种群和群落中几种实验调查方法解读

潘建英等

近几年高考命题中多涉及种群密度和物种丰富度调查有关试题.本文归纳了种群和群落中几种调查方法，并利用典型例题解读，供学习参考.

一、植物种群密度调查法——样方法

1.调查原理

在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，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种群密度的估计值.

2.调查步骤及注意事项

步骤内容1准备：观察地形，分析有无安全隐患，提出注意事项.2确定调查对象：确定本小组要调查的种群.3选取样方：样方大小一般以1m2的正方形为宜.如果种群个数较少，样方面积可适当放大.常用的取样方法为五点取样法和等距取样法，如图所示，则该样方中个体数目计数方法如下（注：图中，“○”代表个体）：

a.样方内的个体全部计数.

b.位于边线上的，只计相邻两边及其夹角上的个体，即计上不计下，计左不计右.4计数：计数每个样方内所调查植物的数量并做好记录.5计算种群密度：以所有样方种群密度的平均值作为种群密度的估计值.注意

事项①适用范围：一般适用于双子叶植物，也可以用于昆虫卵的数量调查及一些活动范围较小的动物，如作物植株上的蚜虫、跳蝻等.

②注意事项：生物个体分布范围较大，取样要随机，不能有主观因素.

③调查误差分析：对调查对象认识不准，统计偏差；样方的数目、大小不统一；调查地段种群分布不均匀；计数时对各生长期的个体统计不全.例1学校周围生长着很多植物，某研究性学习小组准备对某种双子叶草本植物的种群密度进行调查，设计如下调查步骤：

（1）选取40 cm×40 cm为最佳样方面积.

（2）在该物种分布较密集的地方利用 （如图1）取5个样方（若在较长的范围内调查，可采用 ）（如图2）.

图1图2③计数每个样方内该植物的个体数.若计数结果如下表

样方N1N2N3N4N5种群密度（株/m2）3715x4其中第四个样方中该植物的分布情况如图3所示.

图3则N4样方中x= 株/m2.

（4）分析表格中的数据，将N3作为种群密度的估计值.

请分析以上设计步骤，思考下列问题：

①填充调查步骤中的空白.

②请指出以上设计步骤中的三点错误并加以改正.

a. ，b. ，c. .

③若某同学选取样方的统计数量明显比其他同学的高，可能的原因是在 .因此选择样方的关键是要做到 .

④若他们调查的对象是白杨树，所采取的调查方法应该是 .

答案：①五点取样法，等距取样法，8.②a.选取的样方面积不对.应取物种数量达到稳定的最小面积100 cm×100 cm，取样方法不对，b.应在草原中随机取样，c.对种群密度值的估计方法不对.应以调查样方的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密度的估计值 ③密度高的地方选取样方，随机取样.④逐个计数法.

二、动物种群密度调查法——标志重捕法

项目内容调查

原理在被调查种群的活动范围内，捕捉一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕.根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度操作

步骤确定调查对象→捕获并标记（数量为N1）→重捕、计数捕获数N2

标记数N0→计算种群密度（计算公式为：NN1=N2N0）注意

事项①适用范围：活动能力强、活动范围大的动物.

②前提条件：标志个体与未标志个体在重捕时被捕的概率相等，在调查期内没有新的出生和死亡，没有迁入和迁出.

③注意事项

a.标志物和标志方法不能影响动物的正常生命活动.

b.标志物不能过分醒目，过分醒目易被捕食.

c.标志符号持续存留时间不短于研究时间.

d.数量变动：在研究期间，没有较多个体的出生和死亡，也没有较多个体的迁入和迁出. 【归纳提炼】调查种群密度的方法

调查方法生物类别逐个计数法范围小、个体大估

算

法样方法植物、活动范围小的动物；

昆虫卵、蚜虫、跳蝻的密度标志重捕法活动能力强、活动范围大的动物黑光灯诱捕趋光性昆虫例2某研究机构对某区域的一种田鼠进行了调查，所调查样方的总面积为2 hm2（1 hm2=10 000 m2），统计所捕获的鼠数量、性别等，进行标记后放归，3日后进行重捕与调查.所得到的调查数据如下表：

捕获数

（只）标记数

（只）雌性个

体数（只）雄性个

体数（只）初捕50502822重捕50103218以下是某同学对数据的分析结果，你认为正确的是 （ ）.

A.此调查方法可以用来调查土壤中小动物物种的丰富度

B.若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，统计的种群密度比实际低

C.综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例（♀/♂）约为7∶2

D.该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2

解析本题考查动物种群密度调查方法.因土壤中小动物具有较强的活动能力，且身体微小，因而对其丰富度的调查一般采用取样器取样法；标志重捕法理论计算公式N=N1×N2/N0，田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，即N0值减小，N值会增大；通过两次捕获情况，不能确定该田鼠种群的性别比例（捕获次数过少，偶然性较大）；该地区田鼠的平均种群密度约为125 只/hm2.答案：D

三、微生物种群密度调查法——抽样检测法

1.实验原理

（1）可用液体培养基（培养液）培养酵母菌，培养基中种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响.

（2）在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线.

（3）可采用抽样检测的方法，进行显微镜计数.

2.实验流程

（1）酵母菌培养类型、条件，液体培养基，无菌条件

（2）振荡培养基目的，酵母菌均匀分布于培养基中

（3）观察并计数：每天将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数

（4）重复（2）、（3）步骤：连续观察7天，统计数目

（5）绘图分析：将所得数值用曲线表示出来，得出酵母菌种群数量变化规律

3.注意事项

（1）该探究实验应注意的问题：①显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数；②从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差；③每天计数酵母菌数量的时间要固定；（4）溶液要进行定量稀释，计算1 mL菌液的数量.

（2）血球计数板计数法：血球计数板有两种方格网，如图4所示，对于16×25的方格网而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网而言，计四角和正中间的（共5个）中方格共计80个小方格中的个体数量.

图4计算方法：大方格长度为 1 mm，高度为0.1 mm（即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm），则每个大方格的体积为0.1 mm3（10-4mL），故1 mL培养液中细胞个数=（中方格中的细胞总数/中方格中小方格个数）×400×104×稀释倍数.

例3依据探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”的实验过程和要求，回答下列问题：

（1）某学生的部分实验操作过程是这样的：

①从静置试管中吸取酵母菌培养液进行计数，记录数据；

②把酵母菌培养液放置在冰箱中培养；

③第七天再取样计数，记录数据，统计分析绘成曲线.

请纠正该同学在实验操作过程中的错误.

（2）利用血细胞计数板可在显微镜下对微生物细胞进行直接计数.血细胞计数板是一个特制的可在显微镜下观察的玻片，样品就滴在计数室内.每个计数室由25×16=400个小室组成，容纳液体的总体积为0.1 mm3.现将1 mL酵母菌样品加99 mL无菌水稀释，用无菌吸管吸取少许滴在盖玻片边缘，使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余菌液.现观察到图5中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中方格80个小室内共有酵母菌44个，则上述1 mL酵母菌样品中约有菌体个.为获得较为准确的数值，减少误差，你认为采取的做法是.

解析本题考查微生物密度调查方法，及血细胞计数板使用方法.要理解实验过程中各个步骤的要求及其原因，才能更好地理解实验的原理.在实验过程中，对酵母菌的总数进行计算是很难的，所以要采用抽样检测法，每次从试管中吸出培养液时，都要进行振荡，目的是让酵母菌在培养液中分布均匀，减少计数的误差；培养酵母菌时，要提供酵母菌生活的最适条件，包括温度、无菌条件等，所以不应该放在冰箱里进行培养；7天中，酵母菌种群数量是不断变化的，所以连续7天每天都要进行取样、观察、计数，而不是仅在第7天进行计数.在显微镜下观察时，要注意多取样，取平均值，尽量减少误差.计算酵母菌总数时，要先计算出每个计数室中酵母菌的数量，然后乘酵母菌总体积.所以上述1 mL酵母菌样品中的总数为：4480×400×100×1 000÷0.1=2.2×108个.

答案：（1）①应将试管轻轻振荡几次再吸取酵母菌培养液进行计数；②应将酵母菌培养液放置在适宜温度下培养；③应连续七天，每天观察、取样计数并记录数据（2）2.2×108 多取样、取平均值

（收稿日期：2014-09-13）