由于種群密度調(diào)查的實驗有利于學(xué)生科學(xué)思想與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此近年來各級考試中種群密度調(diào)查的實驗題出現(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)境中捕獲一部分個體，將這些個體標(biāo)志后再放回原來的環(huán)境，經(jīng)過一段時間后進行重捕，根據(jù)重捕中標(biāo)志個體占總捕獲數(shù)的比例，來估計該種群的數(shù)量。常用于動物種群密度的取樣調(diào)查，適用范圍是活動能力強和活動范圍大的動物，如哺乳類、鳥類、爬行類、兩棲類、魚類等。計算公式是：標(biāo)志個體總數(shù)/種群中個體總數(shù)=重捕中所含標(biāo)志數(shù)/重捕個體數(shù)。
注意事項：①個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)志方法對動物不能產(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)志個體與未標(biāo)志個體的混合所需時間需要正確估計。⑤標(biāo)志物必須能夠維持一定的時間，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 野生動物研究所對某草原的一種野兔進行了調(diào)查，所調(diào)查區(qū)域的總面積為2 hm2。統(tǒng)計所捕獲野兔的數(shù)量、性別等，進行標(biāo)記后放歸；一段時間后進行重捕與調(diào)查。所得到的調(diào)查數(shù)據(jù)如下表：
以上是某同學(xué)對該數(shù)據(jù)的分析，你認為正確的是( )
A．綜合兩次捕獲情況，該野兔種群的性別比例(♀/♂)約為3∶2
B．該草原野兔的平均種群密度約為250只/hm2
C．如果野兔在被捕捉過一次后更難捕捉，統(tǒng)計的種群密度會比實際低
D．此調(diào)查方法可以用來調(diào)查土壤中小動物類群的豐富度
解析：綜合兩次捕獲情況，該野兔種群雌性個體60個，雄性個體40個，故性別比例(♀/♂)約為3∶2；依據(jù)標(biāo)志重捕法計算公式，50/X＝10/50，推導(dǎo)出2 hm2有250個個體，所以每公頃125個；依據(jù)計算公式10X＝50×50，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，計算出的種群密度X會比實際高；土壤中小動物個體小不適合標(biāo)志，調(diào)查土壤中小動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該種群的種群密度。取樣方法常常以五點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蚜蟲、跳蝻等動等。計算公式是：設(shè)各樣方的種群密度分別為nl、n2、n3……nm，則該種群密度的估計值=（nl+n2+n3+……+nm）／m。
注意事項：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)查對象。因為叢生或蔓生的單子葉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1m2 ，灌木為16m2，喬木為100m2。③樣方的選取應(yīng)做到隨機取樣、不滲入主觀因素，且盡量多一些。④計數(shù)時，樣方內(nèi)的植物個體數(shù)量統(tǒng)計遵循“樣方內(nèi)部個體全部統(tǒng)計、壓在邊界上的只統(tǒng)計相鄰兩條界線及夾角上的個體”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)生在測定一個生物種群分布比較均勻的原始森林中的山毛櫸的種群密度時，采取如下操作：①選擇山毛櫸分布比較均勻、長5千米、寬1千米的長方形地塊；②將該地塊分成三等份，在每份的中央劃一個樣方；③樣方為邊長5米的正方形；④每個樣方內(nèi)山毛櫸的數(shù)量記錄如下：
樣方
第一樣方
第二樣方
第三樣方
個體數(shù)
3
5
4
請完成下列問題：
（1）根據(jù)該同學(xué)的調(diào)查，該原始森林中山毛櫸的種群密度為__________________。
（2）該調(diào)查結(jié)果是否可靠？。原因是______________________________________。
解析：該同學(xué)的測定結(jié)果為：（3/25+5/25+4/25）/3=0．16株/?。在本實驗中測定的結(jié)果并不可靠，原因有二：一是樣方數(shù)目太小，使計算結(jié)果不準(zhǔn)確；二是樣方太小，因為測定的是山毛櫸的種群密度，山毛櫸是高大喬木，樣方為25m2太小，應(yīng)為100m2。
答案：（1）0．16株/? （2）不可靠 選取的樣方數(shù)目過少，每個樣方的面積太小
三、顯微鏡直接計數(shù)法
顯微鏡直接計數(shù)法是指通過顯微鏡利用血球計數(shù)板進行較大單細胞微生物計數(shù)的操作方法。這是一種常用的微生物計數(shù)方法，此種方法簡便、快速、直觀。顯微鏡直接計數(shù)法是將少量待測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（血球計數(shù)板），在顯微鏡下直接計數(shù)，然后推算出含菌數(shù)的方法。血球計數(shù)板是常用的計菌器之一。該方法的適用范圍為較大單細胞微生物。計算公式是：較大單細胞微生物個數(shù)／1mL=n個小方格細胞總數(shù)／n×400×10000×稀釋倍數(shù)。
注意事項：①先將蓋玻片放在計數(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，待細胞全部沉降到計數(shù)室底部后再顯微計數(shù)。②該實驗需要重復(fù)但不需對照一自身前后已形成對照；③從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)之前，要將試管輕輕震蕩搖勻幾次。④濃度過大時需做稀釋處理，但最后計算時要考慮稀釋倍數(shù)。⑤壓線計數(shù)規(guī)則，應(yīng)遵循“計上不計下，計左不計右”的原則，即只計數(shù)樣方相鄰兩條邊上的個體。
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如下：
① 靜置試管中吸取酵母菌培養(yǎng)液進行計數(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)實驗操作中的錯誤。
（2）利用計數(shù)板可在顯微鏡下對微生物細胞進行直接計數(shù)。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)。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)觀察到圖中所示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，你認為可采取的做法是______________________。
解析：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、計數(shù)，而不是僅在第7天進行計數(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，然后乘以酵母菌總體積。所以上述1 mL酵母菌樣品中的總數(shù)為：44÷80×400×100×1000÷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
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，用于估算土壤小動物的物種豐富度。該方法的適用范圍為活動能力強（不適合樣方法）、身體微小（不適合標(biāo)志重捕法）的土壤小動物。計算方法分為兩類：①記名計算法──直接數(shù)個體數(shù)（一般用于個體較大，種群數(shù)量有限的群落）；②目測估計法一一分等級測估，如非常多、多、較多、較少、少、很少等。
注意事項：①選擇的樣點是林下或落葉等腐殖質(zhì)比較豐富的地方。②要隨機取樣、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)計體型小的土壤動物要借助顯微鏡。
例4 跳蟲、甲螨和線蟲是土壤中的主要動物類群，對動植物遺體的分解起重要作用。請回答：
（1）由于跳蟲和甲螨活動能力________，身體________，不適合用手直接捕捉，常采用吸蟲器等工具進行采集。
（2）現(xiàn)在采集大量的跳蟲用于實驗室培養(yǎng)，最好選擇下圖中的吸蟲器________，理由是____________________________________________________________________。若要采集大量的甲螨作為標(biāo)本保存，最好選擇吸蟲器________，理由是_____________________
_______________________________________________________________。
（3）現(xiàn)在一培養(yǎng)罐內(nèi)同時培養(yǎng)跳蟲、甲螨和線蟲三個種群，若它們均僅以罐內(nèi)已有的酵母菌為食，則跳蟲與甲螨之間的關(guān)系是________，線蟲與酵母菌之間的關(guān)系是________。
解析：（1）土壤中跳蟲和甲螨活動能力較強，身體微小，不適合用手直接捕捉，常采用吸蟲器等進行采集。（2）跳蟲多棲息于潮濕隱蔽的場所，屬于好氧型生物，濕潤的棉花模擬土壤濕潤環(huán)境，利于跳蟲存活。（3）跳蟲與甲螨都以酵母菌為食，所以兩者之間為競爭關(guān)系。線蟲以酵母菌為食，故線蟲與酵母菌之間的關(guān)系為捕食關(guān)系。
答案：（1）較強 微小�。�2）B 該吸蟲器中的濕潤的棉花模擬土壤濕潤環(huán)境，利于跳蟲存活 D 該吸蟲器中的酒精可將收集的甲螨及時固定，防止腐爛（3）競爭 捕食
作者簡介：周偉，生物奧賽主教練。主要從事生物教學(xué)與奧賽培訓(xùn)研究，近年來在《生物學(xué)教學(xué)》、《中學(xué)生物教學(xué)》、《吉首大學(xué)學(xué)報》、《新高考》、《考試報》、《素質(zhì)教育報》、《中學(xué)生理化報》、《中學(xué)生學(xué)習(xí)報》、《當(dāng)代中學(xué)生報》等報刊上發(fā)表文逾100篇。
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