Hodowla bakterii przechodzi przez cztery fazy: lag (przystosowanie), log (wzrost wykładniczy), stacjonarną (wyczerpanie zasobów i nagromadzenie produktów przemiany) oraz zamierania. Na osi logarytmicznej faza log jest linią prostą — liczebność podwaja się co stały czas generacji. Zmień dostępność składników i czas generacji i obserwuj kształt krzywej.

Dam Ci docelowe tempo podwojeń populacji — dobierz czas generacji , by je uzyskać. W fazie log populacja podwaja się co , więc tempo = 60 / t_g na godzinę.
Co się właśnie stało?
Hodowla przeszła przez cztery fazy: lag (adaptacja, brak podziałów), log (podziały co stały czas generacji — prosta linia na wykresie), stacjonarna (plateau) i zamierania. Gdy obniżyłeś składniki, plateau opadło i pojawiło się wcześniej — bo to zasoby wyznaczają sufit populacji.
Wzrost wykładniczy w fazie log:
W fazie log liczba komórek podwaja się co stały czas generacji (czas podwojenia). Po pokoleniach .
Dlaczego oś jest logarytmiczna?
Bo wzrost jest wykładniczy — w zwykłej skali krzywa „strzela" pionowo i nic nie widać. Po zlogarytmowaniu:
— to równanie prostej. Faza log jest linią prostą w skali log, a jej nachylenie mówi, jak szybko rosną bakterie: krótszy → stromsza prosta.
Ograniczenia środowiska:
Wzrost wykładniczy nie może trwać wiecznie. Kończą się składniki odżywcze, gromadzą się produkty przemiany materii (kwasy, toksyny), brakuje tlenu i miejsca. Podziały zwalniają aż do zera — faza stacjonarna. Potem śmiertelność przewyższa podziały → faza zamierania.
Związek z modelem logistycznym:
Plateau fazy stacjonarnej to pojemność środowiska z modelu logistycznego — maksymalna liczebność, jaką dane środowisko utrzyma. Więcej składników → wyższe i dłuższe plateau.
Po co Ci to na maturze:
Rozpoznaj cztery fazy z opisu lub wykresu i wytłumacz plateau przez wyczerpanie zasobów i nagromadzenie odpadów (nie „starzenie"). Umiej policzyć podziały: , gdzie . Pamiętaj: prosta na wykresie = skala logarytmiczna.
Zapamiętaj: w fazie log populacja podwaja się co stały → w skali log to prosta linia. Plateau = pojemność środowiska .
W fazie logarytmicznej liczebność podwaja się co stały czas generacji : Liczba podziałów (generacji) w czasie :
Po zlogarytmowaniu wzrost wykładniczy staje się linią prostą. Jej nachylenie jest tym większe, im krótszy czas generacji — stąd szybszy wzrost.
Tempo przyrostu jest proporcjonalne do liczebności: Obowiązuje tylko przy nieograniczonych zasobach (faza log). Wyczerpanie składników i nagromadzenie produktów przemiany materii zatrzymuje wzrost — populacja wchodzi w fazę stacjonarną.
Oznaczenia: — liczebność początkowa, — liczebność po czasie , — czas generacji, — liczba podziałów, — współczynnik tempa wzrostu.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Czas, w którym populacja bakterii się podwaja. Krótszy czas generacji oznacza szybszy wzrost w fazie logarytmicznej.
Bo wzrost wykładniczy w skali liniowej byłby nieczytelny; w skali logarytmicznej faza wykładnicza staje się prostą o nachyleniu zależnym od czasu generacji.
Wyczerpanie składników odżywczych i nagromadzenie toksycznych produktów przemiany materii — populacja wchodzi w fazę stacjonarną.