1 hm2=10 000 m2），統(tǒng)計所捕獲的鼠數(shù)量、性別等，進(jìn)行標(biāo)記后放歸，3日后進(jìn)行重捕與調(diào)查.所得到的調(diào)查數(shù)據(jù)如下表：

捕獲數(shù)

（只）標(biāo)記數(shù)

（只）雌性個

體數(shù)（只）雄性個

體數(shù)（只）初捕50502822重捕50103218以下是某同學(xué)對數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，你認(rèn)為正確的是 （ ）.

A.此調(diào)查方法可以用來調(diào)查土壤中小動物物種的豐富度

B.若田鼠在被捕捉過一次后更難捕捉，統(tǒng)計的種群密度比實際低

C.綜合兩次捕獲情況，該田鼠種群的性別比例（♀/♂）約為7∶2

D.該地區(qū)田鼠的平均種群密度約為125只/hm2

解析本題考查動物種群密度調(diào)查方法.因土壤中小動物具有較強的活動能力，且身體微小，因而對其豐富度的調(diào)查一般采用取樣器取樣法；標(biāo)志重捕法理論計算公式N=N1×N2/N0，田鼠在被捕捉過一次后更難捕捉，即N0值減小，N值會增大；通過兩次捕獲情況，不能確定該田鼠種群的性別比例（捕獲次數(shù)過少，偶然性較大）；該地區(qū)田鼠的平均種群密度約為125 只/hm2.答案：D

三、微生物種群密度調(diào)查法——抽樣檢測法

1.實驗原理

（1）可用液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）培養(yǎng)酵母菌，培養(yǎng)基中種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響.

（2）在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“S”型曲線.

（3）可采用抽樣檢測的方法，進(jìn)行顯微鏡計數(shù).

2.實驗流程

（1）酵母菌培養(yǎng)類型、條件，液體培養(yǎng)基，無菌條件

（2）振蕩培養(yǎng)基目的，酵母菌均勻分布于培養(yǎng)基中

（3）觀察并計數(shù)：每天將含有酵母菌的培養(yǎng)液滴在計數(shù)板上，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)

（4）重復(fù)（2）、（3）步驟：連續(xù)觀察7天，統(tǒng)計數(shù)目

（5）繪圖分析：將所得數(shù)值用曲線表示出來，得出酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律

3.注意事項

（1）該探究實驗應(yīng)注意的問題：①顯微鏡計數(shù)時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)遵循“數(shù)上線不數(shù)下線，數(shù)左線不數(shù)右線”的原則計數(shù)；②從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減小誤差；③每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定；（4）溶液要進(jìn)行定量稀釋，計算1 mL菌液的數(shù)量.

（2）血球計數(shù)板計數(shù)法：血球計數(shù)板有兩種方格網(wǎng)，如圖4所示，對于16×25的方格網(wǎng)而言，計四角的4個中方格共計100個小方格中的個體數(shù)量；而對于25×16的方格網(wǎng)而言，計四角和正中間的（共5個）中方格共計80個小方格中的個體數(shù)量.

圖4計算方法：大方格長度為 1 mm，高度為0.1 mm（即規(guī)格為1 mm×1 mm×0.1 mm），則每個大方格的體積為0.1 mm3（10-4mL），故1 mL培養(yǎng)液中細(xì)胞個數(shù)=（中方格中的細(xì)胞總數(shù)/中方格中小方格個數(shù)）×400×104×稀釋倍數(shù).

例3依據(jù)探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”的實驗過程和要求，回答下列問題：

（1）某學(xué)生的部分實驗操作過程是這樣的：

①從靜置試管中吸取酵母菌培養(yǎng)液進(jìn)行計數(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第七天再取樣計數(shù)，記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析繪成曲線.

請糾正該同學(xué)在實驗操作過程中的錯誤.

（2）利用血細(xì)胞計數(shù)板可在顯微鏡下對微生物細(xì)胞進(jìn)行直接計數(shù).血細(xì)胞計數(shù)板是一個特制的可在顯微鏡下觀察的玻片，樣品就滴在計數(shù)室內(nèi).每個計數(shù)室由25×16=400個小室組成，容納液體的總體積為0.1 mm3.現(xiàn)將1 mL酵母菌樣品加99 mL無菌水稀釋，用無菌吸管吸取少許滴在蓋玻片邊緣，使其自行滲入計數(shù)室，并用濾紙吸去多余菌液.現(xiàn)觀察到圖5中該計數(shù)室所示a、b、c、d、e 5個中方格80個小室內(nèi)共有酵母菌44個，則上述1 mL酵母菌樣品中約有菌體個.為獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)值，減少誤差，你認(rèn)為采取的做法是.

解析本題考查微生物密度調(diào)查方法，及血細(xì)胞計數(shù)板使用方法.要理解實驗過程中各個步驟的要求及其原因，才能更好地理解實驗的原理.在實驗過程中，對酵母菌的總數(shù)進(jìn)行計算是很難的，所以要采用抽樣檢測法，每次從試管中吸出培養(yǎng)液時，都要進(jìn)行振蕩，目的是讓酵母菌在培養(yǎng)液中分布均勻，減少計數(shù)的誤差；培養(yǎng)酵母菌時，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天每天都要進(jìn)行取樣、觀察、計數(shù)，而不是僅在第7天進(jìn)行計數(shù).在顯微鏡下觀察時，要注意多取樣，取平均值，盡量減少誤差.計算酵母菌總數(shù)時，要先計算出每個計數(shù)室中酵母菌的數(shù)量，然后乘酵母菌總體積.所以上述1 mL酵母菌樣品中的總數(shù)為：4480×400×100×1 000÷0.1=2.2×108個.

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、取樣計數(shù)并記錄數(shù)據(jù)（2）2.2×108 多取樣、取平均值

（收稿日期：2014-09-13）