Розглянемо ситуацію, коли одиночна бактеріальна клітина поміщена в живильне середовище і перебуває в умовах, оптимальних для зростання. Перепишіть таблицю і заповніть її, виходячи з припущення, що ця клітина і всі її нащадки діляться кожні 20 хв.

На основі даних заповненої вами таблиці побудуйте графіки. По вертикальній осі відкладіть число бактерій (крива А) і десятковий логарифм цього числа (крива Б), а по горизонтальній осі - час. Що можна сказати про форму цих кривих?

Коли число клітин збільшується, Як видно із заповненої вами таблиці, говорять про логарифмічному, експоненційному або геометричному зростанні. В цьому випадку ми отримаємо експонентний ряд чисел. Це набагато легше зрозуміти, якщо подивитися на рядок В в таблиці, де число бактерій виражено у вигляді числа 2 зведеного у відповідний ступінь. Показник ступеня можна назвати логарифмом або експонентний числа 2. Логарифми, або експоненти, утворюють лінійний ряд 0 1 2 3 і т. д., відповідний числу генерацій.

Повернемося до таблиці; замість чисел, розташованих в рядку А, можна записати їх логарифми по підставі 2 наступним чином:

Порівняйте рядки В і Г. Проте зазвичай користуються десятковими логарифмами (Див. рядок Б). В цьому випадку 1 = 10 °, 2 = 10 03, 4 = 10 06 і т. д.

Крива, отримана на основі даних рядка А, називається логарифмічною або експоненційної кривої. Таку криву можна перетворити в пряму, побудувавши графік зміни числа клітин у часі. Тоді в ідеальних умовах зростання бактерій теоретично повинен бути експоненціальним. Порівняємо цю математичну модель з кривою зростання реальної популяції бактерій, зображеної на малюнку. Чітко видно чотири фази зростання.

1. Під час лаг-фази бактерії адаптуються до нового середовища проживання, і тому зростання поки що не досягає максимальної швидкості. У цей період у бактерій можуть, наприклад, синтезуватися нові ферменти, необхідні для засвоєння тих поживних речовин, які містяться в новому середовищі.

2. Логарифмічна фаза - Це фаза, коли бактерії ростуть з максимальною швидкістю, Число клітин збільшується майже експоненціально, а крива зростання являє собою практично пряму.

3. Зрештою зростання колонії починає сповільнюватися, і культура входить в стаціонарну фазу, Коли швидкість росту дорівнює нулю і коли різко зростає конкуренція за харчові ресурси. Утворення нових клітин сповільнюється, а потім зовсім припиняється. Збільшення числа клітин компенсується одночасної загибеллю інших клітин, тому число життєздатних клітин залишається постійним.
Перехід до цієї фазі обумовлений дією декількох факторів: зниженням концентрації поживних речовин в середовищі, накопиченням токсичних продуктів метаболізму, а в разі аеробних бактерій і зменшенням вмісту кисню в середовищі.

4. Під час останньої фази - фази уповільнення зростання - Прискорюється загибель клітин і припиняється їх розмноження.