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1、生物学通报2006年第41卷第9期样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度1 教学建议在高中生物学教材中，该实验一直是重要的教学内容，但是，以往的实验在设汁思路上只是对方案进行设计或只停留于书面材料L，并不十分要求学生在野外做实地考察，行关知识的应用也只是服务于书面练习。其实让学生尝试、模仿调查种群密度，是本节的重要教学目标。教学策略要围绕实现这一目标来制定，即要让学生通过具体的活动，完成尝试、模仿的操作。本实验可把学生带到自然环境中，通过实地测量，收集所需要的数据，运用数理方法分析整理数据，然后相互交流体会。让学生在生态系统中学习生态知识，学会运用样方法测定植物种群密度，培养解决实际问题的能
2、力。利用样方法调查草地十某种双子叶植物的种群密度，尝试用随机抽样的方法结合生态学原理进行实地调查实验，对学生来讲是一全新内容、而且在调查过程巾涉及常见植物识别、植物学野外实习技能等等，因此在开展调查活动前，要做好充分的准备。在野外实地测量时必须做到4点：测量目的要明确，计划要周全；准备了作要充分，特别是要带齐所需的测量工具；应如实记录有关现象和数据，并进行相关分析；要精心组织，严格管理，注意安全。为使学生的实地测量能顺利进行，在具体实施前，教师要作好精心的组织、周全的准备和必要的指导。1） 地点选择：选取地势开阔、平坦，植被茂盛的地区作为调查地点。注意避免有陡坡、深水塘、毒虫等安全隐患的地点。
3、像校园草地、公园、较宽的田埂都是比较理想的地点。2）植物选择：选取几种易识别且分布较均匀的双子叶植物为调查对象，避免选择人工种植、丛生、藤蔓状、构件植物。单子叶草本植物常常是丛生或蔓生的，从地上部分不易辨别是一株还是多株。而双子叶草本植物则容易辨别个体数日。单子叶植物的叶子一般呈条形或披针形，叶脉一般是平行脉，双子叶植物的叶脉一般是网状脉。像一年蓬这类单株生长特征明显的双子叶植物就是很理想的调查对象。教师对调查地段的植物种类要做到心中有数。高中学生的植物分类知识比较缺乏，进行植物种群密度调查时，首先遇到的困难就是不认识植物；因此，需要教师加强指导，首先要止学生认识调查对象。如果在校园内进行调查
4、，最好提前做好标牌，并将标牌挂在植株上。也可事先采集好有关植物，并制作成标本：利用图鉴使学生掌握调查对象的形态特征。3）划定调查地段：根据调查对象划定调查地段的大小。调查地段应大小适中，面积过大费时费力，面积过小则失去调查意义。地段形状可以是规则或不规则的，地段边界按植被分布或地理边界划定。4）确定“样方”：本实验的计划主要是围绕着如何确定“样方”来制订，也即为了获取真正具有代表性样本的信息。有代表性样本的一般原则应该是：随机取样、样本数量足够大、取样过程没有主观偏见等。在自然环境下，生物的生长与分布往往是多种多样的，这就决定了取样的方式不能单一。一般而言，取样需要考虑的是：样方的定位、样方的
5、大小、样方的数量等问题。就均匀分布的情况而言，只要采取简单的随机取样方法即可，因为种群中每个个体都有相等的被选择机会；而对于其他的分布情况（如系统分布、分层分布、梯度分布等），采取简单的随机取样方法未必能获得有代表性的样本。为了避免简单随机取样方法的不足，可以采用分层随机取样法，即将区域分为若干亚区域，然后在亚区域上进行随机取样。样方大小应视调查对象的大小和分布情况而定。显然，在森林中对某种树的调查与在草地上对某种草的调查的样方大小是不同的。一般而言，对于分布不规则的种群，多个小样方取样比少数大样方取样效果更好。样方的数量越多，整体取样花费的时间、精力就越大。为了提高取样的效率，人们总结了一些
6、系统取样的经验，如五点取样法和等距取样法，等等。5）分工合作，进行调查：调查时应2-4人为一组，其中一人专门负责记录，其他学生负责取样、调查计数，这样合作调查速度较快。6）小组交流：不同小组进行取样调查时，应选取不同的样方。不同小组之间分别取样，最后再将调查结果进行比较，看差异有多大，这样可以使学生理解随机取样的重要性。同时,还可以将不同小组的调查结果经计算后取其平均值，这样可以缩小取样调查的误差。7）确定调查时间：取样调查时间最好选在植物生长旺盛的季节，此时进行调查便于学生识别植物。2材料用具绳子、铁钉、皮尺、植物分类图鉴、笔、记录本。3探究活动3. 1提出问题调查草地中一年蓬的种群密度。确
7、定实验题目：样方法调查草地中一年蓬的种群密度。提示：这个实验对于初学者来说，主要是学习调查的基本方法，因此，宜易不宜难。调查乔木比较容易，调查双子叶草本植物也比较容易，教师应指导学生以这二者为对象进行调查。而调查一些丛生小灌木，丛生或蔓生的草本单子叶植物，由于有时一棵植物有几个分枝，不容易辨别是一株还是多株，因此建议最好不要以此为对象进行调查；3.2做出假设为使实验数据较精确，可选用随机取样方法，通过对样方内的一年蓬计数，可计算得到种群密度。3.3实验预期通过目测，一年蓬种群密度大约是5株/m2。3.4设计实验方案3.4.1调查前的准备1）调查前教师先到野外进行实地考察，找出比较典型的地块。选
8、择4种学生较熟悉、容易识别，而且分布比较均匀的双子叶植物作为调查对象。这样有利于进行数据分析、比较。2）教师事先对该地块进行种群密度取样调查。3）教师在该地块采集有关的植物，并制成标本，向学生展示和讲解。4）分组分工：每小组4个学生。5）设计调查记录表。3. 4.2实施调查4. 4.3交流调查结果以上3个步骤与下面实施探究程序基本相同。5. 5实施探究6. 5.1分组分工：每小组4个学生。3.5.2设计调查记录表：设计好植物种群密度调查记录表，应该包括取样方法、样方面积、样方数量、调查时间、不同的样方、种群、种群密度等项目。取样方法样方面积样方数量调查时间调查小组成员种群1种群2种群3种群4样
9、方2样为3样为4样为5种群密度（株/m）3.5.3识别调查对象：到达调查地点后，教师利用事先采集好并制作成的植物标本、植物分类图鉴（植物分类检索表）使学生掌握调查对象的形态特征，组织学生就地进行识别。3.5。4划分样方：根据不同形状的调查地段，确定取样方法。提示：在实施调查的过程中，根据植物的分布和地形情况，做到简便、合理地选择样方并统计样方中的个体数量是本项活动的重点。为了便于学生在实地选择样方，教师可以事先将确定的调查区域绘制成平面图提供给学生，让他们先在平面图上定好样方，再根据既定的方案在实地确定样方。1）五点取样法：当调查地段为方形时，可以按梅花型取5个样方。这种方法适用于调查植物个体
10、分布比较均匀的情况。调查双子叶草本植物的样方面积一般为1m2,如果该种群个体数较少，样方面积可适当扩大。例如长方形的地段，可作该地段的两条对角线.在两条对角线的交点确定一个样方的中心，在每条对角线一卜距边角1/4对角线长处各确定1个样方的中心，共5个样方。ZJ2）等距取样法：当调查地段为长条形时，先将调查地段按纵向分成若干等份，由抽样比率决定距离或间隔，然后按这一相等的距离或间隔抽取样方，例如地段总长为100m,如果要等距抽取10个样方，那么抽样的比率为1/10,抽样距离为10m,然后可再按需要在每10m的前1m内进行取样。请学生思考：在本次调查中选择哪种取样方法？样方数量越多越好吗？在选择样
11、方时应该遵循什么原则？为什么样方面积不能太小?提示：方形草地五点取样法较合适，长条形草地用等距取样法。取样要求有足够多的样方数，关键是随机取样，不能缠入主观因素。不同小组进行取样调查时，应选取不同的样方，分别独立取样，最好不要重复，最后用铁钉和绳子标示样方。调查双子叶草本植物的样方面积一般为1m：,如果该种群个体数较少，样方面积可适当扩大。3.5.5计数：在划定的样方内，每个小组成员独立调查一个种群的数量，并把计数结果及时记录在种群密度调查记录表上。请学生思考：如果你的调查对象正好生长在木方的边界上，这时你该如何计数?提示：在统计样方中个体数量时，遇到的问题之一是边缘效应，即如何处理样方边缘上
12、的个体。一般而言，样方顶边、左边及左角处的个体统计在内，其他边缘不作统计。即遇到位于样方边界上的“压线”个体按左上原则处理，认为压线个体处于线的左侧或上方。注意：统计时，某种植物不同生长期的个体数都应计数。3.5.6计算种群密度：以所有样方内植物种群密度的算术平均数作为该种群的种群密度，记录在植物种群密度调查记录表上。3.6推出结论分析调查结果，得出结论。该算术平均值即为调查区域该种群密度的估计值。应结合调查区域的相关情况，对该估计值作出生物学的解释。3.7表达与交流学生写出实验报告，向全班同学汇报本组对“样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”实验探究，介绍优点、缺点和成功的经验。举例：某
13、组该实验实验报告。调查地段：绍兴一中校园内的一块草地。地段面积：长50m,宽30m.计1500m。调查对象：一年蓬的种群密度。取样方法：五点取样法。调查时间：2005年5月6日。调查结果：一年蓬种群密度的估计值为5.4株/m2。4课题讨论1）实地调查与模拟调查有什么异同？提示：一般模拟调查中调查对象是完全随机分布的，且调查区域是规则的，调查对象与其他物体的区分是显而易见的，因此，采用样方法得到的估算值与真实情况比较容易接近（误差小）。而在实地调查中，调查对象的分布往往不是随机的，调查区域也往往不是规则的，还有许多其他因素会干扰和影响调查的准确性，因此，采用同样的方法其结果误差会比较大一些。但是
14、，只要掌握了科学的调查统计方法，其误差会控制在允许的范围之内。2）为什么要强调随机取样？常用的取样方法还有哪些？提示：为了确保所选择的样方具有代表性，不受主观因素的影响，使通过样方统计的结果（估算值）能更接近真实的情况。在取样调查中，常用取样方法有许多种，一般根据种群在空间中的分布概型确定的理论样方数，分别采用随机抽样法（随机数字卜五点式、对角线式、棋盘式、平行线式以及“Z字形方式等取样方法，用不同的取样方法估计种群密度并有一定的误差（下图）。，五点式对地域式=L.-口1r广匚对版线式机盘式字殄平行绕武平行羯式3）样方的多少会影响调查结果吗？提示：样方的数量太少，其统计结果的误差可能较大；一般
15、而言，样方越多，其统计结果越接近真实情况。但是，样方数量太多，整体取样花费的时间、精力就越多。从统计学上看，一定数量的样方即可以保证统计结果的真实性。4）比较各调查小组的种群调查结果，将本小组的调查结果与其他组的数据、全班的平均值比较，讨论数据之间有没有差别就口果有，是什么原因造成的，怎么改进？提示：不同小组对同一种群的种群密度调查结果可能是不一样的。种群密度的调查结果应当允许在一定范围内波动，例如5%以内。如果超出了此范围，在其他条件相同的情况下，造成不一样的原因应当首先归结为采取不同的样方法所致。所以，要针对实际情况，讨论取样方法是否存在问题。5）你能用什么方法对一个人工草坪中的杂草密度进行测算？这些调查数据会对草坪的管理和养护工作提供什么帮助？提示：可采用课本介绍的两种取样方法取样，用样方法进行估算。也可以将人工草坪平均分成若干等
