实验02 培养液中酵母菌种群数量的变化（讲义）生物人教版选择性必修2

实验02 培养液中酵母菌种群数量的变化实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1. 生命观念 通过观察酵母菌种群数量的动态变化，理解生物体在资源有限条件下的增长规律认同生命系统通过自我调节维持稳态的机制，体现“结构与功能相适应”“进化与适应”的生物学观点 2. 科学思维 通过对酵母菌种群数量变化数据的收集、整理和分析，培养基于证据的逻辑推理能力，理解种群数量变化的内在规律与环境因素的关联性。 3. 科学探究 通过实验设计、变量控制、数据记录与处理，锻炼实验操作技能和实证研究思维，体会科学探究中“提出问题—设计方案—实施方案—分析结果”的完整过程。 4. 社会责任 认识种群数量变化规律在实际生产生活中的应用，如发酵工业中酵母菌的培养优化、有害生物的防治、生态系统中种群动态平衡的维持等，增强运用科学知识解决实际问题的意识，树立保护生物多样性和生态平衡的责任感。 1、核心素养导向：通过实验帮助学生理解种群数量增长的“J”型和“S”型曲线特征及影响因素（生命观念），培养学生对实验数据的收集、整理、分析与解释能力，以及运用数学模型（如曲线图、公式）描述和预测种群数量变化的科学思维，同时强化学生设计实验方案、控制实验变量、进行重复实验及规范操作（如血球计数板使用）的科学探究技能。 2、课标要求定位：该实验属于选择性必修2《生物与环境》模块，要求学生通过探究培养液中酵母菌种群数量随时间的动态变化，阐明种群数量变化的一般规律，理解环境容纳量（K值）的概念及其生态意义。 3、教学实践建议：倡导技术融合（如使用血细胞计数板结合显微镜观察、或引入图像分析软件辅助计数）、实验条件拓展（如探究不同温度、营养物质浓度、pH等条件对酵母菌种群数量变化的影响）和情境化教学（联系发酵工程中微生物的培养调控、有害生物的防治等生产生活实际），以落实新课标的探究性与应用性要求，并引导学生关注实验的准确性与可重复性。 重点先知： 1. 掌握实验设计与操作技能：学会控制变量（如温度、营养、pH）、定时取样、显微计数等方法。 2. 理解种群数量变化规律：通过数据分析认识酵母菌种群增长的“J”型与“S”型曲线及环境因素的影响。 3. 培养科学探究能力：学习数据记录、处理与曲线绘制，提升分析和解释实验结果的能力。 教材内容 一、实验核心知识链接 1、实验原理 种群增长模型：酵母菌在有限培养液中呈现“S”形增长（逻辑斯谛增长），受营养、空间、pH、代谢废物积累等因素限制23。 计数方法：采用血球计数板（25×16型或16×25型）进行抽样检测，通过显微计数估算种群密度。计算公式： 10ml培养液酵母菌总数 = 小方格内平均菌数 × 2.5×10⁴（依据计数室体积0.1mm³换算）。 2、关键操作 取样规范：需振荡试管使菌体分布均匀，避免沉淀导致计数偏差。 稀释原则：若小方格内菌数＞200，需用无菌水稀释培养液后重计。 二、与教材知识的关联 1、种群生态学基础 关联必修三《种群的数量变化》：“J”形与“S”形曲线对比，明确资源限制对种群增长的影响23。 实践验证“环境容纳量（K值）”概念，如培养后期菌数因营养耗尽而下降3。 实验室 2、跨学科整合 数学建模：将连续7天的计数数据转化为曲线图，训练学生构建数学模型的能力。 三、教学延伸与拓展 1、变量探究设计 可引导学生增设实验组，探究不同因素（如温度、pH、葡萄糖浓度）对K值的影响。 拓展对照实验：比较有氧/无氧条件下酵母菌种群动态差异。 2、科研思维培养 误差分析：讨论血球计数板计数误差来源（如边界菌体统计规则：计上不计下，计左不计右）。 重复实验必要性：强调多组平行实验以减小抽样误差，提升数据可靠性。 四、常见问题解析 1、是否需要设置对照？ 无需传统对照：因实验关注自身时间序列变化，但可设置不同条件组（如营养浓度梯度）形成对比。 2、计数疑难处理 菌体分布不均：需多次取样取平均值（建议计数4个角大方格）。 培养液渗漏：盖玻片放置后需用滤纸吸去多余液体，避免计数室液体过厚。 3、曲线异常分析 下降阶段滞后：可能因代谢产物（如酒精）抑制效应延迟，可延伸讨论“环境毒性累积”概念。 【实验目的】 1、学会运用血细胞计数板对培养液中的酵母菌种群数量进行抽样检测，掌握显微计数的基本方法。​ 2、观察并记录培养液中酵母菌种群数量随时间变化的规律，绘制酵母菌种群数量增长曲线。 3、理解酵母菌种群增长过程中 “J” 型增长与 “S” 型增长的特点，分析环境因素（如营养、空间、代谢废物等）对种群数量变化的影响。​ 4、培养实验设计、数据记录与分析以及归纳总结的能力，深化对种群数量变化原理的理解。 【材料用具】 材料用具 （一）实验材料​ 活性酵母菌菌种（确保酵母菌处于对数生长期，活性较强）；​ 无菌马铃薯培养液（或无菌葡萄糖培养液，提供酵母菌生长所需的碳源、氮源等营养物质）； 无菌水（用于稀释酵母菌培养液，便于计数）。​ （二）实验用具​ 血细胞计数板（规格通常为 2mm×2mm×0.1mm，计数室分为 25 个中格，每个中格又分为 16 个小格，或 16 个中格、每个中格 25 个小格，用于酵母菌计数）；​ 显微镜（配备低倍镜和高倍镜，低倍镜用于找到计数室，高倍镜用于观察和计数酵母菌）； 载玻片、盖玻片（与血细胞计数板配合使用，制作计数样本）；​ 无菌试管（规格 10mL 或 20mL，用于培养酵母菌培养液）；​ 移液管（规格 1mL、5mL，用于吸取培养液和稀释液，需无菌处理）；​ 锥形瓶（规格 500mL，用于配制和储存培养液，需无菌处理）；​ 酒精灯（用于无菌操作时的灭菌，避免杂菌污染）；​ 恒温培养箱（控制温度在 28℃左右，为酵母菌生长提供适宜环境）；​ 计时器（用于记录培养时间，按时取样）；​ 坐标纸（用于绘制酵母菌种群数量增长曲线）；​ 吸水纸（用于吸去计数板边缘多余液体）。 【方法步骤】 （一）实验准备​ 1、配制培养液：称取一定量的马铃薯（或葡萄糖），加入适量无菌水，煮沸溶解后冷却至室温，分装到无菌试管中，每支试管装 5mL 培养液，密封备用（若用葡萄糖培养液，葡萄糖浓度控制在 5% 左右，保证营养充足）。​ 2、活化酵母菌：取少量活性酵母菌菌种，加入到盛有 3mL 无菌培养液的试管中，置于 28℃恒温培养箱中培养 24h，使酵母菌恢复活性并初步增殖。​ （二）接种与培养​ 1、接种：用无菌移液管吸取 0.1mL 活化后的酵母菌培养液，加入到装有 5mL 无菌培养液的试管中，轻轻振荡试管，使酵母菌均匀分布，作为实验组；同时设置一支装有 5mL 无菌培养液但不接种酵母菌的试管作为对照组，置于相同条件下培养，排除杂菌污染等干扰。​ 2、培养：将实验组和对照组试管放入 28℃恒温培养箱中，静置培养，培养期间不更换培养液，保证环境条件稳定（温度、氧气等）。​ （三）取样与计数​ 1、取样时间：从接种后的第 1 天开始，每天在固定时间（如上午 9 点）取样一次，连续取样 7 天（或直到酵母菌种群数量不再明显变化为止）。​ 2、稀释培养液：由于培养后期酵母菌数量较多，直接计数误差较大，需对培养液进行稀释。根据酵母菌生长情况，选择合适的稀释倍数（如培养初期稀释 10 倍，中期稀释 100 倍，后期稀释 200 倍）。用无菌移液管吸取 1mL 培养液，加入到装有 9mL 无菌水的试管中，振荡均匀，制成稀释液。​ 3、制作计数样本：将血细胞计数板和盖玻片擦拭干净，把盖玻片放在计数室上。用无菌移液管吸取稀释后的酵母菌培养液，滴加在盖玻片边缘，让培养液自行渗入计数室（注意避免产生气泡，若有气泡需重新制作），待培养液充满计数室后，用吸水纸吸去边缘多余液体。​ 4、显微计数：将计数板放在显微镜载物台上，先用低倍镜找到计数室，再换高倍镜进行计数。计数时遵循 “计上不计下、计左不计右” 的原则，即只计数方格线上方和左侧的酵母菌，避免重复计数。对于压在方格线上的酵母菌，仅计数相邻两边及其夹角上的个体。若使用 25 个中格的计数室，随机选取 5 个中格进行计数；若使用 16 个中格的计数室，随机选取 4 个中格进行计数，记录每个中格的酵母菌数量。​ 5、计算种群数量：根据计数结果计算每毫升培养液中的酵母菌数量。计算公式如下：​ 若计数室为 25 个中格、每个中格 16 个小格：​ 每毫升培养液中酵母菌数量 = （5 个中格酵母菌总数 ÷ 5）× 25 × 稀释倍数 × 10000（1mL = 1000mm³，计数室体积为 2×2×0.1=0.4mm³，1000÷0.4=2500，即 1mm³=2500mL⁻¹，此处简化为 10000，需结合实际规格调整）​ 若计数室为 16 个中格、每个中格 25 个小格：​ 每毫升培养液中酵母菌数量 = （4 个中格酵母菌总数 ÷ 4）× 16 × 稀释倍数 × 10000​ 每次计数重复 3 次，取平均值，以减少实验误差。​ （四）数据记录与曲线绘制​ 1、记录数据：将每天的取样时间、稀释倍数、计数结果以及计算得到的每毫升培养液中酵母菌数量，整理记录在实验数据表格中。​ 2、绘制曲线：以培养时间（天）为横坐标，以每毫升培养液中酵母菌数量（或数量的对数）为纵坐标，在坐标纸上绘制酵母菌种群数量增长曲线。 【实验结果】 1、对照组结果：培养期间，对照组试管（未接种酵母菌）中始终未观察到酵母菌，培养液清澈，说明实验过程中无杂菌污染，实验条件可靠。​ 2、实验组结果：​ 培养初期（第 1-2 天）：酵母菌数量增长较慢，曲线平缓。此时酵母菌刚进入新环境，需要适应培养液中的营养和温度条件，增殖速度较慢，种群数量较少。​ 培养中期（第 3-5 天）：酵母菌数量快速增长，曲线陡峭，接近 “J” 型增长。此时培养液中营养充足、空间充裕、代谢废物较少，酵母菌处于对数生长期，增殖速度达到最大值，种群数量呈指数增长。​ 培养后期（第 6-7 天）：酵母菌数量增长速度逐渐减慢，最终趋于稳定，曲线平缓，呈 “S” 型增长。此时培养液中的营养物质逐渐消耗殆尽，代谢产生的酒精、二氧化碳等废物积累，抑制了酵母菌的生长和增殖，种群数量达到环境容纳量（K 值），之后数量可能略有下降或保持稳定。​ 3、增长曲线特征：绘制的酵母菌种群数量增长曲线整体呈 “S” 型，即先缓慢增长、再快速增长、最后趋于稳定，其中中期存在一段接近 “J” 型的增长阶段。 【实验结论】 1、在有限的环境条件下（如营养有限、空间有限、存在代谢废物积累等），培养液中酵母菌种群数量的增长不呈 “J” 型，而是呈 “S” 型增长。​ 2、酵母菌种群增长过程中存在环境容纳量（K 值），即一定环境条件下所能维持的种群最大数量。本实验中，在 28℃、5mL 特定培养液的条件下，酵母菌种群的 K 值约为______（根据实际实验数据填写）。​ 3、营养物质的消耗、代谢废物的积累是限制酵母菌种群数量增长的主要环境因素，当这些因素的制约作用增强时，酵母菌的增殖速度减慢，种群数量趋于稳定。 【注意事项】 1、无菌操作：实验过程中（如配制培养液、接种、取样等）需严格进行无菌操作，避免杂菌污染。接种时需在酒精灯火焰旁进行，移液管、试管等用具需提前灭菌，防止杂菌与酵母菌竞争营养，影响实验结果。​ 2、稀释倍数选择：取样计数时，需根据酵母菌的生长阶段选择合适的稀释倍数，使每个中格的酵母菌数量在 5-10 个左右，若数量过多易导致计数误差，数量过少则代表性不足。稀释时需振荡均匀，保证酵母菌在稀释液中分布均匀。​ 3、计数原则：计数时必须遵循 “计上不计下、计左不计右” 的原则，避免重复计数或漏计。对于死亡的酵母菌（颜色较深、形态皱缩），应排除在计数范围之外，只计数活酵母菌。 4、温度控制：恒温培养箱的温度需稳定在 28℃左右，温度过高或过低都会影响酵母菌的活性和增殖速度，导致实验结果偏离实际。​ 5、取样时间：每天需在固定时间取样，保证培养时间的准确性，避免因取样时间差异导致数据对比误差。​ 6、重复实验：为减少实验误差，每个实验组应设置 3 个重复试管，每次计数重复 3 次，最终取平均值作为实验数据，提高结果的可靠性。​ 7、计数板使用：使用血细胞计数板前需擦拭干净，滴加培养液时避免产生气泡，若有气泡需重新制作样本，否则会影响计数准确性。计数后需及时清洗计数板，避免酵母菌残留影响下次使用。 【实验讨论】 1、为什么酵母菌种群增长曲线呈 “S” 型？​ 酵母菌在培养初期，由于培养液中营养物质充足、空间广阔、没有代谢废物积累，且温度等环境条件适宜，酵母菌的出生率远大于死亡率，种群数量增长较快，接近 “J” 型增长。但随着培养时间延长，营养物质不断被消耗，酵母菌代谢产生的酒精、有机酸等废物逐渐积累，同时空间也逐渐受限，这些因素会抑制酵母菌的生长和繁殖，导致出生率降低、死亡率升高，种群增长速度减慢。当出生率等于死亡率时，种群数量达到环境容纳量（K 值），不再增长，因此整体呈现 “S” 型增长曲线。​ 2、实验中设置对照组的目的是什么？​ 对照组（未接种酵母菌的无菌培养液）的作用是排除实验过程中杂菌污染、培养液自身变质等无关变量对实验结果的干扰。若对照组中出现酵母菌或培养液变浑浊，说明实验存在杂菌污染，实验组的数据不可靠，需重新进行实验；若对照组始终清澈无菌，则证明实验组的酵母菌数量变化是由自身增殖和环境因素影响导致的，实验结果具有科学性。​ 3、影响酵母菌种群数量 K 值的因素有哪些？如何改变 K 值？​ 影响 K 值的主要因素包括营养物质的含量、培养空间的大小、温度、氧气浓度以及代谢废物的积累等。例如：①增加培养液的体积或提高培养液中葡萄糖的浓度，可提供更多的营养和空间，使 K 值增大；②降低培养温度，会抑制酵母菌的代谢和增殖，导致 K 值减小；③通入氧气（进行有氧培养），酵母菌可通过有氧呼吸产生更多能量，增殖速度加快，K 值比无氧培养时更大（无氧条件下酒精积累会更快抑制酵母菌生长）。​ 4、若实验中酵母菌种群数量在达到 K 值后快速下降，可能的原因是什么？​ 可能的原因包括：①培养液中营养物质已完全耗尽，酵母菌无法获取能量和物质，死亡率急剧升高；②代谢废物（如酒精）积累过多，浓度过高会对酵母菌产生毒性，导致大量酵母菌死亡；③培养时间过长，环境条件（如 pH 值）发生剧烈变化，不再适宜酵母菌生存。​ 5、本实验的误差来源有哪些？如何减少误差？​ 误差来源主要有：①取样时酵母菌分布不均匀，导致稀释液中酵母菌数量偏差；②计数时对压线酵母菌的判断不准确，出现重复计数或漏计；③稀释倍数选择不当，导致计数结果偏离实际；④显微镜视野选择具有随机性，未选取有代表性的中格计数。​ 减少误差的方法：①取样前充分振荡试管，使酵母菌均匀分布；②严格遵循计数原则，统一压线酵母菌的计数标准；③根据酵母菌生长情况适时调整稀释倍数，保证计数范围内的酵母菌数量适宜；④每次计数选取多个中格（如 5 个或 4 个），并重复计数 3 次，取平均值。 1. 取样前需将酵母菌培养液充分振荡摇匀（每次取样前均需振荡 30 秒以上），避免酵母菌因沉降导致局部浓度差异，确保样本具有代表性；计数时采用血细胞计数板，先在计数室滴加 1 滴摇匀的培养液，加盖盖玻片（避免产生气泡），在显微镜下观察并计数 “计上不计下、计左不计右” 的方格内酵母菌数量，同时区分活菌（呈透明或浅色）与死菌（呈深色），仅统计活菌；若培养液浓度过高，需用无菌水进行梯度稀释（如 10 倍、100 倍稀释），确保每个方格内酵母菌数量在 5-10 个，减少计数误差，最终根据稀释倍数与计数室体积（如 25×16 型计数室体积为 0.1mm³）换算成每毫升培养液中的酵母菌种群数量。 【典例01】如图是用血细胞计数板观察到的培养酵母菌过程中某时期的培养结果，经台盼蓝染液染色后，仅在图中双边线内有4个细胞为蓝色。下列有关说法错误的是（　　） A．该实验中培养液的体积、温度都是无关变量 B．该实验需要设置对照组，并且做重复实验 C．图中双边线内共有20个细胞可参与计数 D．取样前未充分摇匀可能会导致细胞的“抱团”现象 【答案】B 【详解】A、在培养酵母菌的实验中，研究的是酵母菌的数量变化等，培养液的体积、温度会影响实验，但不是实验要研究的自变量，属于无关变量，A正确； B、本实验是通过自身前后对照（不同时间点对酵母菌数量的计数）来观察酵母菌的变化，不需要额外设置对照组；为了减小误差，需要做重复实验，B错误； C、血细胞计数板计数时，遵循 “计上不计下、计左不计右” 的原则，图中双边线内共有 20 个细胞可参与计数，C正确； D、取样前若未充分摇匀，酵母菌可能会聚集在一起，导致细胞的 “抱团” 现象，影响计数的准确性，D正确。 故选B。 2、 证培养液环境稳定，将培养装置置于恒温培养箱（28℃，酵母菌最适生长温度），避免温度波动影响生长速率；实验期间不更换培养液、不添加营养物质，模拟自然环境中资源有限的条件；每天固定时间取样计数（如上午 9 点），连续观察 7 天，记录每次计数结果；同时记录培养液的 pH 值变化（用 pH 试纸检测）、浑浊度（肉眼观察并描述为 “澄清、轻度浑浊、重度浑浊”），辅助分析酵母菌种群数量变化与环境因素的关联（如后期 pH 下降可能导致种群数量减少），最终以时间为横轴、种群数量为纵轴绘制 “S” 型增长曲线，明确调整期、对数期、稳定期和衰退期的阶段特征。 【典例02】为探究某种水生植物提取液对蓝细菌生长的影响，研究人员设置了实验组（添加不同浓度提取液）和对照组（不加提取液），并在相同条件下培养，定期取样并使用血细胞计数板计数，结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．计数时应先在血细胞计数板上滴加培养液再盖上盖玻片 B．从图中数据可以得出，一定浓度的该提取液对蓝细菌生长有抑制作用 C．对照组蓝细菌的增长趋势符合“J”形曲线，说明其资源是无限的 D．题中的增长曲线是根据统计数据做出的物理模型，可直观反映培养液中蓝细菌数量的变化情况 【答案】B 【详解】A、计数时应先在血细胞计数板上盖上盖玻片再滴加培养液，A错误； B、从图中可以看到，添加不同浓度提取液的实验组（如8mL⋅L−1、16mL⋅L−1等浓度组），蓝细菌的数量增长比对照组慢，说明一定浓度的该提取液对蓝细菌生长有抑制作用，B正确； C、对照组蓝细菌种群数量呈“S”形增长，说明资源是有限的，C错误； D、题中的增长曲线是根据统计数据做出的数学模型，D错误。 故选B。 · 模拟题感知练 1．某同学用盛有10mL适宜浓度培养液的锥形瓶对酵母菌进行长期培养。某次抽样检测中，将培养液稀释100倍，再用等体积台盼蓝染液染色后，最终，在显微镜下观察到如图视野。使用的血细胞计数板规格为1mm×1mm×0.1mm，16×25。下列说法正确的是（    ） A．每次取样前，都需要将酵母菌培养液静置 B．整个培养过程中，酵母菌种群数量将呈“S”形增长 C．死亡菌体被染色，体现了细胞膜具有选择透过性的功能 D．该次检测时，培养液中活酵母菌的种群密度约为4.8×108个/mL 【答案】D 【详解】A、每次取样前，需将酵母菌培养液摇匀，而不是静置，A错误； B、培养液和空间有限，对酵母菌进行长期培养时，种群数量经过增长后会下降，不会一直呈“S”形增长，B错误； C、死细胞被台盼蓝染色，体现了细胞膜具有控制物质进出细胞的功能，选择透过性是细胞膜的功能特性，C错误； D、根据“记上不记下，记左不记右”的原则，图中1个中格有15个活酵母菌，血细胞计数板规格为16×25，且培养液稀释100倍后，再用等体积台盼蓝染液染色，相当于稀释了200倍，所以检测时，培养液中活酵母菌的种群密度为15×16×104×100×2=4.8×108个/mL，D正确。 故选D。 2．某污水处理厂利用微生物降解有机污染物，如图为反应池中某菌种数量和有机污染物含量的测定结果。下列叙述正确的是（    ） A．有机污染物含量与该菌种数量成正比 B．28h时反应池中有机污染物已被完全分解 C．该菌种在该反应池中的数量呈“J”形增长 D．对该菌种计数时若先加样液再盖盖玻片，则会导致计数结果偏高 【答案】D 【详解】A、由图可知，随着时间推移，有机污染物含量下降，菌种数量先增加后趋于稳定，二者不成正比，A错误； B、28h时有机污染物含量仍有一定数值，未被完全分解，B错误； C、菌种数量先增加后稳定，呈 “S” 形增长，而非 “J” 形，C错误； D、对菌种计数时，应先盖盖玻片，再滴加样液；若先加样液再盖盖玻片，会导致计数室中液体体积偏大，计数结果偏高，D正确。 故选D。 3．下列有关“探究培养液中某种酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述正确的是（　　） A．为保证计数准确，可从静置的试管中吸取培养液进行计数 B．运用血细胞计数板计数时，其方格线上和方格内的细胞都需计数 C．若改变培养液的pH，不会对酵母菌种群数量变化产生影响 D．定期检测培养液中酵母菌的数量，可构建种群数量增长的数学模型 【答案】D 【详解】A、静置的试管中酵母菌会沉降到底部，直接吸取会导致取样不均匀，正确操作是摇匀后取样，A错误； B、血细胞计数时，遵循“计上不计下，计左不计右”原则，并非所有方格线上的细胞均需计数，B错误； C、pH变化会影响酵母菌的酶活性和代谢速率，从而改变其种群数量，C错误； D、通过定期检测数据，可绘制种群数量变化曲线，构建“S”型增长等数学模型，D正确。 故选D。 4．调查物种资源现状可以评估濒危物种和生态系统的受威胁状况，这对提出科学合理的物种资源保护和利用建议具有重要作用。下列叙述错误的是（　　） A．可采用样方法调查草原上某种田鼠的种群密度 B．植物种群的数量会随着季节的变化而出现波动 C．可采用抽样检测法调查培养液中酵母菌种群数量的变化 D．可用逐个计数法调查鄱阳湖保护区内丹顶鹤的种群数量 【答案】A 【详解】A、样方法适用于调查植物或活动能力弱、活动范围小的动物（如蚜虫、昆虫卵），而田鼠活动能力强、范围广，应采用标记重捕法，A错误； B、植物种群数量受光照、温度等季节性因素影响（如繁殖期、休眠期），数量会出现波动，B正确； C、酵母菌在培养液中分布均匀，可用血细胞计数板进行抽样检测，C正确； D、丹顶鹤个体大、数量稀少，逐个计数法能保证准确性，D正确。 故选A。 5．某实验小组用500mL饮料瓶和100g香蕉来探究果蝇种群数量的变化，实验周期设置为14d，每2d统计1次，得到果蝇种群数量变化曲线如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．计数时，死亡果蝇也要统计在内 B．第10天种群数量达到环境容纳量 C．可通过缩短计数间隔时间来观察种群数量的波动状态 D．10天后种群数量减少，是由于出生率降低导致 【答案】C 【详解】A、死亡果蝇属于被淘汰个体，不包括在种群数量内，A错误； B、环境容纳量是指在环境条件不变时，种群所能维持的最大数量，第10天达到种群数量的最大值，但没有能够维持，故不是环境容纳量，B错误； C、种群数量没有出现一段时间的波动状态，可能是由于计数间隔时间太长导致的，所以可通过缩短计数间隔时间来观察种群数量的波动状态，C正确； D、种群数量减少，是由于种内竞争导致死亡率增大，而且死亡率大于出生率，即不只是由出生率决定，D错误。 故选C。 6．关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，下列关于该实验的叙述，正确的是（    ） A．培养过程中由于代谢物积累和种群密度过大需定期更换培养液 B．从试管中吸出培养液进行计数之前需将试管轻轻振荡几次 C．每隔相同时间取样，稀释相同倍数后用血细胞计数板计数 D．为排除实验操作对实验结果的干扰需另设一组空白对照组 【答案】B 【详解】A、培养过程中不需要定期更换培养液，因为实验目的是观察酵母菌在有限环境中的自然数量变化（包括下降阶段），若更换培养液会干扰结果，A错误； B、取样前需轻轻振荡试管，使酵母菌均匀分布，避免因沉降导致计数偏差，B正确； C、不同时间点的酵母菌数量差异较大，稀释倍数需根据实际情况调整，而稀释倍数不一定相同，C错误； D、本实验通过自身前后对照观察变化，无需空白对照组，D错误。 故选B。 7．某同学进行了“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，最终实验结果如下图，下列叙述正确的是（　　） A．本实验必须再设置一组对照组以增加实验的准确性 B．取样时滴管从静置的培养液底部吸取，不会影响实验数据 C．滴加培养液时，应先在血细胞计数板的中心滴加培养液，再盖盖玻片 D．依据“计上不计下、计左不计右”的原则，上图中格里有24个酵母菌 【答案】D 【详解】A、该实验自身前后对照，无需额外设置对照组，A错误； B、取样前需振荡摇匀，若从底部吸取，酵母菌分布不均，影响实验数据，B错误； C、应先盖盖玻片，再在盖玻片边缘滴加培养液，C错误； D、计数遵循 “计上不计下、计左不计右”，图中格里酵母菌数量经计数为 24，D正确。 故选D。 8．在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，学生兴趣小组在 a 点后进行了不同的实验操作，测得种群数量随时间的变化如图所示，下列分析错误的是（　　） A．图中阴影部分代表因环境阻力而被淘汰的酵母菌数 B．a 点后出现曲线Ⅲ的原因有营养物质消耗、代谢产物积累等 C．a 点后定期补充适量培养液可得到曲线Ⅰ D．a 点后定期接种一定量的酵母菌可得到曲线Ⅰ 【答案】D 【详解】A、在“J”形增长曲线中，种群数量是在理想条件下增长的，而在实际的“S”形增长曲线中，由于存在环境阻力，实际增长数量与“J”形曲线相比会有差异，图中阴影部分就代表因环境阻力而被淘汰的酵母菌数，A正确； B、在培养过程中，随着时间推移，营养物质不断被消耗，代谢产物不断积累，这些都会对酵母菌的生存造成不利影响，导致种群数量下降，这就是a点后出现曲线Ⅲ的原因，B正确； C、a点后定期补充适量培养液，相当于为酵母菌提供了充足的营养物质，改善了生存环境，种群数量可以在较高水平保持相对稳定，从而可得到曲线I，C正确； D、a点后定期接种一定量的酵母菌，只是增加了酵母菌的初始数量，但并没有改善培养液的营养条件和其他环境条件，随着营养物质的消耗和代谢产物的积累，种群数量还是会受到限制，不会得到曲线I，D错误。 故选D。 9．某校兴趣小组进行“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，每天定时从培养瓶中取样计数，连续测定 7 天。图乙为某次使用图甲所示计数板计数时的某个视野。下列叙述错误的有（    ） A．图甲计数板有 2 个计数室，每个计数室有 25 个中方格 B．酵母菌均匀悬浮在计数室有利于对其精确计数 C．可以用逐个计数法统计血细胞计数板上的酵母菌 D．据图乙即可计算出该时段培养瓶中酵母菌种群密度为 6.0×10⁶个/ml 【答案】BCD 【详解】A、图甲使用的血细胞计数板的规格是其中有2个计数室，根据其标识XB-K-25可知，每个计数室有25个中格，A正确； B、酵母菌需沉降到计数室底部才能准确计数，若悬浮会导致计数不准确，B错误； C、血细胞计数板上酵母菌数量较多，逐个计数法不现实，通常采用抽样检测法，C错误； D、题干信息不知稀释倍数，同时仅根据图乙一个视野，无法计算出该时段培养瓶中酵母菌种群密度，D错误。 故选BCD。 10．在“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，酵母菌用台盼蓝染色。实验所用血细胞计数板如图甲，一个计数室如图乙，显微镜下一个小方格中酵母菌菌体分布如图丙，丙中有2个（方格内）酵母菌被染成蓝色。下列有关叙述错误的是（    ） A．用台盼蓝染色的依据是死细胞膜的通透性增加，可被台盼蓝染成蓝色 B．对酵母菌计数应采用抽样检测的方法：先盖盖玻片，然后吸取培养液滴于计数室上 C．如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可寻找菌体数量适中的小方格计数 D．若观察的小方格中酵母菌活菌平均数如丙，则估算活酵母菌的总数为2×107个/mL 【答案】BC 【分析】探究酵母菌种群数量的变化实验中，实验流程为：（1）酵母菌培养（液体培养基，无菌条件）→（2）振荡培养基（酵母菌均匀分布于培养基中）→（3）观察并计数→重复（2）、（3）步骤（每天计数酵母菌数量的时间要固定）→绘图分析。 【详解】A、由于活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝只能给死细胞染色，故实验中被台盼蓝溶液染成蓝色的酵母菌为死细胞，A正确； B、对酵母菌计数采用抽样检测法，操作时先盖盖玻片，再吸取培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入计数室，B错误； C、如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可将其进行稀释后再计数，C错误； D、分析丙图可知，观察的小方格中酵母菌活菌平均数为7个，其中有2个酵母菌被染成蓝色，即该小方格的活菌数为5个，由此估算1mL培养液中活酵母菌的总数=（5×400）/（1×1×0.1×10-3）=2×107个/mL，D正确。 故选BC。 11．某兴趣小组在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中，经等体积台盼蓝染液染色后，将酵母菌培养液稀释1000倍，用血细胞计数板（规格为1mm×1mm×0.1mm）进行计数，观察到一个中方格的菌体数如图。下列说法错误的是（    ） A．实验所用的血细胞计数板的规格是16×25 B．用滴管将培养液滴在盖玻片边缘，多余液体用滤纸吸去 C．可用抽样检测法对某一小方格内的酵母菌计数 D．该培养液中酵母菌的密度为1.5×109个·mL-1 【答案】ACD 【分析】血细胞计数板有2种，一种是计数区分为16个中方格，而每个中方格又分成25个小方格；另一种是一个计数区分成25个中方格，而每个中方格又分成16个小方格。 【详解】A、图中一个中格是16个小格，实验所用的血细胞计数板的规格是25×16，A错误； B、将培养液滴在盖玻片边缘可以让培养液自行渗入计数室，多余的液体用滤纸吸去可以确保计数室内的培养液量适中，避免因液体过多而影响观察和计数‌，B正确； C、可用抽样检测法对某一中方格内的酵母菌计数，C错误； D、图中一个中格16小格中的酵母菌数总共有12个，其中3个被台盼蓝染色，说明为死细胞，不计数，则可计数酵母菌为9个，原1mL培养液中的酵母菌数每个小格中的平均酵母菌数×400个小格×2（等体积染色相当于稀释两倍）×酵母菌培养稀释倍数×10000，则该1mL样品中酵母菌数为9÷16×400×2×1000× 10000=4.5×109个·mL-1，D错误。 故选ACD。 12．某生物兴趣小组开展探究“适宜培养条件下酵母菌种群的动态变化”研究。下图为在第3 d将培养液稀释103倍后，显微镜下观察到血细胞计数板(25×16，体积为1 mm×1 mm×0.1 mm)的一个中方格中酵母菌的分布情况。下列叙述正确的有（    ） A．第3 d培养液中酵母菌的种群密度是6×106个·mL-1 B．若选择普通的盖玻片，计数结果可能会偏大 C．利用台盼蓝染色后，应统计染成蓝色个体 D．提高酵母菌的接种量，种群密度开始增长的时间会提前 【答案】BD 【分析】探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化实验的原理： 1.酵母菌可以用液体培养基来培养，培养液中的酵母菌种群的增长情况与培养液中的成分、空间、pH、温度等因素有关，我们可以根据培养液中的酵母菌数量和时间为坐标轴做曲线，从而掌握酵母菌种群数量的变化情况。 2.利用血球计数板在显微镜下直接计数是一种常用的细胞计数法，这种方法可以直接测定样品中全部的细胞数目，所以一般用于单细胞微生物数量的测定，由于血球计数板上的计数室盖上盖玻片后的容积是一定的，所以可根据在显微镜下观察到的细胞数目来计算单位体积的细胞的总数目。 【详解】A、据图可知，第3 d培养液中酵母菌的种群密度是2625103104=6.5109个/mL，A错误； B、若选择普通的盖玻片，可能会使计数室计数结果可能会偏大，进而使计数结果偏大，B正确； C、台盼蓝无法进入活菌，而台盼蓝能进入死菌，被染成蓝色的是死菌，未被染成蓝色的是活菌，利用台盼蓝染色后，应统计未被染成蓝色的个体，C错误； D、接种量的增加会缩短延滞期，可使种群数量的快速增长期提前到来，因此，提高酵母菌的接种量，种群密度开始增长的时间会提前，D正确。 故选BD。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验02 培养液中酵母菌种群数量的变化实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1. 生命观念 通过观察酵母菌种群数量的动态变化，理解生物体在资源有限条件下的增长规律认同生命系统通过自我调节维持稳态的机制，体现“结构与功能相适应”“进化与适应”的生物学观点 2. 科学思维 通过对酵母菌种群数量变化数据的收集、整理和分析，培养基于证据的逻辑推理能力，理解种群数量变化的内在规律与环境因素的关联性。 3. 科学探究 通过实验设计、变量控制、数据记录与处理，锻炼实验操作技能和实证研究思维，体会科学探究中“提出问题—设计方案—实施方案—分析结果”的完整过程。 4. 社会责任 认识种群数量变化规律在实际生产生活中的应用，如发酵工业中酵母菌的培养优化、有害生物的防治、生态系统中种群动态平衡的维持等，增强运用科学知识解决实际问题的意识，树立保护生物多样性和生态平衡的责任感。 1、核心素养导向：通过实验帮助学生理解种群数量增长的“J”型和“S”型曲线特征及影响因素（生命观念），培养学生对实验数据的收集、整理、分析与解释能力，以及运用数学模型（如曲线图、公式）描述和预测种群数量变化的科学思维，同时强化学生设计实验方案、控制实验变量、进行重复实验及规范操作（如血球计数板使用）的科学探究技能。 2、课标要求定位：该实验属于选择性必修2《生物与环境》模块，要求学生通过探究培养液中酵母菌种群数量随时间的动态变化，阐明种群数量变化的一般规律，理解环境容纳量（K值）的概念及其生态意义。 3、教学实践建议：倡导技术融合（如使用血细胞计数板结合显微镜观察、或引入图像分析软件辅助计数）、实验条件拓展（如探究不同温度、营养物质浓度、pH等条件对酵母菌种群数量变化的影响）和情境化教学（联系发酵工程中微生物的培养调控、有害生物的防治等生产生活实际），以落实新课标的探究性与应用性要求，并引导学生关注实验的准确性与可重复性。 重点先知： 1. 掌握实验设计与操作技能：学会控制变量（如温度、营养、pH）、定时取样、显微计数等方法。 2. 理解种群数量变化规律：通过数据分析认识酵母菌种群增长的“J”型与“S”型曲线及环境因素的影响。 3. 培养科学探究能力：学习数据记录、处理与曲线绘制，提升分析和解释实验结果的能力。 教材内容 一、实验核心知识链接 1、实验原理 种群增长模型：酵母菌在有限培养液中呈现“S”形增长（逻辑斯谛增长），受营养、空间、pH、代谢废物积累等因素限制23。 计数方法：采用血球计数板（25×16型或16×25型）进行抽样检测，通过显微计数估算种群密度。计算公式： 10ml培养液酵母菌总数 = 小方格内平均菌数 × 2.5×10⁴（依据计数室体积0.1mm³换算）。 2、关键操作 取样规范：需振荡试管使菌体分布均匀，避免沉淀导致计数偏差。 稀释原则：若小方格内菌数＞200，需用无菌水稀释培养液后重计。 二、与教材知识的关联 1、种群生态学基础 关联必修三《种群的数量变化》：“J”形与“S”形曲线对比，明确资源限制对种群增长的影响23。 实践验证“环境容纳量（K值）”概念，如培养后期菌数因营养耗尽而下降3。 实验室 2、跨学科整合 数学建模：将连续7天的计数数据转化为曲线图，训练学生构建数学模型的能力。 三、教学延伸与拓展 1、变量探究设计 可引导学生增设实验组，探究不同因素（如温度、pH、葡萄糖浓度）对K值的影响。 拓展对照实验：比较有氧/无氧条件下酵母菌种群动态差异。 2、科研思维培养 误差分析：讨论血球计数板计数误差来源（如边界菌体统计规则：计上不计下，计左不计右）。 重复实验必要性：强调多组平行实验以减小抽样误差，提升数据可靠性。 四、常见问题解析 1、是否需要设置对照？ 无需传统对照：因实验关注自身时间序列变化，但可设置不同条件组（如营养浓度梯度）形成对比。 2、计数疑难处理 菌体分布不均：需多次取样取平均值（建议计数4个角大方格）。 培养液渗漏：盖玻片放置后需用滤纸吸去多余液体，避免计数室液体过厚。 3、曲线异常分析 下降阶段滞后：可能因代谢产物（如酒精）抑制效应延迟，可延伸讨论“环境毒性累积”概念。 【实验目的】 1、学会运用血细胞计数板对培养液中的酵母菌种群数量进行抽样检测，掌握显微计数的基本方法。​ 2、观察并记录培养液中酵母菌种群数量随时间变化的规律，绘制酵母菌种群数量增长曲线。 3、理解酵母菌种群增长过程中 “J” 型增长与 “S” 型增长的特点，分析环境因素（如营养、空间、代谢废物等）对种群数量变化的影响。​ 4、培养实验设计、数据记录与分析以及归纳总结的能力，深化对种群数量变化原理的理解。 【材料用具】 材料用具 （一）实验材料​ 活性酵母菌菌种（确保酵母菌处于对数生长期，活性较强）；​ 无菌马铃薯培养液（或无菌葡萄糖培养液，提供酵母菌生长所需的碳源、氮源等营养物质）； 无菌水（用于稀释酵母菌培养液，便于计数）。​ （二）实验用具​ 血细胞计数板（规格通常为 2mm×2mm×0.1mm，计数室分为 25 个中格，每个中格又分为 16 个小格，或 16 个中格、每个中格 25 个小格，用于酵母菌计数）；​ 显微镜（配备低倍镜和高倍镜，低倍镜用于找到计数室，高倍镜用于观察和计数酵母菌）； 载玻片、盖玻片（与血细胞计数板配合使用，制作计数样本）；​ 无菌试管（规格 10mL 或 20mL，用于培养酵母菌培养液）；​ 移液管（规格 1mL、5mL，用于吸取培养液和稀释液，需无菌处理）；​ 锥形瓶（规格 500mL，用于配制和储存培养液，需无菌处理）；​ 酒精灯（用于无菌操作时的灭菌，避免杂菌污染）；​ 恒温培养箱（控制温度在 28℃左右，为酵母菌生长提供适宜环境）；​ 计时器（用于记录培养时间，按时取样）；​ 坐标纸（用于绘制酵母菌种群数量增长曲线）；​ 吸水纸（用于吸去计数板边缘多余液体）。 【方法步骤】 （一）实验准备​ 1、配制培养液：称取一定量的马铃薯（或葡萄糖），加入适量无菌水，煮沸溶解后冷却至室温，分装到无菌试管中，每支试管装 5mL 培养液，密封备用（若用葡萄糖培养液，葡萄糖浓度控制在 5% 左右，保证营养充足）。​ 2、活化酵母菌：取少量活性酵母菌菌种，加入到盛有 3mL 无菌培养液的试管中，置于 28℃恒温培养箱中培养 24h，使酵母菌恢复活性并初步增殖。​ （二）接种与培养​ 1、接种：用无菌移液管吸取 0.1mL 活化后的酵母菌培养液，加入到装有 5mL 无菌培养液的试管中，轻轻振荡试管，使酵母菌均匀分布，作为实验组；同时设置一支装有 5mL 无菌培养液但不接种酵母菌的试管作为对照组，置于相同条件下培养，排除杂菌污染等干扰。​ 2、培养：将实验组和对照组试管放入 28℃恒温培养箱中，静置培养，培养期间不更换培养液，保证环境条件稳定（温度、氧气等）。​ （三）取样与计数​ 1、取样时间：从接种后的第 1 天开始，每天在固定时间（如上午 9 点）取样一次，连续取样 7 天（或直到酵母菌种群数量不再明显变化为止）。​ 2、稀释培养液：由于培养后期酵母菌数量较多，直接计数误差较大，需对培养液进行稀释。根据酵母菌生长情况，选择合适的稀释倍数（如培养初期稀释 10 倍，中期稀释 100 倍，后期稀释 200 倍）。用无菌移液管吸取 1mL 培养液，加入到装有 9mL 无菌水的试管中，振荡均匀，制成稀释液。​ 3、制作计数样本：将血细胞计数板和盖玻片擦拭干净，把盖玻片放在计数室上。用无菌移液管吸取稀释后的酵母菌培养液，滴加在盖玻片边缘，让培养液自行渗入计数室（注意避免产生气泡，若有气泡需重新制作），待培养液充满计数室后，用吸水纸吸去边缘多余液体。​ 4、显微计数：将计数板放在显微镜载物台上，先用低倍镜找到计数室，再换高倍镜进行计数。计数时遵循 “计上不计下、计左不计右” 的原则，即只计数方格线上方和左侧的酵母菌，避免重复计数。对于压在方格线上的酵母菌，仅计数相邻两边及其夹角上的个体。若使用 25 个中格的计数室，随机选取 5 个中格进行计数；若使用 16 个中格的计数室，随机选取 4 个中格进行计数，记录每个中格的酵母菌数量。​ 5、计算种群数量：根据计数结果计算每毫升培养液中的酵母菌数量。计算公式如下：​ 若计数室为 25 个中格、每个中格 16 个小格：​ 每毫升培养液中酵母菌数量 = （5 个中格酵母菌总数 ÷ 5）× 25 × 稀释倍数 × 10000（1mL = 1000mm³，计数室体积为 2×2×0.1=0.4mm³，1000÷0.4=2500，即 1mm³=2500mL⁻¹，此处简化为 10000，需结合实际规格调整）​ 若计数室为 16 个中格、每个中格 25 个小格：​ 每毫升培养液中酵母菌数量 = （4 个中格酵母菌总数 ÷ 4）× 16 × 稀释倍数 × 10000​ 每次计数重复 3 次，取平均值，以减少实验误差。​ （四）数据记录与曲线绘制​ 1、记录数据：将每天的取样时间、稀释倍数、计数结果以及计算得到的每毫升培养液中酵母菌数量，整理记录在实验数据表格中。​ 2、绘制曲线：以培养时间（天）为横坐标，以每毫升培养液中酵母菌数量（或数量的对数）为纵坐标，在坐标纸上绘制酵母菌种群数量增长曲线。 【实验结果】 1、对照组结果：培养期间，对照组试管（未接种酵母菌）中始终未观察到酵母菌，培养液清澈，说明实验过程中无杂菌污染，实验条件可靠。​ 2、实验组结果：​ 培养初期（第 1-2 天）：酵母菌数量增长较慢，曲线平缓。此时酵母菌刚进入新环境，需要适应培养液中的营养和温度条件，增殖速度较慢，种群数量较少。​ 培养中期（第 3-5 天）：酵母菌数量快速增长，曲线陡峭，接近 “J” 型增长。此时培养液中营养充足、空间充裕、代谢废物较少，酵母菌处于对数生长期，增殖速度达到最大值，种群数量呈指数增长。​ 培养后期（第 6-7 天）：酵母菌数量增长速度逐渐减慢，最终趋于稳定，曲线平缓，呈 “S” 型增长。此时培养液中的营养物质逐渐消耗殆尽，代谢产生的酒精、二氧化碳等废物积累，抑制了酵母菌的生长和增殖，种群数量达到环境容纳量（K 值），之后数量可能略有下降或保持稳定。​ 3、增长曲线特征：绘制的酵母菌种群数量增长曲线整体呈 “S” 型，即先缓慢增长、再快速增长、最后趋于稳定，其中中期存在一段接近 “J” 型的增长阶段。 【实验结论】 1、在有限的环境条件下（如营养有限、空间有限、存在代谢废物积累等），培养液中酵母菌种群数量的增长不呈 “J” 型，而是呈 “S” 型增长。​ 2、酵母菌种群增长过程中存在环境容纳量（K 值），即一定环境条件下所能维持的种群最大数量。本实验中，在 28℃、5mL 特定培养液的条件下，酵母菌种群的 K 值约为______（根据实际实验数据填写）。​ 3、营养物质的消耗、代谢废物的积累是限制酵母菌种群数量增长的主要环境因素，当这些因素的制约作用增强时，酵母菌的增殖速度减慢，种群数量趋于稳定。 【注意事项】 1、无菌操作：实验过程中（如配制培养液、接种、取样等）需严格进行无菌操作，避免杂菌污染。接种时需在酒精灯火焰旁进行，移液管、试管等用具需提前灭菌，防止杂菌与酵母菌竞争营养，影响实验结果。​ 2、稀释倍数选择：取样计数时，需根据酵母菌的生长阶段选择合适的稀释倍数，使每个中格的酵母菌数量在 5-10 个左右，若数量过多易导致计数误差，数量过少则代表性不足。稀释时需振荡均匀，保证酵母菌在稀释液中分布均匀。​ 3、计数原则：计数时必须遵循 “计上不计下、计左不计右” 的原则，避免重复计数或漏计。对于死亡的酵母菌（颜色较深、形态皱缩），应排除在计数范围之外，只计数活酵母菌。 4、温度控制：恒温培养箱的温度需稳定在 28℃左右，温度过高或过低都会影响酵母菌的活性和增殖速度，导致实验结果偏离实际。​ 5、取样时间：每天需在固定时间取样，保证培养时间的准确性，避免因取样时间差异导致数据对比误差。​ 6、重复实验：为减少实验误差，每个实验组应设置 3 个重复试管，每次计数重复 3 次，最终取平均值作为实验数据，提高结果的可靠性。​ 7、计数板使用：使用血细胞计数板前需擦拭干净，滴加培养液时避免产生气泡，若有气泡需重新制作样本，否则会影响计数准确性。计数后需及时清洗计数板，避免酵母菌残留影响下次使用。 【实验讨论】 1、为什么酵母菌种群增长曲线呈 “S” 型？​ 酵母菌在培养初期，由于培养液中营养物质充足、空间广阔、没有代谢废物积累，且温度等环境条件适宜，酵母菌的出生率远大于死亡率，种群数量增长较快，接近 “J” 型增长。但随着培养时间延长，营养物质不断被消耗，酵母菌代谢产生的酒精、有机酸等废物逐渐积累，同时空间也逐渐受限，这些因素会抑制酵母菌的生长和繁殖，导致出生率降低、死亡率升高，种群增长速度减慢。当出生率等于死亡率时，种群数量达到环境容纳量（K 值），不再增长，因此整体呈现 “S” 型增长曲线。​ 2、实验中设置对照组的目的是什么？​ 对照组（未接种酵母菌的无菌培养液）的作用是排除实验过程中杂菌污染、培养液自身变质等无关变量对实验结果的干扰。若对照组中出现酵母菌或培养液变浑浊，说明实验存在杂菌污染，实验组的数据不可靠，需重新进行实验；若对照组始终清澈无菌，则证明实验组的酵母菌数量变化是由自身增殖和环境因素影响导致的，实验结果具有科学性。​ 3、影响酵母菌种群数量 K 值的因素有哪些？如何改变 K 值？​ 影响 K 值的主要因素包括营养物质的含量、培养空间的大小、温度、氧气浓度以及代谢废物的积累等。例如：①增加培养液的体积或提高培养液中葡萄糖的浓度，可提供更多的营养和空间，使 K 值增大；②降低培养温度，会抑制酵母菌的代谢和增殖，导致 K 值减小；③通入氧气（进行有氧培养），酵母菌可通过有氧呼吸产生更多能量，增殖速度加快，K 值比无氧培养时更大（无氧条件下酒精积累会更快抑制酵母菌生长）。​ 4、若实验中酵母菌种群数量在达到 K 值后快速下降，可能的原因是什么？​ 可能的原因包括：①培养液中营养物质已完全耗尽，酵母菌无法获取能量和物质，死亡率急剧升高；②代谢废物（如酒精）积累过多，浓度过高会对酵母菌产生毒性，导致大量酵母菌死亡；③培养时间过长，环境条件（如 pH 值）发生剧烈变化，不再适宜酵母菌生存。​ 5、本实验的误差来源有哪些？如何减少误差？​ 误差来源主要有：①取样时酵母菌分布不均匀，导致稀释液中酵母菌数量偏差；②计数时对压线酵母菌的判断不准确，出现重复计数或漏计；③稀释倍数选择不当，导致计数结果偏离实际；④显微镜视野选择具有随机性，未选取有代表性的中格计数。​ 减少误差的方法：①取样前充分振荡试管，使酵母菌均匀分布；②严格遵循计数原则，统一压线酵母菌的计数标准；③根据酵母菌生长情况适时调整稀释倍数，保证计数范围内的酵母菌数量适宜；④每次计数选取多个中格（如 5 个或 4 个），并重复计数 3 次，取平均值。 1. 取样前需将酵母菌培养液充分振荡摇匀（每次取样前均需振荡 30 秒以上），避免酵母菌因沉降导致局部浓度差异，确保样本具有代表性；计数时采用血细胞计数板，先在计数室滴加 1 滴摇匀的培养液，加盖盖玻片（避免产生气泡），在显微镜下观察并计数 “计上不计下、计左不计右” 的方格内酵母菌数量，同时区分活菌（呈透明或浅色）与死菌（呈深色），仅统计活菌；若培养液浓度过高，需用无菌水进行梯度稀释（如 10 倍、100 倍稀释），确保每个方格内酵母菌数量在 5-10 个，减少计数误差，最终根据稀释倍数与计数室体积（如 25×16 型计数室体积为 0.1mm³）换算成每毫升培养液中的酵母菌种群数量。 【典例01】如图是用血细胞计数板观察到的培养酵母菌过程中某时期的培养结果，经台盼蓝染液染色后，仅在图中双边线内有4个细胞为蓝色。下列有关说法错误的是（　　） A．该实验中培养液的体积、温度都是无关变量 B．该实验需要设置对照组，并且做重复实验 C．图中双边线内共有20个细胞可参与计数 D．取样前未充分摇匀可能会导致细胞的“抱团”现象 2、 证培养液环境稳定，将培养装置置于恒温培养箱（28℃，酵母菌最适生长温度），避免温度波动影响生长速率；实验期间不更换培养液、不添加营养物质，模拟自然环境中资源有限的条件；每天固定时间取样计数（如上午 9 点），连续观察 7 天，记录每次计数结果；同时记录培养液的 pH 值变化（用 pH 试纸检测）、浑浊度（肉眼观察并描述为 “澄清、轻度浑浊、重度浑浊”），辅助分析酵母菌种群数量变化与环境因素的关联（如后期 pH 下降可能导致种群数量减少），最终以时间为横轴、种群数量为纵轴绘制 “S” 型增长曲线，明确调整期、对数期、稳定期和衰退期的阶段特征。 【典例02】为探究某种水生植物提取液对蓝细菌生长的影响，研究人员设置了实验组（添加不同浓度提取液）和对照组（不加提取液），并在相同条件下培养，定期取样并使用血细胞计数板计数，结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．计数时应先在血细胞计数板上滴加培养液再盖上盖玻片 B．从图中数据可以得出，一定浓度的该提取液对蓝细菌生长有抑制作用 C．对照组蓝细菌的增长趋势符合“J”形曲线，说明其资源是无限的 D．题中的增长曲线是根据统计数据做出的物理模型，可直观反映培养液中蓝细菌数量的变化情况 · 模拟题感知练 1．某同学用盛有10mL适宜浓度培养液的锥形瓶对酵母菌进行长期培养。某次抽样检测中，将培养液稀释100倍，再用等体积台盼蓝染液染色后，最终，在显微镜下观察到如图视野。使用的血细胞计数板规格为1mm×1mm×0.1mm，16×25。下列说法正确的是（    ） A．每次取样前，都需要将酵母菌培养液静置 B．整个培养过程中，酵母菌种群数量将呈“S”形增长 C．死亡菌体被染色，体现了细胞膜具有选择透过性的功能 D．该次检测时，培养液中活酵母菌的种群密度约为4.8×108个/mL 2．某污水处理厂利用微生物降解有机污染物，如图为反应池中某菌种数量和有机污染物含量的测定结果。下列叙述正确的是（    ） A．有机污染物含量与该菌种数量成正比 B．28h时反应池中有机污染物已被完全分解 C．该菌种在该反应池中的数量呈“J”形增长 D．对该菌种计数时若先加样液再盖盖玻片，则会导致计数结果偏高 3．下列有关“探究培养液中某种酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述正确的是（　　） A．为保证计数准确，可从静置的试管中吸取培养液进行计数 B．运用血细胞计数板计数时，其方格线上和方格内的细胞都需计数 C．若改变培养液的pH，不会对酵母菌种群数量变化产生影响 D．定期检测培养液中酵母菌的数量，可构建种群数量增长的数学模型 4．调查物种资源现状可以评估濒危物种和生态系统的受威胁状况，这对提出科学合理的物种资源保护和利用建议具有重要作用。下列叙述错误的是（　　） A．可采用样方法调查草原上某种田鼠的种群密度 B．植物种群的数量会随着季节的变化而出现波动 C．可采用抽样检测法调查培养液中酵母菌种群数量的变化 D．可用逐个计数法调查鄱阳湖保护区内丹顶鹤的种群数量 5．某实验小组用500mL饮料瓶和100g香蕉来探究果蝇种群数量的变化，实验周期设置为14d，每2d统计1次，得到果蝇种群数量变化曲线如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．计数时，死亡果蝇也要统计在内 B．第10天种群数量达到环境容纳量 C．可通过缩短计数间隔时间来观察种群数量的波动状态 D．10天后种群数量减少，是由于出生率降低导致 6．关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，下列关于该实验的叙述，正确的是（    ） A．培养过程中由于代谢物积累和种群密度过大需定期更换培养液 B．从试管中吸出培养液进行计数之前需将试管轻轻振荡几次 C．每隔相同时间取样，稀释相同倍数后用血细胞计数板计数 D．为排除实验操作对实验结果的干扰需另设一组空白对照组 7．某同学进行了“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，最终实验结果如下图，下列叙述正确的是（　　） A．本实验必须再设置一组对照组以增加实验的准确性 B．取样时滴管从静置的培养液底部吸取，不会影响实验数据 C．滴加培养液时，应先在血细胞计数板的中心滴加培养液，再盖盖玻片 D．依据“计上不计下、计左不计右”的原则，上图中格里有24个酵母菌 8．在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，学生兴趣小组在 a 点后进行了不同的实验操作，测得种群数量随时间的变化如图所示，下列分析错误的是（　　） A．图中阴影部分代表因环境阻力而被淘汰的酵母菌数 B．a 点后出现曲线Ⅲ的原因有营养物质消耗、代谢产物积累等 C．a 点后定期补充适量培养液可得到曲线Ⅰ D．a 点后定期接种一定量的酵母菌可得到曲线Ⅰ 9．某校兴趣小组进行“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，每天定时从培养瓶中取样计数，连续测定 7 天。图乙为某次使用图甲所示计数板计数时的某个视野。下列叙述错误的有（    ） A．图甲计数板有 2 个计数室，每个计数室有 25 个中方格 B．酵母菌均匀悬浮在计数室有利于对其精确计数 C．可以用逐个计数法统计血细胞计数板上的酵母菌 D．据图乙即可计算出该时段培养瓶中酵母菌种群密度为 6.0×10⁶个/ml 10．在“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，酵母菌用台盼蓝染色。实验所用血细胞计数板如图甲，一个计数室如图乙，显微镜下一个小方格中酵母菌菌体分布如图丙，丙中有2个（方格内）酵母菌被染成蓝色。下列有关叙述错误的是（    ） A．用台盼蓝染色的依据是死细胞膜的通透性增加，可被台盼蓝染成蓝色 B．对酵母菌计数应采用抽样检测的方法：先盖盖玻片，然后吸取培养液滴于计数室上 C．如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可寻找菌体数量适中的小方格计数 D．若观察的小方格中酵母菌活菌平均数如丙，则估算活酵母菌的总数为2×107个/mL 11．某兴趣小组在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中，经等体积台盼蓝染液染色后，将酵母菌培养液稀释1000倍，用血细胞计数板（规格为1mm×1mm×0.1mm）进行计数，观察到一个中方格的菌体数如图。下列说法错误的是（    ） A．实验所用的血细胞计数板的规格是16×25 B．用滴管将培养液滴在盖玻片边缘，多余液体用滤纸吸去 C．可用抽样检测法对某一小方格内的酵母菌计数 D．该培养液中酵母菌的密度为1.5×109个·mL-1 12．某生物兴趣小组开展探究“适宜培养条件下酵母菌种群的动态变化”研究。下图为在第3 d将培养液稀释103倍后，显微镜下观察到血细胞计数板(25×16，体积为1 mm×1 mm×0.1 mm)的一个中方格中酵母菌的分布情况。下列叙述正确的有（    ） A．第3 d培养液中酵母菌的种群密度是6×106个·mL-1 B．若选择普通的盖玻片，计数结果可能会偏大 C．利用台盼蓝染色后，应统计染成蓝色个体 D．提高酵母菌的接种量，种群密度开始增长的时间会提前 / 学科网（北京）股份有限公司 $