Чтение биологического графика
Биологический график показывает, как одна величина изменяется при изменении другой: например, как меняется скорость фотосинтеза с увеличением освещённости или численность бактерий со временем. Чтобы правильно прочитать график, нужно последовательно определить оси, единицы измерения, вид зависимости, характерные точки и только затем выполнить расчёты.
1. Что показывает график
График — это способ графического представления данных. Обычно независимую величину откладывают по горизонтальной оси \(x\), а зависимую — по вертикальной оси \(y\). Независимая величина задаётся условием опыта, а зависимая измеряется в ответ на её изменение.
Зависимость показывает, как значение одной величины меняется при изменении другой. На графике каждой точке соответствует пара значений \((x; y)\): значение аргумента \(x\) и соответствующее ему значение функции \(y\).
- Прочитайте название графика или условие опыта.
- Определите, что отложено по горизонтальной и вертикальной осям.
- Запишите единицы измерения обеих величин.
- Проверьте цену деления и начало отсчёта.
- Опишите изменение зависимой величины при движении слева направо.
При чтении осей важно учитывать их масштаб. Нулевая отметка может отсутствовать, а соседние деления могут отличаться не на 1, а на 2, 5, 10 или другое число единиц. Работа с осями координат в графике помогает не перепутать координаты точки.
2. Как определить характер зависимости
Мысленно двигайтесь по кривой слева направо, то есть при увеличении \(x\). Если график поднимается, \(y\) увеличивается; если опускается, \(y\) уменьшается; если участок горизонтальный, \(y\) практически не изменяется. Нельзя делать вывод обо всём графике по одной точке или короткому участку.
| Вид участка | Что происходит с \(y\) при увеличении \(x\) | Формулировка ответа |
|---|---|---|
| Возрастающий | \(y\) увеличивается | Значение величины возрастает |
| Убывающий | \(y\) уменьшается | Значение величины снижается |
| Горизонтальный | \(y\) постоянно | Величина не изменяется |
| Сначала возрастающий, затем убывающий | Есть максимум | Величина достигает наибольшего значения |
При движении по графику слева направо: подъём кривой означает положительную зависимость на данном участке, спуск — отрицательную, горизонтальный отрезок — постоянное значение зависимой величины.
В биологии зависимость часто имеет несколько этапов. Например, при увеличении температуры скорость ферментативной реакции сначала растёт, затем достигает максимума, а после денатурации белка уменьшается. Поэтому ответ должен указывать не только общий характер, но и интервалы изменения.
На графике численность популяции растёт от 100 до 250 особей, затем остаётся около 250 и после этого снижается до 180. Какой вывод верен?
3. Максимум, минимум и характерные точки
Экстремум — это наибольшее или наименьшее значение величины на рассматриваемом участке. На графике максимум соответствует самой высокой точке, а минимум — самой низкой. Сначала уточните, о каком участке спрашивается: экстремум всего графика и экстремум отдельного интервала могут различаться.
Координаты точки экстремума записывают как \((x; y)\). Первая координата показывает, при каком значении независимой величины наблюдается максимум или минимум, а вторая — чему равно само максимальное или минимальное значение.
Например, если максимальная скорость фотосинтеза наблюдается при освещённости \(600\) лк и равна \(8\) условным единицам, то координаты максимума: \((600; 8)\). Ответ «максимум равен 600» неверен: 600 — это значение освещённости, а не скорость.
- Для поиска значения \(y\) найдите заданное \(x\) на горизонтальной оси и поднимитесь до графика.
- Для поиска значения \(x\) найдите заданное \(y\) на вертикальной оси и проведите мысленно горизонталь до графика.
- Для поиска интервала изменения отметьте начало и конец участка по оси \(x\).
- Если точка находится между делениями, оцените её по масштабу, не округляя слишком рано.
Не путайте оси и координаты; не считайте самой высокой точкой правый конец графика без сравнения; не игнорируйте единицы измерения; не делайте вывод о причинности только по графику зависимости — он показывает связь, но не всегда доказывает причину.
4. Разбор задания по шагам
Рассмотрим график зависимости скорости роста проростка \(v\) от температуры \(T\). Пусть при \(10\,^{\circ}\mathrm{C}\) скорость равна \(2\) мм/сут, при \(20\,^{\circ}\mathrm{C}\) — \(5\) мм/сут, при \(30\,^{\circ}\mathrm{C}\) — \(8\) мм/сут, при \(40\,^{\circ}\mathrm{C}\) — \(4\) мм/сут. Требуется определить оптимальную температуру и скорость роста при ней, а также изменение скорости между \(20\,^{\circ}\mathrm{C}\) и \(40\,^{\circ}\mathrm{C}\).
Оптимальная температура — значение \(T\), при котором скорость роста максимальна. Изменение скорости найдём как разность конечного и начального значений: \(\Delta v=v_2-v_1\).
Показать полный ответ Решение
Скорость роста увеличивается от \(10\) до \(30\,^{\circ}\mathrm{C}\), достигает максимума \(8\) мм/сут при \(30\,^{\circ}\mathrm{C}\), а затем уменьшается. При повышении температуры от \(20\) до \(40\,^{\circ}\mathrm{C}\) скорость изменилась на \(-1\) мм/сут, то есть снизилась на \(1\) мм/сут.
Если в задании требуется сравнить две величины, сначала выпишите их в одинаковых единицах. Для относительного сравнения может понадобиться относительная погрешность, а при указании границ измерения — абсолютная погрешность. Не следует приписывать графику точность выше точности исходных измерений.
5. График как результат биологического опыта
График помогает проверить гипотезу и сформулировать вывод. Сначала определяют, менялась ли зависимая величина при изменении фактора, затем находят область наибольшего эффекта и отмечают возможные ограничения. Такой порядок связан с научным методом: наблюдение и измерение дают данные, а график делает их зависимость видимой.
«При увеличении \(x\) от … до … величина \(y\) сначала …, достигает максимума/минимума при …, затем …». Если участок графика почти горизонтальный, добавьте: «дальнейшее изменение \(x\) почти не влияет на \(y\)».
Проверяйте, что величины измерены корректно: результат зависит от точности измерения и используемого измерительного прибора. При работе с длинами, площадью или временем сначала выполните перевод единиц длины, если единицы в условии разные.
Проверь себя
Главное
- Сначала прочитайте название, оси, масштаб и единицы измерения.
- Двигайтесь по графику слева направо: подъём означает рост, спуск — снижение, горизонтальный участок — постоянство.
- Максимум и минимум описывают координатами \((x; y)\); не путайте условие достижения экстремума с самим значением.
- Для расчёта изменения используйте \(\Delta y=y_2-y_1\) и обязательно указывайте единицы.
- Вывод по графику должен содержать интервал изменения, направление зависимости и характерные точки.