Учебное пособие для школьников Москва 2012 Содержание Методы исследований в экологии 3 Растения, растущие вокруг 20



страница1/9
Дата28.04.2016
Размер7.19 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9
Приложение 2

Российский государственный социальный университет

В.М. Зубкова, А.В. Гапоненко

Неведомый мир моего двора

Учебное пособие для школьников

Москва

2012


Содержание

Методы исследований в экологии 3

Растения, растущие вокруг 20

Деревья и кустарники 20

Травы 34


Водные растения 51

Работа с гербарием 54

Цветочные часы Линнея. Цветочный календарь 63

Грибы и лишайники 71

Лишайники: два в одном 71

Грибы: тихая охота 73

Млекопитающие 79

Птицы 86


Разработка экологической тропы 94

Литература 99





Методы исследований в экологии


Среди множества проблем, волнующих современное общество, охрана окружающей среды занимает одно из первых мест. Это связано с тем, что антропогенные факторы в биохимическом круговороте многих токсичных веществ сопоставимы в настоящее время с природными, а порой и превосходят их. Поэтому научное познание биотехносферы - области сосуществования живого вещества и созданных человеком технических объектов во всем многообразии их взаимосвязей и взаимовлияния - требует использования в экологии таких методов исследования, которые были бы согласованы и с законами природы, и потребностями человека.

Методы исследований — это пути и способы изучения экологических явлений.

Совокупность определенных приемов исследования представляет собой «методику исследования».

В зависимости от объектов экологии и целей исследования используют те или другие методы. Главными из них, как в любом естественнонаучном исследовании, являются методы описания, наблюдения и эксперимент.

Экология имеет свою специфику: объектом ее исследования служат не только единичные особи — организмы, но и целые группы особей — популяции, и их сообщества — биогеоценозы, и даже биосфера. Многообразие связей, формирующихся на уровне разных по сложности биологических систем, обусловливает большое разнообразие методов экологических исследований, выявляющих количественное участие особей, видов и их качество состояния в условиях обитания. Реализуются они в большом разнообразии приемов полевых и лабораторных исследований экологических свойств природы.



Полевые методы исследования для эколога имеют первостепенное значение. Они обеспечивают возможность изучения свойств живых организмов, популяций, сообществ и биосферы в их естественной обстановке, непосредственно в природной среде. Именно полевые методы исследования для экологии имеют первостепенное значение, так как позволяют обнаружить взаимосвязи организмов, видов и сообществ со средой, установить общую картину развития природы в конкретных условиях того или иного региона, выяснить комплекс факторов и их воздействие в природной обстановке.

Все впечатления и выводы, возникающие в ходе осмотра участка, должны записываться в дневник.



Полевые исследования подразделяются на маршрутные и стационарные, описательные и экспериментальные.

Маршрутные методы используются, главным образом, для выяснения наличия экологических объектов (например, присутствие тех или иных жизненных форм организмов, экологических групп, фитоценозов, охраняемых видов, комплекса факторов среды и т.п.), их разнообразия и встречаемости на исследуемой территории.

Основными приемами здесь выступают: прямое наблюдение, оценка состояния, измерение, описание (например, описание исследуемых площадок или отдельных представителей живого мира, наблюдение фенологического состояния организмов конкретного вида и т п.), составление схем, карт и инвентаризационных списков исследуемых объектов.

Стационарные методы — это методы длительного (сезонного, круглогодичного или многолетнего) наблюдения за одними и теми же природными объектами, требующие неоднократных описаний, замеров изменений, происходящих у наблюдаемых объектов.

Стационарные методы обычно совмещают в себе полевые и лабораторные методики. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики, физики, химии, географии, статистики и др.

Например, в стационарном исследовании растительного покрова после осмотра всего участка намечают места «пробных площадок» для более детального исследования его свойств. Границы учетных площадок обычно отмечают какими-то хорошо заметными знаками (колышками, бечевкой, флажками или др.).

В зависимости от цели исследования и однородности растительности «площадь выявления» (т.е. размеры пробных площадок и их количество) может быть различными. На таких площадках проводится тщательное описание местообитания, учитывается видовой состав, возраст растений и их фенологическое состояние (или осуществляется сбор другого фактического материала, например, о присутствии животных и их деятельности на данной территории). Обязательно фиксируется обилие произрастающих видов растений в данном сообществе.

Обилие — этим термином обозначается степень участия (плотность популяции) каждого вида в биогеоценозе. Шведский ботаник О. Друде предложил шестибалльную шкалу глазомерной оценки обилия видов, которая широко используется ботаниками нашей страны (табл. 1).
Таблица 1 - Шкала определения обилия видов растений в биогеоценозах

(по О. Друде)




Обозначения степени обилия




по О. Друде

в русском переводе




Sос — (Socialis)

Сп. — сплошь

Растение встречается в столь большом количестве, что почти сплошь покрывает учетную площадку своими надземными частями

CopЗ-(Copiosus)

ОбЗ — очень обильно

Встречаются очень обильно, но нет сплошного смыкания надземных частей. Они покрывают от 1/2 до 3/4 площадки

Сор2

Об2 — обильно

Встречаются обильно, покрывая от 1/4 до 1/2 площадки

Сор1

Об1 — довольно обильно

Растений довольно много, покрывают надземными частями от 1/20 до 1/4 площадки

Sр — (Sparsus)

Р. — редко, рассеянно

Растения встречаются в небольшом количестве — до 1/20 площадки

Sol — (Solidaris)

Ед. -единично

Единичные растения

Un — (Unicum)

Од. — в одном экземпляре

Растение встречено только в одном экземпляре на площадке

По шкале Друде обилие вида выражается с помощью «словесных символов», а по шкале Хульта обилие обозначают цифрами по пятибалльной системе: 5 — очень обильно, 4 — обильно, 3 — не обильно, 2 — мало, 1 — очень мало.



Учет животных организмов на той или иной территории обычно начинается так же, как и описание растительности, проводится визуальным или инструментальным методом.

Визуальный или «глазомерный» обычно применяется при изучении насекомых-вредителей, птиц и млекопитающих.

Здесь имеют большое значение наблюдательность и опытность исследователя, умеющего находить в природе присутствие животных (подсчет гнезд, учет голосов птиц, нахождение и идентификация нор, троп и следов животных, мест кормежки, встречаемость помета и пр.) и на этой основе делать выводы о численности, плотности популяций каждого вида.



Инструментальный учет осуществляется с применением различных приборов (сачок, ловчие цилиндры, скребок, ловушки, планктонная сеть, ловчий мешок и др.). Он позволяет определить и видовой состав, и количественное участие видов и приуроченность к местообитанию и к отдельным видам живых организмов.

А качество окружающей среды часто определяют методами биоиндикации.



Биоиндикация (фитоиндикация, зооиндикация)оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по состоянию ее живого населения в природных условиях.

Организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды, называют биоиндикаторами.



Понятие об экологическом мониторинге. Описание и наблюдения широко применяются в стационарных исследованиях при регистрации основных особенностей изучаемых объектов, прямом наблюдении, выявлении факторов воздействия, картировании экологических явлений, инвентаризации ценных природных объектов и пр.

Применение описательных методов выступает одним из ключевых в экологическом мониторинге, который чаще всего осуществляется путем стационарных исследований.



Экологический мониторинг это длительное слежение динамики состояния экологических явлений во времени, их оценка и прогноз происходящих процессов в природной среде.

Мониторинг представляет собой многоцелевую информационную систему с главными задачами: наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды под влиянием антропогенного воздействия с целью предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей, благополучия других живых существ, их сообществ природных и созданных человеком объектов.

Мониторинг обычно ведется как контроль за загрязнением почвы, водной и воздушной среды различными отходами (бытовыми и от предприятий), за накоплением тяжелых металлов, химических веществ, радионуклидов, попаданием их в пищевые цепи.

Мониторинг также используется для выявления видового разнообразия в естественных биогеоценозах, для выявления и спасения редких, исчезающих биологических видов на нашей планете, для уточнения системы приоритетов при охране крупных природных комплексов и для принятия решений в рекомендациях по использованию естественных территорий под строительство дорог, поселений, предприятий.

В зависимости от того, за кем (чем) и как ведется контрольное слежение различают разные виды мониторинга.

Среди них:



  • мониторинг биологический (биомониторинг) — длительное наблюдение за наличием видов, их состоянием и численностью, появлением случайных интродуцентов, исчезновением каких-либо видов, изменением ареала; слежение за состоянием среды обитания с помощью биоиндикаторов;

  • мониторинг окружающей среды — это наблюдение за общим состоянием природной среды и за динамикой изменений отдельных экологических факторов среды, окружающей человека;

  • мониторинг глобальный — слежение за процессами (в том числе антропогенного влияния), происходящими на всей планете;

  • мониторинг региональный — это слежение за процессами и явлениями в пределах одного какого-то региона;

  • мониторинг базовый — слежение за общебиосферными природными явлениями без наложения на них антропогенных влияний.

При проведении мониторинга наряду с биологическими методами используются физические, химические, географические, вплоть до космических (например, зондирование с искусственных спутников, космических кораблей и пр.). В процессе мониторинга часто создается определенный перечень (список) сведений, направленных на разработку мер по охране исследуемых объектов. Такой перечень сведений называют кадастром.

Кадастр (фр. cadastre от греч. katastichon — лист, реестр) — систематизированный свод сведений, составляемый периодически или путем непрерывных наблюдений над соответствующим объектом об его качественных и количественных характеристиках. Кадастр обычно включает рекомендации по использованию предметов и явлений, предложение мер по их охране. Он может содержать разнообразные сведения о природных объектах — физико-географическую характеристику, классификацию, сведения о динамике, степени исследованности и оценке с приложениями картографических, статистических и оценочных материалов.

В кадастре приводятся сведения

  • о водах региона или бассейна, включающие данные о всех реках, озерах, ручьях, болотах, ледниках и подземных водах;

  • об ухудшении окружающей среды (воздуха, почв, вод, уничтожении растительности, истощении биологического разнообразия и пр.);

  • о землях (грунтах и почвах, сельскохозяйственных угодьях), пригодных и непригодных к использованию;

  • о лесах, их изученности и прямом и побочном использовании;

  • об особо охраняемых объектах и территориях;

  • об объектах, составляющих промысловые ресурсы;

  • территориях, предназначенных для отдыха и восстановления здоровья человека;

  • фаунистические и флористические данные.

Данные представлены об объектах какой-то конкретной территории — района, региона или страны.

Экспериментальные методы широко используются в экологических исследованиях.

Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы (или другие объекты) искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние.

Экспериментальные методы позволяют сравнительно и аналитически подойти к определению влияния отдельных факторов (абиотических и биотических) на организм или популяцию, сообщество в искусственно созданных условиях и таким путем выявить механизм, обусловливающий нормальную жизнедеятельность изучаемого объекта.

Производимые в эксперименте наблюдения, описания и измерения выявленных свойств объекта обязательно сопоставляются с контрольными — такими же объектами, но не задействованными в эксперименте.

Эксперимент, поставленный в полевых условиях, может продолжаться в лаборатории. Выводы, полученные в лабораторном экологическом эксперименте, требуют обязательной проверки в природе.

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести и применить весь полный комплекс факторов среды, но определить влияние какого-то одного экологического фактора или двух можно. В последнее время особенно распространенными стали химические методы, применение которых позволяет определить качественное состояние окружающей среды (воды, почвы, воздуха и т.п.) и состояние отдельных организмов на той или иной конкретной территории.



Объектом исследования в экологии являются и единичные особи (организмы), и группы особей: популяции, виды и их сообщества и экосистемы (биогеоценозы, биосфера) а также отдельные факторы среды и в целом окружающая среда.

В число объектов экологического изучения входят и дикие, и разводимые человеком растения, и животные, и сам человек как живой организм, его природная и социальная среда жизни.

Многообразие и сложность взаимосвязей и взаимозависимостей живых систем разных уровней организации со средой обитания обусловливают применение огромного разнообразия методов экологических исследований.

При этом обычно используются специфические методы физиологии, медицины, анатомии, морфологии, фенологии, биохимии, этологии, систематики, ритмологии и других биологических и небиологических наук (химия, физика, математика, статистика, социология, климатология и др.). Например, химическими методами устанавливают накопление тех или иных минеральных и органических веществ в растениях и животных определенного биогеоценоза, сообществе в целом, одними и теми же видами в разных биогеоценозах. Физическими методами определяют качество солнечной радиации; климатологическими — диапазон колебания температуры и влажности воздуха или почвы, характер выпадающих осадков и пр.

Все разнообразие этих методов исследования позволяет выявить качественное состояние изучаемых объектов и отличие одних исследуемых организмов, видов (популяций) или процессов от других, развивающихся в иных условиях.

Однако качественная характеристика явления раскрывает лишь самые поверхностные связи и отношения.

Только количественные показатели, являющиеся результатом подсчета, многократного измерения, взвешивания, позволяют проникнуть в глубь

явлений. Но даже количественное разовое наблюдение не является доказательным.

Для убедительной доказательности наблюдаемого явления, раскрытия его свойств и закономерностей необходимы повторные наблюдения и статистическая обработка результатов.

Из статистических показателей важными для экологического исследования являются средняя арифметическая и среднее квадратическое отклонение.

Средняя арифметическая свидетельствует о средней величине изучаемого признака в данной совокупности, но она не дает достаточно четкой картины в характеристике признака, поскольку значение признака в выборке варьирует. О его вариабельности можно судить по величине среднего квадратического отклонения, которое позволяет определить, какая доля отклонений от средней арифметической приходится на одну варианту данной выборки. Средняя арифметическая и среднее квадратическое отклонение позволяют вычислить и ряд других статистических показателей изучаемого экологического явления.



Количественная оценка объектов и процессов является основой всех экологических исследований. Эколог ведет учет не только присутствия живых организмов, но исследует и силу действия факторов среды. Количественный учет организмов в единицах пространства и времени выясняет зависимость их численности и оценку их общего состояния, распространения от изменения внешних условий, прогноз на будущее.

Учет численности организмов, встречаемости, плотности населения, возрастной и половой структуры популяций, плодовитости, продуктивности, сопряженности между видами, заболеваемости, загрязненности среды и т.п. — необходимое требование к работе эколога. По тому, как меняются эти показатели исследуемого объекта можно судить о его состоянии на данный момент и выявить стабильность или тенденции к изменению, скорость, размеры и направление изменений.

Особенно большое место занимают методы количественного анализа в исследованиях по биогеоценологии (экологии экосистем) и популяционной экологии.

Учет численности организмов и ее динамики являются основными показателями популяционных и биоценотических экологических исследований. Показателями численности организмов являются: встречаемость вида, его обилие, доминирование, количество биомассы, продуктивность, прирост продукции и пр. На основе показателей количественного учета делаются кратковременные и длительные прогнозы численности полезных и вредных видов (рождаемости, смертности, выживаемости), разрабатываются меры по охране и рациональному использованию природных ресурсов, выявляется тенденция гомеостатических и сукцессионных изменений в природных и искусственных экосистемах.



Все эти методы прямого и косвенного изучения экологических явлений относятся к группе эмпирических.

К ним же относится и метод моделирования экологических явлений в природе и обществе, который в последнее время получил широкое распространение.

Признание системного принципа организации природы как предмета экологии обусловило необходимость применения системного подхода, как особого направления экологического исследования, сущность которого заключается в изучении всех компонентов системы в их взаимодействии друг с другом и в развитии (в пространстве и во времени). Конечной целью исследования является построение модели системы, адекватно отражающей саму природную систему.

Моделирование это метод опосредованного практического и теоретического оперирования объектом, при котором исследуется непосредственно не сам интересующий объект, а используется вспомогательная искусственная или естественная система (модель), соответствующая свойствам реального объекта.

Модель, согласно В.А. Штоффу (1966), — это «мысленно представимая или материально реализованная система, которая отражая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает новую информацию об этом объекте». Именно ради этой дополнительной новой информации (т.е. эмерджентного свойства модели) и применяется моделирование.

Потребность моделирования в экологии возникает тогда, когда конкретное исследование самого объекта невозможно, затруднительно из-за обилия (или скудости) фактических материалов о нем, или дорого, или требует слишком длительного времени.

В то же время модель может выполнять свою роль лишь тогда, когда степень ее соответствия объекту определена достаточно строго.

Модель — это абстрактное описание какого-то явления реального мира, позволяющая делать предсказания об этом явлении.

Хотя любая модель всегда упрощена и отражает лишь общую суть или (вероятный сценарий) процесса, т. е. не копирует, а имитирует реальность, тем не менее моделирование позволяет экспериментировать, использовать процессы и явления, недоступные для непосредственного наблюдения. Так в «модельных условиях», т.е. методами имитационного моделирования, особенно с применением компьютеров, были получены достаточно надежные количественные прогнозы (например, изменений численности популяции в меняющихся условиях, математических закономерностей в системах хищник-жертва и паразит-хозяин, устойчивости структуры экосистем и др.).

Имитационное моделирование широко используется при исследовании экосистем и, особенно, биосферы. То есть там, где учитывается множество разнохарактерных структурных компонентов экосистемы и многофункциональное их поведение.

В зависимости от особенностей системы-оригинала и задач исследования применяются разнообразные модели, особенно среди знаковых моделей. Знаковые модели — это условное описание объекта, осуществляемое с помощью разных символов и операций над ним, интерпретируемое как образ реального объекта.

В отличие от знаковой, реальная модель отражает существенные, реальные черты объекта-оригинала.

Модели очень полезны также как средство интеграции всего того, что известно о моделируемой ситуации, при этом они выявляют и неточности в исходных данных об объекте, и определяют новые аспекты его изучения. Моделирование экологических явлений используется для практических прогнозов динамики явлений, для исследования взаимосвязей видов и сообществ со средой, для определения воздействия факторов и для выбора путей рационального вмешательства человека в жизнь природы.

Обычно все экологические материалы, полученные эмпирическим путем, включаются затем в систему теоретических методов исследования, т. е. они анализируются, обобщаются и используются для формирования выводов, гипотез и предложений, прогноза о перспективах экологических взаимодействий и явлений, для принятия каких-либо решений.

В исследованиях экологических явлений системы «Человек — Природа — Общество» широкое распространение получили методы из группы социологических. Среди них — опрос населения (массовый, групповой, индивидуальный), анкетирование, беседа с отдельными людьми для сбора экологических данных и др.

В настоящее время экологические исследования имеют очень большое значение в решении многих теоретических и практических задач существования природы, человека и общества, обозначенных во многих случаях как «актуальные экологические проблемы». Решение их требует рационального сочетания различных методик экологического исследования, которые должны взаимно дополнять и контролировать друг друга.

В настоящее время становится необходимым освоение школьниками современных методов всестороннего изучения совокупности проблем взаимодействия человека и природы человека и природы, а также привитие им навыков практического использования этих методов.



2.Примеры применения различных методов исследований в научно-исследовательской работе школьников:

Работа 1. Изучение лугового сообщества

Цель: познакомиться со структурой лугового природного сообщества, с растительным и животным миром лугов.

Оборудование: лопатки для выкапывания растений, ботанические папки, сачки для ловли насекомых, морилки, ручные лупы.

Методические рекомендации

В ходе проведения экскурсии изучаются различные виды природных сообществ и ведется описание экологической ниши (аутэкологическое исследование) отдельных видов растений и животных.

Изучение проводится по следующему плану:

1) Положение вида;

2) Функциональная роль вида в сообществе;

3) Влияние абиотических факторов;

4) Морфоструктурные приспособления;

5) Физиологические и поведенческие реакции.

Луг – это растительное сообщество, образованное в основном мно-голетними травянистыми растениями. Вместе с ними произрастают некоторые однолетники и двулетники.

На лугах обычно все растения располагаются по ярусам.

Большей частью наблюдается два или три яруса: первый – верхний, ниже – второй, оба состоят из высших цветковых растений, и третий – приземистый, состоящий из мхов, иногда с примесью лишайников. Корни растений также располагаются ярусами. Ярусность в растительном сооб-ществе обеспечивает возможность приспособиться к совместной жизни, эффективно использовать природные условия. Так, во втором ярусе располагаются растения более теневыносливые.

Разной длины корни получают воду и минеральные соли из разных слоев почвы и потому в меньшей степени конкурируют друг с другом.

Луговая растительность представлена в основном злаками.

Различают луга заливные и незаливные. Заливные луга во время по-

ловодья оказываются под водой. Наносы ила, приносимого водой, уве-личивают плодородие почвы. Незаливные луга разделяют на низинные – часто заболоченные, с преобладанием осоковых растений, и суходольные, расположенные на возвышениях. Увлажнение на таких лугах осуществляется только за счет атмосферных осадков.

Растения сообщества изучают и определяют на месте или выкапы-вают, собирают в ведро, определяют и гербаризируют в лабораторных условиях.

Для гербаризации растения очищают от песка, расправляют и помещают между двумя листами газетной бумаги. Листы зажимают в специальном прессе для высушивания. Бумагу меняют каждые два дня.

Растения после высыхания закрепляют на белом листе бумаги и оформляют этикетку с указанием систематического положения (семейство, вид), места и даты сбора.

Из животных, обитающих в луговом сообществе, обращают внимание на почвенных беспозвоночных, летающих насекомых, среди которых трудно указать типично луговых. Из позвоночных на низинных лугах можно встретить лягушек, на суходольных лугах часто встречаются ящерицы, иногда вблизи водоема – сибирский углозуб.

Богата орнитофауна лугов. Следует отметить видовое многообразие грызунов: полевки, полевые мыши и другие.

Для сбора насекомых можно использовать несколько методов:

1) Кошение травы сачком, это дает обильный материал, из которого легко выбрать нужных для изучения насекомых;

2) Ловля сачком отдельных насекомых, преимущественно бабочек или сидящих на цветках мух, пчел и других;

3) применение ловушки для почвенных насекомых – это стеклянная банка, врытая вровень с почвой, насекомое, попав в нее, выбраться уже не может.

Отловленных насекомых помещают в морилку, а затем закрепляют на пенопласте для изучения и оформления коллекции.

Ход работы

Задание 1. Изучение растительности лугового сообщества

1. С помощью рулетки и бечевки отметьте границы площадки, на которой будете проводить исследование. Размеры площадки 1 х 1 м.

2. Рассмотрите ярусное расположение растений на участке и опишите виды, составляющие I, II и III ярусы. Заполните таблицу.

Таблица 2 - Растения лугового сообщества

Ярусы

Представители семейства

Морфологические особенности

Вегетативных органов

Генеративных органов

I










II










III










3. С помощью копалки аккуратно выкопайте вместе с корнем виды растений, преобладающие в данном сообществе. Поместите в ведро, чтобы в лабораторных условиях определить их систематическое положение и сделать гербарий.

4. Определите морфологические особенности вегетативных и генеративных органов растений:

а) тип корневой системы, насколько она развита

б) высоту растения, характер расположения стебля в пространстве;

в) тип листа, форму листовой пластинки, жилкование, листорасположение, в каких пределах изменяется длина и ширина листьев;

г) особенности строения цветка, количество цветков на растении, приспособленность к опылению и распространению плодов.



Задание 2. Определение луговой фауны

1. Сачком взмахните несколько раз в более высокой траве, поймайте и рассмотрите обитателей лугового сообщества.

2. Выберите нескольких насекомых одного вида. Определите их размеры, способ передвижения.

На основе изученного сделайте вывод о приспособленности животного к среде обитания.

3. Определите, на какие раздражители и как реагирует животное.

4. Рассмотрите другие виды животных, встречающихся в сообществе. Как они размещаются в пределах сообщества?

5. Соберите несколько экземпляров наиболее распространенных в данном природном сообществе видов животных для их последующего изучения в лабораторных условиях.

6. Составьте 3-4 пищевых цепи, объединенные в единую пищевую сеть.


Работа 2. Изучение лесного сообщества
Цель: познакомить школьников со структурой растительного сообщества смешанного леса, с его растительным и животным миром.

Оборудование: лопатки для выкапывания растений, папки для сбора

растений, сачки для ловли насекомых, морилки, ручные лупы, рулетка, бечевка.

Методические рекомендации

Растения леса находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и со средой обитания, т.е. образуют растительное сообщество.

Сложная взаимосвязь между растениями проявляется в их расположении по ярусам, количество которых превышает луговое сообщество.

Виды, входящие в состав лесного сообщества, различаются жизненными формами, отношением к окружающей среде, ритмом развития, а поэтому на одной и той же территории занимают разные экологические ниши.

Верхний ярус леса занимают деревья, облиственные кроны которых

находятся в наиболее благоприятных условиях освещения.

Под пологом деревьев первого яруса располагаются низкорослые и теневыносливые древесные породы, образующие второй ярус или подлесок.

В третьем ярусе размещаются низкорослые кустарники, кустарнички и высокие травянистые растения, образующие травянисто-кустарничковый ярус.

Еще ниже располагаются низкорослые травы, а далее ярус мхов и лишайников.

На лесной почве всегда есть остатки растений, опавшие листья, сухие ветки, образующие лесную подстилку, богато заселенную микроорганизма- ми, грибами, которые содействуют минерализации опада.

Чем разнообразнее древесные породы, тем лучше выражена ярусность леса.

Чем разнообразнее почвенный покров, тем больше животных находят там приют. Кроме того, на видовой состав животных оказывают влияние и такие факторы, как наличие сухостоя, хвороста и многое другое.

Наиболее заселенными оказываются опушки, края лесных полян.

Для обнаружения мелких беспозвоночных животных надо присмот -реться к растениям леса, обратить внимание на кору деревьев и кустар- ников.

Если тряхнуть крону дерева или кустарника на подставленный щит или зонт, можно собрать менее заметных животных.

Часто животные прячутся под корой пня, лежачего дерева.

Летающих насекомых добывают сачком.

Просеивание опавшей листвы, хвои, мха через сито позволит обнаружить мелких наземных беспозвоночных.

Позвоночных животных наблюдать трудно, однако в лесу встречаются следы их жизнедеятельности.

Ход работы

Задание 1. Изучение растительности леса

1. С помощью рулетки и бечевки отметьте границы площадки, на которой будете проводить исследование. Размеры площадки 10 х 10 м.

2. Рассмотрите ярусное расположение растений на участке и опишите, какие виды растений составляют эти ярусы.

3. Опишите лесообразующую породу деревьев на вашей площадке

Дайте ее систематическое положение.

4. Определите морфологические особенности вегетативных и генеративных органов растения:

1) примерную высоту растения, толщину его ствола;

2) тип ветвления, характер листьев, форму листовой пластинки,

жилкование;

3) приспособленность к условиям обитания в лесу.

Заполните таблицу по следующей форме:
Таблица 3 - Растительность леса


Ярусы


Представители


Морфологические особенности растений

I







II







III







и т.д.






5. Соберите несколько экземпляров растений, относящихся к разным систематическим группам, для их последующего изучения в лабораторных условиях.



Задание 2. Изучение фауны леса

1. Просейте лесную подстилку и изучите обитающую в ней фауну

беспозвоночных (на своей площадке). Выберите нескольких насекомых

одного вида и изучите их размеры, способ передвижения. На этой основе сделайте вывод о среде обитания насекомого.

2. Внимательно рассмотрите все растения второго яруса и найдите следы жизнедеятельности позвоночных животных.

3. На основе проведенных наблюдений составьте перечень видов животных, встречающихся в сообществе. Как эти виды размещены пределах местообитания? Составьте 4-5 пищевых цепи, объединенных в единую пищевую сеть.

4. Соберите несколько экземпляров наиболее распространенных в данном природном сообществе беспозвоночных животных для их последующего изучения в лабораторных условиях.
Работа 3. Основные приспособления насекомых к пассивной защите
Цель: изучить основные приспособления насекомых к пассивной

защите (покровительственная окраска, предупреждающая окраска, от -пугивающая окраска и мимикрия).

Оборудование: насекомые с разными типами приспособлений, лу-

пы, пинцеты, препаровальные иглы.



Методические рекомендации

Характеризуя приспособленность насекомых к условиям обитания

(особенности строения конечностей или ротового аппарата), следует рассмотреть также и основные типы их приспособлений к пассивной защите: покровительственную окраску, предупреждающую окраску, отпугивающую окраску и мимикрию. Благодаря этому насекомые успешно выживают в борьбе за существование.

Покровительственная окраска позволяет насекомому слиться с окружающей средой. При этом одни насекомые подражают конкретным предметам своего места обитания. Другие – подражают общему фону своего места обитания. Например, кузнечик или зеленый клоп.

Предупреждающая окраска, наоборот, делает насекомое хорошо за- метным, бросающимся в глаза. Это связано с возможностью насекомого использовать другие формы защиты, например, ядовитые или жгучие железы.

Отпугивающая окраска характерна для бабочек. Она выражается в особом рисунке на их крыльях. Чаще всего это крупные темные пятна, которые создают иллюзию глаз, внимательно наблюдающих за нападающим животным. Это отпугивает хищников.

Мимикрия – подражание защищенным особям.

Рассмотрите коллекцию насекомых. Заполните таблицу.



Таблица 4 - Основные приспособления насекомых к пассивной защите

Вид

насекомых


Приспособление

к защите


Основные

защитные

признаки

Достигаемый

эффект






































Работа 4. Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности атмосферы
В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои сосны здорова, не имеет повреждений и лишь малая часть хвоинок имеет светло-зеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности.

В загрязненной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои сосны.



Методика индикации чистоты атмосферы по хвое сосны состоит в

следующем.

С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5-10 деревьев сосны в 15-20-летнем возрасте отбирают 30-50 пар хвоинок второго и третьего года жизни.

Анализ хвои проводят в классе на уроке или во внеурочное время.

Вся хвоя делится на три части:

− неповрежденная хвоя;

− хвоя с пятнами;

− хвоя с признаками усыхания.

Подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные за -носятся в рабочую таблицу с указанием даты отбора проб на каждом ключевом участке. Делается анализ таблицы и вывод об изменении загрязнения атмосферы.



Таблица 5 - Сравнение хвоинок на ключевых участках

Повреждение и усыхание хвоинок

Номера ключевых участков

1

2

3

4

5

Общее число обследованных хвоинок
















Количество хвоинок с пятнами
















Процент хвоинок с пятнами
















Количество хвоинок с усыханием
















Процент хвоинок с усыханием
















Дата отбора проб

















Работа 5. Определение состояния генеративных органов сосны обыкновенной

Обследование шишек сосны

Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивной деятельности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, заметно изменяются размеры женских шишек (до 15 – 20 %).

Для проведения исследования в осеннее или зимнее время на ключевом участке отбирают 100-200 шишек (по 10 шишек с 10-20 деревьев 30-40 летнего возраста) и определяют их линейные размеры штангенциркулем, мерной лентой или полоской миллиметровой бумаги.

Полученные данные вносят в рабочую тетрадь, подсчитывают средние для ключевого участка длину и диаметр шишек и заносят данные в таблицу.

Делается вывод об изменении загрязнения атмосферы.
Таблица 6 - Измерение размеров шишек сосны


Повреждение и усыхание хвоинок

Номера ключевых участков

1

2

3

4

5

Общее число обследованных шишек
















Количество шишек с пятнами
















Процент хвоинок с пятнами
















Количество хвоинок с усыханием
















Процент хвоинок с усыханием
















Дата отбора проб

















Работа 6. Исследование уровня pH

Тест на уровень pH определяет содержание ионов водорода Н+.

Уровень рН определяется числовым индексом, который равен отрицательному десятичному логарифму концентрации катионов водорода в растворе.

Он показывает, что растворы различных веществ могут иметь либо кислую, либо нейтральную, либо щелочную реакцию. В соответствии с этим показатель рН может изменяться от нуля (у очень сильных кислот, типа соляной кислоты) до 14 (у очень сильных оснований, например, NaOH (гидроксид натрия).

Чистая вода содержит одинаковое количество ионов Н+ и ОН- и поэтому может считаться нейтральной. Уровень рН чистой неионизированной воды равен 7. Естественный показатель pH воды колеблется от 6,5 до 8,2.

В большинстве природных вод водородный показатель соответствует этому значению и зависит от соотношения концентраций свободного диоксида углерода и карбонат-иона.

Более низкие значения рН могут наблюдаться в кислых болотных водах

за счет повышенного содержания гуминовых и фульвокислот.

Летом при интенсивном фотосинтезе рН может повышаться до 9.

Большинство водных организмов может существовать только при строго определенном уровне кислотности, поэтому малейшее изменение рН может привести к гибели целой популяции вида.

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7).

В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН воды может быстро изменяться, поэтому его следует определять сразу же после отбора пробы, желательно на водоеме. Исследование проводят с помощью индикаторов.

С помощью универсальной индикаторной бумаги можно определить значения рН и для почвы. Для этого необходимо прижать бумагу плотно на 3 минуты к вертикальной стене сделанной прикопки и сравнить цвет испытуемой бумаги со шкалой. Составить перечень растений, произрастающих на данной почве.
Работа 7 - Исследование температуры водоема

Одни организмы, например, обитатели рек, предпочитают более прохладную водную среду, другие обитают в более теплых условиях, например, карась и личинки стрекоз.

При этом немногие организмы способны выживать при экстремально высоких и низких температурах.

В холодной воде может содержаться больше кислорода, чем в теплой, так как газы легче растворяются в жидкостях при низкой температуре. По мере повышения температуры увеличивается скорость фотосинтеза и роста растений. Соответственно, больше растений вырастает и отмирает, а для их разложения используется больше кислорода.

Основные источники теплового загрязнения – это стоки с предприятий, использующих речную воду для охлаждения оборудования, а также стоки с автомобильных стоянок и уличные стоки. Вырубка деревьев на берегу реки также негативно влияет на состояние речной воды: исчезают тенистые участки, облегчается сток загрязненных вод в реку, начинается эрозия почвы, что вызывает увеличение содержания твердых веществ в речной воде. Из-за этого мутная вода поглощает больше тепла и сильнее нагревается.
Тест на изменение температуры

Поместите водные термометры на 20 см ниже уровня воды на одну минуту.

После этого запишите полученные результаты в градусах Цельсия. Как

можно быстрее повторите тест на расстоянии 1 км выше по течению реки.

Разница между температурой выше по течению и температурой на месте первого теста даст изменение температуры.

Сравните развитие водных растений в исследуемых точках.


Работа 8 - Изучение мутности водоема

Показатель мутности определяет относительную прозрачность воды.

Повышенное содержание в воде частиц твердых веществ уменьшает поток проходящих через воду солнечных лучей и увеличивает мутность воды.

Высокий уровень мутности вызывает повышение температуры воды, так как смешанные с ней частицы твердых веществ сильнее нагреваются под действием солнечных лучей. Соответственно, в более теплой воде снижается уровень кислорода.

Вода с высоким уровнем мутности непригодна для обитания растений и рыбы, поэтому фауна в таких водоемах беднее.

С водой могут смешиваться различные вещества: от глины и ила до промышленных отходов и стоков.


Таблица 7 - Тест на мутность воды

Индекс

Оценка

Возможность использования

4

отлично

допускается полный контакт с кожей (купание, плавание)

3

хорошо

допускается частичный контакт с кожей (катание на лодке)

2

удовлетворительно

ограничить контакт с кожей

1

неудовлетворительно

контакт с кожей не допускается


Последующие действия. Тестирование воды должно повторно про-

водиться в течение длительного периода, чтобы лучше определить конкретные факторы загрязнения воды и сконцентрировать внимание на них. Затем необходимо проанализировать возможные источники этой проблемы.

Можно также действовать по следующему плану: определить конкретный фактор загрязнения воды, методы воздействия на источник загрязнения с целью устранения загрязнения или уменьшения. Разработать стратегию улучшения качества воды.


Каталог: netcat files -> userfiles
userfiles -> Гражданство Тест по лексике и грамматике Оригинальный тест включает 85 позиций. Время выполнения теста – 45 минут. Вам нужно выбрать правильный ответ справа и отметить в матрице
userfiles -> Курс лекций «основы жестового языка»
userfiles -> Структура вступительного испытания
userfiles -> 1 раздел Многолетние цветы
userfiles -> Методическое пособие для учителей по формированию исследовательских компетенций школьников Москва 2012
userfiles -> К государственному каталогу пестицидов и агрохимикатов
userfiles -> К государственному каталогу пестицидов и агрохимикатов
userfiles -> Программа №1 При заболеваниях сердечно-сосудистой системы
userfiles -> Русский язык Текст изложения на вступительном экзамене по русскому языку в ргсу в 2014 году


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница