生物学数据调查中偏大和偏小的问题归纳

曾晓辉 周斌伟

(湖北省孝感高级中学 432000)

1 运用样方法估算种群密度的误差分析

样方法一般适用植物、活动范围小的动物种群密度调查。调查的一般步骤为：确定调查对象、选择调查地段、确定样方大小与数目、随机选取若干样方、计数每个样方的个体数、求每个样方的种群密度和求所有样方种群密度的平均值作为该种群密度的估计值。假设各样方的种群密度分别为n1、n2、n3…… nm，则种群密度=(n1+ n2+ n3…… + nm)/ m，运用样方法调查种群密度可能出现的误差有两种情况，按照以下的实验操作，所得数据与实际值相比，可能会出现偏差。

(1)调查某植物种群密度时在该植物分布较密集的地方选取样方，此种情况的调查值比实际值偏大，因为直接影响了公式中的分子，使每一个样方中数目偏大。

(2)调查某植物种群密度时在统计样方中数目时没有统计样方边线上的个体数，这种情况少统计一部分个体数，使得调查值比实际值偏小。

2 运用标志重捕法估算种群密度的误差分析

标志重捕法是常用于调查活动能力较强、活动范围较大的动物种群密度的调查方法。在被调查种群的生存环境中，调查的面积为S，第一次捕获一部分个体(B只)全部进行标记后释放，经过一段时间后进行重捕，根据重捕中标记个体数(b)占总捕数(a)的比例，估计该种群的密度(A)，计算公式为:A = aB /(bS)。由上式分析可知：

(1)若由于某种原因(如标记物易脱落，被标记个体被再次捕获概率会降低，标记物导致被标记个体易于被捕食，被标记的个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获、且在被标记个体稀少处捕获等情况)，会造成b偏小；则A偏大。

(2)若由于某种原因(如被标记的个体放回后，还未充分融入该种群中就再次捕获，且在被标记个体密集处捕获等情况)，会造成b偏大；则A偏小。

(3)若在调查期间，调查区域有较多个体出生和迁入，会使a / b比值偏大；则A偏大。若调查区域有较多个体死亡和迁出，会使a / b比值偏小；则A偏小。

3 运用抽样检测法统计培养液中微生物数量的误差分析

探究培养液中酵母菌种群数量的变化时，对培养液中的酵母菌逐个计数是非常困难的，较常见和方便的是采用抽样检测法对培养液中的酵母菌进行计数。操作时特别注意从试管中吸取培养液进行计数前，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，以减少误差。若是没有振荡，取到了上层培养液，则估计值偏小；相反如果取到了靠底层的溶液，则估计值偏大。

4 运用稀释涂布平板法统计活菌数目的误差分析

稀释涂布平板法是微生物的计数方法，常用来统计样品中活菌的数目。当样品的稀释度足够高时，把稀释液涂布到培养基上，培养基表面上会生长一个个菌落，这是来源于样品稀释液中的一个个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少个活菌。计算公式为：N = ( C ÷ V)× M。其中 N 代表样品中活菌数，C 代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V 代表涂布平板时所用的稀释液的体积，M 代表稀释倍数。涂布接种时，当两个或多个细菌连在一起，平板上观察到的也只是一个菌落。统计的菌落数(C)往往比活菌的实际数目少，使计算结果样品中活菌数( N )偏小。因此统计种群密度时有必要考虑存在的误差，与实际值相比分辨出是偏大还是偏小。

5 相关例题及分析

例1.在某池塘中，第一次捕获鲫鱼106条，做上标记后放回，第二次捕获鲫鱼91条，其中有标记的25条。由此可以估算出该池塘中鲫鱼的密度。后来发现这次估算的结果与实际结果误差较大，分析其原因不正确的是( )

A.捕鱼用的渔网网眼太大

B.被标记的鱼放回后有一小部分死亡

C.两次捕获的鲫鱼数量较小

D.重捕方法不当使捕获的鱼部分死亡

分析：A.若捕鱼用的渔网网眼太大，导致所捕鲫鱼为鱼塘中个体较大的鱼，而个体小的鲫鱼未能捕捉到，最终导致种群密度的估算值偏小，A正确；B.被标记的鱼放回后有一小部分死亡，会导致重捕中被标记的个体数偏小，最终导致种群密度的估算值偏大，B正确；C.若两次捕获的鲫鱼数量较小，则存在偶然性，会使实验产生较大，C正确；D.虽然重捕方法不当，使捕获的鱼部分死亡，但得到的鲫鱼数量不变，即使死亡，还是进行了数学统计，因而不会与实际结果误差较大的误差，D错误。故参考答案为D。

例2.下列实验结果与真实结果相比一定偏小的是( )

A．用稀释涂布平板法计算某土壤中微生物的数量

B．调查白化病发病率时以患者家系为调查对象

C．标志重捕时部分标记物的脱落

D．显微镜下计数酵母菌数量时统计计数室方格内以及每一条边线上的菌体

分析：A．当两个或多个细菌连在一起，平板上观察到的也只是一个菌落，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，导致计算所得数值与实际数值相比，偏小；B．调查某遗传病的发病率时以患者家系为调查对象,患者家系中患病率高，导致计算所得数值与实际数值相比，偏大；C．标志重捕法调查种群密度时标记物脱落，计算公式A = aB /(bS)中分母b变小，导致计算所得数值与实际数值相比，偏大；D.血细胞计数板计数时统计样方四条边线上的个体数，这样多统计一部分个体数，这种情况的调查值比实际值偏大。故参考答案为A。

例3.下列调查活动或实验中,实验所得到数值与实际数值相比,肯定偏小的是( )

A．用样方法调查草地中蒲公英的种群密度时，在分布较密集的地区取样

B．探究培养液中酵母菌种群数量时，从试管底部吸出培养液计数前没有振荡试管

C．调查土壤小动物丰富度时，用诱虫器采集小动物没有打开电灯

D．对培养液中的酵母菌进行计数时，先滴培养液，再盖盖玻片

分析：A．样方法调查蒲公英种群密度时在分布较密集的地区取样，由于基数偏大，导致计算所得数值与实际数值相比，偏大；B．试管底部吸出培养液计数前没有振荡试管，由于重力作用，底部的酵母菌密集，导致计算所得数值与实际数值相比，偏大；C．用诱虫器采集小动物没有打开电灯，导致部分动物没有从土壤中爬出，计算所得数值与实际数值相比，偏小；D.先滴培养液，再盖盖玻片，这样会有超过正常数目的酵母菌沉降到计数室底部，这种情况的调查值比实际值偏大。故参考答案为C。