一种坐标曲线图的多重含义及变化(胡雁红)
目前,中学生物学教学中出现的图表题越来越多,识图与读图能力也成为学生学习过程中必备的一种能力,看懂图形并准确理解其所代表的生物学含义是正确解题的前提。坐标曲线图就是其中的一类,它是一种数学模型,它所代表的生物学含义也相当的广泛,下面就生物学教学中三种常见的常见的坐标曲线图所代表的生物学含义做一粗略归纳,以便在教学过程中起到举一反三,抛砖引玉的作用。不足之处敬请广大同行批评指正。
1.
该曲线是一种呈上升趋势的曲线,它表示因变量的数值最初是随着自变量的变化而增加,而后趋于平缓并保持稳定。此坐标曲线图可表示:光合作用过程中光照强度、温度、二氧化碳浓度对植物光合速率的影响;易化(协助)扩散过程中物质的浓度对该物质跨膜运输速度的影响及主动运输过程中氧气浓度对物质运输速度的影响或物质经主动运输过程中细胞内物质的浓度随时间的变化;酶促反应过程中底物浓度、酶的浓度对酶促反应速率的影响及反应时间与生成物的量之间的关系和若干相关的扩展内容;此外,此曲线还可代表植物细胞质壁分离过程中把已经发生了质壁分离的植物细胞放到清水(或低浓度溶液)中后的原生质体积或重量的变化情况;生物个体发育过程中体长与体重的变化情况以及群落演替过程中物种多样性的变化趋势;森林生态系统中温度对枯叶分解率的影响等等。另外,此曲线除了以零为起点外,还可以在纵、横坐标上向上下左右平移,又有了不同的意义。除此之外,还可以在此坐标系中原来只有一条曲线的基础之上再根据教学的需要添加上若干条不同高度、不同曲率的相同形状的曲线则可代表不同温度、不同光质、不同二氧化碳浓度条件下光照强度对光合速率的影响或化学反应在有、无催化剂和酶及不同种酶和不同酶量的条件下生成物的量随时间的变化;二氧化碳浓度对C3植物与C4植物光合速率的影响及光照强度对阳生植物与阴生植物光合速率的影响等。(如下图所示)
当然,若曲线倒过来画的话,即呈下滑趋势,那又是另外一番含义了。
2.“钟形曲线”:
大家都知道这种曲线通常用于表示酶促反应过程中pH、温度对酶活性或酶促反应速率的影响,还可以推广到不同温度对生物分布的影响及不同pH条件下对所培养微生物数量的影响。但除此之外,它还可以有另外的含义,如代表恒温动物发热前后体温的变化及病毒从侵入机体到最终被消灭过程中的数量变化;单位面积土地上植物的叶面积指数与植物的净光合量之间的关系;温度、植物的叶龄及矿质元素的含量对植物光合速率的影响;生长素浓度对植物生长的影响;在固定容积的容器内培养的微生物的数量变化规律;在自然环境中生物的种群增长率与时间的关系;剧烈运动前后体内乳酸含量的变化;进食前后体内胰岛素等物质含量的变化;一次大量饮水后尿液生成量的变化;注射抗原后生物体内产生的抗体有效水平的变化等。当然,“钟形曲线”的起点、终点、顶点的位置、曲率也可根据不同的情况而有所变化。
再比如,倒“钟形曲线”,可表示酶促反应中反应物的剩余量与pH间的关系;剧烈运动前后肌细胞中ATP含量的变化;DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度;植物细胞放在一定浓度的KNO3或甘油溶液中后原生质体积的变化等。
3.
此图中的两条曲线通常用来表示生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性与生态系统的复杂程度之间的关系,但也可以用来表示具有一对等位基因的杂合(子)体自交后代中杂合体和纯合体的数量随自交代数的变化;光合作用暗反应过程中在某种条件下C3化合物与C5化合物之间的含量变化;生命活动过程的某阶段ATP与ADP之间的含量变化;长跑运动员在跑步过程中肌肉细胞内CO2浓度与O2浓度的变化;生物种间关系中的竞争或捕食关系;细胞的内吞或外排过程中细胞膜与细胞内膜面积的变化;饭后胰岛素与胰高血糖素之间含量的变化;植物在生长发育过程中赤霉素与乙烯之间含量的变化;有氧呼吸与无氧呼吸强度随氧气浓度的变化;单位时间内反应物的剩余量与酶促反应速率之间的关系等。
当然,在生物学教学中还会遇到许多其他类型的坐标曲线图,它们所代表的生物学含义也许也不止一种,在此,就不再一一赘述了,本文仅以此三种坐标曲线图为例来加以说明,希望能给大家以启迪和帮助。