生物學數據調查中偏大和偏小的問題歸納

曾曉輝 周斌偉

(湖北省孝感高級中學 432000)

1 運用樣方法估算種群密度的誤差分析

樣方法一般適用植物、活動范圍小的動物種群密度調查。調查的一般步驟為：確定調查對象、選擇調查地段、確定樣方大小與數目、隨機選取若干樣方、計數每個樣方的個體數、求每個樣方的種群密度和求所有樣方種群密度的平均值作為該種群密度的估計值。假設各樣方的種群密度分別為n1、n2、n3…… nm，則種群密度=(n1+ n2+ n3…… + nm)/ m，運用樣方法調查種群密度可能出現的誤差有兩種情況，按照以下的實驗操作，所得數據與實際值相比，可能會出現偏差。

(1)調查某植物種群密度時在該植物分布較密集的地方選取樣方，此種情況的調查值比實際值偏大，因為直接影響了公式中的分子，使每一個樣方中數目偏大。

(2)調查某植物種群密度時在統計樣方中數目時沒有統計樣方邊線上的個體數，這種情況少統計一部分個體數，使得調查值比實際值偏小。

2 運用標志重捕法估算種群密度的誤差分析

標志重捕法是常用于調查活動能力較強、活動范圍較大的動物種群密度的調查方法。在被調查種群的生存環境中，調查的面積為S，第一次捕獲一部分個體(B只)全部進行標記后釋放，經過一段時間后進行重捕，根據重捕中標記個體數(b)占總捕數(a)的比例，估計該種群的密度(A)，計算公式為:A = aB /(bS)。由上式分析可知：

(1)若由于某種原因(如標記物易脫落，被標記個體被再次捕獲概率會降低，標記物導致被標記個體易于被捕食，被標記的個體放回后還未充分融入該種群中就再次捕獲、且在被標記個體稀少處捕獲等情況)，會造成b偏小；則A偏大。

(2)若由于某種原因(如被標記的個體放回后，還未充分融入該種群中就再次捕獲，且在被標記個體密集處捕獲等情況)，會造成b偏大；則A偏小。

(3)若在調查期間，調查區域有較多個體出生和遷入，會使a / b比值偏大；則A偏大。若調查區域有較多個體死亡和遷出，會使a / b比值偏小；則A偏小。

3 運用抽樣檢測法統計培養液中微生物數量的誤差分析

探究培養液中酵母菌種群數量的變化時，對培養液中的酵母菌逐個計數是非常困難的，較常見和方便的是采用抽樣檢測法對培養液中的酵母菌進行計數。操作時特別注意從試管中吸取培養液進行計數前，需將試管輕輕振蕩幾次。目的是使培養液中的酵母菌均勻分布，以減少誤差。若是沒有振蕩，取到了上層培養液，則估計值偏小；相反如果取到了靠底層的溶液，則估計值偏大。

4 運用稀釋涂布平板法統計活菌數目的誤差分析

稀釋涂布平板法是微生物的計數方法，常用來統計樣品中活菌的數目。當樣品的稀釋度足夠高時，把稀釋液涂布到培養基上，培養基表面上會生長一個個菌落，這是來源于樣品稀釋液中的一個個活菌。通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約含有多少個活菌。計算公式為：N = ( C ÷ V)× M。其中 N 代表樣品中活菌數，C 代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數，V 代表涂布平板時所用的稀釋液的體積，M 代表稀釋倍數。涂布接種時，當兩個或多個細菌連在一起，平板上觀察到的也只是一個菌落。統計的菌落數(C)往往比活菌的實際數目少，使計算結果樣品中活菌數( N )偏小。因此統計種群密度時有必要考慮存在的誤差，與實際值相比分辨出是偏大還是偏小。

5 相關例題及分析

例1.在某池塘中，第一次捕獲鯽魚106條，做上標記后放回，第二次捕獲鯽魚91條，其中有標記的25條。由此可以估算出該池塘中鯽魚的密度。后來發現這次估算的結果與實際結果誤差較大，分析其原因不正確的是( )

A.捕魚用的漁網網眼太大

B.被標記的魚放回后有一小部分死亡

C.兩次捕獲的鯽魚數量較小

D.重捕方法不當使捕獲的魚部分死亡

分析：A.若捕魚用的漁網網眼太大，導致所捕鯽魚為魚塘中個體較大的魚，而個體小的鯽魚未能捕捉到，最終導致種群密度的估算值偏小，A正確；B.被標記的魚放回后有一小部分死亡，會導致重捕中被標記的個體數偏小，最終導致種群密度的估算值偏大，B正確；C.若兩次捕獲的鯽魚數量較小，則存在偶然性，會使實驗產生較大，C正確；D.雖然重捕方法不當，使捕獲的魚部分死亡，但得到的鯽魚數量不變，即使死亡，還是進行了數學統計，因而不會與實際結果誤差較大的誤差，D錯誤。故參考答案為D。

例2.下列實驗結果與真實結果相比一定偏小的是( )

A．用稀釋涂布平板法計算某土壤中微生物的數量

B．調查白化病發病率時以患者家系為調查對象

C．標志重捕時部分標記物的脫落

D．顯微鏡下計數酵母菌數量時統計計數室方格內以及每一條邊線上的菌體

分析：A．當兩個或多個細菌連在一起，平板上觀察到的也只是一個菌落，統計的菌落數往往比活菌的實際數目少，導致計算所得數值與實際數值相比，偏小；B．調查某遺傳病的發病率時以患者家系為調查對象,患者家系中患病率高，導致計算所得數值與實際數值相比，偏大；C．標志重捕法調查種群密度時標記物脫落，計算公式A = aB /(bS)中分母b變小，導致計算所得數值與實際數值相比，偏大；D.血細胞計數板計數時統計樣方四條邊線上的個體數，這樣多統計一部分個體數，這種情況的調查值比實際值偏大。故參考答案為A。

例3.下列調查活動或實驗中,實驗所得到數值與實際數值相比,肯定偏小的是( )

A．用樣方法調查草地中蒲公英的種群密度時，在分布較密集的地區取樣

B．探究培養液中酵母菌種群數量時，從試管底部吸出培養液計數前沒有振蕩試管

C．調查土壤小動物豐富度時，用誘蟲器采集小動物沒有打開電燈

D．對培養液中的酵母菌進行計數時，先滴培養液，再蓋蓋玻片

分析：A．樣方法調查蒲公英種群密度時在分布較密集的地區取樣，由于基數偏大，導致計算所得數值與實際數值相比，偏大；B．試管底部吸出培養液計數前沒有振蕩試管，由于重力作用，底部的酵母菌密集，導致計算所得數值與實際數值相比，偏大；C．用誘蟲器采集小動物沒有打開電燈，導致部分動物沒有從土壤中爬出，計算所得數值與實際數值相比，偏小；D.先滴培養液，再蓋蓋玻片，這樣會有超過正常數目的酵母菌沉降到計數室底部，這種情況的調查值比實際值偏大。故參考答案為C。