自然选择

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  1. 模拟自然选择
    • 首先,将白色、黑色和灰色的管状清洁条各剪成四等份,总共应得到100段,每段长3英寸。
    • 然后,按照视频中指定的数量和长度裁剪绿色的管状清洁条,注意尽量减少浪费。这将大致模拟出长度的正态分布,总共额外得到100段。注意:一根12英寸的管状清洁条应可裁剪出多个不同长度的段,例如一段5英寸和一段7英寸。请利用这一点以减少浪费。
    • 现在,将一张黑色和一张白色卡纸沿长边裁剪成大约3英寸宽的条状。
    • 用胶带将这些纸条贴在解剖托盘底部,形成黑白交替的条纹图案。注意:在第一次模拟中,你将使用白色、灰色和黑色的管状清洁片段,置于黑白背景上,以模拟捕食对种群造成的不同选择压力。你将采用两种不同的捕食策略进行猎物选择:睁眼和闭眼。对于每种策略,你将进行四轮,每轮25次选择,并在两个伙伴之间交替操作。每轮结束后,根据选择后保留的表型比例,将种群数量恢复至原始规模。
    • 开始第一种情景时,与你的伙伴一起清点出12段白色、12段黑色和26段灰色的管状清洁片段。假设:本实验的假设可能是不同的捕食策略(如睁眼或闭眼)会对种群施加明显不同的选择压力。此外,不同的表型可能在不同情景中受到正向选择。零假设可能是不同的捕食策略对种群或表型没有影响。
    • 尽可能充分混合这些管状清洁片段,然后将其撒入铺好纸条的托盘中。注意:理想情况下,管状清洁条应均匀散开。但由于其自身具有粘附性,可能无法完全实现。
    • 当所有片段都放入托盘后,尽可能在不大幅移动其落点位置的前提下将其分开。应尽量减少片段之间的接触。
    • 让第一位伙伴闭上眼睛。当第二位伙伴发出可听见的信号后,第一位伙伴应立即睁开眼睛,并迅速从托盘中抓取第一个看到的管状清洁条。
    • 将取出的管状清洁条放到一旁。
    • 两位伙伴交替进行,重复此过程共25次(步骤8–9)。
    • 按颜色清点剩余的管状清洁条,并将结果记录在情景1的数据收集表中。点击此处下载表1和表2
    • 然后,通过为每种剩余颜色的管状清洁条各添加一条相同颜色的片段,将种群数量恢复至50条。将这些新增的片段暂放一旁,直到全部准备完毕。
    • 接着,如前所述(步骤6–7),再次将管状清洁条撒入托盘中。重复此过程共三轮,每轮25次选择,并将每轮的计数结果记录在情景1的数据收集表中。
    • 第四轮结束后,将所有管状清洁条从托盘中移除。
    • 对于情景2,再次清点出12段白色、12段黑色和26段灰色的管状清洁片段,并随机撒入托盘中。
    • 遵循与情景1相同的实验流程。但当收到信号时,抓取者应保持眼睛闭合。为提高准确性,可在抓取前将手部靠近托盘。
    • 重复此过程25次,交替伙伴角色,并将剩余管状清洁条的数量记录在情景2的数据收集表中。
    • 然后,根据计数结果将种群数量恢复至50条。此操作需进行四轮。注意:在第二次模拟中,你将如前所述使用睁眼和闭眼的捕食策略,来选择不同长度的管状清洁条。
    • 对于情景3,收集所有100根已被裁剪成不同长度的管状清洁条,以代表不同的表型。
    • 一位伙伴应将所有管状清洁条竖直握在一只手中,手放在桌面上,使每根管状清洁条的底端均接触桌面。
    • 现在,另一位不持握管状清洁条的伙伴应闭上眼睛。当收到可听见的信号后,该伙伴应睁开眼睛,并从持握者手中抓取第一个看到的管状清洁条。
    • 重复此过程50次(步骤21)。但本次轮次中伙伴角色不应交换。持握管状清洁条的伙伴应始终负责发出信号,且不得参与抓取。
    • 在完成由50次选择组成的第一轮后,按长度清点剩余的管状清洁条,并将此信息记录在情景3的数据收集表中。点击此处下载表3和表4
    • 为每根剩余的管状清洁条添加一根相同长度的新段,以将种群数量恢复至100根。这可能需要比最初裁剪数量更多的管状清洁条。尽量使用课堂上剩余的边角料以减少浪费。
    • 再重复此过程三轮,每轮交替由哪位伙伴负责持握或抓取。
    • 进行情景4时,按原始比例收集不同长度的管状清洁条。
    • 现在重复情景3中描述的抓取过程。但此次仅移除30根管状清洁条,而非50根。
    • 每轮结束后,将长度为4英寸或以下的每种表型数量除以2,并向下取整。
    • 然后,将这些数值记录在情景4的数据记录表中。
    • 利用最终种群中各表型的相对比例,将种群数量恢复至100。在恢复种群数量时,可能需要计算各表型的相对比例。
    • 再重复此过程三轮,继续交替持握和抓取管状清洁条。
    • 对每种情景,计算每种表型的存活率,即该表型存活个体所占的比例。
    • 然后,计算每轮之间的相对适合度(w)。由于本模拟中繁殖率不变,因此应始终视为相等,即为1。
    • 同时,计算每种表型的选择系数。
    • 现在,利用每种表型的相对频率,为每种情景绘制直方图,坐标轴应正确标注,分别展示选择发生前的种群分布,以及四轮选择后的分布(使用不同颜色并列显示)。
    • 确定每种情景中发生的选择类型,并对图表进行标注。
    • 提出一个假设,以解释你的观察结果。

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