Экологический полевой практикум для студентов. Практикум по общей экологии

В учебном пособии изложены доступные методы биогеохимического исследования объектов и компонентов окружающей среды. Рассматриваются методы исследования образования и разложения органического вещества, влияния экологических факторов на различные процессы, происходящие в живых организмах, вопросы современной экологии и биоиндикации, методы химического мониторинга атмосферы, воды и почв. Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, специализирующихся в области экологии и охраны окружающей среды, геоэкологии, работников природоохраны и их служб, а также для учителей, преподающих биологию и естествознание, руководящих экологическими кружками в школах.

Определение накопления органического вещества в биомассе растений и в почве.
Органическое вещество образуется и накапливается на Земле неравномерно. Наибольшее его количество образуют тропические леса (70 % запасов углерода), меньше - северные леса и наименьшее количество - тундры и пустыни. В лесных экосистемах наибольшее количество органических веществ накапливается в древесине (от 90 до 99 % от сухой массы дерева), меньше - в листьях и коре. В почве в виде гумуса содержится от 1 до 15 % органического вещества, которое является тысячелетним хранителем энергии.

Метод определения органического вещества в различных частях дерева заключается в сухом сжигании образца в муфельной печи, определении в нем золы и органической части (последняя рассчитывается в процентах к сухому образцу).

При сжигании растительного материала и почвы углерод, азот и водород улетучиваются в виде углекислого газа, воды и окислов азота. Оставшийся нелетучий остаток (зола) содержит элементы, называемые зольными. Разница между массой всего сухого образца и зольным остатком составляет массу органического вещества.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
ЧАСТЬ I. ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. БИОИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ 7
Глава I. СОСТАВЛЯЮЩИЕ СТАБИЛЬНОГО СУЩЕСТВОВАНИЯ БИОСФЕРЫ. (Глобальная продукция, разложение, биомасса) 8
Работа № 1. Определение образования органического вещества в листьях растений в процессе фотосинтеза (по содержанию углерода) 10
Работа № 2. Определение накопления органического вещества в биомассе растений и в почве 14
Работа № 3. Определение расхода органического вещества растениями при дыхании 16
Работа № 4. Разложение органических веществ воды и почвы с определением некоторых конечных продуктов 19
Работа № 5. Микроорганизмы - один из глазных компонентов, обеспечивающих стабильность биосферы Земли. Выявление и количественный учет микроорганизмов в педосфере (почве) и гидросфере 23
Работа № 6. Определение биомассы и продуктивности растительного сообщества, как результата образования и разложения органического вещества (с предварительным описанием параметров фитоценоза) 28
Глава II. ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БИОТЫ 33
Работа № 7. Определение устойчивости растений к высоким температурам 35
Работа № 8. Определение температурного порога коагуляции белков цитоплазмы клеток разных растений 36
Работа № 9. Определение устойчивости клеток различных растений к обезвоживанию 38
Работа № 10. Влияние низких температур на коагуляцию белков у растений 39
Работа № 11. Определение устойчивости побегов древесных растений к низким температурам 41
Работа № 12. Определение устойчивости растений к засолению почвы и воздуха 44
Работа № 13. Определение устойчивости растений к сернистому газу (А), хлору (Б) и аммиаку (В). Выявление биоиндикаторов 47
Работа № 14. Определение сравнительной устойчивости древесных растений к выхлопным газам автотранспорта. Выявление биоиндикаторов 49
Работа № 15. Влияние солей тяжелых металлов на плазмолиз протоплазмы растительной клетки 52
Работа № 16. Влияние солей тяжелых металлов на коагуляцию растительных и животных белков 54
Глава III ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 56
Работа № 17. Количественный учет микроорганизмов в воздушной среде рабочих помещений. Влияние летучих выделений растений на содержание микроорганизмов в воздухе 57
Работа № 18. Оценка фитонцидной активности растений и токсичности оседающей на них пыли в опытах с простейшими и с насекомыми 60
Работа № 19. Определение антимикробных свойств высших растений и биологической загрязненности разных вод методом "подводной пробы" 64
Работа № 20. Качественное распознавание минеральных удобрений, как возможных загрязнителей почв и сельхозпродукции 66
Работа №21. Загрязнение пищевых продуктов нитратами и их определение в различных овощных культурах в зависимости от вида, сорта, органа, ткани: 75
Работа № 2 2. Автотранспорт - основной загрязнитель биосферы больших городов. Определение загруженности улиц автотранспортом и некоторых параметров окружающей среды, усугубляющих загрязнение 82
Работа № 23. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта на участке магистральной улицы (по концентрации СО) 84
Работа № 24. Альтернативное топливо, резко снижающее загрязнение окружающей среды - этиловый и другие спирты. Метод получения этанола из продуктов растениеводства 88
Работа № 25. Утилизация отходов - одна из проблем охраны окружающей среды. Получение биогаза из органических остатков 91
Работа № 26. Изменение продолжительности жизни людей во временном плане под влиянием антропогенных факторов 94
Глава IV. БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 96
Работа № 27. Уменьшение содержания хлорофилла в листьях растений - биоиндикационный признак неблагоприятных условий среды. Определение хлорофилла фотометрически 97
Работа № 28. Накопление фенольных соединений в органах цветковых растений, мхах, лишайниках, как проявление защитной реакции на неблагоприятные условия среды 101
Работа № 29. Изменение цвета флавоноидных пигментов различных цветковых растений под влиянием рН среды, солей тяжелых металлов 104
Работа № 30. Определение зольности листьев" хвои, почек и коры древесных растений, как индикационного признака загрязнения воздушной среды тяжелыми металлами ПО
Работа № 31. Накопление серы в листьях и коре древесных растений в разных условиях загрязнения среды сернистым газом 112
Работа № 32. Изменение феноритмов у растений -интегральный индикационный показатель. Проведение фенологических наблюдений. Построение феноспектров и их анализ 115
Работа № 33. Определение влажности листьев и их тургорного состояния как индикационных признаков в условиях уличных посадок городских экосистем 122
Работа № 34. Определение площади листьев у древесных растений в загрязненной и чистой зонах 123
Работа № 35. Обследование состояния придорожных посадок древесных растений на центральных улицах города (I), в защитных зонах предприятий, работающих на органическом топливе (II) 126
Работа № 36. Определение поражения и омертвления тканей листа при антропогенном загрязнении воздушной среды: А) по проценту пораженной ткани, Б) по диагностике живых и мертвых тканей 129
Работа № 37. Определение загрязнения окружающей среды пылью по ее накоплению на листовых пластинках растений. Построение карты загрязнения территории пылью. Оценка токсичности пыли 131
Работа № 38. Определение состояния окружающей среды в прошлые годы по радиальному приросту древесных растений 133
Работа № 39. Определение состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных 135
Работа № 40. Оценка состояния окружающей среды по наличию, обилию и разнообразию видов лишайников (лихеноиндикация) 138
Работа № 41. Биомониторинг атмосферного загрязнения по реакции пыльцы различных растений-индикаторов 142
Работа № 42. Определение плодородия почвы по ее цвету и продуктивности растений 144
Работа № 43. Определение засоленности почв городских улиц по сухому остатку почвенной вытяжки 147
Работа № 44. Качественное определение легко-и среднерастворимых форм химических элементов в почвах городских улиц 149
Работа № 45. Определение токсичности сернистого газа, почв, воды, пестицидов методом высечек листьев (но разрушению хлорофилла) 151
Работа № 46. Бйотестирование летучих токсических веществ, воды, вытяжки из почвы, пестицидов по прорастанию семян 155
Работа № 47. Биотестирование растворенных токсических веществ по росту отрезков колеоптилей пшеницы 157
Работа № 48. Биотестирование токсичности субстрактов но проросткам различных растений-индикаторов 160
Работа № 49. Определение кислотности и токсичности осадков, выпадающих в зонах загрязнения 163
Работа № 50. Методы биотестирования качества природных и сточных вод: а) с рачком дафния магна, б) с ряской и элодеей 165
ЧАСТЬ II. ХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 173
Глава V. МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА 174
Работа № 51. Определение запыленности воздуха 177
Работа № 52. Определение диоксида серы 180
Работа № 53. Определение диоксида азота 182
Работа № 54. Определение аэрозоля серной кислоты и растворимых сульфатов 185
Работа № 55. Контроль выбросов загрязняющих веществ промышленными источниками. Определение скорости и объема воздуха или газа 187
Работа № 56. Определение запыленности вентиляционного воздуха, массы выброса и эффективности пылеулавливающей установки 192
Работа № 57. Контроль выбросов загрязняющих веществ автотранспортом 194
Работа № 58. Расчет условий рассеивания выбросов промышленных предприятий 198
Глава VI. МОНИТОРИНГ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ РАЗЛИЧНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 201
Работа № 59. Определение микроклимата помещений 203
Работа № 60. Определение фенола в воздухе помещений, отделанных полимерами 205
Работа № 61. Определение формальдегида в помещениях с полимерным покрытием 207
Работа № 62. Определение запыленности помещений 211
Работа № 63. Определение марганца в сварочном аэрозоле 212
Работа № 64. Определение угарного газа на рабочем месте 215
Работа № 65. Определение свинца в смывах со стен и оборудования 216
Работа № 66. Определение ртути в смывах со стен и оборудования 218
Глава VII. МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 221
Работа № 67. Определение показателей, характеризующих органолептические свойства воды (температура, прозрачность, цвет, осадок, пленка, запах, вкус и привкусы) 223
Работа № 68 Определение активной реакции (рН) 227
Работа № 69. Определение сухого остатка 228
Работа № 70. Определение общей жесткости 230
Работа № 71. Определение хлоридов 232
Работа № 72. Определение железа (общего) фотометрическим способом 233
Работа № 73. Определение перманганатной окисляемости 237
Работа № 74. Определение ионов аммония 240
Работа № 75. Определение нитритного азота 242
Работа № 76. Определение нитратного азота 243
Работа № 77. Определение растворенного кислорода по Винклеру 245
Работа № 78. Определение поверхностно-активных веществ (ПАВ) 247
Глава VIII. МОНИТОРИНГ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА 250
Работа № 79. Определение содержания сероводорода в почве, загрязненной нефтепродуктами 253
Работа № 80. Определение меди. 255
Работа № 81. Определение азота нитратов 257
Приложение 259
Словарь используемых терминов 276
Литература 277.

Практикум по экологии и охране окружающей среды. Федорова А.И., Никольская А.Н.

М.: 2001. - 288 с.

Формат: pdf

Размер: 12 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
ЧАСТЬ I. ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. БИОИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ 7
Глава I. СОСТАВЛЯЮЩИЕ СТАБИЛЬНОГО СУЩЕСТВОВАНИЯ БИОСФЕРЫ. (Глобальная продукция, разложение, биомасса) 8
Работа № 1. Определение образования органического ветцргтиа в лигтьях растений в процессе фотосинтеза (по содержанию углерода) 10
Работа № 2. Определение накопления органического вещества в биомассе растений и в почве 14
Работа № 3. Определение расхода органического вещества растениями при дыхании 16
Работа № 4. Разложение органических веществ воды и почвы с определением некоторых конечных продуктов 19
Работа № 5. Микроорганизмы - один из глазных компонентов, обеспечивающих стабильность биосферы Земли. Выявление и количественный учет микроорганизмов в педосфере (почве) и гидросфере 23
Работа № 6. Определение биомассы и продуктивности растительного сообщества, как результата образования и разложения опганического вещества (с предварительным описанием параметров фитоценоза) 28
Глава II. ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БИОТЫ 33
Работа № 7. Определение устойчивости растений к высоким температурам 35
Работа № 8. Определение температурного порога коагуляции белков цитоплазмы клеток разных растений 36
Работа № 9. Определение устойчивости клеток различных растений к обезвоживанию 38
Работа № 10. Влияние низких температур на коагуляцию белков у растений 39
Работа № 11. Определение устойчивости побегов древесных растений к низким температурам 41
Работа № 12. Определение устойчивости растений к засолению почвы и воздуха 44
Работа № 13. Определение устойчивости растений к сернистому газу (А), хлору (Б) и аммиаку (В). Выявление биоиндикаторов 47
Работа № 14. Определение сравнительной устойчивости древесных растений к выхлопным газам автотранспорта. Выявление биоиндикаторов 49
Работа № 15. Влияние солей тяжелых металлов на плазмолиз протоплазмы растительной клетки 52
Работа № 16. Влияние солей тяжелых металлов на коагуляцию растительных и животных белков 54
Глава III ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 56
Работа № 17. Количественный учет микроорганизмов в воздушной среде рабочих помещений. Влияние летучих выделений растений на содержание микроорганизмов в воздухе 57
Работа № 18. Оценка фитонцидной активности растений и токсичности оседающей на них пыли в опытах с простейшими и с насекомыми 60
Работа № 19. Определение антимикробных свойств высших растений и биологической загрязненности разных вод методом "подводной пробы" 64
Работа № 20. Качественное распознавание минеральных удобрений, как возможных загрязнителей почв и сельхозпродукции 66
Работа №21. Загрязнение пищевых продуктов нитратами и их определение в различных овощных культурах в зависимости от вида, сорта, органа, ткани: 75
Работа № 2 2. Автотранспорт - основной загрязнитель биосферы больших городов. Определение загруженности улиц автотранспортом и некоторых параметров окружающей среды, усугубляющих загрязнение 82
Работа № 23. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта на участке магистральной улицы (по концентрации СО) 84
Работа № 24. Альтернативное топливо, резко снижающее загрязнение окружающей среды - этиловый и другие спирты. Метод получения этанола из продуктов растениеводства 88
Работа № 25. Утилизация отходов - одна из проблем охраны окружающей среды. Получение биогаза из органических остатков 91
Работа № 26. Изменение продолжительности жизни людей во временном плане под влиянием антропогенных факторов 94
Глава IV. БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 96
Работа № 27. Уменьшение содержания хлорофилла в листьях растений - биоиндикационный признак неблагоприятных условий среды. Определение хлорофилла фотометрически 97
Работа № 28. Накопление фенольных соединений в органах цветковых растений, мхах, лишайниках, как проявление защитной реакции на неблагоприятные условия среды 101
Работа № 29. Изменение цвета флавоноидных пигментов различных цветковых растений под влиянием рН среды, солей тяжелых металлов 104
Работа № 30. Определение зольности листьев" хвои, почек и коры древесных растений, как индикационного признака загрязнения воздушной среды тяжелыми металлами ПО
Работа № 31. Накопление серы в листьях и коре древесных растений в разных условиях загрязнения среды сернистым газом 112
Работа № 32. Изменение феноритмов у растений -интегральный индикационный показатель. Проведение фенологических наблюдений. Построение феноспектров и их анализ 115
Работа № 33. Определение влажности листьев и их тургорного состояния как индикационных признаков в условиях уличных посадок городских экосистем 122
Работа № 34. Определение площади листьев у древесных растений в загрязненной и чистой зонах 123
Работа № 35. Обследование состояния придорожных посадок древесных растений на центральных улицах города (I), в защитных зонах предприятий, работающих на органическом топливе (II) 126
Работа № 36. Определение поражения и омертвления тканей листа при антропогенном загрязнении воздушной среды: А) по проценту пораженной ткани, Б) по диагностике живых и мертвых тканей 129
Работа № 37. Определение загрязнения окружающей среды пылью по ее накоплению на листовых пластинках растений. Построение карты загрязнения территории пылью. Оценка токсичности пыли 131
Работа № 38. Определение состояния окружающей среды в прошлые годы по радиальному приросту древесных растений 133
Работа № 39. Определение состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных 135
Работа № 40. Оценка состояния окружающей среды по наличию, обилию и разнообразию видов лишайников (лихеноиндикация) 138
Работа № 41. Биомониторинг атмосферного загрязнения по реакции пыльцы различных растений-индикаторов 142
Работа № 42. Определение плодородия почвы по ее цвету и продуктивности растений 144
Работа № 43. Определение засоленности почв городских улиц по сухому остатку почвенной вытяжки 147
Работа № 44. Качественное определение легко-и среднерастворимых форм химических элементов в почвах городских улиц 149
Работа № 45. Определение токсичности сернистого газа, почв, воды, пестицидов методом высечек листьев (но разрушению хлорофилла) 151
Работа № 46. Бйотестирование летучих токсических веществ, воды, вытяжки из почвы, пестицидов по прорастанию семян 155
Работа № 47. Биотестирование растворенных токсических веществ по росту отрезков колеоптилей пшеницы 157
Работа № 48. Биотестирование токсичности субстрактов но проросткам различных растений-индикаторов 160
Работа № 49. Определение кислотности и токсичности осадков, выпадающих в зонах загрязнения 163
Работа № 50. Методы биотестирования качества природных и сточных вод: а) с рачком дафния магна, б) с ряской и элодеей 165
ЧАСТЬ II. ХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 173
Глава V. МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА 174
Работа № 51. Определение запыленности воздуха 177
Работа № 52. Определение диоксида серы 180
Работа № 53. Определение диоксида азота 182
Работа № 54. Определение аэрозоля серной кислоты и растворимых сульфатов 185
Работа № 55. Контроль выбросов загрязняющих веществ промышленными источниками. Определение скорости и объема воздуха или газа 187
Работа № 56. Определение запыленности вентиляционного воздуха, массы выброса и эффективности пылеулавливающей установки 192
Работа № 57. Контроль выбросов загрязняющих веществ автотранспортом 194
Работа № 58. Расчет условий рассеивания выбросов промышленных предприятий 198
Глава VI. МОНИТОРИНГ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ РАЗЛИЧНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 201
Работа № 59. Определение микроклимата помещений 203
Работа № 60. Определение фенола в воздухе помещений, отделанных полимерами 205
Работа № 61. Определение формальдегида в помещениях с полимерным покрытием 207
Работа № 62. Определение запыленности помещений 211
Работа № 63. Определение марганца в сварочном аэрозоле 212
Работа № 64. Определение угарного газа на рабочем месте 215
Работа № 65. Определение свинца в смывах со стен и оборудования 216
Работа № 66. Определение ртути в смывах со стен и оборудования 218
Глава VII. МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 221
Работа № 67. Определение показателей, характеризующих органолептические свойства воды (температура, прозрачность, цвет, осадок, пленка, запах, вкус и привкусы) 223
Работа № 68 Определение активной реакции (рН) 227
Работа № 69. Определение сухого остатка 228
Работа № 70. Определение общей жесткости 230
Работа № 71. Определение хлоридов 232
Работа № 72. Определение железа (общего) фотометрическим способом 233
Работа № 73. Определение перманганатной окисляемости 237
Работа № 74. Определение ионов аммония 240
Работа № 75. Определение нитритного азота 242
Работа № 76. Определение нитратного азота 243
Работа № 77. Определение растворенного кислорода по Винклеру 245
Работа № 78. Определение поверхностно-активных веществ (ПАВ) 247
Глава VIII. МОНИТОРИНГ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА 250
Работа № 79. Определение содержания сероводорода в почве, загрязненной нефтепродуктами 253
Работа № 80. Определение меди. 255
Работа № 81. Определение азота нитратов 257
Приложение 259
Словарь используемых терминов 276
Литература 277

Пояснительная записка

Экология - это наука о связях живых организмов с окружающей средой. Эти связи образуют единую и очень сложную систему, которую мы называем биосферой. Современное человечество, вооруженное техникой и использующее огромное количество энергии, представляет мощную силу, воздействующую на неё. Если эти воздействия не будут учитывать природные законы и связи, установившиеся за миллионы лет, могут возникнуть катастрофические последствия. Ученые уже обеспокоены тенденцией нарастания неустойчивости биосферы, вызванной деятельностью человека.

Поэтому экология в настоящее время приобретает особое значение как наука, помогающая найти пути выхода из возникающего кризиса, а экологическое образование формирует экологическую культуру и ответственность личности и общества, обеспечивая его выживание и развитие.

В зависимости от учебного плана на изучение темы “Основы экологии” отводится в 9 кл. - 10 ч., в 11 кл. - 7 или 14 ч. Таким образом, с теорией учащиеся 11 кл. знакомы. Проблема в том, чтобы выпускники могли применять знания для решения практических задач. Для этого мною составлено данное учебно-методическое пособие. В практикуме представлены практические работы, которые:

1. Обучают умению изучать и оценивать состояние окружающей среды, проводить небольшие эксперименты, наблюдения, мини исследования решать экологические задачи;

2. Воспитывают потребность соблюдения здорового образа жизни и улучшения состояния окружающей среды;

3. Развивают способности к целевому, причинному и вероятностному анализу экологических ситуаций;

4. Формируют обще-учебные навыки работы с биологической и справочной литературой, с диаграммами, графиками.

В практикуме 6 практических занятий, которые охватывают практически все вопросы темы “Общая экология” в 11 классе.

Практикум можно использовать как один из возможных вариантов практических занятий, последовательность которых, временные рамки, а также отбор содержания могут корректироваться по усмотрению учителя. Допустимо использование фрагментов практических работ при базовом уровне обучения биологии, к тому же весь практикум может быть использован как элективный учебный предмет в классах социально-гуманитарного профиля.

Тема: “Среда обитания организмов и ее факторы”

Практическое занятие № 1. “Экологические факторы среды и их взаимодействие”

Цель: изучить законы зависимости организмов от факторов среды.

Изучить экологические факторы среды и их взаимодействие;
Научиться работать с диаграммами;
Научиться строить графики зависимости.

Вводная беседа.

Экологические факторы – это условия среды.

Различают: абиотические, биотические и антропогенные факторы.

Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по-разному. Тем не менее есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды.

Главный из них - закон оптимума, который выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. На графике он выражается симметричной кривой, показывающей, как изменяется жизнедеятельность вида при постепенном увеличении меры фактора.

Для понимания связи видов со средой не менее важен закон ограничивающего фактора. Он гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений. Именно от него и зависит в данный конкретный период выживание особей.

1. Перед вами график зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки от двух факторов: влажности и температуры.

1) Определите, какой фактор будет ограничивающим в точке с координатами:

а) влажность - 20%; температура - 25°С

б) влажность - 80%; температура - 2°С

в) влажность - 80%; температура - 40°С

2) Назовите диапазон оптимальной для вида:

температуры

влажности

3) Назовите пределы выносливости вида:

по температуре

по влажности

2. Используя рисунок задания 1, подумайте и запишите, в каком из районов опасность размножения яблоневой плодожорки выше: в районе со средними летними температурами от 20 до 25°С и относительной влажностью 70-90% или в районе со средними летними температурами от 30 до 35°С и влажностью 30-40%:

3. Используя рисунок задания 1, постройте два графика зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки от действия температуры при относительной влажности 80% и 30%.

Объясните, почему эти графики отличаются друг от друга:

4. Объясните, почему все графики зависимости численности (или смертности) от фактора среды будут иметь вид колоколообразной кривой:

Тема “Адаптация организмов”

Практическое занятие №2 “Изучение биоритмов”.

Цель: Изучить особенности индивидуальных биоритмов с целью оптимизации работоспособности.

научиться измерять по пульсу ритм сердечных сокращений;
научиться строить графики биоритма.

Вводная беседа:

В ходе исторического развития человек приспособился к определенному ритму жизни, обусловленному ритмическими изменениями в природной среде и энергетической динамикой обменных процессов. В настоящее время известно более 100 ритмических процессов в организме, называемых биоритмами. К ним относятся ритмы работы сердца, дыхания, биоэлектрической активности мозга.

Центральное место среди всех ритмических процессов занимают суточные ритмы, имеющие наибольшее значение для организма. Реакция организма на любое воздействие зависит от фазы суточного ритма (то есть от времени суток). Эти знания вызвали развитие новых направлений в медицине-хронодиагностики, хронотерапии, хронофармокологии.

Ход работы

1. Измерьте у себя по пульсу ритм сердечных сокращений в спокойном состоянии в разное время суток (например, в 8, 15 и 21 час). Повторите измерение в течение 3-4 дней. Сопоставьте результаты.

2. Составьте результаты и постройте графики.

3. Проявляется ли суточный ритм в частоте ваших сердечных сокращений?

4. Если бы от вас зависела организация работы в ночную смену на предприятии, что бы вы выбрали:

а) постоянную ночную работу с повышенной оплатой для тех, кто согласен на такой режим,

б) чередование дневной и ночной работы для каждого, с увеличенным отдыхом после ночи,

в) только дневную работу для одних и чередование дневных и ночных смен для других работников, какие-либо другие формы организации труда? Обоснуйте ответ.

5. Как по-вашему, лучше организовать доставку спортивной команды на всемирные соревнования из Москвы до Японии:

а) самолетом за два дня до соревнования;

б) самолетом за две недели до его начала;

в) поездом и затем на корабле за неделю до его начала? Обоснуйте решение.

Тема “Местообитание и экологические ниши”

Практическое занятие №3 “Составление экологической характеристики вида (экологическая ниша) и размещение комнатных растений в зависимости от этой характеристики.

Цель: закрепить понятие “экологическая характеристика”, убедиться в необходимости знаний об экологии растений для оптимального размещения их в классе и дома.

Вводная беседа:

Приспособленность к среде обитания комнатных растений обусловлена их морфологией, анатомией и физиологией. Для того, чтобы растение хорошо развивалось и росло, необходимо выявить его экологическую характеристику. Экологическая характеристика отражает отношение растения к свету, влажности, температуре, составу воздуха и т.д., т.е. все параметры экологической ниши.

Ход работы

1. Определите, какие комнатные растения имеются в классном помещении.

2. Выясните по паспортным данным родину каждого из этих комнатных растений.

3. Выясните по картам “Климатическая карта мира”, “Природные зоны”, какие условия существуют на родине каждого комнатного растения. Заполните таблицу:

4. Выберите 4-5 комнатных растений, чтобы предложить план размещения их в помещении в зависимости от абиотических факторов (от освещенности). Заполните таблицу:

5. Отметьте на плане помещения растения, зная их отношение к свету (растения обозначьте номерами).

6. Проверьте, правильно ли расставлены растения в классе, дома.

Тема “Конкурентные взаимодействия”

Практическое занятие №4 “Изучение межвидовой конкуренции”.

Цель: провести эксперимент, доказывающий существование в природе межвидовой борьбы за существование.

Оборудование: стеклянные банки (800 мл) с песком, кусочки черного или белого хлеба, фруктов, разбавленное варенье, ватные пробки, химические стаканы, восковой карандаш или маркеры, проволочные петли, спиртовки, фильтровальная бумага.

Вводная беседа:

Конкуренция чрезвычайно широко распространена в природе. Её подразделяют на внутривидовую и межвидовую.

Формы проявления межвидовой конкуренции могут быть весьма различными: от жестокой борьбы до почти мирного сосуществования.

Заранее подготовьте культуру плесеней, примерно за неделю до урока “Борьба за существование”.

Для этого:

1) В банку насыпьте слой влажного песка и поместите на него увлажненные кусочки хлеба (черного или белого). Банку закройте крышкой, выложенной изнутри фильтровальной бумагой. Затем поставьте в теплое место. При этом песок и фильтровальную бумагу постоянно увлажняйте. Получите, таким образом, белую плесень-мукор.

2) В точно такую же банку поместите кусочки фруктов или разбавленное варенье. Методика проращивания точно такая же, как в предыдущем опыте. Однако в данном случае вырастет сизая плесень – пеницилл.

Если в природе существует межвидовая борьба за существование, то по принципу конкурентного исключения Гаузе: лучше будет чувствовать себя тот вид плесневого гриба, для которого пищевая среда благоприятна. Развитие другого вида будет угнетено.

Ход работы

Поместите в одну часть пробирок кусочки хлеба, в другую - кусочки фруктов. Все питательные среды увлажняйте водой. Почему для опыта берут два вида питательных сред?
Перенесите в пробирки с одинаковой средой: в одну- споры белой плесени, в другую- сизой плесени, в третью- обеих.
Закройте пробирки и подпишите их (восковым карандашом или маркером). Поместите пробирки на 10-12 дней в теплое место.
Рассмотрите пробирки. В какой из пробирок питательная среда более благоприятна, способствует плодовитости плесени? В какой из пробирок питательная среда менее благоприятна?
Докажите, что результаты эксперимента подтверждают существование в природе межвидовой борьбы за существование.

Тема “Экологические сообщества”

Практическое занятие №4 “Изучение видового разнообразия и цепей питания в искусственной экосистеме”.

Цель: выявить цепи питания в аквариуме, показать роль человека в поддержании равновесия в искусственной экосистеме.

Оборудование: микроскопы, пипетки, предметные и покровные стекла, вата, марлевые салфетки, аквариум с его живыми обитателями.

Вводная беседа:

В аквариумах обычно выращивают такие растения, как уруть, водокрас, водяной мох. Из животных чаще всего встречаются прудовики, катушки, шаровки, аквариумные рыбки (гуппи, меченосцы и т.д.). Из микроскопических ракообразных - дафнии, водяные ослики. Из простейших - инфузории, амебы, коловратки, сувойки. Все эти живые организмы связаны друг с другом трофическими связями.

Ход работы

1. Рассмотрите каплю воды из аквариума под микроскопом, предварительно расположив в капле несколько нитей ваты для затруднения движения простейших и ракообразных.

2. Определите, какие микроскопические организмы обитают в аквариуме.

3. Какие водные растения произрастают в аквариуме?

4. Каких представителей позвоночных вы заметили (моллюски, ракообразные и т.д.)?

5. Какие аквариумные рыбки обитают в аквариуме? Заполните таблицу по результатам наблюдений:

6. Составьте все возможные пищевые цепи в аквариумной экосистеме.

7. Постройте пищевую сеть для этой искусственной экосистемы.

8. Какую роль выполняет человек в искусственной экосистеме?

9. Сравните аквариум с естественным водоемом. Что общего и какие различия у этих экосистем? Заполните таблицу:

10. Сделайте вывод по работе.

Тема: “Структура сообществ”

Практическое занятие №5 “Структура сообщества. Пищевые цепи и экологические пирамиды”.

Цель: научиться применять знания о структуре сообществ и взаимосвязях организмов в них при изучении природных сообществ ЯНАО.

1) уметь выделять группы организмов в сообществе;

2) составлять пищевые цепи сообщества;

3) уметь строить пирамиды биомассы и чисел.

Вводная беседа:

В биоценозах выделяют три группы организмов:

Продуценты;

Консументы;

Редуценты.

Они теснейшим образом связаны между собой и с неживой природой. Связь эта выражается через передачу вещества и энергии, то есть цепь питания.

Графическое выражение цепи питания называется экологической пирамидой.

1. Выпишите по рисунку виды, относящиеся к:

а) продуцентам,

б) консументам I порядка,

в) консументам II или III порядка.

2. Какие организмы тундры выполняют функцию редуцентов (разрушителей)?

3. Что произойдет, если в тундре будут полностью уничтожены волки, полярные совы, песцы?

4. Составить пищевые цепи сообществ: 3 пастбищные и 2 дендритные.

Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около 10 %), постройте пирамиду биомассы следующей пищевой цепи:

предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня. Биомасса растений на исследуемой территории составляет 40 тонн.

Постройте пирамиду чисел этой пищевой цепи, зная, что биомасса:

1 побега травянистого растения - 5 г (0,005 кг);

1 кузнечика - 10 г (0,01 кг);

1 лягушки - 10 г (0,01 кг);

1 ужа около 100 г (0,1 кг);

1 змееяда около 2 кг.

Рассчитанные значения впишите в таблицу:

Представители трофических уровней	Рассчитанная биомасса (кг)	Рассчитанная численность (особи)
Растения
Кузнечики

Тема “Загрязнение окружающей среды”

Практическое занятие №6 “Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта”.

Цель: изучить влияние автотранспорта на загрязнение воздуха.

Научить высчитывать количество выбросов вредных веществ.
Научить обрабатывать результаты.

Оборудование: пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

Вводная беседа:

Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидами азота NOх (смесью оксидов азота NO и NO 2) и угарным газом, содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50% по NOх от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание СО и NOх можно обнаружить в выхлопных газах не отрегулированного двигателя, а также двигателя в режиме прогрева.

Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных (отработанных) газов, за определённый промежуток времени.

К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3–10% об.), углеводороды- несгоревшее топливо (до 3% об.) и оксиды азота (до 0,8%), сажа.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, может быть оценено расчётным методом. Исходными данными для расчёта количества выбросов являются:

Количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;

Нормы расхода топлива автотранспортом (средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города приведены в таблице №1);

Таблица 1

Значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (приведены в таблице № 2).

Таблица 2

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км (то есть равного удельному расходу).

Ход выполнения работы:

1. Выберите участок автотрассы вблизи школы (места жительства, отдыха) длинной 0,5-1 км., имеющий хороший обзор (из окна школы, из парка, с пришкольной территории).

2. Измерьте шагами длину участка (1 м.), предварительно определив среднюю длину своего шага.

3. Определите количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в какой-либо период времени, например в течение, 20 минут. При этом заполняйте таблицу № 3(для примера в таблице заполнена строка “Легковые автомобили”):

Таблица 3

Тип автотранспорта	Количество, шт.	Всего за 20 минут	За 1 час, Ni, шт.	Общий путь за 1 час, L км
1	2	3	4	5
Легковые автомобили		14	42
Грузовые автомобили
Автобусы
Дизельные грузовые автомобили

4. Количество единиц автотранспорта за 1 час рассчитывают, умножая на 3 количество, полученное за 20 минут.

5. Расчитайте общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (Lкм) по формуле: Li= Ni . I,

где Ni - количество автомобилей каждого типа за 1 час;

I - обозначение типа автотранспорта;

l - длина участка, км.

Полученный результат занесите в таблицу 3.

6. Рассчитайте количество топлива (Qi, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле: Qi= Li Yi

Значение Yi возьмите из таблицы 1.

Полученный результат занесите в таблицу 4.

Определите общее количество сожженного топлива каждого вида ({Q) и занесите результат в таблицу 4.

Таблица 4

Тип автомобиля	Qi, в том числе
Тип автомобиля		Дизельное топливо
Легковые автомобили
Грузовые автомобили
Автобусы
Дизельные грузовые автомобили
Всего {Q

7. Рассчитайте количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и всего по таблице 5.

Таблица 5

Вид топлива	{Q,л}	Количество вредных веществ, л
		СО	Углеводороды	NO 2
Бензин
Дизельное топливо
Всего (V), л

Обработка результатов и выводов.

1. Рассчитайте:

а) массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле: m= V M: 22, 4;

б) количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды.

Результаты запишите в таблицу 6.

Таблица 6

2. Принимая во внимание близость к автомагистрали жилых и общественных зданий, сделайте вывод об экологической обстановке в районе исследованного вами участка автомагистрали.

Список используемой литературы

Верзилин Н.М., Корсунская В.М. Общая методика преподавания биологии: Учебник для студентов пед. ин-тов по биол. спец. 4-8 изд. - М.: Просвещение, 1995-340 с.
Всесвятский Б.В. Системный подход к биологическому образованию в средней школе: Кн. Для учителя.- М.: Просвещение, 1995. - 143с.
Грин Н., Стаун У., Тейлор Д. Биология: в 3т. М.: Мир, 1990. Т.3 - 286 с.
Зверев И.Д., Мягкова А.Н. Общая методика преподавания биологии: Пособие для учителя. - М.: Просвещение, 1995. -191 с.
Комиссаров Б.Д. Методологические проблемы школьного биологического образования.- М.: Просвещение, 1996. -160 с.
Лернер И.Я. Система методов обучения и их практическое применение/Биология в школе.- 1998-№3 - C. 52-55.
Совершенствование обучения биологии: Сб.науч.тр./Ред.кол.: А.Н.Мягкова/отв.ред./и др. - Изд. 1998. -120 с.
Хрипкова А.Г. и др. Методика преподавания факультативных курсов по биологии. - Просвещение, 1998. -174 с.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ФГОУ ВПО «Алтайский государственный университет»

Биологический факультет

Кафедра экологии растений и животных

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

Барнаул 2005

Составители:

Рецензент:

Практикум по экологии / Составители …– Барна5. - … с.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..

ГЛАВА 1. БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ……...

Работа № … Уменьшение содержания хлорофилла в листьях растений – биоиндикационный признак неблагоприятных условий среды. Определение хлорофилла фотометрически ………………………………….

Работа № … Накопление фенольных соединений в органах цветковых

растений, как проявление защитной реакции на неблагоприятные условия среды

Работа № … Определение площади листьев у древесных растений

в загрязненной и чистой зонах

Работа № … Определение состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных

Работа № … Оценка состояния окружающей среды по наличию, обилию и разнообразию видов лишайников (лихеноиндикация)

Работа № … Биоиндикация качества воды по животному населению

Работа № … Фаунистическая биоиндикация антропогнного воздействия на почвы

Работа №… Определение признаков избытка микро - и макроэлементов в почве методом биодиагностики

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

2.1. Отбор проб атмосферного воздуха

2.2 Физико-химические методы оценки экологического состояния воздушной среды

Работа № … Определение запыленности воздуха

Работа №… Оценка содержания в воздухе углекислого газа

Работа № … Определение окиси углерода в атмосферном воздухе

Работа № … Определение сернистого ангидрида

Работа № … Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автотранспорта (по концентрации СО)

ГЛАВА 3. МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

3.2. Физико-химические методы анализа качества вод

Работа № … Определение показателей, характеризующих органолептические свойства воды (температура, прозрачность, цвет, осадок, пленка, запах, вкус и привкусы)

Работа № … Определение активной реакции (рН)

Работа № …. Определение сухого остатка

Работа № … Определение общей жесткости

Работа № … Определение щелочности воды

Работа №… Определение хлоридов

Работа № … Определение железа (общего) фотометрическим способом

Работа № … Определение ионов аммония

Работа № … Определение нитритного азота

Работа № … Определение нитратного азота

Работа № … Определение растворенного кислорода по Винклеру

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ПОЧВ

4.1. Пробоотбор и подготовка образцов к исследованию

4.2. Физико-химические методы исследования почв

Работа №… Определение физических свойств почв

Работа № … Качественное определение химических элементов в почве

Работа № … Определение азота нитратов

ГЛАВА 5. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАБОЧИХ МЕСТ И ПОМЕЩЕНИЙ.

Работа № … Определение микроклимата помещений

P. S. В случае отсутствия колбы Бунзена, стеклянных фильтров и насоса, их можно заменить центрифугированием вытяжки хлорофилла.

Материал: листья растений-индикаторов, собранные в "загрязненной" и "чистой" зонах.

Ход работы

При работе с сухим материалом берут навеску 0,5-1 г, со свежим - 1-2 г. Предварительно определяют влажность листьев. Навеску растительного материала (исключая жилки) тщательно измельчают в фарфоровой ступке с битым стеклом, добавляя мел или углекислый магний. Извлечение хлорофилла из сухого материала можно производить 90%-ным спиртом или 80-85%-ным ацетоном , а из свежего - 96-98%-ным спиртом или абсолютным ацетоном.

К растертому растительному материалу прибавляют немного растворителя и материал продолжают растирать вместе с растворителем.

В колбе Бунзена в отверстие пробки укрепляют стеклянный фильтр № 2 или № 3 (диаметр фильтра должен соответствовать количеству исследуемого материала). Колбу соединяют с насосом и производят отсасывание жидкости. Жидкость из ступки сливают по стеклянной палочке в воронку-фильтр, предварительно смазав вазелином снаружи носик ступки. В ступку приливают 4-5 мл растворителя и вновь растирают в течение минуты, затем опять сливают в воронку. Эту манипуляцию повторяют 2-3 раза, затем переносят на фильтр всю растертую массу, уплотняют ее палочкой и отсасывают. Ступку ополаскивают несколько раз растворителем, выливая его на уплотненный материал в воронку, где ему дают постоять 2-3 минуты, после чего отсасывают. Промывание ведут до тех пор, пока стекающий раствор не станет бесцветным. Затем экстракт переносят в мерную колбу на 50 мл, ополаскивая несколько раз Бунзеновскую колбу и выливая в мерную. Вытяжку доводят до черты растворителем.

Колориметрирование раствора производят на фотоэлектроколориметре с красным светофильтром. Если жидкость окрашена в интенсивно зеленый цвет, ее необходимо разбавить, так как при больших концентрациях величины на ФЭКе могут выходить за пределы разрешающей способности прибора.

Для пересчета хлорофилла на стандартные величины используют раствор Гетри, который готовится следующим образом: 1) 1%- ный раствор CuSO4 5Н2О (берут только синие кристаллы), 2) 2%-ный раствор К2Сr2О7, 3) 7%-ный раствор аммиака (на 7 мл 18%-ного аммиака надо взять 11 мл воды). Для изготовления стандарта в мерную колбу емкостью 100 мл точно отмеривают растворы (СuSО4 5Н2О - 28,5 мл, К2Сr2Омл, NH4OH - 10 мл), доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают.

Раствор Гетри по окраске колориметрически эквивалентен раствору кристаллического хлорофилла по содержанию последнего 85г в литре.

Методом разбавления стандартного раствора строят калибровочную кривую, где по оси абсцисс откладывают содержание хлорофилла (мг/л), а по оси ординат - оптическую плотность. Калибровочную кривую строят от концентрации 0,085 мг/л (1 мл исходного раствора и 99 мл воды) до 7,65 мг/л (90 мл исходного раствора и 10 мл воды).

Измерения на ФЭКе производят несколько раз, затем вычисляют среднее. По полученным данным определяют концентрацию хлорофилла в опытных образцах по калибровочной кривой. Затем вычисляют количество хлорофилла в мг/г листа (по сырой или сухой массе).

Схема записи результатов анализов

Навеска, мг	Объем вытяжки, мл	Показания ФЭКа	Количество хлорофилла по калибровочной кривой, мг/50 мл

Работа № … Накопление фенольных соединений в органах цветковых

растений, как проявление защитной реакции на неблагоприятные

условия среды

Фенольные вещества представляют собой большую и разнообразную группу ароматических соединений, очень распространенную в растительном мире (катехины, антоцианы, флавоны и т. д.). На их долю приходится до 2-3% массы органического вещества, а в некоторых случаях - до 10% и более.

Одним из возможных путей образования фенольных веществ является их биосинтез из углеводов, образующихся в процессе фотосинтеза. Кроме того, фенольные вещества могут появляться в ответ на неблагоприятные условия среды из своих предшественников – лейкоантоцианов (бесцветных пигментов), которые постоянно содержаться в листьях и коре растений.

Накопление фенолов при неблагоприятных условиях среды (накопление фенольных соединений у древесных растений осенью и зимой) обеспечивает устойчивость вида. Фенольные соединения играют большую роль в иммунитете растений к различным заболеваниям и повреждению насекомыми. Нередко защитные фенолы у здоровых растений отсутствуют и образуются только как ответная реакция на поражение возбудителем (фитоалексины). Фенольные соединения играют важную роль при заживлении механических повреждений, в защите клеток от проникающей радиации, при появлении свободных радикалов, мутагенов, окислителей и т. д.

Оборудование, реактивы, материалы: ступки с пестиками; весы торзионные; стаканчики на 100 мл; водяная баня; чашки испарительные на мл или стаканы такого же объема; бюретки; колбы на 50 мл; раствор индигокармина (1 г индигокармина растворяют в 50 мл концентрированной серной кислоты и доводят водой до 1 л). Можно приготовить и в меньших объемах; 0,1 н раствор КМnО4; дистиллированная вода;

Материал: перемолотый растительный материал (листья дуба, клена), собранный в разных экологических условиях.

Ход работы

Навеску в 1-3 г сухого перемолотого или 4-10 г свежего растертого в ступке с битым стеклом растительного материала нагреть в стаканчике на 100 мл с 40 мл дистиллированной воды в течение 15 мин на кипящей водяной бане при интенсивном перемешивании. Экстракт охладить, профильтровать и довести до метки в колбе на 50 мл.

Часть полученного экстракта (10 мл) перенести в фарфоровую чашку или стакан объемом мл, добавить 750 мл дистиллированной воды и 25 мл раствора индигокармина. Смесь титровать 0,1 н раствором КМnО4 (3,16 г КМnО4 в I л воды) при энергичном перемешивании. Окончание титрования установить по появлению в растворе золотисто-желтого оттенка. Результат титрования умножить на пересчетный коэффициент для перевода миллилитров 0,1 н КМnО4 в миллиграммы фенольных соединений, содержащихся в 10 мл взятого на титрование экстракта.

Для большей точности параллельно провести контрольное титрование, в котором 10 мл экстракта заменить 10 мл дистиллированной воды и полученное значение вычесть из основного определения. В обычной лабораторной практике чаще всего используют пересчетный коэффициент - 4,16 (определен для китайского таннина).

Работа № … Определение площади листьев у древесных растений

в загрязненной и чистой зонах

Все метамерные органы растений реагируют на загрязнение среды или абиотические факторы. Так, размеры листьев могут сильно увеличиваться после обрезки деревьев, т. к. приток пластических веществ и фитогормонов из корневых систем распределяется на оставшиеся после обрезки листья, а также стимулирует пробуждение спящих почек. В то же время размер листьев может сильно уменьшаться в результате длительной весенней засухи. В связи с этим при биоиндикации загрязнения наземных экосистем требуется исключение указанных вариантов и при взятии листьев необходимо анализировать большую выборку (50-60 образцов).

Существует несколько способов измерения площади листьев. По методикам (Летние практическиеэто весовой, при помощи светочувствительной бумаги, подсчета квадратиков на миллиметровой бумаге, планиметрический. Модификацией весового метода является разработка (1994), где предварительно для древесной породы определяют переводной коэффициент, а затем путем измерения длины и ширины листа производят массовые вычисления площади листьев.

Оборудование, материалы: писчая бумага; ножницы; линейка; весы торзионные или аптекарские с разновесами;

Материал: листья древесных растений с простой и небольшой листовой пластинкой: липы, клена полевого или американского, березы, тополя.

Ход работы

Для работы необходимо срезать по 20-25 листьев каждой древесной породы с деревьев, растущих в разных экологических условиях.

Установление переводного коэффициента основано на сравнении массы квадрата бумаги с массой листа, имеющего такую же длину и ширину. Для этого берут бумагу (лучше в клеточку) и очерчивают квадрат, равный длине и ширине листа, а затем аккуратно обрисовывают его контур. Вычисляют площадь квадрата бумаги, вырезают и взвешивают его, затем вырезают контур листа и также взвешивают.

Из полученных данных вычисляют переводной коэффициент по формулам 1 и 2:

(1) (2), где

K - переводной коэффициент,

S - площадь листа (л) или квадрата бумаги (к),

P - масса квадрата бумаги или листа.

Вычисление коэффициента производится на основании измерения 7-8 листьев. Таким же расчетом он устанавливается отдельно для каждого вида растений. Примерно он равен для березы - 0,64; для яблони - 0,71-0,72; для тополей - 0,60-0,66.

Затем измеряют длину (А) и ширину (В) каждого листа и умножают на переводной коэффициент (К):

Получаем ряд значений изменчивости площади листьев для каждой древесной породы в разных экологических условиях.

Для каждого ряда вычисляют среднеарифметические величины, сравнивают между собой.

В случае большой выборки строят вариационные кривые встречаемости листьев определенной площади в разных условиях среды (рис. …).

Рис. … Изменчивость площади листьев у древесных пород в разных

экологических условиях

А - «чистая» зона пригородной территории или окраины города;

Б-загрязненная зона центральных улиц.

При этом все ряды по площади листьев разбивают на классы от самого маленького листа до самого большого с одинаковым шагом между классами. На рис. … кривые построены для 8 классов . В учебной работе при наличии 25 листьев достаточно 5 классов . Соответственно по каждому классу производят определение встречаемости. Кривые сравнивают, делают выводы относительно различий в изменчивости площади листьев в зависимости от экологических условий. Устанавливают разницу в диапазоне изменчивости для маленьких и больших листьев. В примере, приведенном на рис. …, влияние изменения экологических условий сказывается сильнее на листьях большего размера.

Работа №… Определение состояния окружающей среды

по комплексу признаков у хвойных

На загрязнение среды очень сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды и особенно газового состава атмосферы являются разного рода хлорозы и некрозы, уменьшение размеров ряда органов (длины хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и числа заложенных почек), что является предпосылкой уменьшения ветвления. Ввиду меньшего роста побегов и хвои в длину в загрязненной зоне наблюдается уменьшение расстояния между хвоинками (их больше на 10 см побега, чем в чистой зоне). Наблюдается утолщение самой хвои, уменьшается продолжительность ее жизни (1-3 года в загрязненной зоне и 6-7 лет - в чистой). Влияние загрязнений вызывает также стерильность семян (уменьшение их всхожести). Все эти признаки не специфичны, однако в совокупности дают довольно объективную картину.

Оборудование и материал: весы технохимические; разновесы; линейки; измерительные и простые лупы с увеличением в 4-10 раз; миллиметровка; термостат; ветви одного вида хвойных, произрастающего в городских посадках или в зоне влияния предприятий и др.; ветви, взятые в относительно чистой зоне загородных территорий.

Ход работы

За неделю до занятий необходимо срезать ветви условно одновозрастных хвойных деревьев, наиболее распространенных в данной местности. Ветви срезают на высоте 2 м с определенной части кроны, обращенной к зонам с загрязненным воздухом (вблизи автодорог, предприятий, особенно с выбросами в воздух сернистого газа, на который хвойные сильно реагируют). Контролем служат ветви с условно одновозрастных деревьев, собранных в чистой зоне (зеленой зоне города или в посадках лесных культур).

а) Изучение хвои

1. Хвою осматривают при помощи лупы, выявляют и зарисовывают хлорозы, некрозы кончиков хвоинок и всей поверхности, их процент и характер (точки, крапчатость, пятнистость, мозаичность). Чаще всего повреждаются самые чувствительные молодые иглы. Цвет повреждений может быть самым разным: красновато-бурым, желто-коричневым, буровато-сизым и эти оттенки являются информативными качественными признаками.

2. Измеряют длину хвои на побеге прошлого года, а также ее ширину (в середине хвоинки) при помощи измерительной лупы. Предварительно используя миллиметровку, устанавливают цену деления лупы. Повторность 10-20-кратная, так как биометрические признаки довольно изменчивы.

3. Устанавливают продолжительность жизни хвои путем просмотра побегов с хвоей по мутовкам (рис. …).

4. Вычисляют массу 1000 штук абсолютно сухих хвоинок. Для этого отсчитывают 2 раза по 500 штук хвоинок, их высушивают в термостате до абсолютно-сухого состояния и взвешивают.

Рис. … Части ветви хвойного дерева, служащие биоиндикаторами:

А1, А2, А3 - осевые побеги первого, второго и третьего года; Б1, Б2, Б3 - хвоя первого, второго и третьего года; В - мутовка; Г - боковые побеги; Д - почки.

5. Сближенность хвоинок. В результате ухудшения роста побега в загрязненной зоне пучки хвоинок более сближены и на 10 см побега их больше, чем в чистой зоне. Отмеряют 10 см побега прошлого года и подсчитывают число хвоинок. Если побег меньше 10 см, подсчет ведется по существующей длине и переводится на 10 см.

Во всех случаях измерений выводится среднее.

Схема записи результатов

Место взятия образца	Длина, мм	Ширина, мм	Продолжительность жизни, лет	Число хвоинок на 10 см побега, шт	Вес 1000 шт., г
	характер

б) Изучение побегов

1. Измеряют длину прироста каждого года, начиная от последнего, двигаясь последовательно по междоузлиям от года к году.

2. Устанавливают толщину осевого побега (на примере двухлетнего).

3. В местах мутовок подсчитывают ветвление, выводится среднее.

4. На побегах устанавливают наличие некрозов (точечное или другой формы отмирание коры).

в) Изучение почек

1. Подсчитывают число сформировавшихся почек, вычисляют среднее.

2. Измеряют длину и толщину почек измерительной лупой.

Схема записи результатов измерений побегов и почек


длина осевых побегов	толщина осевых побегов	ветвление, шт	число, шт	длина, мм	толщина, мм

Примечание. Для построения карты состояния среды на определенной территории по реакциям хвойных все биометрические показатели выражаются в баллах (самый высокий балл - 5 - в чистой зоне) и наносятся на карту, а затем контурными линиями выделяются зоны разной степени загрязнения.

Книга содержит методические рекомендации и карты-инструкции к проведению лабораторного экологического практикума в курсах биологии, химии, экологии, естествознания для учреждений общего среднего, начального и среднего профессионального, а также дополнительного образования. Практикум проводится на базе школьных кабинетов и учебных лабораторий и включает 36 опытов и практических работ по темам «Воздух», «Вода», «Почва», «Окружающая среда и здоровье». Многие из описанных работ могут выполняться в полевых условиях с применением портативных тест-комплектов. Книга является пособием для учителей. Благодаря иллюстративности и доходчивости изложения рекомендуется подготовленным учащимся.

Оборудование для полевых работ.
При проведении практикума в полевых условиях либо при работах малыми группами учащихся необходимо пользоваться готовыми комплектами оборудования, включающими все (или большинство) необходимых в работе элементов. Речь идет о тест-комплектах и комплектных лабораториях, позволяющих, в отсутствие лаборатории и кабинета, получать количественные результаты. свидетельствующие о качестве воды, воздуха, почвенных вы-
тяжек. продуктов питания. Подобные комплекты выпускаются научно-производственным объединением ЗАО «Крисмас+» (Санкт-Петербург).

При количественной оценке показателей качества используются различные методы - титриметрический. колориметрический, турбидиметрический и др. Предлагаемые в настоящем практикуме методы и оборудование для их выполнения достаточно просты и освоены многими поколениями школьников и студентов. Существенно. что полевые работы проводятся с применением готовых титрованных и других аналитических растворов, которые входят в состав соответствующих тест-комплектов или полевых лабораторий. Приготовление аналитических растворов требует высокой квалификации и специального оборудования, и в условиях школы самостоятельно учителем или. тем более, учащимися, как правило, нецелесообразно.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 7
1. Оснащение экологического практикума 10
1. 1. Оборудование и принадлежности из школьного кабинета 10
1. 2. Специализированный класс-комплект для лабораторных работ по экологии, химии и биологии «ЭХБ» 11
1.3. Оборудование для полевых работ 16
2. Общая информация к проведению практикума 20
2.1. Общие правила работы 20
2.2. Меры безопасности при работах 21
2.3. Правила укладки и хранения оборудования. Размещение оборудования в школьном кабинете 25
2.4. Особенности методов и средств оценки состояния окружающей среды 26
3. Рекомендации для учителя по технике и методике проведения работ 32
3.1. Отбор проб атмосферных осадков, снега, льда 32
3.2. Отбор и подготовка проб почвы 32
3.3. Приготовление растворов, образцов, сред 33
3.3.1. Приготовление модельных растворов и образцов 33
3.3.2. Приготовление раствора хлорида калия для почвенной вытяжки 34
3.3.3. Приготовление некоторых растворов и питательных сред 35
3.3.4. Приготовление растворов с заданной массовой долей, молярной и нормальной концентрацией растворенного вещества 37
3.3.5. Приготовление кислотных газов и заполнение ими колб 39
3.4. Моделирование экологических ситуаций 39
3.5. Обнаружение соединений тяжелых металлов (меди, железа, свинца) в почвах и водоемах 41
3.6. Химические реакции и методы определения некоторых соединений в воде 43
4. Экологические исследования по теме «Воздух» 49
4.1. Вводная информация 49
4.1.1. Наблюдения за составом атмосферных осадков 49
4.1.2. Изучение углекислого газа как компонента воздушной среды и показателя дыхания человека 50
4.1.3. Изучение запыленности воздуха 52
4.2. Карты-инструкции к опытам и лабораторным работам 54
Опыт 1. Действие кислотного загрязнения воздуха на растения 54
Опыт 2. Влияние загрязнения воздуха аммиаком на растения 56
Опыт 3. Определение содержания в воздухе углекислого газа с помощью индикаторных трубок (экспресс-анализ окружающего воздуха) 57
Работа 1. Определение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха 60
Работа 2. Определение запыленности воздуха в помещении 62
Работа 3. Изучение запыленности пришкольной территории 64
Работа 4. Обнаружение наличия в воздухе микроорганизмов 66
Работа 5. Экспресс-анализ загрязненности воздуха аммиаком 69
5. Экологические исследования по теме «Вода» 71
5. 1. Вводная информация 71
5.1.1. Органолептические показатели воды 71
5.1.2. Кислотность и минеральный состав воды. Правила отбора проб воды 73
5.1.3. Жесткость воды, ее определение и устранение 76
5. 2. Карты-инструкции к опытам и лабораторным работам 79
Опыт 4. Приготовление модельных загрязнений воды (сточных вод) и их экспресс-анализ 79
Работа 6. Наблюдение за составом атмосферных осадков 82
Работа 7. Определение органолептических показателей качества воды 85
Работа 8. Определение водородного показателя (рН) воды 89
Работа 9. Определение и устранение жесткости воды 91
Работа 10. Обнаружение хлоридов в модельном растворе. минеральной воде и почвенной вытяжке 94
Работа 11. Количественное определение хлоридов в воде и почвенной вытяжке 96
Работа 12. Количественное определение сульфатов в воде и почвенной вытяжке 98
Работа 13. Количественное определение общей жесткости в воде и почвенной вытяжке 100
Работа 14. Влияние синтетических моющих средств (CMC) на зеленые водные растения. Очистка воды от CMC 102
Работа 15. Очистка воды от загрязнений 106
6. Экологические исследования по теме «Почва» 109
6. 1. Вводная информация 109
6.1.1. Кислотность и засоленность почвы 109
6.1.2. Антропогенные нарушения почвы 110
6. 2. Карты-инструкции к лабораторным работам 113
Работа 16. Приготовление почвенной вытяжки 113
Работа 17. Определение рН почвенной вытяжки и оценка кислотности почвы 115
Работа 18. Определение засоленности почвы по солевому остатку 117
Работа 19. Оценка экологического состояния почвы по солевому составу водной вытяжки 119
Работа 20. Определение антропогенных нарушений почвы 121
Работа 21. Влияние искусственных экологических сред на растения (моделирование экологических ситуаций) 123
Работа 22. Польза и вред полиэтилена 125
Работа 23. Определение органического вещества в почве 127
Работа 24. Обнаружение тяжелых металлов в почвах и водоемах 129
7. Экологические исследования по теме «Окружающая среда и здоровье» 133
7. 1. Вводная информация 133
7.1.1. Изучение экологической опасности загрязнений тяжелыми металлами 133
7.1.2. Оценка качества продуктов питания по содержанию в них нитратов 134
7.1.3. Изучение воздействия вредных химических факторов на здоровье человека 137
7. 2. Карты-инструкции к опытам и лабораторным работам 139
Опыт 5. Экспресс-анализ выдыхаемого воздуха на содержание углекислого газа с помощью индикаторных трубок 139
Работа 25. Оценка качества продуктов питания по содержанию в них нитратов 141
Работа 26. Влияние кислотности среды на активность ферментов слюны 144
Работа 27. Влияние кислотности среды на свойства белка 147
Работа 28. Влияние курения на свойства слюны 150
Работа 29. Влияние антибиотика на свойства слюны 153
Работа 30. Воздействие алкоголя на свойства белка 155
Работа 31. Воздействие солей на свойства белка 157
Список литературы 159
Приложения 162
Приложение 1. Значения предельно-допустимых концентраций для взвешенных веществ (пылей) различной природы 162
Приложение 2. Основные свойства приоритетных загрязнителей воздушной среды 163
Приложение 3. Некоторые показатели качества воды, нормативы качества и характеристики полевых методов анализа 166
Приложение 4. Оптимальные значения рН почвы для основных сельскохозяйственных культур 169
Приложение 5. Степени и типы засоленности почв в зависимости от концентраций солей 170
Алфавитный указатель 171.