Помогите, пожалуйста, найти модификационную изменчивость
Настя Сибирских
Ученик
(34),
закрыт
2 года назад
Найдите размах модификационной изменчивости – норму реакции, укажите минимальное и максимальное значение признака.
Лабораторная работа
по предмету Общая биология
Статистические закономерности модификационной изменчивости. Построение вариационного ряда и вариационной кривой
Цель работы: Определение статистической закономерности модификационной изменчивости с помощью математических методов.
Задача работы :
1) построить вариационный ряд изменчивости изучаемого признака (длина или ширина листовой пластины)
2) графически и по математическим формулам определить средние величины длины листьев и указать причины их различия.
Оборудование: 30 листьев одного вида, ученическая линейка, файл с программой EXEL.
Введение
Модификационная изменчивость возникает в результате взаимодействия организма с окружающей средой, т.е. в процессе реализации генетической информации. Разные организмы по-разному реагируют на воздействия факторов внешней среды. Способность живых организмов с одинаковым генотипом развиваться по-разному в разных условиях существования, является важным свойством жизни, то есть меняться внешне в зависимости от условиям окружающей среды. При этом изменяется фенотип, но не изменяется генотип. Диапазон модификационной изменчивости признака называют его нормой реакции. (рис № 1). Нормой реакции называет границы, в рамках которых возможно изменение того или иного признака. По размаху изменчивости (ширине нормы реакции), то есть разнице между минимальным и максимальным возможным выражением признака, судят о приспособляемости организма к изменениям среды. Норма реакции, может быть узкая или широкая. По её ширине судят о гибкости фенотипа и способности данного организма выживать при ухудшении внешней среды.
По норме реакции определяются возможностями данного генотипа приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям внешней среды.
рисунок №1
Вывод: Чем однообразнее условия развития признака, тем меньше выражена модификационная изменчивость, тем короче будет вариационный ряд. Чем разнообразнее условия среды, тем шире модификационная изменчивость и её норма реакции. Существует зависимость между размером листьев (длиной или шириной листовой пластины) и условиями внешней среды. Укрупнение листьев происходит там, где освещение умеренное, а воздух насыщен влагой ( это определяется количеством дождей), нет резких колебаний дневных и ночных температур, достаточное количество поступающих питательных веществ ,то есть расположение листьев на ветках. Размер листа обуславливается также количеством солнечного излучения, долетающего до растения (северная или южная сторона растения).
Ход работы
1. Измерить длину листьев (листовой пластины) в миллиметрах в произвольном порядке. Записать полученные данные в лабораторный журнал в строчку. Точностью измерения проводить до 1 мм.
2. Полученные данные о длине листовой пластины занести в таблицу №1 в порядке возрастания .
Табл №1
|
№ листа |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8…. |
30 |
|
Длина листа в мм |
3. Построить график зависимости длины листовой пластины от его порядкового номера в выбранном вами масштабе (график №1 ). Полученный график называется вариационным рядом. Вариационный ряд дает представление о размахе модификационной изменчивости изучаемого признака.
График №1
Сделать вывод о влиянии внешних условий на развития фенотипа данных листьев.
4. Разбить размеры длины листьев на 6 вариантов, через равные промежутки. Например длина листьев до 35 мм, до 45 мм, до 55 мм и т. д. Шаг может быть любой в зависимости от разброса длины листовых пластин.
Дополнительные указания: 1. В первом варианте должно быть не более 3-4 листов. 2. В шестов варианте можно перейти наибольшее значение длины листовой пластины.
Полученные данные занести в таблицу №2. Вычислить и записать в таблицу произведение U*P.
-
Табл №2
|
Варианты |
U |
||||||
|
Частота встречаемости |
P |
||||||
|
Произведение. |
U*P |
5. Определить среднюю величину указанного признака M (длина листа), по формуле №1.M = Σ (U*P) / Σ P ( Формула №1)
где:
U— вариант;
P — частота встречаемости варианта;
Σ — знак суммирования;
M — средняя величина признака ( средняя длина листа) мм
6. Построить график зависимости вариантов (U) от частоты встречаемости признака в этих вариантах ( P) в выбранном масштабе. Этот график называется вариационной кривой (график №2) . Уточнение: По горизонтальной оси откладываем длину листовой пластины в мм в выбранном масштабе. 7. Рассчитайте норму реакции, для этого от большей длины листьев вычесть меньшую. Результат записать в лабораторный журнал. Норма реакции = разнице между минимальным и максимальным возможным выражением признака, это ширина или длина листовой пластины .
График №2
Делаем вывод о ширине изменчивости признака (ширина норма реакции) и влияния внешней среды.
7. Определяем среднюю графическую величину признака по графику №2.
8. Определить среднюю арифметическую длину листовой пластины.
Средняя арифметическая значение характеризует величину признака всей совокупности изучаемых растений и обозначается буквой х. Вычисляют среднюю арифметическую вариационного ряда по формуле №2
х = Σ всех длин листьев / общее число листьев (то есть общий объем выборки) (формула №2) Полученное значение отложить на вариационной кривой (график №2) .
9. Проверить свои расчеты на компьютерной программе EXEL.
Работа с компьютерной программой EXEL
1. Вписать значения длины листовой пластины в мм (можно в произвольном порядке) из табл №1 в таблицу слева, колонка В. Если значения заполнены в произвольном порядке, надо выделить этот столбец и нажать на знак сортировки.
2. Одновременно с внесением цифровых значений строится график зависимости длины листовой пластины от его порядкового номера. Полученная ломанная линия называется Вариационный ряд (см. верхний график).
3. Оценить статистические данные (см таблица слева внизу)
– среднее арифметическое значение длины листа
– максимальный и минимальный размер листовой пластины
– общее количество листьев
4. Заполнить таблицу справа. В столбец О записываем варианты из таблицы №2 (6 вариантов). Программа автоматически заполняет колонку Р « Частота встречаемости варианта» и суммирует количество листьев.
5. Одновременно с внесением цифровых значений строится график зависимости Частоты встречаемости признака Р от варианта U (таблица №2). Название графика «Вариационная кривая».
Использованная литература
1. В.М. Константинов, А.Г. Резанов, Е.О. Фадеева Общая биология СПО «Академия» 2010
2. Интернет ресурсы.
Статистические закономерности модификационной изменчивости
Изменчивость
многих признаков поддается количественному
изучению. Так, рост и масса людей, число
лучей в плавнике рыб и т.д. имеют
количественные выражения. При исследовании
количественных признаков из наблюдаемых
объектов составляют вариационный
ряд – это
расположение изучаемых показателей
(вариант) в один ряд по убывающей или
возрастающей линиям. Вариационный ряд
показывает размах модификационной
изменчивости (норму реакции). Крайние
варианты – предел нормы реакции. С
помощью вариационного ряда можно
вычислить среднее значение признака,
наиболее часто встречаемое:
М
= [(р
• v)] / n, где :
М-среднее
значение признака, р – частота
встречаемости признака,
v – варианты,
n – число измерений.
Пример вариационного
ряда сложных листьев желтой акации:
|
Число |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
число таких |
19 |
216 |
505 |
218 |
42=1000 |
|
р |
57 |
864 |
2525 |
1308 |
294=5048 |
М = [ 2 ( р • v)] / n =
5048 / 1000 = 5
Таким
образом, в сложном листе чаще встречается
5 листовых пластинок. Норма реакции
данного признака в фенотипе от 3 до 7
листовых пластинок. Листья с крайними
вариантами встречаются реже. Вариационный
ряд, переложенный на график, называется
вариационной
кривой. Она
показывает размах модификационной
изменчивости.
Р
505
218
216
42
1
V
9
По оси абсцисс
откладывают варианты (V), по оси ординат
– частоту встречаемости вариантов
признака (Р). Вариационная кривая
показывает, что наибо-
лее часто встречаются
средние варианты признака, и чем больше
вариант отклоняется от среднего значения,
тем реже он встречается. Благодаря тому,
что модификационные изменения носят
приспособительный характер, они
обеспечивают большую вероятность
выживания организмов с широкой нормой
реакции в изменяющихся условиях
существования.
Задачи для
самостоятельного решения
1. Изменчивость
краевых (язычковых) цветков в соцветии
хризантемы:
|
Число |
7 8 10 11 12 |
|
Число таких |
1 3 25 46 140 |
а) определите
среднюю величину; б) постройте
вариационную кривую;
в) объясните, к
какой форме изменчивости относится
пример;
г) какова норма
реакции данного признака в фенотипе?
2. Вычислите среднюю
величину (М) и постройте вариационную
кривую по следующим данным: изменчивость
костных лучей в хвостовом плавнике
камбалы
|
Число |
47 48 49 50 51 52 53 |
|
Число таких |
2 5 13 23 58 96 134 |
3. В двух параллельных
8-х классах измерили рост 83 учащихся.
Результаты следующие:
Группы в см с
разницей Число вариант
в 5 см (V)
(Р) – человек
142
–
147
6
152
15
157
23
162
21
167
8
172
3
177
1
182
–
а) постройте
вариационную кривую роста учащихся;
б)
определите среднюю величину ряда (М);
в) определите норму реакции признака.
4. Изменчивость
колосков в колосе пшеницы:
|
Варианты (V)
Число колосьев |
13 14 15 16
2 3 12 |
а) определите
среднюю величину (М);
б) постройте
вариационную кривую;
в) определите
пределы модификационной изменчивости
признака.
5. Наблюдения за
метаморфозом дрозофилы показали
любопытные факты:
а)
если в корм личинок дрозофилы внести
немного нитрата серебра, то выводятся
желтые мушки, несмотря на гомозиготность
особей по доминантному гену серой
окраски (АА);
б)
у особей, гомозиготных по рецессивному
гену зачаточности крыльев (вв), при
комнатной температуре (15°С) крылья
остаются зачаточными, а при температуре
31°С вырастают нормальные крылья.
а)
что Вы можете сказать на основании этих
фактов о взаимоотношении генотипа,
среды, фенотипа?
б)
происходит ли в данных случаях превращение
рецессивного гена в доминантный или
наоборот?
6.
Вычислите среднюю величину (М) и постройте
вариационную кривую по следующим данным:
изменчивость числа краевых цветков в
соцветии астры:
|
Число краевых |
8 9 10 |
|
Число таких |
3 5 8 |
Объясните
статистические закономерности
вариационного ряда и определите норму
реакции признака.
7.
Вычислите среднюю величину (М) и постройте
вариационную кривую по следующим данным:
число листовых пластинок в сложных
листьях желтой акации:
|
Число |
3 4 5 |
|
Число таких |
19 216 505 210 |
Объясните
статистические закономерности
вариационного ряда.
8.
Определите среднюю величину (М) и
постройте вариационную кривую по
следующим данным: изменчивость числа
краевых цветков в соцветии хризантемы
|
Число |
7 8 9 10 |
|
Число таких |
1 4 7 11 |
Объясните
статистические закономерности
вариационного ряда.
9.
У пшеницы основное число хромосом (х)
равно 7. Гаплоидное (n) число в два раза
меньше диплоидного. Пользуясь знаками
X и n,
обозначить диплоидное число хромосом
пшеницы:
а) мягкой (n = 21);
б) твердой (n = 14); в) однозерной (n = 7).
10.Виды
щавеля составляют полиплоидный ряд с
основным числом хромосом, равным 10.
Пользуясь знаками X и n, обозначить
диплоидное число хромосом щавеля: а)
диплоида; б) тетраплоида; в) гексаплоида;
г) оксиплоида.
11.
У культурной сливы, являющейся
гексаплоидом, основное число хромосом
равно 8. Определить гаплоидное число
хромосом (n) и количество хромосом у
гексаплоидной формы.
12. У моркови
диплоидное число хромосом (2n) равно 18.
Пользуясь гаплоидным числом (n) хромосом
обозначить:
а) триплоидной
формы; б) тетраплоидной формы;
в) пентаплоидной
формы; г) гексаплоидной формы.
13.
Топинамбур (Helianthus tuberosus) – гексаплоидный
вид (2n = 102). Определить гаплоидное (n) и
основное (х) число хромосом.
-
Преимущество
полиплоидных форм заключается в том,
что они:
а) гомозиготны по
большинству требуемых признаков;
б) более устойчивы
к влиянию внешней среды;
в) наиболее удобны
в селекционной работе;
-
У
хризантем основное число хромосом (х)
равно 9. Встречается большое разнообразие
полиплоидных форм хризантем, в том
числе и с такими наборами хромосом как
2n,
4n,
6n,
8n,
10n,
22n.
Чему равен гаплоидный и диплоидный
набор хромосом у этих видов хризантем? -
Тритикале – это
гибрид:
а) ржи и ячменя;
б) пшеницы и овса;
в) ржи и пшеницы;
г) пшеницы и ячменя;
д) ржи и овса?
-
Полиплоидные
формы тутового шелкопряда создал: а)
И.В.Мичурин; б) Б.Л. Астауров; в) Г.Д.
Карпеченко; г) Н.И. Вавилов? -
Причиной
бесплодия потомства, полученной
отдаленной гибридизацией является: а)
невозможность коньюгации хромосом в
мейозе; б) нарушение мейоза; в) полное
отсутствие мейоза. -
Бесплодный гибрид
капусты и редьки образует гаметы,
содержащие:
а) 18 хромосом;
б) 36 хромосом;
в) 9 хромосом.
-
Полиплоидный
ряд черного послена включает растения
с диплоидным набором хромосом равным
36, 72, 108 и 144 хромосомам. Чему равен
гаплоидный набор хромосом у этих
растений? Изобразить этот ряд полиплоидных
форм, пользуясь основным числом хромосом
(х) равным 18. -
В
каком случае появляется плодовитое
потомство при отдаленной гибридизации:
а) оба родителя
обладают диплоидным набором хромосом;
б) один родитель
диплоиден, другой – полиплоиден;
в) оба родителя –
полиплоидны.
-
Количество
гибридов в диаллельных скрещиваниях,
производимых для определения специфической
комбинационной способности, находят
по формуле:
К
= [n (n – 1)] / 2 , где К-количество получаемых
гибридов; n – число анализируемых линий.
Определить количество простых межлинейных
гибридов, получаемых для оценки
специфической комбинационной способности:
а)
50 самоопыляемых линий; б) 36 самоопыляемых
линий; в) 15 самоопыляемых линий.
-
Урожайность
зерна во втором поколении межлинейных
гибридов определяется по формуле: F2
= [F1
– (F1
– Р) / n],
где F1
– урожай
гибридов первого поколения; Р – средняя
урожайность скрещиваемых самоопыляемых
линий; n – число самоопыляемых линий,
входящих в состав гибридного ряда.
Урожайность самоопыляющихся линий,
входящих в состав двойного межлинейного
гибрида, составляет 14, 13, 10 и 15 центнеров
с одного гектара, а урожай первого
поколения этого гибрида равен 53 ц/га.
Определите урожайность у этого гибрида
после первого пересева семян первого
поколения. -
При
гибридизации относительную численность
гетерозигот по одной паре аллелей
определяют по формуле (1/2)n,
а численность гомозигот равна 1 –
(1/2)n,
где n-число гибридных поколений.
а)
в первом поколении гибрида ячменя число
гетерозиготных форм по паре аллелей
составляет 100 %. Определить долю
гомозиготных форм в потомстве этого
растения после самоопыления в F5.
б)
определить число гетерозиготных форм
по одной паре аллелей после четырех,
шести, восьми поколений инбридинга.
-
На
пустынный островок случайно попало
одно зерно пшеницы, гетерозиготной по
некоторому гену А. Оно взошло и дало
начало серии поколений, размножавшихся
путем самоопыления. Какими будут доли
гетерозиготных растений среди
представителей второго, третьего,
четвертого,——-, n-го
поколений, если контролируемый
расматриваемым геном признак в данных
условиях никак не сказывается на
выживаемости растений и способности
их произвидить потомство?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Статистические показатели для характеристики совокупности Среднее
значение признака
Полученные при проведении обследования данные характеризуют каждую
особь совокупности в отдельности. Нас же интересуют, в первую
очередь, наиболее общие свойства этой совокупности. Чтобы их
установить, данные обрабатывают статистически. Основная
задача статистической обработки наблюдений – нахождение ряда
показателей, характеризующих в обобщенном виде свойства данной
совокупности.
Одним из таких показателей является средняя арифметическая,
характеризующая среднее значение признака.
Средняя арифметическая
Средняя арифметическая представляет собой как бы точку равновесия
вариационного ряда, отклонения от которой в сторону увеличения или
уменьшения признака взаимно уравновешиваются. Средняя
арифметическая показывает, какую величину признака имели бы особи
данной группы, если бы эта величина была у всех одинаковой.
Простейший метод вычисления средней арифметической величины для
небольшой выборки (nХср или М.
где X – величина варьирующего
признака;
n – объем выборки;
S – знак суммирования.
Для больших выборок среднюю арифметическую удобнее вычислить
косвенным методом по формуле:
где А – условное среднее значение
нулевого класса;
р – частоты;
а – условное отклонение;
n – объем выборки;
i – величина классового промежутка.
Задание. Пользуясь вариационным рядом, представленным в таблице 1,
составить таблицу 2 для вычисления средней арифметической косвенным
методом.
Распределение вариант по
весу
Таблица 1
Границы классов (
Wн – Wк)
Частоты (р)
42 – 45
1
46 – 48
5
49– 51
12
52 – 54
14
55 – 57
8
58 – 60
6
61 – 63
2
64 – 67
2
Sр = n= 50
Показатели изменчивости
Средние величины характеризуют всю выборку в целом. Но основное
свойство ее членов – свойство изменяться от особи к особи –
остается при этом нераскрытым.
Для суждения о степени изменчивости или вариабельности признаков в
биометрии наиболее часто используются следующие показатели:
– лимит или размах
изменчивости;
– среднее квадратическое
или стандартное отклонение;
– коэффициент вариации
или изменчивости.
Лимит или разница между максимальным и минимальным значениями
признака в выборке является наиболее простым, но и наиболее точным
способом количественного выражения степени изменчивости этого
признака.
Например, вес спортсменов max = 67 кг, min = 42, lim = 67–42 = 25
кг.
Основным показателем изменчивости является среднее квадратическое
отклонение.
Среднее квадратическое или стандартное отклонение – это
статистическая величина, которая показывает, насколько признак,
присущий данному варианту, отклоняется от средней арифметической
для данной выборки.
Среднее квадратическое отклонение обозначают либо греческой буквой
S, либо сигма. Для малых выборок среднее квадратическое
отклонение вычисляют по формуле :
Вычисление среднего квадратического отклонения для малых выборок
производят в следующем порядке:
1 Находят отклонение
каждого варианта от средней арифметической для данной выборки, т.е.
устанавливают центральные отклонения.
2 Центральные отклонения
возводят в квадрат, чтобы избавиться от отрицательных чисел.
3 Находят сумму
квадратов.
Пример. Представлена совокупность, состоящая из 5 особей. Все они
имеют одинаковый возраст и относятся к одной группе. Нужно
вычислить среднюю длину их тела и среднее квадратическое отклонение
этого признака.
1. Составим простой вариационный ряд (табл.3)
Таблица 3
Показатели вариационного ряда
Особи
№1 №2
№3 №4 №5
Статистические показатели
Варианты ряда (длина тела в см)
45
40
38
35 32
Средняя арифметическая
Х ср= 38 см
Отклонение каждой варианты от средней арифметической X–Xср
+7
+2 0
–3 –6
Сумма всех отклонений
S (Х –Хср) = 0
Квадраты отклонений
(X–Xср)2
49
4
0
9 36
Сумма квадратов отклонений S (Х –Хср)2 = 98
2. Вычислим среднюю арифметическую Х:
3. Вычислим отклонения размеров длины
тела от средней арифметической
(Х–Хср) и полученные данные проставим в таблицу.
4. Так как сумма отклонений всегда
равна нулю S (Х–Хср) = 0, то отклонения следует возвести в квадрат
и определить сумму квадратов отклонений. В данном примере они будут
равны:
S (Х–Хср)2 = 49+4+0 + 9 + 36 = 98;
Вычисление среднего квадратического отклонения
для больших выборок
Задание. Вычислить среднее квадратическое отклонение (S) для
данной группы спортсменов по весу
1 Составить вариационный
ряд (табл. 4).
2 Определить частоту (р)
значений веса в каждом классе.
3 Найти условные
отклонения (а) от условного среднего класса.
4 Найти произведение
частоты на условное отклонение (графа 5).
5 Условное отклонение
возвести в квадрат (графа 4).
6 Вычислить произведение
частоты на квадрат условного отклонения (графа 6).
7
По формуле вычислить среднее квадратическое отклонение:
Таблица 4
продолжение
Закономерности изменчивости
Основные виды изменчивости
Существование живого организма обусловлено его нахождением среди других живых организмов и во взаимодействии с внешней средой. Различные факторы среды вроде температуры, света, условий питания, химического состава и структуры почвы, взаимодействуя с генотипом организма, определяют и формируют его фенотип.
Факторы внешней среды как наиважнейших эволюционный фактор рассматривались еще таким известным ученым как Жан-Батист Ламарк. Для выживания организму необходимо уметь приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды — другими словами, приобретать новые качества или черты.
Изменчивость — это способность живого организма в ходе индивидуального развития приобретать новые черты.
Изменчивость противопоставляется наследственности. Благодаря этому обеспечивается разнообразие живых организмов на планете Земля.
Виды изменчивости выделяют на основании таких показателей как особенности изменений, характер интенсивности изменений и возможности наследования.
Существуют:
- ненаследственная или модификационная изменчивость;
- наследственная изменчивость, включающая комбинативную и мутационную.
Выращивание в разных условиях потомства, имеющего одинаковый генотип, к примеру, семян растений или однояйцевых близнецов, приводит к различной степени реализации генотипа. Именно так проявляется ненаследственная изменчивость.
Модификационная изменчивость
Модификационная изменчивость — это те изменения качественных признаков организма, обусловленные влиянием различных факторов внешней среды и не связанные с изменениями генотипа.
Модификации являются ответной реакцией организма на изменения, связанные с интенсивностью влияния отдельных факторов окружающей среды. Для организмов с похожими генотипами эти изменения являются идентичными.
К примеру, у людей, оказавшихся в высокогорной среде, через определенное время увеличивается содержание в крови эритроцитов. Когда они возвращаются в равнинные условия, количество эритроцитов приходит в норму.
Отмечено, что размеры тела животного и развитие органов животных зависят от количества и качества потребляемой пищи.
Модификационные изменчивости не передаются по наследству — эту важную их особенность доказал немецкий ученый А. Вейсман.
Однако существовали и иные точки зрения по поводу наследования модификаций. К примеру, ошибочным представлением по этому вопросу обладал академик Т. Д. Лысенко. Именно эта позиция послужила толчком для репрессий, развернувшихся в 30-е годы 20 века по отношению к выдающимся советским ученым-генетикам.
Согласно исследованиям, возникшие на ранних стадиях онтогенезе модификационные изменения способны сохраняться на протяжении всей жизни особи, однако по наследству не передаются. Более того, эти изменения могут исчезать при прекращении действия факторов, их вызывающих.
К примеру, вне зависимости от силы загара, он постепенно сходит.
Степень выраженности изменений напрямую зависит от интенсивности воздействия фактора. Почти все модификации характеризуются адаптивным характером.
Статистические закономерности модификационной изменчивости
Модификационная изменчивость находится в подчинении у определенных статистических закономерностей. Научно доказано, что изменения любого признака происходит в определенных пределах.
Границы модификационной изменчивости любого признака определяются генотипом организма и носят название «норма реакции». Есть специальная наука, которая изучает нормы реакции признаков и закономерностей ее проявления — биометрия. Делает она это с помощью математических методов. Стоит отметить, что у разных признаков отмечается разная амплитуда пределов нормы реакции. Однако почти все организмы обладают величиной признака, которая приближается к среднему показателю.
Степень проявления модификационного признака зависит от внешней и внутренней среды (к примеру, от других генов, в том числе регуляторных).
С целью изучения изменчивости определенного признака составляется вариационный ряд.
Вариационный ряд — это определенная последовательность численных показателей проявлений определенного признака (варианта), которые расположены в порядке убывания или возрастания.
По размеру вариационного ряда можно понять размах амплитуды модификационной изменчивости. Она имеет зависимость от генотипа и условий среды. Более короткий ряд в том случае, если условия среды стабильные.
Если отследить число разных вариантов в ряду, представленном ниже, то можно обнаружить, что наибольшее количество расположено в средней части. Графически эту статистическую закономерность можно выделить с помощью вариационной кривой.
