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1、生态学实验二 生物统计学方法及应用 第1页，本讲稿共24页o1、认识和了解生物统计学的一般方法并能应用认识和了解生物统计学的一般方法并能应用o2 2、掌握叶绿素测定方法、掌握叶绿素测定方法o3 3、认识学校周边常见入侵植物及非入侵植物、认识学校周边常见入侵植物及非入侵植物o4 4、试验植物的勘查、试验植物的勘查一、实验目的一、实验目的第2页，本讲稿共24页二、实验原理 -生物统计生物统计o（一）生物统计的作用（一）生物统计的作用o 生物统计是应用数理统计的原理和方法来分生物统计是应用数理统计的原理和方法来分析和解释生物数量现象的一种基本方法。在生物析和解释生物数量现象的一种基本方法。在生物科学
2、实际研究或调查中，我们常获得的是样本资科学实际研究或调查中，我们常获得的是样本资料，我们可以运用统计学的方法从这些样本资料料，我们可以运用统计学的方法从这些样本资料去推断总体。去推断总体。第3页，本讲稿共24页二、实验原理（1）运用统计学方法认识和了解变异的总体）运用统计学方法认识和了解变异的总体 生物界普遍存在着变异，表现在不同种的生物或同种生物的生物界普遍存在着变异，表现在不同种的生物或同种生物的个体之间。如同一组小鼠，即使是品种、性别、年龄相同，它个体之间。如同一组小鼠，即使是品种、性别、年龄相同，它们的体重、尾长和各种生理指标的数值会有所不同；对于同一们的体重、尾长和各种生理指标的数值
3、会有所不同；对于同一处理下的同种植物的种子其萌发率、萌发速率会不一样。我们处理下的同种植物的种子其萌发率、萌发速率会不一样。我们可以应用统计学的方法去揭示变异的规律、认识这种变异的趋可以应用统计学的方法去揭示变异的规律、认识这种变异的趋势，认识这种变异的来源。势，认识这种变异的来源。（2 2）运用统计学方法揭示事物间的相互关系）运用统计学方法揭示事物间的相互关系 。事物是相互联系的，我们可通过对事物一定数量的观察、事物是相互联系的，我们可通过对事物一定数量的观察、统计和分析，揭示事物之间相互的关系。统计和分析，揭示事物之间相互的关系。第4页，本讲稿共24页（二）统计方法简介（二）统计方法简介1
4、 1、描述性统计、描述性统计 对原始资料进行整理并作基本分析。生物统计的基本对原始资料进行整理并作基本分析。生物统计的基本特点是以样本推断总体。如是大样本，则对数据整理后，从特点是以样本推断总体。如是大样本，则对数据整理后，从资料中计算出资料中计算出三个主要统计量三个主要统计量，平均值平均值、标准差及标准误标准差及标准误。并以此来推测总体的特征。并以此来推测总体的特征。平均数表示资料的集中性，标准差表示资料的离中性，平均数表示资料的集中性，标准差表示资料的离中性，标准误衡量平均数的可靠性。标准误衡量平均数的可靠性。第5页，本讲稿共24页2 2、显著性统计、显著性统计（1 1）平均数间差异的比较
5、）平均数间差异的比较 在生物科学研究工作中常遇到在生物科学研究工作中常遇到2 2组或组或以上的数据的平均数，对它们之间进行比较，则有一个有无以上的数据的平均数，对它们之间进行比较，则有一个有无显著性差异的问题。平均数之间的比较要通过一定的统计方显著性差异的问题。平均数之间的比较要通过一定的统计方法，并且要注意抽样的合理性，否则没有可比性。法，并且要注意抽样的合理性，否则没有可比性。3月8日出壳73只平均体重275.6g2个月的雏鸡个月的雏鸡4月15日出壳61只平均体重269.3g需要进行均数差异显著性需要进行均数差异显著性检验检验第6页，本讲稿共24页2 2、显著性统计、显著性统计（2 2）属
6、性资料的检验）属性资料的检验 生物学研究中有许多性状不能直接用测量生物学研究中有许多性状不能直接用测量的方法进行衡量，如花色、雌雄、药物的治愈或无等，属于质的方法进行衡量，如花色、雌雄、药物的治愈或无等，属于质量性状或属性性状，则可以应用属性性状的统计方法揭示其规量性状或属性性状，则可以应用属性性状的统计方法揭示其规律。如遗传学中的律。如遗传学中的X X2 2检验。检验。（3 3）方差分析）方差分析 又称变异量分析。是进行多个平均数间的比较，又称变异量分析。是进行多个平均数间的比较，是应用数学方法把试验中总变量剖分为不同变异原因所形成的是应用数学方法把试验中总变量剖分为不同变异原因所形成的各种
7、变异，并进行显著性检验与多重比较。各种变异，并进行显著性检验与多重比较。第7页，本讲稿共24页3 3、相关与回归分析、相关与回归分析 研究变量之间相互关系的密切程度，称为相关，以研究变量之间相互关系的密切程度，称为相关，以相关相关系数系数表示。如人的身高与体重存在一定的相关性。相关系数表表示。如人的身高与体重存在一定的相关性。相关系数表示二者之间的相关程度。示二者之间的相关程度。回归回归是两个或以上变量存在的是两个或以上变量存在的从属关系从属关系，即一个变量，即一个变量（x)x)变化时，引起另一个变量变化时，引起另一个变量(y(y）的相应变化。变量之间）的相应变化。变量之间的从属关系可以用回归
8、分析的方法进行研究，根据实际数的从属关系可以用回归分析的方法进行研究，根据实际数据建立的关系式称为据建立的关系式称为回归方程回归方程，用以对某些指标进行预测和，用以对某些指标进行预测和预报。如用胸围、身高来估计体重。预报。如用胸围、身高来估计体重。第8页，本讲稿共24页（三）（三）应用应用-数据的分组数据的分组1 1、资料的整理分析、资料的整理分析 把大量复杂的数据进行整理归类，使其系统化，便把大量复杂的数据进行整理归类，使其系统化，便于统计分析。于统计分析。2 2、连续变量资料的整理与分组、连续变量资料的整理与分组 （）求全距（）求全距 全距是数据内变数最大值与最小值之差。它是整个样本的变全
9、距是数据内变数最大值与最小值之差。它是整个样本的变异幅度。异幅度。（2 2）确定组数）确定组数 将全部变量按其数值大小分成若干组。组数的多少是根据将全部变量按其数值大小分成若干组。组数的多少是根据变数的个数及组距的大小而定的。分组多求得的统计量越精确，但不变数的个数及组距的大小而定的。分组多求得的统计量越精确，但不便于计算，分组少则精确性差。便于计算，分组少则精确性差。（3 3）确定组距）确定组距 将资料全部变数值按其大小分成若干组，每组的距离相等，称为将资料全部变数值按其大小分成若干组，每组的距离相等，称为组距。组距。组距组距=全距全距/组数组数第9页，本讲稿共24页（三）（三）应用应用 频
10、次分布与频次分布图频次分布与频次分布图 资料分组后，将原始数据按所属组别依次划线归组，作成频资料分组后，将原始数据按所属组别依次划线归组，作成频次分布图。次分布图。一般是频次直方图（带趋势线）一般是频次直方图（带趋势线）演示演示第10页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红二、实验原理二、实验原理 -叶绿素测定叶绿素测定o叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，是一类含脂的色素家叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，是一类含脂的色素家族，位于类囊体膜。族，位于类囊体膜。o叶绿素吸收大部分叶绿素吸收大部分红光和紫光红光和紫光但反射绿光，所以叶绿素呈现但反射绿光，所以叶绿素呈现绿色。绿色
11、。o叶绿素为镁卟啉化合物，高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素为镁卟啉化合物，高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿叶绿素素a a 和叶绿素和叶绿素b b 两种，它们不溶于水，而溶于有机溶剂如乙两种，它们不溶于水，而溶于有机溶剂如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。醇、丙酮、乙醚、氯仿等。第11页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红o叶绿素可见光波段的吸收光谱，在叶绿素可见光波段的吸收光谱，在蓝光和红光蓝光和红光处各处各有一显著的吸收峰。有一显著的吸收峰。o叶绿素叶绿素a a最大的吸收光的波长在最大的吸收光的波长在420-663nm420-663nm；o叶绿素叶绿素b b 的最大吸收波长范
12、围在的最大吸收波长范围在460-645nm460-645nm。第12页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红o（1 1）分光光度计测定叶绿素）分光光度计测定叶绿素a a和和b b含量含量o已知叶绿素已知叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b的的80%80%丙酮丙酮提取液在红光区的最大吸收提取液在红光区的最大吸收峰分别为峰分别为663nm663nm和和645nm645nm.o已知在波长已知在波长663nm663nm下，叶绿素下，叶绿素a a和和b b在该溶液中的吸光系数分别为在该溶液中的吸光系数分别为82.0482.04和和9.27;9.27;o在波长在波长645nm645nm下下,
13、叶绿素叶绿素a a和和b b在该溶液中的吸光系数分别为在该溶液中的吸光系数分别为16.7516.75和和45.60;45.60;叶绿素含量测定叶绿素含量测定第13页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红o可根据加和性原则列出以下关系式：可根据加和性原则列出以下关系式：oD663D663=82.04Ca+9.27Cb=82.04Ca+9.27CboD645D645=16.75Ca+45.60Cb=16.75Ca+45.60Cbo其中其中D663D663和和D645D645分别为叶绿素溶液在波长分别为叶绿素溶液在波长D663D663和和D645nmD645nm时的吸光度；时的吸光度
14、；oCaCa和和CbCb为叶绿素为叶绿素a a、b b的浓度，以的浓度，以mg/Lmg/L为单位。为单位。第14页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红o根据公式可得：根据公式可得：oCa=12.7D663-2.69D645oCb=22.9D645-4.68D663o叶绿素总量叶绿素总量 Ct=Ca+Cb第15页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红o由于叶绿素由于叶绿素a、b在在652nm的吸收峰相交，两者的吸收峰相交，两者有相同的比吸收系数（均为有相同的比吸收系数（均为34.5），也可以在此），也可以在此波长下测定一次光密度（波长下测定一次光密度（D652）
15、而求出叶绿素）而求出叶绿素a、b总量：总量：o Ct=Ca+Cb=D6521000/34.5 第16页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红（2）便携式叶绿素仪测定叶绿素）便携式叶绿素仪测定叶绿素o叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长为为640nm-660nm640nm-660nm的的红光部分红光部分，另一个在波长为，另一个在波长为430nm-430nm-450nm450nm的的蓝紫光部分蓝紫光部分.oSPAD-502PlusSPAD-502Plus通过测量叶子对两个波长段里的吸通过测量叶子对两个波长段里的吸收率，来评估当前叶
16、子中叶绿素的收率，来评估当前叶子中叶绿素的相对含量相对含量。下。下图显示了两种叶子样品中的叶绿素对于光谱的吸收图显示了两种叶子样品中的叶绿素对于光谱的吸收率。率。第17页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红430-450nm640-660nm第18页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红*不可将仪器浸入水中，或用水直接对仪器进行清洗不可将仪器浸入水中，或用水直接对仪器进行清洗 第19页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红不同生境植物叶绿素含量变化不同生境植物叶绿素含量变化o叶绿素不稳定，光、酸、碱、氧、氧化剂等都会使其分解。叶绿素不稳定，光、
17、酸、碱、氧、氧化剂等都会使其分解。o光光光是影响叶绿素形成的主要条件，从原叶绿素酸酯转化为叶绿素酸光是影响叶绿素形成的主要条件，从原叶绿素酸酯转化为叶绿素酸酯需要光，光过强，叶绿素又会受氧化而破坏；黑暗中生长的幼苗呈现酯需要光，光过强，叶绿素又会受氧化而破坏；黑暗中生长的幼苗呈现黄白色。黄白色。o温度温度叶绿素的合成是一素列酶促反应，其过程受温度影响，叶绿素叶绿素的合成是一素列酶促反应，其过程受温度影响，叶绿素形成的最低温度形成的最低温度2，最适温度约，最适温度约30，最高温度约，最高温度约40，高温下，高温下叶绿素分解大于合成，低温下叶绿素解体慢。叶绿素分解大于合成，低温下叶绿素解体慢。o营
18、养元素、氧气、水营养元素、氧气、水都能影响叶绿素的合成。都能影响叶绿素的合成。o不同生境有不同的环境条件不同生境有不同的环境条件，如不同的光照、水分、温度。因此，不，如不同的光照、水分、温度。因此，不同生境同种植物叶的叶绿素含量不同。同生境同种植物叶的叶绿素含量不同。o植物不同生长时期植物不同生长时期叶绿素含量不同。叶绿素含量不同。第20页，本讲稿共24页2012-4-10韩山师范学院 王桔红三、实验用具三、实验用具 o分光光度计、比色皿、电子天平、剪刀、研钵、漏斗、移液管分光光度计、比色皿、电子天平、剪刀、研钵、漏斗、移液管（5ml5ml）、量筒、）、量筒、10ml10ml容量瓶、玻棒、小烧
19、杯、小试管容量瓶、玻棒、小烧杯、小试管o试剂：试剂：80%80%丙酮、丙酮、石英砂、石英砂、蒸馏水、蒸馏水、定性滤纸、定性滤纸、第21页，本讲稿共24页1 1、调查学校周边及公园常见入侵植物及非入侵植物、调查学校周边及公园常见入侵植物及非入侵植物 要求每小组对东丽湖、公园的常见入侵植物和非入侵植物植物进要求每小组对东丽湖、公园的常见入侵植物和非入侵植物植物进行辩认。行辩认。2 2、试验植物种群的勘查及其生境的测定、试验植物种群的勘查及其生境的测定 （1 1）勘查所研究）勘查所研究种群种群的分布、生境及主要生态因子特征。的分布、生境及主要生态因子特征。（2 2）要求同一种植物确定）要求同一种植物
20、确定3 3个不同生境个不同生境（或不同地段）的种群（或不同地段）的种群 （3 3）地段之间相距较远（）地段之间相距较远（100m100m以上）以上）（4 4）生境之间有明显的生态因子的差异如）生境之间有明显的生态因子的差异如光照光照、土壤土壤 PH PH值、值、土土壤湿度壤湿度、土壤温度、海拔。、土壤温度、海拔。四、实验步骤四、实验步骤第22页，本讲稿共24页五、实验结果五、实验结果1 1、慧如公园常见植物种（种科名）、慧如公园常见植物种（种科名）2 2、小组勘查不同种群的生境结果、小组勘查不同种群的生境结果第23页，本讲稿共24页o三叶鬼针草（菊科）三叶鬼针草（菊科）1 1组组o南美蟛蜞菊（
21、菊科）南美蟛蜞菊（菊科）2 2组组o薇甘菊（菊科）薇甘菊（菊科）3 3组组o飞扬草（菊科）飞扬草（菊科）o假臭草（菊科）假臭草（菊科）o红花酢浆草（酢浆草科）红花酢浆草（酢浆草科）4 4组组o马缨丹（马鞭草科）马缨丹（马鞭草科）5 5组组o含羞草（含羞草科）含羞草（含羞草科）6 6组组o少花龙葵（茄科）少花龙葵（茄科）7 7组组o空心莲子草（苋科）空心莲子草（苋科）o五爪金龙（旋花科）五爪金龙（旋花科）8 8组组o三裂叶薯（旋花科）三裂叶薯（旋花科）o加拿大蓬加拿大蓬 （菊科）（菊科）11 11组组黄鹌菜（菊科）黄鹌菜（菊科）1010组组鼠麴草（菊科）鼠麴草（菊科）1212组组风轮菜（唇形科）风轮菜（唇形科）一点红一点红 （菊科）（菊科）9 9组组地耳草（藤黄科地耳草（藤黄科 ）益母草益母草 （唇形科）（唇形科）第24页，本讲稿共24页