Практикум з екології олексіїв груздева. Лабораторний практикум з екології

У навчальному посібнику викладено доступні методи біогеохімічного дослідження об'єктів та компонентів навколишнього середовища. Розглядаються методи дослідження освіти та розкладання органічної речовини, впливу екологічних факторів на різні процеси, що відбуваються в живих організмах, питання сучасної екології та біоіндикації, методи хімічного моніторингу атмосфери, води та ґрунтів. Навчальний посібник призначений для студентів вищих навчальних закладів, що спеціалізуються в галузі екології та охорони навколишнього середовища, геоекології, працівників природоохорони та їх служб, а також для вчителів, які викладають біологію та природознавство, керують екологічними гуртками у школах.

Визначення накопичення органічної речовини в біомасі рослин та у ґрунті.
Органічне речовина утворюється і накопичується Землі нерівномірно. Найбільша його кількість утворюють тропічні ліси (70 % запасів вуглецю), менше - північні ліси та найменша кількість - тундри та пустелі. У лісових екосистемах найбільша кількість органічних речовин накопичується у деревині (від 90 до 99 % від сухої маси дерева), менше – у листі та корі. У ґрунті у вигляді гумусу міститься від 1 до 15 % органічної речовини, яка є тисячолітнім зберігачем енергії.

Метод визначення органічної речовини в різних частинах дерева полягає в сухому спалюванні зразка в печі муфельної, визначенні в ньому золи і органічної частини (остання розраховується у відсотках до сухого зразка).

При спалюванні рослинного матеріалу та ґрунту вуглець, азот і водень випаровуються у вигляді вуглекислого газу, води та оксидів азоту. Нелеткий залишок (зола), що залишився, містить елементи, звані зольними. Різниця між масою всього сухого зразка та зольним залишком становить масу органічної речовини.

ЗМІСТ
Передмова 3
ЧАСТИНА I. ЕКОЛОГІЯ І ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА. БІОІНДИКАЦІЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ЯВ 7
Глава I. СКЛАДНІ СТАБІЛЬНОГО ІСНУВАННЯ БІОСФЕРИ. (Глобальна продукція, розкладання, біомаса) 8
Робота № 1. Визначення утворення органічної речовини у листі рослин у процесі фотосинтезу (за вмістом вуглецю) 10
Робота № 2. Визначення накопичення органічної речовини в біомасі рослин та у ґрунті 14
Робота № 3. Визначення витрати органічної речовини рослинами при диханні 16
Робота № 4. Розкладання органічних речовин води та ґрунту з визначенням деяких кінцевих продуктів 19
Робота № 5. Мікроорганізми - один із очних компонентів, що забезпечують стабільність біосфери Землі. Виявлення та кількісний облік мікроорганізмів у педосфері (ґрунті) та гідросфері 23
Робота № 6. Визначення біомаси та продуктивності рослинної спільноти, як результату утворення та розкладання органічної речовини (з попереднім описом параметрів фітоценозу) 28
Розділ II. ВПЛИВ ПРИРОДНИХ І АНТРОПОГЕННИХ ЕКОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА СТІЙКІСТЬ БІОТИ 33
Робота № 7. Визначення стійкості рослин до високих температур 35
Робота № 8. Визначення температурного порога коагуляції білків цитоплазми клітин різних рослин 36
Робота № 9. Визначення стійкості клітин різних рослин до зневоднення 38
Робота № 10. Вплив низьких температур на коагуляцію білків у рослин 39
Робота № 11. Визначення стійкості пагонів деревних рослин до низьких температур 41
Робота № 12. Визначення стійкості рослин до засолення ґрунту та повітря 44
Робота № 13. Визначення стійкості рослин до сірчистого газу (А), хлору (Б) та аміаку (В). Виявлення біоіндикаторів 47
Робота № 14. Визначення порівняльної стійкості деревних рослин до вихлопних газів автотранспорту. Виявлення біоіндикаторів 49
Робота № 15. Вплив солей важких металів на плазмоліз протоплазми рослинної клітини 52
Робота № 16. Вплив солей важких металів на коагуляцію рослинних та тваринних білків 54
Глава III ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 56
Робота № 17. Кількісний облік мікроорганізмів у повітряному середовищі робочих приміщень. Вплив летких виділень рослин на вміст мікроорганізмів у повітрі 57
Робота № 18. Оцінка фітонцидної активності рослин і токсичності пилу, що осідає на них, у дослідах з найпростішими і з комахами 60
Робота № 19. Визначення антимікробних властивостей вищих рослин та біологічної забрудненості різних вод методом "підводної проби" 64
Робота № 20. Якісне розпізнавання мінеральних добрив, як можливих забруднювачів ґрунтів та сільгосппродукції 66
Робота №21. Забруднення харчових продуктів нітратами та їх визначення у різних овочевих культурах залежно від виду, сорту, органу, тканини: 75
Робота № 2 2. Автотранспорт - головний забруднювач біосфери великих міст. Визначення завантаженості вулиць автотранспортом та деяких параметрів довкілля, що посилюють забруднення 82
Робота № 23. Оцінка рівня забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автотранспорту на ділянці магістральної вулиці (за концентрацією СО) 84
Робота № 24. Альтернативне паливо, що різко знижує забруднення навколишнього середовища – етиловий та інші спирти. Метод отримання етанолу із продуктів рослинництва 88
Робота № 25. Утилізація відходів – одна з проблем охорони навколишнього середовища. Отримання біогазу з органічних залишків 91
Робота № 26. Зміна тривалості життя людей у ​​тимчасовому плані під впливом антропогенних факторів 94
Розділ IV. БІОІНДИКАЦІЯ СТАНУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 96
Робота № 27. Зменшення вмісту хлорофілу в листі рослин – біоіндикаційна ознака несприятливих умов середовища. Визначення хлорофілу фотометрично 97
Робота № 28. Накопичення фенольних сполук в органах квіткових рослин, мохах, лишайниках як прояв захисної реакції на несприятливі умови середовища 101
Робота № 29. Зміна кольору флавоноїдних пігментів різних квіткових рослин під впливом рН середовища, солей важких металів 104
Робота № 30. Визначення зольності листя хвої, нирок і кори деревних рослин, як індикаційної ознаки забруднення повітряного середовища важкими металами ПЗ
Робота № 31. Накопичення сірки в листі та корі деревних рослин у різних умовах забруднення середовища сірчистим газом 112
Робота № 32. Зміна феноритмів у рослин – інтегральний індикаційний показник. Проведення фенологічних спостережень. Побудова феноспектрів та їх аналіз 115
Робота № 33. Визначення вологості листя та їх тургорного стану як індикаційних ознак в умовах вуличних посадок міських екосистем 122
Робота № 34. Визначення площі листя у деревних рослин у забрудненій та чистій зонах 123
Робота № 35. Обстеження стану придорожніх посадок деревних рослин на центральних вулицях міста (I), у захисних зонах підприємств, що працюють на органічному паливі (II) 126
Робота № 36. Визначення ураження та омертвлення тканин листка при антропогенному забрудненні повітряного середовища: А) за відсотком ураженої тканини, Б) з діагностики живих та мертвих тканин 129
Робота № 37. Визначення забруднення навколишнього середовища пилом щодо її накопичення на листових пластинках рослин. Побудова карти забруднення території пилом. Оцінка токсичності пилу 131
Робота № 38. Визначення стану навколишнього середовища в минулі роки за радіальним приростом деревних рослин 133
Робота № 39. Визначення стану довкілля за комплексом ознак у хвойних 135
Робота № 40. Оцінка стану навколишнього середовища за наявністю, розмаїттям та різноманітністю видів лишайників (ліхеноіндикація) 138
Робота № 41. Біомоніторинг атмосферного забруднення щодо реакції пилку різних рослин-індикаторів 142
Робота № 42. Визначення родючості ґрунту за її кольором та продуктивністю рослин 144
Робота № 43. Визначення засоленості ґрунтів міських вулиць по сухому залишку ґрунтової витяжки 147
Робота № 44. Якісне визначення легко- та середньорозчинних форм хімічних елементів у ґрунтах міських вулиць 149
Робота № 45. Визначення токсичності сірчистого газу, ґрунтів, води, пестицидів методом висікання листя (але руйнування хлорофілу) 151
Робота № 46. Бйотестування летких токсичних речовин, води, витяжки із ґрунту, пестицидів з проростання насіння 155
Робота № 47. Біотестування розчинених токсичних речовин щодо зростання відрізків колеоптилів пшениці 157
Робота № 48. Біотестування токсичності субстрактів та проростків різних рослин-індикаторів 160
Робота № 49. Визначення кислотності та токсичності опадів, що випадають у зонах забруднення 163
Робота № 50. Методи біотестування якості природних та стічних вод: а) з рачком дафнію магну, б) з ряскою та елодеєю 165
ЧАСТИНА ІІ. ХІМІЧНИЙ МОНІТОРИНГ СТАНУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 173
Глава V. МОНІТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ 174
Робота № 51. Визначення запиленості повітря 177
Робота № 52. Визначення діоксиду сірки 180
Робота № 53. Визначення діоксиду азоту 182
Робота № 54. Визначення аерозолю сірчаної кислоти та розчинних сульфатів 185
Робота №55. Контроль викидів забруднюючих речовин промисловими джерелами. Визначення швидкості та об'єму повітря або газу 187
Робота № 56. Визначення запиленості вентиляційного повітря, маси викиду та ефективності пиловловлюючої установки 192
Робота № 57. Контроль викидів забруднюючих речовин автотранспортом 194
Робота № 58. Розрахунок умов розсіювання викидів промислових підприємств 198
Розділ VI. МОНІТОРИНГ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА РІЗНИХ ПРИМІЩЕНЬ 201
Робота № 59. Визначення мікроклімату приміщень 203
Робота № 60. Визначення фенолу у повітрі приміщень, оброблених полімерами 205
Робота № 61. Визначення формальдегіду в приміщеннях з полімерним покриттям 207
Робота № 62. Визначення запиленості приміщень 211
Робота № 63. Визначення марганцю у зварювальному аерозолі 212
Робота № 64. Визначення чадного газу на робочому місці 215
Робота № 65. Визначення свинцю у змивах зі стін та обладнання 216
Робота № 66. Визначення ртуті у змивах зі стін та обладнання 218
Розділ VII. МОНІТОРИНГ ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ 221
Робота № 67. Визначення показників, що характеризують органолептичні властивості води (температура, прозорість, колір, осад, плівка, запах, смак та присмаки) 223
Робота № 68 Визначення активної реакції (рН) 227
Робота № 69. Визначення сухого залишку 228
Робота № 70. Визначення загальної жорсткості 230
Робота № 71. Визначення хлоридів 232
Робота № 72. Визначення заліза (загального) фотометричним способом 233
Робота № 73. Визначення перманганатної окислюваності 237
Робота № 74. Визначення іонів амонію 240
Робота № 75. Визначення нітритного азоту 242
Робота № 76. Визначення нітратного азоту 243
Робота № 77. Визначення розчиненого кисню за Вінклером 245
Робота № 78. Визначення поверхнево-активних речовин (ПАР) 247
Розділ VIII. МОНІТОРИНГ ГРУШНОГО ПОКРОВУ 250
Робота № 79. Визначення вмісту сірководню в ґрунті, забрудненому нафтопродуктами 253
Робота № 80. Визначення міді. 255
Робота № 81. Визначення азоту нітратів 257
Додаток 259
Словник термінів 276
Література 277.

«Екологічний практикум»

Лабораторний лист станції «Трофічна»

Трофічний тип зв'язків у співтоваристві заснований на харчових взаєминах

1. Харчовий ланцюг- ряд передачі енергії харчової ланцюга від рослини до наступним ланкам.

Ланцюги живлення бувають: виїдання - Починаються з рослин, або їх похідних (плодів, соків, насіння, листя, кори, деревини, коріння). Число ланок-4.Стрілка ставиться від жертви до хижака.

Приклад: Голка сосни - непарний шовкопряд - сіра жаба-шуліка

Розкладання - Ланцюги, що починаються з рослинного опаду, відмерлих частин рослин, екскрементів тварин, трупів. Число ланок: 3-4.

Труп їжака-личинки м'ясної мухи - краснопірка

2. Харчові мережі - Різні харчові ланцюги даного біоценозу, з урахуванням, що кожен вид - багатоїдний, і він служить їжею багатьом організмам

3. Складіть по 2 ланцюги живлення: розкладання та виїдання для даної території

Лабораторний лист станції «Фабрична»

Фабричний тип зв'язків заснований на основі створення живими організмами споруд для покращення життєзабезпечення виду.

1 . Типи споруд залежать: -від життєвої форми виду тварини: риючі, повзаючі, літаючі, що бігають, стрибають, пурхають

Від місця проживання: крона дерева, нора, дупло, відкритий простір, лісова підстилка;

Від характеру будівельного матеріалу

2. Назвати тварин, що мешкають на даній території, вказавши тип житла (гніздо, нора, дупло, мурашник), матеріал, що послужив для будівництва житла, місце проживання тварини (лісова підстилка, листя, крона дерева, серед густого підліску)

Лабораторний лист станції «Топічна»

1.Топічний тип зв'язку - місце проживання тварини в біоценозі (спільноті)-, ярус, який займає дана тварина

Форичний тип зв'язкуперетворення організмом житла в процесі життєдіяльності (обмеження росту рослин, регуляція розміщення комах, активування сходів - копитень, фіалки, суниця - мурахами, перенесення насіння і плодів, розселення комах, грибів, знищення комах-шкідників, хворих тварин, рихлення та зволоженості ґрунту, утилізація відмерлого)

2. Розкрити значущість видів рослин та тварин, що мешкають на даній території в природі та для людини. Вказати ступінь перетворення навколишнього середовища цими видами, ярус, який займає дана тварина.

Лабораторний лист станції «Літомоніторинг»

Літомонітоїнг - відстеження стану ґрунтового покриву

1. Механічний склад ґрунту:глиниста - складається з дрібних частинок, що легко склеюються між собою, погано пропускають воду, повітря, довго утримують вологу, не накопичує гумус;легкий суглинок -містить великі частинки піску, легко пропускає воду, повітря, погано утримує вологу, слабо накопичує гумус;середній суглинок- містить дрібні частинки піску, здатний накопичувати гумус (перегнили частини), добре утримує та пропускає воду та повітря;піщана - Складається з великих частинок піску, добре пропускає воду, повітря, погано утримує воду, не накопичує гумус;супіщана- містить дрібні частинки піску, добре пропускає воду, повітря, слабо утримує вологу, слабо накопичує гумус.

2.Визначити склад ґрунту: скачайте кулю з проби ґрунту, розкачайте з неї джгут (якщо не вдається -грунт піщаний якщо джгут розсипається -супіщана ), зігніть джгут у кільце (якщо не вдається -суглиниста якщо кільце утворилося -глиняста )

3. На аркуші білого паперу проведіть пробу «Жирності мазка» – розмажте пляму грязьовою масою зі зразка ґрунту. Жирність мазка показує вміст гумусу - чим інтенсивніший мазок- тим багатший ґрунт перегноєм.

4.Визначте ступінь родючості ґрунту біоіндикаційним методом: а) високе, яскраво зелене листя рослин, багатий видовий склад, густота покриву ґрунту – вказують на високий вміст поживних речовин у ґрунті.

5. На родючих ґрунтахвиростають: кропива, іван-чай, снить, чистотіл, кислиця, валеріана, чину лучна.На низькородючих ґрунтахвиростають: мохи, наземні лишайники, котяча лапка, білоус, ситник ниткоподібний.

Байдужі до родючості: жовтець їдкий, грицики, мятлик луговий, чорноголовка, їжака збірна.

Лабораторний лист станції «Гідрологія»

Гідрологія- наука про водну оболонку планети.

1.Визначте температуру води: опустивши термометр у водойму на 2-3 хвилини

2.а)Визначити запах води,враховуючи, що запахи бувають: Ароматичний(квітковий), болотний(ілістий, тінистий), гнильний (стічної води), деревний(мокрою тріски), землистий (прелий, свіжоряної землі, глини), пліснявий( застійний, затхлий), рибний, сірководневий (тухлих яєць), трав'янистий (скошеної трави, сіна), невизначений.

Б) Інтенсивність запаху-0-ніякий, 1-дуже слабкий, 2-слабкий, 3-помітний, 4-виразний, 5-дуже сильний

3. Визначте колір води - навпаки прозорої, безбарвної ємності поставте білий аркуш паперу, вкажіть колір води

4.Визначте прозорість водоймища, для цього опустіть диск, закріплений на стрижні у водойму.

Біоіндикація водойм по водоростям (альгоіндикація)

1. У водоймищі водорості поселяються у трьох зонах: 1) товща води (планктон), тут поселяються одноклітинні організми: хламідомонади, кишківниці, хлорели;

2) на дні водойми (бентос) поселяються нитчасті водорості спірогіри, кладофори (що залишаються у вигляді «ганчірки»)

3)на поверхні занурених у воду предметів (перифітон)-пластівці та обірвані нитки, підняті з дна.

2. Розгляньте водойму в трьох зонах, виділивши одноклітинних, добре видимих ​​у посудині води на світлі, багатоклітинних багаторічних водоростей прикріплених до дна.

3. Оцінка забрудненості води проводиться виходячи з кількісного складу водоростей та їх великої кількості за 5-бальною шкалою.

У олігосапробної зониводорості рідко зустрічаються, але різноманітні,бета мезосапробної зони- природного забруднення індикатором біологічної чистоти є скарбниця.Альфа олігосапробна зонамає осередки забруднення у водоймищах, наприклад - місця скидання міської каналізації, тут у достатку представлені одноклітинні водорості, добре помітні за наявності тіньових утворень, легко помітні у прозорій ємності. У застійних місцях трапляються скупчення хлорели, представленої «квітучими шапками зеленої вати».Полісапробна зонапредставляє масове заростання водойми водоростями.

Лабораторний лист станції «Гідромоніторинг»

Гідромоніторинг- Система відстеження стану води у водоймі.

Біоіндикатори - організми, що у цьому середовищі за необхідних, специфічних умов існування.

1. Визначити клас якості води за наявності біоіндикаторів чистоти водоймища за індексом Майєра

Індекс Майєра

Слід зазначити, які з наведених у таблиці індикаторних груп виявлено пробах. Кількість виявлених груп із першого розділу таблиці необхідно помножити на три, кількість груп із другого розділу – на два, а з третього – на один. Ці цифри складають. Значення суми та характеризує ступінь забрудненості водойми. Якщо сума більше 22 – вода відноситься до першого класу якості. Значення суми від 17 до 21 говорять про другий клас якості (як і в першому випадку, водоймище буде охарактеризовано як олігосапробне). Від 11 до 16 балів – третій клас якості (бета-мезосапробна зона). Всі значення менше 11 характеризують водоймище як брудний (альфа-мезосапробний або полісапробний).

Лабораторний лист станції "Атмосфера"

Атмосфера - Оболонка Землі, що відображає стан повітря.

1. Лишайники-найчутливіші організми до забруднення середовища. Вони здатні тривалий час перебувати в сухому, зневодненому стані. Лишайники бувають: накипні (найстійкіші), кущисті, листясті. Чим більше різновидів і площа покриття лишайників, тим краще стан середовища, повна відсутність лишайників-повітряний басейн сильно забруднений. Мохи займають друге місце за ступенем стійкості до забруднення. Найбільш стійкими є мохи, що покривають ґрунтовий покрив, що поселяються на дахах будов, огорож, стін споруд. Найбільш чутливими до забруднення є кущисті мохи. Визначити стан повітряного басейну за допомогою мохово-лишайникового покриву. 2.Визначити забруднення повітря за станом пагонів сосни. Найбільш чутливими є голки сосни-незабруднених лісовихЕкосистеми основна маса хвої здорова, лише мала частина хвоїнок має світло-зелені плями і некротичні точки мікроскопічних розмірів, рівномірно розсіяні по всій поверхні. Узабрудненому середовищіз'являються ушкодження та знижується тривалість життя хвої сосни.

Лабораторний лист станції «Антропогенна»

Антропогенний вплив-вплив у результаті прямого та непрямого впливу людини на навколишнє середовище.

1.Визначити ступінь порушення деревостою, життєвість рослин, вік дерев.

2. Шкала візуальної оцінки деревостою за зовнішніми ознаками

2. На основі таблиці визначте деградацію лісової екосистеми

Ступінь деградації лісових екосистем

3 . Оцінку великої кількості трав'янистих рослин виробляють здебільшого окомірно за шестибальною шкалою. Бал 6 – рослини цього виду утворюють тло, тобто. надземні частини стуляються; бал 5 – рослини зустрічаються дуже рясно; бал 4 - рясно; бал 3 - досить рясно; бал 2 – у невеликій кількості (розсіяно); бал 1 – у дуже малій кількості (поодиноко). За досить широко використовуваною шкалою Друде велика кількість позначається спеціальними термінами: Sociales (Soc), Copiosae (Cop 3, Cop 2, Cop 1 ), Sparsae (Sp), Solitariae (So), Unicum (Un), які в основному відповідають балам наведеної вище шестибальної системи.

4. Визначення життєвості рослин

Життєвість видів охоплює реакції видів рослин на місце існування в рослинному співтоваристві (фітоценозі). Для оцінки життєвості застосовується трибальна шкала.

I – життєвість хороша (повна) – рослина у фітоценозі нормально цвіте і плодоносить (є особини всіх вікових груп), дорослі особини досягають нормальних для даного виду розмірів.

II - життєвість задовільна (пригноблено) - рослина пригнічена, що виявляється у менших розмірах дорослих особин, насіннєве розмноження у своїй неможливо.

III – життєвість незадовільна (сильно пригнічена) – рослина пригнічена так сильно, що спостерігається різке відхилення в морфологічному вигляді дорослих рослин (розгалуження, формі листя тощо); насіннєве розмноження відсутнє (немає квітучих та плодоносних пагонів).

5. Визначення віку дерев

1. Щоб визначити вік дерева, його потрібно виміряти за допомогою мірної стрічки коло стовбура на висоті 1м над землею і розділити отриману величину на 2,5, отримане число відповідатиме приблизному віку дерева

Лабораторний лист станції «Рекреаційна»

«Рекреація» – зона відпочинку. «Рекреаційний вплив» – вплив на природне оточення відпочиваючими.

Екологічна оцінка території

18-20 балів-екологічний стан пришкільної території неблагополучний

17-15 - критичний стан

9-5- задовільний стан

0-4 - хороший стан

2. Дати оцінку забруднення прибережної зони.

Санітарна зона вздовж рік Санітарна зона озер:

Забрудненість прибережних рекреаційних територій

Ступінь забрудненості: Дуже сильна – 17-19б; сильна - 12-16б; середня – 6-11б; слабка – 1-5б.

Лабораторний лист станції "Гербологічна"

Гербологія-наука про переробку сміття.

Не можна спалювати полімерні матеріали, придорожнє листя, - виділяється токсичні гази, один з них - діоксин, що володіє високою канцерогенністю (викликає злоякісне зростання клітин), має здатність накопичуватися в організмі.

1.Прибрати сміття, з наступною утилізацією сміття, заснованої на творчості, науковості, екологічності.

Джерела інформацій та ілюстрацій:

1.Алексєєв С.В., Груздєва Н.В.Практикум з екології.- М.: АТ МДС,1996.-192c.

2.Ашихміна Т.Я.Шкільний екологічний мониторинг.- М.: Агар-Рандеву, 2000.

3.Боголюбов А.С. Методи екологічного моніторингу / Методич. посібник з польової екології. - М.: Екосистема, 2004.

4. Бобровська О.В. Матеріали еколого-краєзнавчої експедиції «Ми пізнаємо Алтай», м. Рубцовськ

5. Звєрєв А.Т.Екологія.-М.: Онікс 21 століття-Будинок педагогіки, 2002.

6. Криксунов Є.А., Корольов Ю.Б., Пасічник В.В.Екологія.- М.: Дрофа, 1996.

7.Опарін Р.В. як організувати екологічні дослідження.-Гірничо-Алтайськ, 2002.

10. http://www.asu.ru/ ds/redbook

11.http://www.asu.ru/research/garden

ФЕДЕРАЛЬНА АГЕНЦІЯ З ОСВІТИ РФ

ФГЗУ ВПО «Алтайський державний університет»

Біологічний факультет

Кафедра екології рослин та тварин

ПРАКТИКУМ З ЕКОЛОГІЇ

Барнаул 2005

Укладачі:

Рецензент:

Практикум з екології / Укладачі … - Барна5. - … с.

ВСТУП…………………………………………………………………………..

ГЛАВА 1. БІОІНДИКАЦІЯ СТАНУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА……...

Робота № …Зменшення вмісту хлорофілу в листі рослин – біоіндикаційна ознака несприятливих умов середовища. Визначення хлорофілу фотометрично ………………………………….

Робота № …Накопичення фенольних сполук в органах квіткових

рослин, як прояв захисної реакції на несприятливі умови середовища

Робота № …Визначення площі листя у деревних рослин

у забрудненій та чистій зонах

Робота № …Визначення стану довкілля за комплексом ознак у хвойних

Робота № …Оцінка стану навколишнього середовища за наявністю, розмаїттям та різноманітністю видів лишайників (ліхеноіндикація)

Робота № …Біоіндикація якості води по тваринному населенню

Робота № …Фауністична біоіндикація антропогненного впливу на ґрунти

Робота №…Визначення ознак надлишку мікро- та макроелементів у ґрунті методом біодіагностики

ГЛАВА 2. ОЦІНКА ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА

2.1. Відбір проб атмосферного повітря

2.2 Фізико-хімічні методи оцінки екологічного стану повітряного середовища

Робота № …Визначення запиленості повітря

Робота №…Оцінка вмісту в повітрі вуглекислого газу

Робота № …Визначення окису вуглецю в атмосферному повітрі

Робота № …Визначення сірчистого ангідриду

Робота № …Оцінка рівня забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автотранспорту (за концентрацією СО)

ГЛАВА 3. МОНІТОРИНГ ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ

3.2. Фізико-хімічні методи аналізу якості води

Робота № …Визначення показників, що характеризують органолептичні властивості води (температура, прозорість, колір, осад, плівка, запах, смак та присмаки)

Робота № …Визначення активної реакції (рН)

Робота №….Визначення сухого залишку

Робота № …Визначення загальної жорсткості

Робота № …Визначення лужності води

Робота №…Визначення хлоридів

Робота № …Визначення заліза (загального) фотометричним способом

Робота № …Визначення іонів амонію

Робота № …Визначення нітритного азоту

Робота № …Визначення нітратного азоту

Робота № …Визначення розчиненого кисню за Вінклером

ГЛАВА 4. МЕТОДИ МОНІТОРИНГУ ГРУНТ

4.1. Пробовідбір та підготовка зразків до дослідження

4.2. Фізико-хімічні методи дослідження ґрунтів

Робота №…Визначення фізичних властивостей ґрунтів

Робота № …Якісне визначення хімічних елементів у ґрунті

Робота № …Визначення азоту нітратів

ГЛАВА 5. САНІТАРНО-ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА РОБОЧИХ МІСЦЬ І ПРИМІЩЕНЬ.

Робота № …Визначення мікроклімату приміщень

P. S. У разі відсутності колби Бунзена, скляних фільтрів та насоса, їх можна замінити центрифугуванням витяжки хлорофілу.

Матеріал:листя рослин-індикаторів, зібрані в "забрудненій" та "чистій" зонах.

Хід роботи

При роботі із сухим матеріалом беруть навішування 0,5-1 г, зі свіжим - 1-2 г. Попередньо визначають вологість листя. Наважку рослинного матеріалу (виключаючи жилки) ретельно подрібнюють у фарфоровій ступці з битим склом, додаючи крейду або вуглекислий магній. Вилучення хлорофілу з сухого матеріалу можна проводити 90%-ним спиртом або 80-85%-ним ацетоном, а зі свіжого - 96-98%-ним спиртом або абсолютним ацетоном.

До розтертого рослинного матеріалу додають трохи розчинника і матеріал продовжують розтирати разом із розчинником.

У колбі Бунзена в отвір пробки зміцнюють скляний фільтр №2 або №3 (діаметр фільтра повинен відповідати кількості досліджуваного матеріалу). Колбу з'єднують з насосом і виробляють відсмоктування рідини. Рідина зі ступки зливають по скляній паличці у лійку-фільтр, попередньо змастивши вазеліном зовні носик ступки. У ступку доливають 4-5 мл розчинника і знову розтирають протягом хвилини, потім знову зливають у вирву. Цю маніпуляцію повторюють 2-3 рази, потім переносять на фільтр усю розтерту масу, ущільнюють її паличкою та відсмоктують. Ступку обполіскують кілька разів розчинником, виливаючи його на ущільнений матеріал у вирву, де йому дають постояти 2-3 хвилини, після чого відсмоктують. Промивання ведуть до тих пір, поки розчин, що стікає, не стане безбарвним. Потім екстракт переносять у мірну колбу на 50 мл, ополіскуючи кілька разів бунзенівську колбу і виливаючи в мірну. Витяжку доводять до межі розчинником.

Колориметрування розчину роблять на фотоелектроколориметрі з червоним світлофільтром. Якщо рідина забарвлена ​​в інтенсивно зелений колір, її необхідно розбавити, так як при великих концентраціях величини на ФЕК можуть виходити за межі роздільної здатності приладу.

Для перерахунку хлорофілу на стандартні величини використовують розчин Гетрі, який готується так: 1) 1 %- ний розчин CuSO4 5Н2О (беруть тільки сині кристали), 2) 2%-ний розчин К2Сr2О7, 3) 7%-ний розчин аміаку (на 7 мл 18%-ного аміаку треба взяти 11 мл води). Для виготовлення стандарту мірну колбу ємністю 100 мл точно відмірюють розчини (СуSО4 5Н2О - 28,5 мл , К2Сr2Омл, NH4OH - 10 мл), доводять дистильованою водою до мітки та перемішують.

Розчин Гетрі забарвлення колориметрично еквівалентний розчину кристалічного хлорофілу за вмістом останнього 85г у літрі.

Методом розведення стандартного розчину будують калібрувальну криву, де осі абсцис відкладають вміст хлорофілу (мг/л), а по осі ординат - оптичну щільність. Калібрувальну криву будують від концентрації 0,085 мг/л (1 мл вихідного розчину та 99 мл води) до 7,65 мг/л (90 мл вихідного розчину та 10 мл води).

Вимірювання на ФЕК проводять кілька разів, потім обчислюють середнє. За отриманими даними визначають концентрацію хлорофілу в дослідних зразках по калібрувальної кривої. Потім обчислюють кількість хлорофілу в мг/г листа (за сирою чи сухою масою).

Схема запису результатів аналізів

Робота № … Накопичення фенольних сполук в органах квіткових

рослин, як прояв захисної реакції на несприятливі

умови середовища

Фенольні речовини є великою і різноманітною групою ароматичних сполук, дуже поширеною в рослинному світі (катехіни, антоціани, флавони і т. д.). На частку припадає до 2-3% маси органічного речовини, а деяких випадках - до 10% і більше.

Одним із можливих шляхів утворення фенольних речовин є їх біосинтез із вуглеводів, що утворюються в процесі фотосинтезу. Крім того, фенольні речовини можуть з'являтися у відповідь на несприятливі умови середовища зі своїх попередників – лейкоантоціанів (безбарвних пігментів), які постійно містяться у листі та корі рослин.

Накопичення фенолів за несприятливих умов середовища (накопичення фенольних сполук у деревних рослин восени та взимку) забезпечує стійкість виду. Фенольні сполуки відіграють велику роль в імунітеті рослин до різних захворювань та пошкодження комахами. Нерідко захисні феноли у здорових рослин відсутні і утворюються тільки як реакція у відповідь на ураження збудником (фітоалексини). Фенольні сполуки відіграють важливу роль при загоєнні механічних ушкоджень, захисту клітин від проникаючої радіації, при появі вільних радикалів, мутагенів, окислювачів і т.д.

Обладнання, реактиви, матеріали:ступки з маточками; ваги торзійні; склянки на 100 мл; водяна баня; випарні чашки на мл або склянки такого ж об'єму; бюретки; колби на 50мл; розчин індигокарміну (1 г індигокарміну розчиняють у 50 мл концентрованої сірчаної кислоти та доводять водою до 1 л). Можна приготувати і менших обсягах; 0,1 н розчин КМnО4; дистильована вода;

Матеріал:перемелений рослинний матеріал (листя дуба, клена), зібраний у різних екологічних умовах.

Хід роботи

Наважку в 1-3 г сухого перемеленого або 4-10 г свіжого розтертого у ступці з битим склом рослинного матеріалу нагріти в стаканчику на 100 мл з 40 мл дистильованої води протягом 15 хв на киплячій водяній бані при інтенсивному перемішуванні. Екстракт охолодити, профільтрувати та довести до мітки в колбі на 50 мл.

Частину отриманого екстракту (10 мл) перенести у порцелянову чашку або склянку об'ємом мл, додати 750 мл дистильованої води та 25 мл розчину індигокарміну. Суміш титрувати 0,1 н розчином КМnО4 (3,16 г КМnО4 I л води) при енергійному перемішуванні. Закінчення титрування встановити за появою у розчині золотисто-жовтого відтінку. Результат титрування помножити на перерахунковий коефіцієнт для переведення мілілітрів 0,1 н КМnО4 міліграми фенольних сполук, що містяться в 10 мл взятого на титрування екстракту.

Для більшої точності паралельно провести контрольне титрування, в якому 10 мл екстракту замінити 10 мл дистильованої води та отримане значення відняти від основного визначення. У звичайній лабораторній практиці найчастіше використовують перерахунковий коефіцієнт - 4,16 (визначено для китайського танніну).

Робота № … Визначення площі листя у деревних рослин

у забрудненій та чистій зонах

Усі метамерні органи рослин реагують на забруднення середовища чи абіотичні чинники. Так, розміри листя можуть сильно збільшуватися після обрізки дерев, тому що приплив пластичних речовин і фітогормонів з кореневих систем розподіляється на листя, що залишилося після обрізки, а також стимулює пробудження сплячих нирок. У той же час розмір листя може сильно зменшуватися внаслідок тривалої весняної посухи. У зв'язку з цим при біоіндикації забруднення наземних екосистем потрібно виключення зазначених варіантів і взяття листя необхідно аналізувати велику вибірку (50-60 зразків).

Існує кілька способів виміру площі листя. За методиками (Літні практичні це ваговий, за допомогою світлочутливого паперу, підрахунку квадратиків на міліметровому папері, планиметричний. Модифікацією вагового методу є розробка (1994), де попередньо для деревини визначають перекладний коефіцієнт, а потім шляхом вимірювання довжини та ширини листа проводять масові обчислення площі листя.

Обладнання, матеріали:письмовий папір; ножиці; лінійка; ваги торзійні або аптекарські з різновагами;

Матеріал:листя деревних рослин з простою та невеликою листовою пластинкою: липи, клена польового або американського, берези, тополі.

Хід роботи

Для роботи необхідно зрізати по 20-25 листя кожної деревини з дерев, що ростуть у різних екологічних умовах.

Встановлення переказного коефіцієнта засноване на порівнянні маси квадрата паперу з масою листа, що має таку саму довжину та ширину. Для цього беруть папір (краще в клітинку) і окреслюють квадрат, що дорівнює довжині та ширині листа, а потім акуратно описують його контур. Обчислюють площу квадрата паперу, вирізують і зважують його, потім вирізують контур листа і зважують.

З отриманих даних обчислюють переказний коефіцієнт за формулами 1 та 2:

(1) (2), де

K - переказний коефіцієнт,

S- площа аркуша (л) або квадрата паперу (к),

P - маса квадрата паперу або аркуша.

Обчислення коефіцієнта проводиться на підставі виміру 7-8 листків. Таким самим розрахунком він встановлюється окремо для кожного виду рослин. Приблизно він дорівнює березі - 0,64; для яблуні – 0,71-0,72; для тополь – 0,60-0,66.

Потім вимірюють довжину (А)та ширину (В)кожного листа та множать на переказний коефіцієнт (К):

Отримуємо ряд значень мінливості площі листя кожної деревини в різних екологічних умовах.

Для кожного ряду обчислюють середньоарифметичні величини, які порівнюють між собою.

У разі великої вибірки будують варіаційні криві народження листя певної площі в різних умовах середовища (рис. …).

Рис. … Мінливість площі листя у деревних порід у різних

екологічних умов

А – «чиста» зона приміської території чи околиці міста;

Б-забруднена зона центральних вулиць.

При цьому всі ряди за площею листя розбивають на класи від найменшого аркуша до найбільшого з однаковим кроком між класами. На рис. … криві побудовані для 8 класів. У навчальній роботі за наявності 25 листків достатньо 5 класів. Відповідно по кожному класу виробляють визначення народження. Криві порівнюють, роблять висновки щодо відмінностей у мінливості площі листя залежно від екологічних умов. Встановлюють різницю в діапазоні мінливості для маленького та великого листя. У прикладі, наведеному на рис. …, вплив зміни екологічних умов позначається сильніше на листі більшого розміру.

Робота №… Визначення стану навколишнього середовища

по комплексу ознак у хвойних

На забруднення середовища дуже реагують хвойні деревні рослини. Характерними ознаками неблагополуччя навколишнього середовища та особливо газового складу атмосфери є різного роду хлорози та некрози, зменшення розмірів низки органів (довжини хвої, пагонів поточного року та минулих років, їх товщини, розміру шишок, скорочення величини та числа закладених нирок), що є причиною зменшення розгалуження. Зважаючи на менше зростання пагонів і хвої в довжину в забрудненій зоні спостерігається зменшення відстані між хвоїнками (їх більше на 10 см пагона, ніж у чистій зоні). Спостерігається потовщення самої хвої, зменшується тривалість її життя (1-3 роки у забрудненій зоні та 6-7 років – у чистій). Вплив забруднень викликає також стерильність насіння (зменшення їх схожості). Всі ці ознаки не специфічні, проте разом дають досить об'єктивну картину.

Обладнання та матеріал:ваги технохімічні; разноваги; лінійки; вимірювальні та прості лупи зі збільшенням у 4-10 разів; міліметрівка; термостат; гілки одного виду хвойних, що росте в міських посадках або в зоні впливу підприємств та ін; гілки, взяті у відносно чистій зоні заміських територій.

Хід роботи

За тиждень до занять необхідно зрізати гілки умовно одновікових хвойних дерев, найпоширеніших у цій місцевості. Гілки зрізають на висоті 2 м із певної частини крони, зверненої до зон із забрудненим повітрям (поблизу автошляхів, підприємств, особливо з викидами в повітря сірчистого газу, на який хвойні сильно реагують). Контролем служать гілки з умовно одновікових дерев, зібраних у чистій зоні (зеленій зоні міста чи посадках лісових культур).

а) Вивчення хвої

1. Хвою оглядають за допомогою лупи, виявляють та замальовують хлорози, некрози кінчиків хвоїнок та всієї поверхні, їх відсоток та характер (точки, крапчастість, плямистість, мозаїчність). Найчастіше ушкоджуються найчутливіші молоді голки. Колір пошкоджень може бути різним: червонувато-бурим, жовто-коричневим, буро-сизим і ці відтінки є інформативними якісними ознаками.

2. Вимірюють довжину хвої на втечі минулого року, а також її ширину (у середині хвоїнки) за допомогою вимірювальної лупи. Попередньо використовуючи міліметрівку, встановлюють ціну поділу лупи. Повторність 10-20-кратна, оскільки біометричні ознаки досить мінливі.

3. Встановлюють тривалість життя хвої шляхом перегляду пагонів з хвоєю по кільцях (рис. …).

4. Обчислюють масу 1000 штук абсолютно сухих хвоїнок. Для цього відраховують 2 рази по 500 штук хвоїнок, їх висушують у термостаті до абсолютно сухого стану і зважують.

Рис. … Частини гілки хвойного дерева, що служать біоіндикаторами:

А1, А2, А3 - осьові пагони першого, другого та третього року; Б1, Б2, Б3 - хвоя першого, другого та третього року; В - мутовка; Г - бічні пагони; Д – нирки.

5. Зближеність хвоїнок. В результаті погіршення зростання пагона в забрудненій зоні пучки хвоїнок більш зближені і на 10 см пагона їх більше, ніж у чистій зоні. Відміряють 10 см втечі минулого року та підраховують кількість хвоїнок. Якщо втеча менша за 10 см, підрахунок ведеться за існуючою довжиною і переводиться на 10 см.

В усіх випадках вимірів виводиться середнє.

Схема запису результатів

б) Вивчення пагонів

1. Вимірюють довжину приросту кожного року, починаючи від останнього, рухаючись послідовно по міжвузлям від року до року.

2. Встановлюють товщину осьової пагони (з прикладу дворічного).

3. У місцях мутовок підраховують розгалуження, виводиться середнє.

4. На пагонах встановлюють наявність некрозів (точкове або інше відмирання кори).

в) Вивчення нирок

1. Підраховують кількість нирок, що сформувалися, обчислюють середнє.

2. Вимірюють довжину та товщину нирок вимірювальною лупою.

Схема запису результатів вимірювань пагонів та нирок

Примітка.Для побудови карти стану середовища на певній території по хвойних реакціях всі біометричні показники виражаються в балах (найвищий бал - 5 - в чистій зоні) і наносяться на карту, а потім контурними лініями виділяються зони різного ступеня забруднення.

Зміст практикуму передбачає реальну практико-орієнтовану діяльність учнів щодо оцінки екологічного стану навколишнього середовища, вивчення впливу її на власне здоров'я, виконання старшокласниками соціально значущих проектів, які слугують посиленню поліпшення екологічного стану свого оточення, економії природних ресурсів. Практикум має значний потенціал для соціалізації школярів, розвитку їх самостійності, становлення громадянської відповідальності та активної життєвої позиції молоді.

"Екологічний практикум школяра" містить 15 практичних робіт з основних напрямів пошукової та дослідницької діяльності екологічної спрямованості; роботи складаються з низки завдань, диференційованих за рівнями складності та пізнавальної самостійності учнів.

Модульний характер екологічних курсів у системі передпрофільної підготовки та профільного навчання старшокласників дозволяє студентам самостійно проектувати індивідуальний освітній маршрут з урахуванням необхідності досягнення вимог державного освітнього стандарту та потреб, інтересів, індивідуальних особливостей учнів.

Екологічний практикум школяра

Програма курсів щодо вибору передпрофільної підготовки учнів 9-х класів
"Екологічний практикум школяра" (36 годин)

• розділ "Класична екологія" - роботи №1 – 4;
• розділ "Соціальна екологія" - робота № 5 - 8, 13:
• Розділ "Екологія людини" - роботи №9 – 11;
• Розділ "Екологія міста (Урбоекологія)" - робота №12;
• Розділ "Геоекологія" - робота №14;
• Робота " Соціальна практика " інтегрує у собі зміст багатьох розділів, переважно - соціальної екології.
  

Класична екологія

	Практична робота №1. Специфіка впливу факторів міського середовища на рослини Згідно з останнім переписом населення, 73% населення Росії живе в містах. У підручниках наведено приклади впливу абіотичних факторів на живі організми, які перебувають у природних умовах проживання. Чи існує специфіка впливу факторів неживої природи на організми, чиїм місцем проживання стало місто? Чи можливо самотужки виявити цей вплив?
	Практична робота № 2 Чи можливо простежити та передбачити зміни природних угруповань? На прикладі екологічних систем можна побачити зміни як універсальну властивість природи протягом життя. Ці зміни (у науці їх називають сукцесії) можна спостерігати особисто безпосередньо протягом кількох років (наприклад, на дачній ділянці, де ви щорічно відпочиваєте), а можна провести опитування людей, які пам'ятають, якою була досліджувана місцевість кілька десятків років тому. Іноді сукцесії своїми екологічно безграмотними діями викликають самі люди. Вивчення сукцесій дозволить спрогнозувати стан навколишнього середовища в майбутньому.
	Практична робота № 3 Який стан екосистем та як впливають на них рекреаційні навантаження? Напевно, майже всі люблять гуляти у лісі, купатися та засмагати на березі річки чи озера, збирати гриби та ягоди. А якою є реакція природного комплексу на наш прихід у гості? Чи можна зменшити негативні наслідки впливу нашого відпочинку на природу?
	Практична робота № 4 Участь живих організмів у кругообігу речовин Чому на Землі протягом кількох мільярдів років існує життя? Чому за відносної сталості життєвих ресурсів можлива еволюція? Як поява людини позначилося на кругообігу хімічних елементів у природних циклах? Чи погоджуєтесь Ви з висловом В.І. Вернадського: "На земній поверхні немає хімічної сили, що постійно діє, а тому і більш могутньої за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, взяті в цілому"?

Соціальна екологія

	Практична робота № 5 Яким повітрям ми дихаємо? Що потрібніше людині – живий світ нашої планети, земля, надра, вода чи повітря? Мабуть, все! Без них неможливий не лише наш розвиток, а й саме життя. Однак атмосфера має особливе значення. Вона є резервуаром кисню - необхідного компонента окислювально-відновних реакцій, що протікають в живому організмі, і, крім того, виконує захисні функції. Безперечно, що екологічний стан, "чистота" повітря має надзвичайно важливе значення. Це підтверджують і шановні медики, кажучи, що від стану повітряного середовища залежать практично всі захворювання органів дихання.
	Практична робота № 6 Який екологічний стан води, яку ми п'ємо? Аристотель вважав воду одним із основних елементів світобудови. Важко з ним не погодитись. Земля майже на три чверті вкрита водою. Вона входить до складу всіх живих організмів. Людина приблизно на 65% складається із води. Ембріон складається із води на 97%. Загальний обсяг води, споживаний людиною на добу при питві та з їжею, становить 2-2,5 л. Втрата 10% води може призвести до незворотних змін в організмі, а втрата 15-20% призводить до смерті. Надзвичайно важливим питанням для будь-якої людини є якість води, що споживається.
	Практична робота № 7 Говорять ґрунт - "шкіра Землі". Чи гарна ця шкіра? Як говорив свого часу В.В. Докучаєв, ґрунт – є продуктом сукупної діяльності ґрунту, клімату, рослинності та тварин організмів… Процес ґрунтоутворення досить довготривалий. Природі необхідно приблизно 100-200 років (залежно від умов природної зони) для створення шару ґрунту завтовшки всього 1 см. У зв'язку з цим стає зрозуміло, чому ми повинні бути особливо уважними до екологічного стану ґрунту.
	Практична робота № 8 Як виміряти радіацію? Слово «радіація» у більшості людей викликає страх. Людство пам'ятає ядерні вибухи у Хіросімі та Нагасакі, що виникли після них мутації та народження дітей із найнебезпечнішими дефектами після цих вибухів, загрозу атомної війни в середині ХХ століття, аварію на Чорнобильській АЕС; терористи і зараз загрожують ядерними вибухами. Навіть у звичайному житті при медичних обстеженнях, при перегляді телевізорів та біля екранів комп'ютера та багатьох інших приладів ми отримуємо певну дозу опромінення.
	Практична робота № 13 Визначення антропогенного забруднення довкілля Людина у процесі трудової діяльності завжди змінювала довкілля. Однак зараз розміри антропогенного впливу досягли такого розмаху, що людство стало провідною геологічною силою планети. Але науково-технічний прогрес та комфорт життя людини має і зворотний, негативний бік. Людство викидає у довкілля безліч речовин, багато з яких далекі від природи і не розкладаються природним шляхом. Людство, по суті, живе у своїх покидьках, але це неприродно. Серед цих мільярдів тонн є і внесок кожного з нас. Так, наприкінці ХХ століття кожного городянина в Петербурзі припадала 1 тонна побутового сміття. Як можна виявити основних забруднювачів у нашому оточенні? Як скоротити забруднення довкілля? Відповіді на ці питання дасть виконання цієї лабораторної роботи.

Екологія людини

	Практична робота № 9 Що можна дізнатися про своє здоров'я? Кожна людина знає, що здоров'я – це цінність. Але зберегти його не так просто, тому у багатьох людей виникають хвороби. Лікуванням хворих займається медицина. Однак кожна людина може подбати про себе сама і не допустити захворювання. Для цього треба якнайбільше знати про своє здоров'я та використовувати доступні методи його збереження та покращення.
	Практична робота №10 Як можна оцінити своє робоче місце у класі? Основне робоче місце учня у школі та вдома – його робочий стіл. За роботою учні проводять часом кілька годин поспіль. Погана організація праці робочому місці може призвести до фізичної та розумової втоми і навіть погіршення здоров'я. Важливо знати, як грамотно оцінити робоче місце.
	Практична робота № 11 Екологічна оцінка класної кімнати Самопочуття, працездатність та стан здоров'я залежать від якості середовища у класі, де знаходиться робоче місце. Характеристик середовища у класі не так уже й мало. Це обсяг приміщення, оздоблення, мікроклімат, освітленість, якість повітря. Самим учням під силу з'ясувати якість довкілля у класі.

Екологія міста (урбоекологія)

Практична робота № 12 Екологічний стан пришкільної території Винятково рідко, особливо у великих містах, школа розташована далеко від житлових будинків, автошляхів, магазинів і навіть промислових підприємств. Дізнатися про якість навколишнього середовища можна за змінами, що відбуваються з рослинами під час її погіршення. Для лишайників велике значення має склад навколишнього повітря. Нам слід задуматися: сьогодні стало гірше рослинам та лишайникам, а завтра…? Вивчивши екологічний стан пришкільної території, старшокласники зможуть багато зробити для його покращення.

Геое кологія

Соціальна практика

Практична робота № 15 Як можна використовувати екологічні знання та вміння у побуті? Будинок, квартира – це те місце, де ми зазвичай почуваємося найбільш захищеними. Але чи завжди наш будинок, наша квартира є екологічно безпечними? Іноді ми самі своїми діями, наслідуючи усталені традиції, викликаємо появу екологічно небезпечних факторів. Свого часу ЮНЕСКО прийняла як свій девіз слово "Думки глобально, дій локально". Які ж правила екологічно грамотної поведінки у побуті, на вулиці, на садовій ділянці?

Пояснювальна записка

Екологія - це наука про зв'язки живих організмів із навколишнім середовищем. Ці зв'язки утворюють єдину і дуже складну систему, яку називаємо біосферою. Сучасне людство, озброєне технікою і використовує величезну кількість енергії, є потужною силою, що впливає на неї. Якщо ці впливи не враховуватимуть природні закони та зв'язки, що встановилися за мільйони років, можуть виникнути катастрофічні наслідки. Вчені вже стурбовані тенденцією наростання нестійкості біосфери, спричиненої діяльністю людини.

Тому екологія в даний час набуває особливого значення як наука, що допомагає знайти шляхи виходу з кризи, а екологічна освіта формує екологічну культуру і відповідальність особистості і суспільства, забезпечуючи його виживання та розвиток.

Залежно від навчального плану вивчення теми “Основи екології” відводиться в 9 кл. - 10 год., об 11 кл. - 7 або 14 год. Таким чином, з теорією учні 11 кл. знайомі. Проблема полягає в тому, щоб випускники могли застосовувати знання для вирішення практичних завдань. Для цього мною складено цей навчально-методичний посібник. У практикумі представлені практичні роботи, які:

1. Навчають вміння вивчати та оцінювати стан навколишнього середовища, проводити невеликі експерименти, спостереження, міні дослідження вирішувати екологічні завдання;

2. Виховують потребу дотримання здорового способу життя та покращення стану навколишнього середовища;

3. Розвивають здібності до цільового, причинного та ймовірнісного аналізу екологічних ситуацій;

4. Формують загально-навчальні навички роботи з біологічною та довідковою літературою, з діаграмами, графіками.

У практикумі 6 практичних занять, що охоплюють практично всі питання теми “Загальна екологія” у 11 класі.

Практикум можна використовувати як один із можливих варіантів практичних занять, послідовність яких, часові рамки, а також відбір змісту можуть коригуватися на розсуд вчителя. Допустимо використання фрагментів практичних робіт при базовому рівні навчання біології, причому весь практикум може бути використаний як елективний навчальний предмет у класах соціально-гуманітарного профілю.

Тема: “Середовище проживання організмів та її фактори”

Практичне заняття № 1. "Екологічні фактори середовища та їх взаємодія"

Ціль: вивчити закони залежності організмів від факторів середовища.

1. Вивчити екологічні фактори середовища та їхню взаємодію;
2. Навчитися працювати із діаграмами;
3. Навчитись будувати графіки залежності.

Вступна розмова.

Екологічні чинники – це умови довкілля.

Розрізняють: абіотичні, біотичні та антропогенні фактори.

Екологічні чинники надзвичайно різноманітні, і кожен вид, відчуваючи їхній вплив, відповідає на нього по-різному. Проте є деякі загальні закони, яким підкоряються реакції організмів у відповідь на будь-який фактор середовища.

Головний із них - закон оптимуму, який виявляється у тому, що будь-який екологічний чинник має певні межі позитивного впливу живі організми. На графіці він виражається симетричною кривою, що показує, як змінюється життєдіяльність виду за поступового збільшення міри чинника.

Для розуміння зв'язку видів із середовищем не менш важливим є закон обмежуючого фактора. Він говорить, що найбільш значущим є той фактор, який найбільше відхиляється від оптимальних для організму значень. Саме від нього і залежить у цей конкретний період виживання особин.

1. Перед вами графік залежності смертності лялечок яблуневої плодожерки від двох факторів: вологості та температури.

1) Визначте, який фактор обмежує в точці з координатами:

а) вологість – 20%; температура - 25 ° С

б) вологість – 80%; температура - 2°С

в) вологість – 80%; температура - 40 ° С

2) Назвіть діапазон оптимальної для вигляду:

температури

вологості

3) Назвіть межі витривалості виду:

за температурою

по вологості

2. Використовуючи малюнок завдання 1, подумайте і запишіть, у якому з районів небезпека розмноження яблуневої плодожерки вище: у районі із середніми літніми температурами від 20 до 25°З відносною вологістю 70-90% чи районі із середніми літніми температурами 35°С та вологістю 30-40%:

3. Використовуючи малюнок завдання 1, побудуйте два графіки залежності смертності лялечок яблуневої плодожерки від дії температури за відносної вологості 80% та 30%.

Поясніть, чому ці графіки відрізняються одна від одної:

4. Поясніть, чому всі графіки залежності чисельності (або смертності) від фактора середовища матимуть вигляд дзвонової кривої:

Тема "Адаптація організмів"

Практичне заняття №2 "Вивчення біоритмів".

Ціль: Вивчити особливості індивідуальних біоритмів з метою оптимізації працездатності.

• навчитися вимірювати за пульсом ритм серцевих скорочень;
• навчитися будувати графіки біоритму.

Вступна розмова:

У ході історичного розвитку людина пристосувалася до певного ритму життя, зумовленого ритмічними змінами у природному середовищі та енергетичною динамікою обмінних процесів. В даний час відомо більше 100 ритмічних процесів в організмі, які називаються біоритмами. До них відносяться ритми роботи серця, дихання, біоелектричної активності мозку.

Центральне місце серед усіх ритмічних процесів займають добові ритми, що мають найбільше значення для організму. Реакція організму будь-який вплив залежить від фази добового ритму (тобто від часу доби). Ці знання викликали розвиток нових напрямів у медицині-хронодіагностиці, хронотерапії, хронофармокології.

Хід роботи

1. Виміряйте у себе по пульсу ритм серцевих скорочень у спокійному стані у різний час доби (наприклад, о 8, 15 та 21 годині). Повторіть вимір протягом 3-4 днів. Зіставте результати.

2. Складіть результати та побудуйте графіки.

3. Чи виявляється добовий ритм у частоті ваших серцевих скорочень?

4. Якби від вас залежала організація роботи в нічну зміну на підприємстві, щоб ви вибрали:

а) постійну нічну роботу з підвищеною оплатою для тих, хто погоджується на такий режим,

б) чергування денної та нічної роботи для кожного, зі збільшеним відпочинком після ночі,

в) тільки денну роботу для одних та чергування денних та нічних змін для інших працівників, якісь інші форми організації праці? Обґрунтуйте відповідь.

5. Як на вашу думку, краще організувати доставку спортивної команди на всесвітні змагання з Москви до Японії:

а) літаком за два дні до змагання;

б) літаком за два тижні до його початку;

в) поїздом і потім кораблем за тиждень до його початку? Обґрунтуйте рішення.

Тема “Місцепроживання та екологічні ніші”

Практичне заняття №3 “Складання екологічної характеристики виду (екологічна ніша) та розміщення кімнатних рослин залежно від цієї характеристики.

Мета: закріпити поняття “екологічна характеристика”, переконатися у необхідності знання екології рослин оптимального розміщення в класі і вдома.

Вступна розмова:

Пристосованість до довкілля кімнатних рослин обумовлена ​​їх морфологією, анатомією і фізіологією. Для того, щоб рослина добре розвивалася і росла, необхідно виявити її екологічну характеристику. Екологічна характеристика відбиває ставлення рослини до світла, вологості, температури, складу повітря тощо., тобто. усі параметри екологічної ніші.

Хід роботи

1. Визначте, які кімнатні рослини є у класному приміщенні.

2. З'ясуйте за паспортними даними батьківщину кожної з цих кімнатних рослин.

3. З'ясуйте за картами “Кліматична карта світу”, “Природні зони”, які умови існують на батьківщині кожної кімнатної рослини. Заповніть таблицю:

4. Виберіть 4-5 кімнатних рослин, щоб запропонувати план розміщення їх у приміщенні залежно від абіотичних факторів (від освітленості). Заповніть таблицю:

5. Позначте на плані приміщення рослини, знаючи їхнє ставлення до світла (рослини позначте номерами).

6. Перевірте, чи правильно розставлені рослини у класі, вдома.

Тема “Конкурентні взаємодії”

Практичне заняття №4 "Вивчення міжвидової конкуренції".

Ціль: провести експеримент, що доводить існування в природі міжвидової боротьби за існування.

Обладнання: скляні банки (800 мл) з піском, шматочки чорного або білого хліба, фруктів, розбавлене варення, ватяні пробки, хімічні склянки, восковий олівець або маркери, петлі дротяні, спиртовки, фільтрувальний папір.

Вступна розмова:

Конкуренція надзвичайно поширена у природі. Її поділяють на внутрішньовидову та міжвидову.

Форми прояви міжвидової конкуренції може бути дуже різними: від жорстокої боротьби до майже мирного співіснування.

Заздалегідь підготуйте культуру плісняв приблизно за тиждень до уроку “Боротьба за існування”.

Для цього:

1) У банку насипте шар вологого піску та помістіть на нього зволожені шматочки хліба (чорного чи білого). Банку закрийте кришкою, викладеною зсередини фільтрувальним папером. Потім поставте у тепле місце. При цьому пісок та фільтрувальний папір постійно зволожуйте. Отримайте, таким чином, білу плісняву-мукор.

2) У таку саму банку помістіть шматочки фруктів або розбавлене варення. Методика пророщування така сама, як у попередньому досвіді. Однак у цьому випадку зросте сиза пліснява – пеніцилл.

Якщо в природі існує міжвидова боротьба за існування, то за принципом конкурентного виключення Гаузе: краще почуватиметься той вид цвілевого гриба, для якого середовище сприятливе. Розвиток іншого виду буде пригнічений.

Хід роботи

1. Помістіть в одну частину пробірок шматочки хліба, в іншу – шматочки фруктів. Усі живильні середовища зволожуйте водою. Чому для досвіду беруть два види живильних середовищ?
2. Перенесіть у пробірки з однаковим середовищем: в одну - суперечки білої плісняви, в іншу - сизої плісняви, в третю - обох.
3. Закрийте пробірки та підпишіть їх (восковим олівцем або маркером). Помістіть пробірки на 10-12 днів у тепле місце.
4. Розгляньте пробірки. У якій із пробірок живильне середовище більш сприятливе, сприяє плодючості плісняви? У якій із пробірок живильне середовище менш сприятливе?
5. Доведіть, що результати експерименту підтверджують існування у природі міжвидової боротьби за існування.

Тема “Екологічні спільноти”

Практичне заняття №4 “Вивчення видового розмаїття та ланцюгів живлення у штучній екосистемі”.

Мета: виявити ланцюги харчування в акваріумі, показати роль людини у підтримці рівноваги у штучній екосистемі.

Обладнання: мікроскопи, піпетки, предметне та покривне скло, вата, марлеві серветки, акваріум з його живими мешканцями.

Вступна розмова:

В акваріумах зазвичай вирощують такі рослини, як уруть, водокрас, водяний мох. З тварин найчастіше зустрічаються ставки, котушки, кульки, акваріумні рибки (гуппі, мечоносці і т.д.). З мікроскопічних ракоподібних – дафнії, водяні ослики. З найпростіших – інфузорії, амеби, коловратки, сувойки. Всі ці живі організми пов'язані один з одним трофічними зв'язками.

Хід роботи

1. Розгляньте краплю води з акваріума під мікроскопом, попередньо розташувавши в краплі кілька ниток вати для утруднення руху найпростіших і ракоподібних.

2. Визначте, які мікроскопічні організми живуть у акваріумі.

3. Які водні рослини ростуть в акваріумі?

4. Яких представників хребетних ви помітили (молюски, ракоподібні тощо)?

5. Які акваріумні рибки мешкають в акваріумі? Заповніть таблицю за результатами спостережень:

6. Складіть усі можливі харчові ланцюги в акваріумній екосистемі.

7. Побудуйте харчову мережу для цієї штучної екосистеми.

8. Яку роль виконує людина у штучній екосистемі?

9. Порівняйте акваріум з природною водоймою. Що спільного та які відмінності у цих екосистем? Заповніть таблицю:

10. Зробіть висновок щодо роботи.

Тема: "Структура спільнот"

Практичне заняття №5 “Структура спільноти. Харчові ланцюги та екологічні піраміди”.

Мета: навчитися застосовувати знання про структуру спільнот та взаємозв'язки організмів у них при вивченні природних угруповань ЯНАО.

1) вміти виділяти групи організмів у суспільстві;

2) складати харчові ланцюги співтовариства;

3) вміти будувати піраміди біомаси та чисел.

Вступна розмова:

У біоценозах виділяють три групи організмів:

Продуценти;

Консументи;

Редуценти.

Вони тісно пов'язані між собою і з неживою природою. Зв'язок цей виражається через передачу речовини та енергії, тобто ланцюг живлення.

Графічне вираз ланцюга живлення називається екологічною пірамідою.

1. Випишіть на малюнку види, що стосуються:

а) продуцентам,

б) консументам I порядку,

в) консументів ІІ чи ІІІ порядку.

2. Які організми тундри виконують функцію редуцентів (руйнівників)?

3. Що станеться, якщо в тундрі буде повністю знищено вовки, полярні сови, песці?

4. Скласти харчові ланцюги угруповань: 3 пасовищні та 2 дендритні.

Знаючи правило переходу енергії з одного трофічного рівня на інший (близько 10%), побудуйте піраміду біомаси наступного харчового ланцюга:

припускаючи, що тварини кожного трофічного рівня харчуються лише організмами попереднього рівня. Біомаса рослин на досліджуваній території складає 40 тонн.

Побудуйте піраміду чисел цього харчового ланцюга, знаючи, що біомаса:

1 пагона трав'янистої рослини - 5 г (0,005 кг);

1 коника - 10 г (0,01 кг);

1 жаби – 10 г (0,01 кг);

1 вужа близько 100 г (0,1 кг);

1 змієяда близько 2 кг.

Розраховані значення впишіть у таблицю:

Тема "Забруднення навколишнього середовища"

Практичне заняття №6 "Розрахункова оцінка кількості викидів шкідливих речовин у повітря від автотранспорту".

Мета: вивчити вплив автотранспорту забруднення повітря.

1. Навчити обчислювати кількість викидів шкідливих речовин.
2. Навчити обробляти результати.

Обладнання: друкарське приладдя, мікрокалькулятор.

Вступна розмова:

Автотранспорт є одним з основних забруднювачів атмосфери оксидами азоту NOх (сумішю оксидів азоту NO та NO 2) та чадним газом, що містяться у вихлопних газах. Частка транспортного забруднення повітря становить понад 60% СО і понад 50% NOх від загального забруднення атмосфери цими газами. Підвищений вміст СО та NOх можна виявити у вихлопних газах не відрегульованого двигуна, а також двигуна в режимі прогріву.

Викиди шкідливих речовин від автотранспорту характеризуються кількістю основних забруднювачів повітря, які у атмосферу з вихлопних (відпрацьованих) газів, за певний проміжок часу.

До шкідливих речовин, що викидаються, відносяться чадний газ (концентрація у вихлопних газах 0,3–10% об.), вуглеводні — вогнетривке паливо (до 3% об.) та оксиди азоту (до 0,8%), сажа.

Кількість викидів шкідливих речовин, що надходять від автотранспорту до атмосфери, можна оцінити розрахунковим способом. Вихідними даними для розрахунку кількості викидів є:

Кількість одиниць автотранспорту різних типів, що проїжджають виділеною ділянкою автотраси в одиницю часу;

Норми витрати палива автотранспортом (середні норми витрати палива автотранспортом під час руху за умов міста наведено у таблиці №1);

Таблиця 1

Значення емпіричних коефіцієнтів, визначальних викид шкідливих речовин від автотранспорту залежно від виду пального (наведено у таблиці № 2).

Таблиця 2

Коефіцієнт До чисельно дорівнює кількості шкідливих викидів відповідного компонента в літрах при згоранні в двигуні автомашини кількості палива (також у літрах), необхідної для проїзду 1 км (тобто дорівнює питомій витраті).

Хід виконання роботи:

1. Виберіть ділянку автотраси поблизу школи (місця проживання, відпочинку) довжиною 0,5-1 км, що має хороший огляд (з вікна школи, з парку, з пришкільної території).

2. Виміряйте кроками довжину ділянки (1 м), попередньо визначивши середню довжину свого кроку.

3. Визначте кількість одиниць автотранспорту, що проходить дільницею в якийсь період часу, наприклад протягом 20 хвилин. При цьому заповнюйте таблицю № 3 (для прикладу в таблиці заповнено рядок "Легкові автомобілі"):

Таблиця 3

Тип автотранспорту	Кількість, шт.	Усього за 20 хвилин	За 1 годину, Ni, шт.	Загальний шлях за 1 годину, L км
1	2	3	4	5
Легкові автомобілі		14	42
Вантажні автомобілі
Автобуси
Дизельні вантажні автомобілі

4. Кількість одиниць автотранспорту за 1 годину розраховують, множачи на 3 кількість, отриману за 20 хвилин.

5. Розрахуйте загальний шлях, пройдений виявленою кількістю автомобілів кожного типу за 1 годину (Lкм) за формулою: Li = Ni. I,

де Ni – кількість автомобілів кожного типу за 1 годину;

I – позначення типу автотранспорту;

l – довжина ділянки, км.

Отриманий результат занесіть до таблиці 3.

6. Розрахуйте кількість палива (Qi, л) різного виду, що спалюється при цьому двигунами автомашин, за формулою: Qi = Li Yi

Значення Yi візьміть із таблиці 1.

Отриманий результат занесіть до таблиці 4.

Визначте загальну кількість спаленого палива кожного виду ((Q) та занесіть результат до таблиці 4).

Таблиця 4

7. Розрахуйте кількість шкідливих речовин, що виділилися в літрах за нормальних умов по кожному виду палива і всього за таблицею 5.

Таблиця 5

Обробка результатів та висновків.

1. Розрахуйте:

а) масу шкідливих речовин, що виділилися (m, г) за формулою: m= V M: 22, 4;

б) кількість чистого повітря, необхідне для розведення шкідливих речовин, що виділилися для забезпечення санітарно-допустимих умов навколишнього середовища.

Результати запишіть до таблиці 6.

Таблиця 6

2. Зважаючи на близькість до автомагістралі житлових та громадських будівель, зробіть висновок про екологічну обстановку в районі дослідженої вами ділянки автомагістралі.

Список використаної літератури

1. Верзилін Н.М., Корсунська В.М. Загальна методика викладання біології: Підручник для студентів пед. ін-тов з біол. спец. 4-8 вид. - М: Просвітництво, 1995-340 с.
2. Всесвятський Б.В. Системний підхід до біологічної освіти у середній школі: Кн. Для вчителя. - М.: Просвітництво, 1995. - 143с.
3. Грін Н., Стаун У., Тейлор Д. Біологія: у 3т. М.: Світ, 1990. Т.3 – 286 с.
4. Звєрєв І.Д., М'ягкова О.М. Загальна методика викладання біології: Посібник для вчителя. - М: Просвітництво, 1995. -191 с.
5. Комісарів Б.Д. Методологічні проблеми шкільної біологічної освіти. - М.: Просвітництво, 1996. -160 с.
6. Лернер І.Я. Система методів навчання та їх практичне застосування/Біологія в школі. - 1998-№3 - C. 52-55.
7. Удосконалення навчання біології: Сб.науч.тр./Ред.кол.: А.Н.Мягкова/отв.ред./та ін. - Изд. 1998. -120 с.
8. Хрипкова А.Г. та ін. Методика викладання факультативних курсів з біології. – Просвітництво, 1998. –174 с.