种群数量变化学习中的疑点解析

自然界中的种群数量在某种程度上维持在特定的水平上,在一定范围内波动。种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等",J"型曲线和"S"曲线只研究了种群数量增长的规律。对于两种曲线产生的条件是":J"型增长曲线一般出现在理想条件下,自然条件下的种群很少出现"J"型增长曲线。某种群迁入一个比较适宜的环境中,在一段时间内可能出现"J"型增长曲线,由于环境阻力的限制作用,最终形成"S"型增长曲线。而对两种数学模型隐含的种群数量变化中的增长率和增长速率的认识仍然存在分歧。     

基于学生实验探究构建数学模型的"种群数量的变化"教学设计

在"种群数量的变化"一节教学中,以"大肠杆菌种群数量的变化"为情境组织教学,基于学生系列实验探究后获得的数据构建数学模型,明确在现实条件下大肠杆菌种群数量的变化,进而利用不完全归纳法构建种群数量变化的一般曲线模型,让学生真正体会在做中学的乐趣.     

数学模型在“种群数量的变化”一节中的应用

以数学模型构建方法为指导,以必修3《稳态与环境》中"种群数量的变化"一节的课堂教学设计为例,阐述了在课堂教学中引导学生构建数学模型解决实际问题的教学实例,描述了构建数学模型的具体方法、步骤,以及学生在模型构建教学过程中的具体活动,以期提高学生的建模能力,为学生在课堂教学实践中,通过亲身参与模型构建的过程,构建模型、应用模型及拓展模型,最终形成透过现象揭示本质的洞察力,同时也为生物学教学提供有益的实例参考。     

小麦各生育期的两种麦蚜种群动态研究

高、中氮肥条件下二叉蚜的种群曲线为"J"形和"S"形、其数学模型依次为y＝35.7446e~0.1072x和y=;高、中氮肥条件下长管蚜的种群曲线均为"凸"形,5月3日即灌浆期前的种群数学模型依次为y＝16.6515e~0.199x和=18.752e~0.201x,5月3日后种群数学模型依次为y＝1156432e~-0.1977x和y＝6545903ee~－0.2233x其结果可为两种麦蚜的预测预报提供科学依据。     

对种群数量增长曲线的探讨

分析2019年全国Ⅰ卷理综的第6题,可得出种群增长的J型和S型增长,以及介于二者之间的增长.同时从现实分析可将S型增长曲线的开始部分视为J型增长曲线,但从模型构建分析却不能将S型增长曲线的开始部分视为J型增长曲线.     

人4型腺病毒拷贝数SYBR Green Ⅰ实时定量PCR检测方法的建立

目的:建立检测人4型腺病毒拷贝数的荧光定量PCR方法。方法:提取本实验室构建的4型腺病毒全基因组质粒,以梯度稀释质粒为标准模板,选取人4型腺病毒六邻体区域基因设计一对特异性引物,进行SYBR GreenⅠ荧光定量PCR扩增并制作标准曲线。结果:标准曲线为y=-4.284x+53.468,由全基因组质粒所构建的标准曲线线性关系良好,扩增反应Ct值与拷贝数的对数呈线性关系(R2=0.999 609),检出敏感度可达1×102拷贝/μL,且与其他几种腺病毒无交叉反应。用该方法检测4型腺病毒感染细胞2、12和24 h后的病毒拷贝数,其病毒拷贝数随时间增加,与细胞病变(CPE)变化保持一致,且荧光定量PCR的测量结果稳定(变异系数6%)。结论:建立了检测人4型腺病毒基因拷贝数的荧光定量RT-PCR方法,该方法灵敏度高、特异性强。     

“种群的增长模型”的教学组织

笔者选取丰富的教学素材,设计"提供例证—构建模型—揭示规律—实际应用"的教学环节、适当拓展种群增长的数学分析内容,使学生体验和尝试建立数学模型研究种群数量变化的科学方法,初步领悟到生物界宏观层次上的稳态机制以及种群生态学研究的应用价值。     

家蚕质型多角体病毒荧光定量PCR检测方法的建立

根据GenBank报道的家蚕质型多角体蛋白基因的保守序列设计特异性引物扩增118bp核苷酸片段,使用含有目的基因片段的重组质粒标准品绘制标准曲线,建立家蚕质型多角体病毒的实时荧光定量PCR检测方法。结果表明,标准曲线中模板拷贝数(X)与Ct值(Y)关系为Y=-3.582lgX+38.748,相关系数R2=0.999,构建的实时荧光定量PCR检测方法具有良好的敏感性、特异性和重复性,可用于家蚕质型多角体病毒病的快速检验及该病的流行性调查研究。     

低能离子束及γ辐照对小菜蛾颗粒体病毒的影响及剂量效应关系的拟合分析

本文比较了Ｎ＋离子注入和６０Ｃｏγ射线对ＰｘＧＶ感染活性的影响,并用多种辐射生物学模型拟合、分析了它们的剂量效应关系。结果表明：在中高剂量区（１０１５－１０１７Ｎ＋／ｃｍ２）,ＰｘＧＶ感染率的剂效关系遵循指数失活规律,而在更宽的剂量段内（１０１２－１０１７Ｎ＋／ｃｍ２）,曲线则呈特有的“马鞍型”。用多种数学模型对实验数据进行计算机拟合,发现ＥＭＣ模型和三次项方程能较好拟合上述曲线。讨论了多种“马鞍型”剂效曲线的凹点剂量Ｄｃ值与实验系统的直径以及与注入离子质量沉积效应之间的可能联系。γ辐照组的剂效曲线基本为指数型关系     

数学建模的教学实践与思考

从中学生物学教学角度简述了数学模型与模型方法的含义，通过实例介绍了数学模型构建的基本步骤，以及模型结论的课堂拓展、运用。     

库姆塔格沙漠典型植物种群年龄结构特征*

基于实地调查,依据基径和高度分级数据,通过年龄锥和年龄结构拟合函数分析库姆塔格沙漠3个典型种群的年龄结构特征和种群生长状态及发展趋势。结果表明:梭梭种群年龄结构呈反"J"型曲线,目前属于稳定增长型种群,但因其幼苗数量相对较少使其增长受限;沙生柽柳种群年龄结构呈"铃"型曲线,虽然表现出类似稳定型种群特征,但由于幼龄植株数量很小,中龄级的植株数量比例较大,种群存在衰退威胁;胡杨种群年龄结构具有一定的特殊性,呈反转"S"型曲线,中、大龄级植株数量保证了种群能够维持一定的稳定状态,而幼龄级数量较大,使种群具有一定的增长潜力。3个典型种群各自年龄结构特征使其面临着不同程度的生存威胁,必须采取不同的保护措施以维持种群结构的稳定和发展。     

种群数量增长的"增长率"与"增长速率"辨析

在高中生物学教学中,关于种群数量增长的"S"形曲线的斜率称为"增长率"还是"增长速率",一直存在争论.从种群数量增长的3种基本数学模型入手,结合中、英文对照,从这些争论的源头出发,通过总结对比,辨析2种表述方式的合理性.对相关的几个生态学参数进行对比归类,为高中生物学教学提供参考.     

基于协整分析的安徽省能源消费碳排放库兹涅茨曲线

碳排放环境库兹涅茨曲线研究,能预判碳排放拐点出现时间,可揭示出经济发展与碳排放之间的动态关系。依据IPCC碳排放计算方法,以能源消费数据为基础,对安徽省1995—2010年碳排放及碳排放强度进行了动态测度,借助EKC模型简化式构建了安徽省碳排放总量、人均碳排放量、碳排放强度的EKC模型,基于协整OLS回归方法对安徽省碳排放、碳排放强度EKC曲线进行了探析。结果表明:安徽省碳排放总量由1995年的4420.58×104t增加到2010年的11913.32×104t,人均碳排放量由1995年的0.74t增加到2010年的1.74t,均呈持续增长态势,碳排放总量,而碳排放强度由1995年的每万元2.44t持续下降至2010年的0.97t。安徽省碳排放EKC曲线呈N型,通过作散点图并添加趋势线表明,N型关系非常微弱,短期内EKC曲线不存在拐点,拐点出现时间为2027年;安徽省碳排放强度EKC曲线也呈N型,通过作散点图并添加趋势线表明,N型关系也非常微弱,短期内EKC曲线不存在拐点,而呈递减趋势;安徽省人均碳排放量不支持EKC曲线。研究结果有利于了解未来碳排放态势,从而为制定出相应的减排政策提供依据。     

心电向量均值数学模型及其Matlab实现

目的:探讨健康人群心电向量活动规律,建立带有标准差的QRS环心电向量均值数学模型,运用Matlab软件编写心电向量模型的标准源代码程序,为临床诊断领域提供科学理论依据和实现方法.方法:运用概率论与数理统计理论,抽取样本数据并进行统计分析,利用数学建模理论、借助数学软件Matlab的可视化功能实现数形转换,绘制带有标准差边界的心电向量曲线.结果:样本心电向量数据变化具有一定统计规律,QRS环具有在第一卦限(或象限)集中的趋势.心电向量活动规律与性别有关.结论:心电向量均值数学模型既能比较地准确反应出健康人群心电向量活动规律,同时模型也能较好检测出心脏病患者的异常状况.模型的使用范围可以推广到其他健康人群.该模型不仅为临床诊断提供科学的理论依据,也为心电向量四维数学模型的构建奠定坚实的理论基础。     

实验教学中围绕重要概念进行问题设计——以“种群数量的变化”为例

在"种群数量的变化"一节教学中,通过对实验方案的改进,让所有学生都亲历构建数学模型的过程,深刻领悟生物学重要概念。所有问题都围绕着重要概念展开,有助于学生理解生物学概念。     

“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验改进

教材中"探究培养液中酵母菌种群数量的变化"实验计数环节耗时长,操作难度大,全班学生均参与较为困难。改进后的实验方案解决了计数耗时长的问题,且全班学生都能参与构建数学模型的过程。     

用数量场描述方向敏感感受野

1965年Barlow ＆ Levick及我国科技工作者分别独立提出了原理大致相同的方向检测感受野模型,但其数学模型却一直未见有报道.本文用数量场方法给出了其数学模型,这是一个Gabor函数模型,并据此解释了方向检测感受野的方向调谐曲线以及方向检测通道数量问题.     

丹桂夏季的光合蒸腾特性

丹桂净光合速率和气孔导度日变化曲线为"双峰"型,光合效率午间明显降低,主要由非气孔限制引起.表观量子效率和实际光化学效率的降低是非气孔限制形成和发展的深层原因.蒸腾速率的日变化为"单峰型",午间最高.利用多元逐步回归方法得到净光合速率与环境因子的最优方程.夏季适当遮荫有利于丹桂降低光抑制,提高净光合速率,促进植株生长.     

黄河流域生态保护和高质量发展的EKC检验

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大发展战略。运用黄河流域29个市2007-2017年的面板数据,对黄河流域生态保护和高质量发展的关系进行了EKC检验。结果显示,流域内污水处理厂集中处理率和生活垃圾无害化处理率的EKC曲线呈"N"型,一般工业固体废物综合利用率的EKC曲线呈"倒U"型,工业废水排放量和工业SO₂排放量的EKC曲线呈"倒N"型。黄河流域生态保护的人均GDP拐点出现在11.8-14.4万元/人,截止到2017年,各市均未跨过第一拐点,由此可见,该区域生态保护力度及经济高质量发展水平均有待提升。政府部门应继续加大生态保护力度,防止出现污染排放与经济共同增长的现象;同时,应促进人口集聚和发展服务业以抑制生态污染排放并提高污染处理率。     

海南特有种东方琼楠种群结构特征

为探讨海南特有种东方琼楠(Beilschmiedia tungfangensis)种群结构特征,在海南尖峰岭林区设置20.4hm2样地,从种群径级结构、静态生命表、存活曲线、空间分布格局等方面进行分析。结果表明:1)东方琼楠种群径级分布呈倒"J"型,为增长型种群;2)在第Ⅲ级(DBH:10～15cm)时生命期望值最高,向大龄级和小龄级呈递减趋势;3)存活曲线接近DeeveyⅢ型,呈凹型;死亡率曲线和消失率曲线呈"V"型;4)不同分析方法均表明该种群呈聚集分布,且聚群强度较大;5)聚块性指数随径级呈"正余弦"变化。