Биоиндикация и биотестирование

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал ТЮМГУ в г. Тобольске
Естественнонаучный факультет
Кафедра биологии, экологии и методики преподавания естествознания
«УТВЕРЖДАЮ»:
Директор филиала «ТюмГУ» в г. Тобольске
_______________________ /Е.А. Короткова /
__________ _____________ 201__г.
Мирюгина Татьяна Андреевна
БИОТЕСТИРОВАНИЕ И БИОИНДИКАЦИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 06.03.01 Биология
очная форма обучения
Тюменский государственный университет
Филиал в г.Тобольске
2014г.
1
Пояснительная записка
Целью освоения «Биотестирование и биоиндикация» является знакомство с основными
понятиями и методами биологической индикации, его организацией и проведением в современных условиях, основных методологических критериях и подходах, применяемых при решении
задач на разных уровнях.
Задачи курса состоят в формировании у студентов базовых знаний в области мониторинга по направлениям: организация системы наблюдений, оценка экологической ситуации,
прогноз изменения окружающей природной среды; современное состояние и перспективы развития данной отрасли экологических знаний. В ходе изучения предмета студенты должны расширить фундаментальные знания, а также научиться практически использовать их для наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений экосистем.
1.
2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла. Для успешного
освоения «Биотестирование и биоиндикация» студенты должны обладать знаниями и умениями, полученными в результате освоения предшествующих дисциплин и модулей: Общая биология, Ботаника, Зоология, Микробиология и вирусология, Биология человека, Биология клетки,
Генетика и эволюция.
Параллельно изучаются такие дисциплины как, методология и история биологии, общая экология.
На изучении данной дисциплины базируется изучение следующих дисциплин: основы
биоэтики, экологический мониторинг, природоохранная деятельность, современные проблемы
биологии, введение в биотехнологию.
Освоение данной дисциплины необходимо для профессиональной деятельности выпускников, а также для последующего прохождения практик, подготовки к итоговой государственной аттестации.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
3.1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения ООП бакалавриата выпускник должен обладать следующими компетенциями:
ОПК – 10 способностью применять базовые представления об основах общей, системной
и прикладной экологии, принципы оптимального природопользования и охраны природы, мониторинга, оценки состояния природной среды и охраны живой природы
3.2. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
 Знать: основные понятия и виды биоиндикации, особенности растений, животных, микроорганизмов как индикаторов; эколого-физиологогические основы биоиндикации и биотестирования, перечень стандартных тест-объектов и требования к ним; основные понятия токсикологии, методологию биогеохимической индикации; особенности биоиндикации на разных
уровнях организации живой природы (клеточном, организменном, популяционном, биоценотическом); терминологию, методологию и области применения ландшафтной индикации; современные области применения биоиндикаторов.
 Уметь: выбирать наиболее подходящие для решения практических задач методы и объекты биоиндикации, тест-объекты и тест-функции, планировать токсикологический эксперимент, статистически обрабатывать, анализировать и описывать его результаты, давать рекомендации по установлению ПДК и других предельно-допустимых норм исходя из данных биотестирования, давать заключение об экологическом состоянии объекта исследования.
 Владеть: стандартными методиками микробной индикации, фитоиндикации, зооиндикации, физиологическими тестами для оценки экологического качества среды
4. Структура и содержание дисциплины
2
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часа)
4.1. Структура дисциплины
Таблица 1
№
Наименование раздела дисциплины
Семестр
Основы биоиндикации и биотестирования
6
1
Методы биотестирования в
оценке состояния компонентов
окружающей среды
Области применения биоиндикации
Итого
6
2
6
6
Виды учебной работы
(в академических часах)
аудиторные занятия
СР
ЛК
КСР
ПЗ
4
6
16
6
10
24
4
12
26
14
28
66
4.2. Содержание дисциплины
Таблица 2
№
1
2
3
Наименование
раздела дисциплины
Содержание раздела
(дидактические единицы)
Основы биоиндиИстория биоиндикации. Биоиндикаторы. Особенности растекации
ний, животных, микроорганизмов как индикаторов. Экологические
основы биоиндикации. Виды и типы биоиндикации. Методы биоиндикации: активный и пассивный мониторинг. Биотестирование и
решаемые с его помощью задачи
Методы биотести- Выбор тест-объекта, частных и интегральные тест-функций в завирования в оценке симости от поставленной задачи. Определение цианотоксинов метосостояния компо- дом иммуноферментного анализа. Методы тестирования с помощью
нентов окружаю- инфузорий Paramecium caudatum. Метод биотестирования с помощей среды
щью дафний Daphnia magna Straus. Метод биотестирования с помощью водорослей. Метод биотестирования по показателю замедленной флуоресценции хлорофилла.
Области примене- Лихеноиндикация, её значение. Грибы в системе биоиндикации рания биоиндикадиационных нагрузок. Высшие растения - индикаторы антропогенции
ного загрязнения.
Международное сотрудничество в области биоиндикации антропогенных изменений среды. Задачи биомониторинга.
5. Образовательные технологии
3
Таблица 3
Виды образова№
№
Кол-во
Тема занятия
тельных технолозанятия раздела
часов
гий
История биоиндикации. Биотестирование и ре- Информацион1.
1
2
ная лекция
шаемые с его помощью задачи.
Лекция Экологические основы биоиндикации. Виды и
2.
1
2
визуализация
типы биоиндикации.
Индикация загрязнения окружающей среды по
Практическое
3.
1
2
качеству пыльцы растений
занятие
Оценка влияния крупных автомагистралей на со- Практическое
4-5
1
4
занятие
стояние растительного покрова
Лекция визуализация
2
Выбор тест-объекта, частных и интегральные
тест-функций в зависимости от поставленной задачи.
Отбор проб природных объектов для фонового
мониторинга.
Особенности биотестирования почв с целью их
экотоксикологической оценки
2
Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха
с помощью лишайников
Практическое
занятие
4
11-12
2
Определение качества воды в пресноводном водоеме по видовому разнообразию зообентоса
Практическое
занятие
4
13
2
14.
3
15.
3
Применение биологических процессов и биохимических параметров растений как индикаторов
Лекция визуализация
2
16
3
Методика биотестирования по гибели ракообразных daphnia magna straus
Практическое
занятие
2
17
3
Изучение состояния воды с использованием растений ряски
Практическое
занятие
2
18
3
Оценка солевого загрязнения почвы по листьям
19
3
Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения водной среды
Практическое
занятие
Практическое
занятие
20
3
Тестирование почв на проростках редиса и
кресс–салата
Практическое
занятие
2
3
Индикация состояния окружающей среды по Практическое
занятие
частотам встречаемости фенов белого клевера
2
6.
2
7.
2
8.
9-10
21
Информационная лекция
Лекция визуализация
Определение общего микробного числа в водоеме Практическое
занятие
Проблемная
Применение биологических процессов и биохимических параметров животных как индикаторов лекция
6. Самостоятельная работа студентов
4
2
2
2
2
2
2
2
№
Наименование раздела дисциплины
Таблица 4
Трудоемкость
(в академических
часах)
Вид самостоятельной работы
1
Основы биоиндикации
Выполнение домашних заданий; конспектирование текста
2
Методы биотестирования в оценке состояния
компонентов окружающей среды
Выполнение домашних заданий; конспектирование текста
Области применения
биоиндикации
Использование компьютерной техники и
Интернета; Работа с конспектом лекции
3
Ответы на контрольные вопросы;
16
20
26
7. Компетентностно-ориентированные оценочные средства
7.1. Оценочные средства диагностирующего контроля
В качестве входящего контроля проводится тестирование по основным разделам биологии.
Примеры тестов:
1.Совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, свободно
скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, называются…
А. Популяцией
Б. Видом
В. Классом
Г. Верного ответа нет
2. Для видов обитающих в Байкале, ареал ограничивается этим озером, - это пример …
критерия
А.Экологического
Б.Морфологического
В. Географического
Г. Физиологического
3. Пеночки - теньковки и пеночки - веснички, обитающие в одном лесу, составляют:
а) одну популяцию одного вида;
в) две популяции одного вида;
б) две популяции двух видов;
г) одну популяцию разных видов.
4. Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида.
А) генетический критерий
Б) морфологический критерий
В) экологический критерий
Г) географический критерий
7.2. Оценочные средства текущего контроля: модульно-рейтинговая технология
оценивания работы студентов
7.2.1. Распределение рейтинговых баллов по модулям и видам работ
Таблица 5. 6 семестр
Виды работ
Максимальное количество баллов
Модуль 1.1
Модуль 2.1
Модуль 3.1
Аудиторные занятия
10
18
Лекции
4
6
Лабораторные занятия
6
12
Самостоятельная работа
15
7
Итого за работу в семестре
25
25
Обобщающий контроль
Итого
7.2.2. Оценивание аудиторной работы студентов
5
14
4
10
16
30
Итого
42
14
28
38
80
20
100
Таблица 6
№
1
2
3
1
2
6
Наименование раздела дисциплины
Формы оцениваемой работы
Максимальное
количество
баллов
Работа на лекциях
Основы биоиндика- Посещение лекций. Конспект
3
ции
«Специфические методы исследования организмов»
Методы биотестиро- Посещение лекций.
2
вания в оценке состо- Заполнить таблицу «Сравнительяния компонентов
ная характеристика методов анаокружающей среды
лиза
загрязнителей природных объектов»
Области применения Посещение лекций
6
биоиндикации
Защита реферата по разделу
Работа на практических (семинарских, лабораторных) занятиях
Основы биоиндика- Посещение занятий
8
ции
Выполнение учебного индивидуального задания
Методы биотестиро- Посещение занятий
16
вания в оценке состо- Выполнение учебного индивидуяния компонентов
ального задания
окружающей среды
Выполнение аудиторной контрольной работы
Области применения Посещение занятий
12
биоиндикации
Выполнение учебного группового задания
Выполнение аудиторной контрольной работы
Модуль (аттестация)
1
2
3
1
2
3
7.2.3. Оценивание самостоятельной работы студентов
Таблица 7
№
1
2
Наименование
раздела (темы)
Формы оцениваемой работы
дисциплины
Основы биоиндика- Составление таблицы «Виды зации
грязняющих веществ по классам
приоритетности»
Составление аннотаций нескольких
научно-популярных биологических
изданий
Выполнение домашних контрольных работ
Методы биотести- Составление таблицы «Методы
рования в оценке
биотестирования»
состояния компо- Составление аннотаций нескольких
нентов окружаюнаучно-популярных биологических
щей среды
изданий
Выполнение домашних контроль6
Максимальное количество баллов
15
Модуль
(аттестация)
1
7
2
6
Области применения биоиндикации
ных работ
Подготовка презентации «Виды биоиндикации»
Проект «Экологическая обстановка в
городах Тюменской области: наблюдение, оценка, прогноз»
18
3.2
7.2.4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости
Вопросы для аудиторной контрольной работы
Вариант 1
1. Организация системы биоиндикации промышленного объекта (или района, города) и
оценка экологической ситуации
2. Международный мониторинг загрязнения биосферы. Всемирная метеорологическая организация (ВМО).
3. Приоритетные загрязняющие вещества атмосферного воздуха.
Вариант 2
1. Общетеоретические подходы к организации биоиндикации.
2. Методы и средства контроля среды обитания.
3. История государственного экологического мониторинга в России.
Вопросы для домашней контрольной работы
Вариант 1.
1. Международное сотрудничество в решении проблем оценки глобальных и региональных трансграничных воздействий на окружающую среду.
2. Тенденции загрязнения атмосферного воздуха в России.
3. Мониторинг земельных ресурсов.
Вариант 2.
1. Экологический мониторинг и экологический контроль в Российской Федерации:
понятия, задачи, направления деятельности.
2. Мониторинг минерально-сырьевых ресурсов.
3. Методы биоиндикации водных экосистем с помощью зоопланктона.
Примерная тематика рефератов
1. Оценка причинно-следственных связей в системе «состояние окружающей среды –
здоровье населения», прогнозирование медико-экологической ситуации (на основе
корреляционно-регрессионных методов).
2. Оценка комплексной антропогенной нагрузки на объекты окружающей среды и
обоснование приоритетных управленческих решений, направленных на снижение загрязнения окружающей среды.
3. Практика системы мониторинга в вашем регионе.
4. Организация наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в регионе.
5. Экологический мониторинг почв.
6. Тенденции загрязнения вод в России.
7. Радиологическое исследование почв.
8. Автоматизированные системы контроля среды обитания.
9. Прогнозирование развития экологической ситуации региона.
10. Структура государственного экологического мониторинга, распределение ответственности. Единая государственная система экологического мониторинга России.
11. Регламентация государственных наблюдений в сети Росгидромета.
12. Экологический мониторинг воздушной среды.
13. Экологический мониторинг поверхностных водных объектов.
14. Мониторинг месторождения и участков водозаборов питьевых подземных вод.
7
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Мониторинг лесных ресурсов.
Мониторинг биологических ресурсов.
Мониторинг рыбных ресурсов.
Радиационный мониторинг.
Биологический мониторинг.
Методы биоиндикации состояния водных экосистем с помощью фитопланктона.
7.3 Оценочные средства промежуточной аттестации
7.3.1. Рубежные баллы рейтинговой системы оценки успеваемости студентов
Таблица 8
Вид аттестации
Допуск к
аттестации
Зачёт
40 баллов
61 балл
Экзамен (соответствие рейтинговых баллов и
академических оценок)
Удовл.
Хорошо
Отлично
61-72 баллов 73-86 баллов
87-100 баллов
7.3.2. Оценочные средства для промежуточной аттестации
Вопросы к зачету
1. Ограничения физико-химических методов оценки качества среды
2. Понятие биоиндикации в широком и узком смысле.
3. Виды биоиндикации.
4. Понятие биоиндикаторов. Виды биоиндикаторов.
5. Эколого-физиологические основы биоиндикации.
6. Биотестирование: основные понятия и практическое применение.
7. Методы биоиндикации. Активный и пассивный мониторинг.
8. Понятия токсиканта и токсического эффекта, их относительность.
9. Понятие токсиканта, его относительность. Критерии токсичности.
10. Проблема нормы в биологии и ее решение.
11. Регламентация загрязняющих веществ. ПДК, их виды, способ определения.
12. Зависимость эффекта от дозы, времени воздействия. Парадоксальные эффекты.
13. Соотношение понятий “доза” и “концентрация”. Виды доз (концентраций).
14. Биоаккумуляция токсикантов и биогеохимическая индикация.
15. Общие закономерности биоиндикации на разных уровнях организации материи.
16. Особенности биоиндикации на уровне биохимических и физиологических реакций.
17. Биоиндикация на биохимическом уровне. Ферменты как биоиндикаторы.
18. Биоиндикация на биохимическом уровне. Пигменты, фитогормоны, химический состав клетки, состояние биомембран как индикаторы стресса у растений.
19. Биоиндикация на физиологическом уровне. Обмен веществ и биохимические индикаторы стресса у животных.
20. Биоиндикация на физиологическом уровне. Энергетический балланс и интенсивность фотосинтеза как индикаторы стресса у растений.
21. Особенности биоиндикации на организменном уровне. Анатомо-морфологическая
структура растений как индикатор качества среды.
22. Анатомо-морфологические признаки животных как индикаторы качества среды.
23. Изменение биоритмов как индикаторный признак.
24. Биоиндикация по поведенческим признакам.
25. Общие закономерности поведенческих реакций на загрязнение среды.
26. Биоиндикация на популяционном уровне. Показатели растительных популяций как
индикаторы качества среды.
27. Формы применения популяций животных для биоиндикации.
28. Микробиологические параметры как индикаторы качества среды.
8
29. Вирусы как потенциальные биоиндикаторы.
30. Особенности биоиндикации на уровне биоценоза.
31. Особенности ландшафтной индикации. Методы выявления ландшафтных индикаторов.
32. Оценка достоверности и значимости ландшафтного индикатора.
33. Антропогенный ландшафт и оценка степени гемеробности.
34. Индикация степени сапробности водоемов.
35. Педоиндикация и галоиндикация.
36. Биоиндикация разных элементов гидросферы.
37. Литоиндикация и индикация полезных ископаемых.
38. Индикация климата.
39. Индикация процессов (засоления, заболачивания, опустынивания и т.д.)
40. Индикация стаций животных и древних поселений человека.
41. Биоиндикация загрязнений воздуха и почв.
42. Биоиндикация токсического и эвтрофного загрязнения водоемов.
43. Биоиндикация радиоактивного загрязнения.
44. Современные области применения биоиндикации. Использование индикаторов в
очистных сооружениях.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Кузнецов, А.Е. Прикладная экобиотехнология [Электронный ресурс]: учебное пособие
/ А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников. - Т.1. 2-е изд. (эл.). - Издательство: Бином. Лаборатория
знаний,
2012.
629
с.
Гриф.
Режим
доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=8793 (дата обращения 02.09.2014)
2.Кузнецов, А.Е. Прикладная экобиотехнология [Электронный ресурс]: учебное пособие
/ А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников. - Т.2. 2-е изд. (эл.). - Издательство: Бином. Лаборатория
знаний,
2012.
485
с.
Гриф.
Режим
доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=8794 (дата обращения 02.09.2014)
Дополнительная литература:
1.Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студ. вузов / Мелехова О.П., Е. И. Сарапульцева, Т. И. Евсеева; ред. О. П. Мелехова. - М.: Академия, 2008. - 288 с. - (Высшее профессиональное образование) Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=501429 (дата обращения
02.09.2014)
2.Майстренко В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей: учеб. пособие для студ. вузов / В. Н. Майстренко, Н. А. Клюев. - М.: БИНОМ. Лаборат.
Знаний, 2011. - 323 с.: ил. - (Методы в химии)
3.Манакова И.Н. Среда обитания человека (экологический мониторинг): Уч.-метод. пособ.- Тобольск: ТГПИ, 2003.
4.Мониторинг атмосферного воздуха: Учебное пособие / В.В. Тарасов, И.С. Тихонова,
Н.Е. Кручинина. - М.: Форум, 2008. - 128 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование).
5.Основы экологического мониторинга [Электронный ресурс]: Учебное пособие / И.О.
Тихонова, Н.Е. Кручинина. - М.: Форум: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 240 с.: 60x90 1/16. - (Высшее
образование: Бакалавриат). Режим доступа: http://znanium.com/bookread.php?book=136453 (дата обращения 02.09.2014)
в) периодические издания:
Журналы:
1. Вестник МГУ. Серия №16. Биология
2. Журнал экспериментальной биологии
3. Наука в России
9
4. Успехи современной биологии
д) Интернет-ресурсы:
1. http://www.bio.pu.ru/index.php Санкт-Петербургский государственный университет, биологический факультет.
2. http://www.soil.msu.ru/ Московской государственный университет им. М.В. Ломоносова,
факультет биологии.
3. http://ru.wikipedia.org/ электронная энциклопедия.
4. http://www.mgul.ac.ru/info/flh/soil/ Московский государственный университет.
5. http://www.bio.vsu.ru/soil/ Воронежский государственный университет.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лекционная мультимедийная аудитория: компьютер «Pentium - 4», плазменный телевизор, документ-камера «AVerVision 300», имеется возможность дополнительного подключения
аудиовизуальных средств.
Лаборатория цифровой микроскопии: компьютеры «Core 2 Duo E 4400» - 6шт., электронные микроскопы «Motic DM-52» - 5 шт., цифровой стереоскопический микроскоп «Motic DM39» - 1 шт., биологический микроскоп со встроенной камерой «Motic DMBA300» - 1 шт., документ-камера «AVerVision 300».
10. Паспорт рабочей программы дисциплины
Разработчик(и) : Мирюгина Т.А., к.с-х.н, доцент кафедры биологии, экологии и МПЕ
Приложение 1.
10
Лекционный курс
1.1. Основы биоиндикации
Недостаточность физико-химических методов для оценки Среды. Понятие биоиндикации в широком и узком смысле. История биоиндикации. Биоиндикаторы. Особенности растений, животных, микроорганизмов как индикаторов. Экологические основы биоиндикации. Виды и типы биоиндикации. Методы биоиндикации: активный и пассивный мониторинг. Биотестирование и решаемые с его помощью задачи.
1.2. Основы токсикологии
Токсикология как теоретическая основа индикации загрязнения. Понятие “яд” и его относительность. Токсический эффект и методы его изучения. Соотношение понятий “доза” и
“концентрация”. Виды доз (концентраций). Зависимость эффекта от дозы, времени воздействия.
Понятие парадоксального эффекта. Критерии токсичности: медицинский и биологический. Понятие нормы. Кумуляция загрязняющих веществ. Биомагнификация. Биогеохимическая индикация: объекты, методология.
2.1. Особенности биоиндикации на уровне
биохимических и физиологических реакций.
Закономерности биоиндикации на разных уровнях организации живой природы.
Применение биологических процессов и биохимических параметров как индикаторов (обмен
веществ, состав и активность ферментов, энергетический балланс, пигменты, фотосинтез, биомембраны, фитогормоны, химический состав клетки, биоэлектрическая активность ЦНС).
2.2. Особенности биоиндикации на организменном уровне.
Использование в качестве индикаторов анатомо-морфологических структур растений, животных, изменений биоритмов животных и растений. Биоиндикация по поведенческим признакам.
2.3. Особенности биоиндикации на популяционном уровне.
Влияние антропогенных стрессоров на динамику и распространение растительных популяций.
Формы применения популяций животных для биоиндикации. Применение микробиологических
параметров как индикаторов загрязнения почв. Вирусы как потенциальные биоиндикаторы.
2.4. Особенности биоиндикации на уровне биоценозов.
Параметры структуры фито- и зооценозов (доминирование, видовое разнообразие, ритм продуктивности), как индикаторы антропогенного влияния.
3.1. Ландшафтная индикация
Особенности биоиндикации на ландшафтном уровне. Применение шкалы гемеробности
(Blume, Sukopp) для оценки состояния наземных ландшафтов и шкалы сапробности для оценки
состояния водоемов. Определение степени достоверности индикатора. Эколого-генетические
ряды биоценозов и циклические комплексы как индикаторы процессов.
3.2. Области применения биоиндикации
Направления ландшафтной индикации. Традиционные области применения. Агроиндикация: педоиндикация, галоиндикация, гидроиндикация. Литоиндикация и индикация полезных
ископаемых. Геокриологическая индикация. Индикация процессов и предсказание стихийных
бедствий. Прогноз погоды. Ландшафтное планирование и обустройство.
3.3. Современные области применения биоиндикаторов.
Контроль состояния окружающей среды. Биоиндикация загрязнений воздуха, почв, водоемов.
Биоиндикация в целях охраны природы. БИОСОТ, биосенсоры, токс-киты.
Приложение 2.
11
Лабораторный практикум
2.1.Задания к лабораторному практикуму
Лабораторная работа 1. Индикация загрязнения окружающей среды по качеству
пыльцы растений
Цель: оценить состояние окружающей среды на основании качества пыльцевых зерен у
растений отдельных видов.
Ход работы
Для работы берут пыльцу из пыльников как у культурных видов растений, так и у дикорастущих. Пыльца извлекается из пыльников и помещается на предметное стекло. После этого сюда же наносится капля раствора йода (2 мл 5%-й йодной настойки разбавляют водой до 10
мл).
Пыльцевые зерна должны находиться в растворе, а не на его поверхности! Препарат
выдерживают в течение 2 мин., после чего накрывают покровным стеклом и рассматривают под микроскопом. Подсчитывают количество нормальных и абортивных пыльцевых
зерен по нескольким полям зрения (нормальные – интенсивно окрашены, одинаковы по размеру и форме; абортивные – не окрашены или окрашены слабо, разных размеров и неправильной формы). После этого подсчитывают процент нормальных зерен по каждому цветку, взятому на анализ. Обычно у растений в нормальных условиях пыльца имеет хорошее качество,
процент нормальных зерен близок к 100. Повышенное загрязнение среды произрастания может
снизить процент нормальных зерен до 50 и даже ниже.
Лабораторная работа 2-3. Оценка влияния крупных автомагистралей на состояние
растительного покрова (по Голубкина, Шамина, 2003)
Загрязнение окружающей среды в результате использования автотранспорта особенно
ощутимо в крупных городах. В почвах придорожных зон наиболее интенсивно накапливаются
валовые и подвижные формы свинца, цинка, серебра и в меньшей степени меди, олова,
хрома, никеля, молибдена, кобальта, марганца, железа. Выявлены две зоны аккумуляции
транспортного загрязнения в почвах. Первая обычно расположена в непосредственной близости
от автодороги, на расстоянии до 15–20 м, а вторая – на удалении 20–100 м. Преимущественное накопление микроэлементов происходит в верхней части корнеобитаемого слоя почв.
Механические барьеры (здания, кустарники, деревья) уменьшают дальность переноса
аэрозолей соли, резко увеличивая их концентрацию в непосредственной близости от дорог.
Открытые пространства, наоборот, способствуют более дальнему переносу. Концентрация
хлористого натрия в снеговой воде в десятиметровой зоне около дорог может достигать 13001900 мг/л, тогда как на фоновых участках не превышает 1–2мг/л.
Негативное влияние автотранспорта на окружающую среду можно оценить по состоянию растительного покрова.
В крупных городах, как известно, наиболее неприхотливым придорожным растением
является одуванчик. В большинстве случаев тяжелые металлы угнетают рост растений,
приводя к возникновению уродливых форм, снижая высоту растений. Учитывая данные
накопления тяжелых металлов в почве вблизи автомагистралей, можно охарактеризовать
растительный покров на примере одуванчиков на расстоянии 0,5; 1; 5; 10; 15; 20; 30; 50; 100;
150 м от дороги.
Ход работы.
Из каждой выбранной точки на определенном расстоянии от автомагистрали собрать не
менее 10 растений одуванчиков. Каждое растение срезать под корень, завернуть в мокрую
бумагу и поместить в полиэтиленовый пакет – один для каждой точки. В каждом пакете должно
находиться, таким образом, 10 растений и этикетка с указанием места отбора проб.
12
Взвесить каждое растение, измерить длину листьев, зарисовать уродливые формы и рассчитать их количество в процентном отношении. Определить содержание хлорофиллов, которое
устанавливают по величине поглощения спиртового экстракта листьев при длине волны 665 нм.
Навеску листьев – около 0,8-1,0 г – растереть в маленькой ступке с 5 мл дистиллированной
воды, перенести в центрифужные пробирки и центрифугировать в течение 5 мин. при 3000g.
Измерить величину поглощения света на фотоколориметре или спектрофотометре при
длине волны 665 нм. Содержание хлорофиллов рассчитать по формуле:
Хлорофиллы, мг/г = (D665 х 0,085 х 5) / 0,51 х а, где
D665 – величина поглощения исследуемого раствора при 665 нм; 0,085 – количество
хлорофилла в стандартном растворе, мг/мл; 5 – объем экстракта, мл; 0,51 – величина поглощения стандартного раствора хлорофилла; а – навеска листьев, г.
Полученные результаты работы занести в таблицу.
Таблица
№
Расстояние от Средняя масса Доля уродливых Высота расте- Содержание хлорофилла,
дороги, м
растения, г
форм, %
ния, см
мг/г
пробы
По проделанной работе сформулировать выводы, которые должны содержать зависимость массы растений, длины листьев, доли уродливых форм, содержания хлорофилла в
растениях в зависимости от расстояния до дороги.
Лабораторная работа 4-5. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников
Цель: Оценить экологическую обстановку в городе или районе с помощью лишайников.
Ход работы
Работа может выполняться двумя методами. Во-первых, оценку загрязнения воздушной
среды можно проводить на естественно произрастающих лишайниках, во-вторых, для этого
можно привнести лишайники на субстрате, взятые из других районов.
Наиболее простой метод оценки загрязненности воздуха – с использованием индекса палеотолерантности.
Для этого на исследуемой территории подбирают пробные площадки. На площадке выбираются 10 деревьев одного вида, одного возраста, диаметра и с одинаковой структурой коры.
На каждом дереве закладывают 4 эталонные площадки в двух экспозициях (в направлении источника загрязнения и противоположно) на двух высотах (у основания ствола и на высоте 1,4–
1,6 м). На каждой площадке описывают виды лишайников и их проективное покрытие.
Определитель лишайников можно найти в интернете по адресу http://fadr.msu.ru/opred/
Для оценки последнего используют прозрачную рамку со стороной 10 см, разбитую на 100
квадратиков.
Оценку покрытия можно давать по шкале: 1 – 1–3 %, 2 – 3–5 %, 3 – 5–10 %, 4 – 10–20 %, 5 –
20–30 %, 6 – 30–40 %, 7 – 40–60 %, 8 – 60–80 %, 9 – 80–100 %.
Оценив число видов и их проективное покрытие (для каждого вида) проводят вычисления
индекса палеотолерантности по формуле.
IP = Σ aici/Cin ,
где n – количество видов на площадке описания;
ai – класс (степень палеотолерантности – выносливости по отношению к загрязнению
атмосферного воздуха);
ci – покрытие вида;
13
Cin – суммарное покрытие видов.
После обследования всех деревьев и описания большого числа площадок можно вычислить
средние показатели IP для каждого дерева и каждого местообитания с более-менее гомогенным
фоном загрязненности.
Показатели IP колеблются от 0 до 10. Чем выше значение индекса, тем более грязен
воздух. Рассчитав индексы палеотолерантности для разных районов, можно построить карту
загрязненности города.
Таблица - Классы палеотолерантности лишайников
Классы палеотолерантности
Виды лишайников
III
Cetraria chlorophylla, Lecidea glomerulosa
IV
Cetraria pinastri, Parmelia saksatilis, Physcia aipolia
V
Lecanora chlarotea, Physconia grisea, Evernia prunastri, Anaptychia ciliaris, Ramalina farinacea
VI
Arthonia radiata, Pertusaria discoidea, Lecanora chlarona, Parmella
exasperatula, Usnea hirta, Physconia pulverulenta, Ramalina fraxinea
VII
Pertusaria amara, Psora scalaris, Parmelia sulcata, Physcia tenella, P.
tribacea, Xanthoria polycarpa
VIII
Lecanora allophana, Hypogymnia physodes, Caloplaca cerina
IX
Physcia stellaries, Phaeophysconia orbicularis, Xanthoria parietina
X
Lecanora conizaeoides, Lecanora hageni, Lepraria aeruginosa
В более упрощенном виде исследования можно проводить просто методом оценки видового состава лишайников. На деревьях фиксируют наличие или отсутствие того или иного
вида. Полученные цифровые данные о числе видов лишайников в том или ином районе наносят
на карту.
Самые большие значения видового богатства будут соответствовать наиболее чистым зонам. Снижение числа видов указывает на возрастание степени загрязнения воздуха.
В случае невозможности оценки видового состава работу можно провести следующим
образом:
 В районе исследований закладывают площадки.
 На деревьях проводят оценку проективного покрытия и рассчитывают средний балл
встречаемости и покрытия (см. табл. 4.1.9) лишайников следующих групп: накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К).
 Зная балл средней встречаемости и покрытия лишайников каждой группы, можно легко
рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле
ОЧА = Н+2Л+3К / 30.
Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания, поскольку
имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией диоксида серы в атмосфере.
Таблица - Шкала качества воздуха по проективному покрытию лишайниками стволов деревьев
Степень покрытия
Число видов
Число лишайников
доминантного вида
14
Степень загрязнения
Балл оценки
Более 50%
20 – 50%
Менее 20%
Более 5
Более 5
Очень чистый воздух
6
3–5
Более 5
Чистый воздух
5
2–5
Менее 5
Относительно
воздух
чистый 4
Более 5
Более 5
Относительно
воздух
чистый 4
Более 2
Менее 5
Умеренное загрязнение
3
3–5
Менее 5
Сильное загрязнение
2
0–2
Менее 5
Очень сильное загрязнение
1
Для оценки чистоты воздуха можно использовать метод пересадки лишайников из чистой зоны в грязную. Напочвенные лишайники переносят с почвой, вырезая участки размером
20×20 или 50×50 см. Кустистые можно подвешивать в сетках или разных сосудах. Эпифитные
переносят на коре или ветках, на которых они росли прежде. На исследуемом участке лишайники закрепляют. Например, эпифиты прикрепляют к деревьям тех же пород, на которых они
росли. Можно располагать лишайники на столбах или досках.
Через 4–12 мес. оценивают изменения пересаженных лишайников по четырехбалльной
шкале:
1 – повреждений нет;
2 – незначительные повреждения;
3 – сильное повреждение;
4 – слоевище полностью повреждено.
Помимо этого, анализируют окраску слоевища, появление на нем пятен, уменьшение степени прикрепления лишайников к субстрату и т. д.
Лабораторная работа 6-7. Определение качества воды в пресноводном водоеме по видовому разнообразию зообентоса (Биотический индекс Вудивисса) (Гончарова, 2011)
Чтобы получить достоверную информацию о водоеме, нужно собрать максимально
разнообразные пробы водных организмов. В ней должны быть представлены донные животные, активно плавающие организмы и обитатели зарослей водной растительности. Для их
поимки используют дночерпатели, водные сачки и скребки, планктонные сети.
Дополнительно осматривают водные растения, камни и коряги. При подъеме донных
предметов лучше прямо под водой положить их в сетку сачка, иначе в процессе подъема многие
животные могут быть утеряны.
Поскольку методы биоиндикации построены на индикаторных видах, при их выборе следует руководствоваться следующими требованиями:
 высокое таксономическое и экологическое разнообразие (много видов в локальной экосистеме);
 тесная связь с идентификационными условиями;
 высокая экологическая точность реакции на изменение факторов среды;
 относительно высокая численность и минимум ее флуктуации;
 широкое распространение;
 легкость в определении таксономической принадлежности;
 наличие хорошей информации об их экологии;
15
 функциональная важность в экосистеме;
 предсказуемость, быстрота и чувствительность для анализа, пропорциональные ответы на нарушения.
Цель: определить степень загрязнения водоема по видовому разнообразию зообентоса.
Ход работы
Индекс Вудивисса учитывает сразу два параметра бентосного сообщества: общее разнообразие беспозвоночных и наличие в водоеме организмов, принадлежащих к «индикаторным»
группам. При повышении степени загрязненности водоема представители этих групп исчезают из него примерно в том порядке, в каком они приведены в таблице 4.2.2.
Индекс используется только для исследования рек умеренного пояса и дает оценку их состояния по 15-балльной шкале. Методика непригодна для оценки состояния озер и прудов.
Для оценки состояния водоема по методу Вудивисса нужно:
1. Выяснить, какие индикаторные группы имеются в исследуемом водоеме. Поиск
начинают с наиболее чувствительных к загрязнению индикаторных групп: веснянок, затем поденок, ручейников и т. д. – именно в таком порядке индикаторные группы расположены в
таблице 4.2.2. Если в исследуемом водоеме имеются личинки веснянок (Plecoptera) – самые
«чуткие» организмы, то дальнейшая работа ведется по первой или второй строке таблицы. По
первой – если найдено несколько видов веснянок, и по второй – если найден только
один. Если нимф веснянок в наших пробах нет – ищем в них личинок поденок
(Ephemeroptera) – это следующая по чувствительности индикаторная группа. Если они найдены, работаем с третьей или четвертой строкой таблицы (опять же по количеству найденных
видов). При отсутствии нимф поденок обращаем внимание на наличие личинок ручейников
(Trichoptera), и т. д.
2. Оценить общее разнообразие бентосных организмов. Методика Вудивисса не требует
определить всех пойманных животных с точностью до вида. Достаточно определить количество обнаруженных в пробах «групп» бентосных организмов. За «группу» принимается:
 любой вид плоских червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей;
 любой вид веснянок, жуков, любой вид личинок других летающих насекомых;
 класс малощетинковые черви;
 любой род поденок, кроме Baetis rhodani;
 любое семейство ручейников;
 семейство комаров-звонцов (личинки), кроме вида Chironomus sp.; Chironomus sp.;
 личинки мошки (семейство Simuliidae).
Определив количество обнаруженных в пробе групп, находим соответствующий столбец
в таблице.
Таблица - Биотический индекс Вудивисса
Организмы
Видовое разнообразие
Общее количество присутствующих групп
бентосных организмов
0–1
2–5
6 – 10
11 – 15
16 – 20
> 20
Личинки веснянок
(Plecoptera)
Более 1
1 вид
-
7
6
8
7
9
8
10
9
11
10
Личинки
поденок
(Ephemerop-tera)
Более 1
1 вид
-
6
5
7
6
8
7
9
8
10
9
Личинки ручейников
(Trichoptera)
Более 1
1 вид
4
5
4
6
5
7
6
8
7
9
8
16
Бокоплавы (Gammarus)
3
4
5
6
7
8
Водяной ослик (Asellus aquaticus)
2
3
4
5
6
7
Олигохеты (Tubificidae) или личинки звонцов
(Chironomidae)
1
2
3
4
5
6
Отсутствуют все приведенные выше группы
0
1
2
-
-
-
3. На перекрестке найденных столбца и строки в табл. 2. находим значение индекса Вудивисса, характеризующее исследуемый водоем.
По таблице 4.2.3. определяем класс качества воды и степень ее загрязнения пользуясь биотическим индексом.
Таблица 2 - Классификация качества воды по биологическим показателям
Класс качества воды
Степень загрязнения
Биотический индекс
1
Очень чистая
10
2
Чистая
8-9
3
Умеренно грязная
6-7
4
Загрязненная
5
5
Грязная
3-4
6
Очень грязная
0-2
Лабораторная работа 8. Определение общего микробного числа в водоеме
Цель: определение общего микробного числа в водоеме, расположенном в рекреационной
зоне города.
Ход работы
Сделать серию последовательных разведений (102 – 106) воды из водоема. По 10 мл воды из каждого разведения пропустить через мембранные фильтры, наложенные на предварительно профламбированную поверхность фильтровального прибора, используя водоструйный насос. Каждую пробу анализировать в 3 – 5-кртаной повторности. Разлить по 20 мл МПА
в чашки Петри и остудить. Мембранные фильтры стерильным пинцетом поместить фильтратом
на поверхность питательной среды в чашки Петри на 24 ч. Чашки перевернуть и инкубировать
при температуре 30 – 37°C в термостате. По истечении времени инкубации подсчитать количество колоний микроорганизмов на поверхности питательного агара. Подсчет следует провести на всех параллельных чашках и найти среднее значение. Численность клеток гетеротрофных микроорганизмов в 1 мл воды рассчитать по формуле:
А= NR/10,
где N – число колоний на чашке, кл;
R – разведение, из которого произведен посев; 10 – пересчет на 1 мл.
По таблице определить, к какому классу качества относится вода из тестируемого водоема.
Таблица - Классы качества воды природных водоемов по бактериальным показателям
Показатель
Классы качества воды
Предельно Чистая
17
Удовлетво-
Загряз- Грязная
чистая
рительно чистая
ненная
Численность бактерий планктона, млн кл/мл
< 0,3
0,3 – 1,5
1,6 – 5,0
5,1 – 11,0 > 11,0
Численность гетеротрофных бактерий, тыс. кл/мл
< 0,1
0,1 – 1,0
1,1 – 5,0
5,1 – 10,0 > 10,0
Численность бактерий группы
кишечной палочки, тыс. кл/мл
< 0,003
0,003 –
2,0
2,1 – 10,0
11,0 –
100,0
>
100,0
Лабораторная работа 9. Методика биотестирования по гибели ракообразных Daphnia
magna Straus
Методика основана на установлении различия между количеством погибших дафний в
анализируемой пробе (опыт) и культивационной воде (контроль). В качестве тест-объекта используют лабораторную культуру дафний – Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea).
Цель: определение токсичности сточных, поверхностных и подземных вод, донных отложений (водных вытяжек) по количеству погибших дафний.
Ход работы.
Культуру дафний выращивают в стеклянной посуде вместимостью до 2 дм 3. Посуду моют
питьевой содой и тщательно ополаскивают дистиллированной водой. Для культивирования
дафний используют питьевую воду. Начальная плотность культуры дафний должна быть от 10
до 15 особей в 1дм3. Один раз в неделю взрослых дафний в возрасте до 4 недель и молодь (для
дальнейшего поддержания культуры) пересаживают отдельно в посуду со свежей водой. Для
биотестирования используют дафний в возрасте до 24 ч, которых кормят за 2–3 ч до начала биотестирования.
Пробу воды (водную вытяжку) соответствующего разбавления наливают в стеклянные сосуды по 100 см3 (опыт). Другие сосуды наполняют таким же объемом отфильтрованной воды из
емкостей, где культивируются дафнии (контроль). Повторность в опыте и контроле трехкратная.
В каждый опытный и контрольный сосуд помещают по 10 дафний в возрасте до 24 ч. Их
быстро переносят стеклянной трубкой диаметром 5–7 мм, погрузив ее в воду. Продолжительность биотестирования составляет 96 ч. Во время биотестирования дафний не кормят.
В конце биотестирования визуально подсчитывают количество живых дафний. Живыми
считают дафний, которые свободно передвигаются в толще воды или всплывают со дна сосуда
не позже, чем через 15 сек после его легкого встряхивания. Остальных дафний считают погибшими.
На основании результатов трех параллельных определений количества живых дафний в
контроле и опыте находят средние арифметические количества живых дафний в контроле (опыте) по формуле
I
X k ( on) 
X k ( on)i

i 1
I
,
где: X k ( on ) – результат i – го измерения количества живых дафний в контроле (опыте);
i – номер измерения количества живых дафний в контроле опыте); i = i,...,I;
I – количество параллельных измерений количества живых дафний в контроле (опыте); I =
3.
Рассчитывают в процентах количество погибших дафний в опыте по отношению к контролю по формуле
18
A
X k  X on
Xk
 100 .
Вывод о наличии или отсутствии острой летальной токсичности пробы воды делают на основании величины А. Если величина А составляет 50% дафний и более, считают, что анализируемая проба проявляет острую летальную токсичность. В этом случае для количественной оценки
токсичности анализируемой пробы воды (водной вытяжки) или бурового раствора устанавливают
ее среднее летальное разбавление за 96 ч биотестирования.
Лабораторная работа 10. Изучение состояния воды с использованием растений ряски
Цель: оценить состояние воды по скорости роста ряски
Ход работы
Одинаковые растения ряски отбираются из естественных популяций условно чистого водоема в третьей декаде июня, когда много наиболее жизнеспособных растений, в сосуды с небольшим количеством чистой воды. Затем в отобранную воду из тестируемых водоемов рассаживаются по 10 одинаковых особей ряски (повторность трёхкратная).
Пробы отбираются в основных зонах сопробности (полисопробная зона, мезосопробная зона, олигосопробная зона). Выбирают воду наиболее чистого водоема для контроля. Опытные
сосуды выставляют на рассеянный свет. При наблюдении учитывают следующие параметры:
увеличение количества растений, изменение окраски, длину корневой системы. Наблюдения
проводят раз в три дня в течение трёх недель.
Лабораторная работа 11. Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения водной
среды
Кресс-салат – однолетнее овощное растение, весьма чувствительное к загрязнению среды
тяжелыми металлами и выбросами автотранспорта. Под влиянием загрязнителей могут изменяться корни и побеги этого растения, нарушается всхожесть семян. Ввиду простоты выращивания и биоиндикационного использования кресс-салат может быть весьма удобным объектом биомониторинга.
Цель: оценить степень загрязнения среды с помощью семян и проростков кресс-салата.
Ход работы
Предварительно проверяют семена на всхожесть. Для этого в чашки Петри или иные емкости слоем в 1 см насыпают промытый речной песок, который прикрывают фильтровальной
бумагой. Проращивание семян в чашках ведут при температуре 20–25 °С. Норма – прорастание 90–95 % семян за 3–4 суток.
Затем проводят оценку загрязнения субстрата. В заранее простерилизованные чашки Петри
помещают фильтры, заливают в каждую чашку по 10 мл тестируемой воды (повторность трёхкратная) и закладывают по 50 семян кресс-салата. Расстояние между ними должно быть болееменее одинаковым. В качестве контроля используют воду из наиболее чистого водоема, которую отбирают в шести повторностях у берега, в 20 м от берега и в центре водоема, усредняют и
затем усредненные пробы используют для опытов. Закладку опыта необходимо проводить в
день отбора проб воды. В течение 10–15 сут. наблюдают за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов на одном уровне. Данные по числу проросших семян за каждые сутки заносят в таблицу.
Уровни загрязнения, которые можно установить по прорастанию семян:
 нет загрязнения – всхожесть семян достигает 90–100 %. Всходы дружные, проростки
крепкие, ровные.
 слабое загрязнение – всхожесть 60–90 %. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.
19
 среднее загрязнение – всхожесть 20–60 %. Проростки тоньше и короче, нежели в контроле. Некоторые проростки имеют морфологические отклонения.
 сильное загрязнение – всхожесть очень слабая (до 20 %). Проростки мелкие и уродливые.
С целью индикации загрязнения среды автотранспортом кресс-салат можно выращивать на
балконах нижних и верхних этажей. Тогда можно четко отметить, на каком уровне от земли
идет загрязнение воздуха.
Таблица – Рост и развитие проростков в воде
Дни Число проросших семян
Сроки прорастания
семян
Скорость роста Сроки образова- Суммарная длина всех
ния
корней
главного корня
боковых корней
1
Лабораторная работа 12. Тестирование почв на проростках редиса и кресс–салата
Цель: изучить фитотоксичность почвы по накоплению массы и скорости роста проростков
редиса и кресс-салата
Ход работы
Усредненные пробы почв в трехкратной повторности помешаются в чашки Петри до
половины, увлажняют. На поверхность почвы в каждую чашку укладывают по 100 семян редиса (100 семян кресс–салата). Семена присыпают сверху почвой и увлажняют. В течение последующих 10 дней чашки Петри с исследуемым субстратом поливают равным количеством воды. По прошествии 10 дней проростки осторожно освобождают от земли, промывают, высушивают фильтровальной бумагой, после чего проводят взвешивание, и измерение длины отдельно надземной части и корней растения. Измерения длины надземной части и корней тест–растений проводят с помощью линейки с точностью до 1 мм, взвешивание
исследуемых органов тест–растений проводят на аналитических весах 2–го класса точности. Контролем служат проростки, выросшие на почве контрольного пункта.
Количественная оценка действия почв (водных вытяжек почв) тестируемых пунктов.
Процент ингибирования тест–отклика растений вычисляется по формуле:
К1 х 100 %
I = 100 % - ––––––––––, где:
К2
I – процент ингибирования тест–отклика растений (%),
K1 – среднее значение тест–отклика растений в опыте.
К2 – среднее значение тест–отклика растений в контроле.
Для получения сопоставимых результатов по итогам тестирования рассчитывается индекс токсичности почв (водной вытяжки почв) пунктов для каждой тест–функции по формуле:
ИТФ = (ТФ 0 / ТФ К), где
ТФ 0 – значение регистрируемого тест–отклика в опыте;
ТФ К – в контроле.
Величина ИТФ изменяется от 0 до М, где М–любая положительная величина.
Среднее значение индекса токсичности почв (водной вытяжки почв) для каждого пункта рассчитывается по формуле:
ИТФ СР = (ИТФ 1 + ИТФ 2 + ИТФ З + …) / n, где
20
ИТФ 1, ИТФ 2, ИТФ 3–индексы токсичности, рассчитанные для каждой тест–функции;
n – количество тест–откликов, задействованных в эксперименте для конкретного
пункта (Кабиров с соавт., 1997).
В качестве тест–отклика используется длина корней луковиц, всхожесть семян, длину
и массу надземной / подземной части проростков тест–растений.
Водную вытяжку, почву считают фитотоксичной, если величина тест–функции в опыте
достоверно ниже таковой в контроле (р ≥ 0,9500).
Тестируемые почвы обладают стимулирующими свойствами, если величина тест–
функции в опыте достоверно выше таковой в контроле (р ≥ 0,9500).
Лабораторная работа 13. Оценка солевого загрязнения почвы по листьям липы
Липа весьма чувствительна к загрязнению почвы солями, попадающими сюда вместе с
песком в зимний период. Показателем реакции является краевой хлороз на листьях. Поэтому по величине повреждения листовых пластинок липы можно судить о степени засоления
газонов.
Цель: установить, насколько сильно засолена почва городских газонов солью, вносимой
на дороги в зимний период.
Ход работы
Исследования лучше проводить во второй половине июля (по август). При выполнении работы внимательно осматривают листья лип, растущих вдоль городских улиц. Фиксируют все повреждения листовой пластинки по следующей шкале:
 на крае листа имеется узкая желтая полоска – первая степень загрязнения почвы (в
почве отмечаются следы соли);
 сильный хлороз проявляется в виде широкой краевой полосы – вторая степень загрязнения почвы (в почве наблюдается среднее количество соли);
 обширный краевой некроз с желтой пограничной полоской – третья степень загрязнения;
 большая часть листовой пластинки отмирает – четвертая степень загрязнения (количество соли в почве крайне велико и граничит с пределами выносливости вида).
Исследуя характер повреждения листьев по городским кварталам и районам, можно построить карту засоления почв города и разработать предложения по оздоровлению почв газонов.
Лабораторная работа 14. Индикация состояния окружающей среды по частотам
встречаемости фенов белого клевера
Влияние антропогенных факторов довольно часто отражается на фенотипической
структуре популяций растительных и животных организмов. Частота встречаемости некоторых фенотипов является биологическим индикатором загрязнения окружающей среды.
У белого клевера, распространенного довольно широко, в качестве индикатора загрязнения среды может быть использована форма седого рисунка на листьях.
Цель: на основании изучения частоты встречаемости различных фенотипов клевера
белого дать оценку загрязнения среды под влиянием выбросов промышленного предприятия.
Ход работы
При выполнении работы в районе расположения какого-либо промышленного предприятия, оказывающего влияние на окружающую среду путем выброса в атмосферу загрязняющих веществ, подбирают участок, на котором встречается клевер белый. На этом участке,
двигаясь по трансекте, исследователь фиксирует все куртинки клевера и определяет фенотип
(для этого можно воспользоваться рисунками из некоторых руководств или самому оценивать
разные фенотипы, которые будут встречаться. Например, на одной куртинке на листьях клевера
21
имеются белые полоски, расположенные в виде незамкнутых треугольников, на другой куртинке – в виде штрихов и т. д. Иногда могут наблюдаться белые пятна в основании листочков, а
также пятна и штрихи на листьях.
Исследователи могут сами составить атлас рисунков разных фенов и использовать их в
дальнейшей работе).
Отсчеты фенов следует проводить не чаще, чем через 2–3 шага. Закончив движение по одной трансекте, меняют направление и продолжают работу. Если в какой-либо точке площадки
обнаруживают два разных фена на одной куртине, то они не учитываются, поскольку здесь будет переплетение куртинок.
В ходе работы можно также фиксировать степень повреждения листовой пластинки листогрызами, отклонения формы листьев от нормы и т. д. Данные по каждому фену заносятся в соответствующие графы таблицы.
По окончании полевых исследований рассчитывают частоты встречаемости отдельных
фенов Рi, а также суммарную частоту встречаемости всех форм с рисунком (индекс соотношения фенов «ИСФ»):
Рi = 100 % ∙ ni / N,
ИСФ = 100 % ∙ (n2 + n3 ….) / N,
где Рi – частота i-го фена;
ni – количество учтенных растений с i-м рисунком на листовой пластинке (n1 – число растений без «седого» рисунка);
N – общее количество учтенных растений.
Результаты расчетов заносят в таблицу.
Таблица - Результаты фенотипической диагностики пробной площадки №
Количество растений
Фен 1 (без рисунка)
Процент фенотипов
Фен 2
Фен 3
Фен…
Всего
Фен 2
Фен 3
Фен…
ИСФ
По величине ИСФ при достаточно большом количестве пробных площадок на исследуемой территории можно выделить наиболее антропогенно нагруженные участки. На чистых территориях величина ИСФ не превышает 30 %, а на загрязняемых может повышаться до
70–80 %.
2.2.Методические указания к лабораторному практикуму
Успешное освоение студентами курса данной дисциплины, зависит, прежде всего, от систематической подготовки к лабораторным занятиям, вдумчивого отношения к их выполнению.
Перед лабораторным занятием необходимо ознакомиться с теоретическими вопросами,
относящимися к рассматриваемой теме. Для этого используется материал учебников, учебных
пособий, конспектов лекций.
К каждому занятию представлены контрольные вопросы, на которые надо обратить
внимание при подготовке. По этим вопросам будет проводиться собеседование, тестирование и
другие формы контроля. Эти вопросы могут быть использованы преподавателем при отчете
студента за лабораторное занятие.
На лабораторном занятии студент должен внимательно прочитать содержание занятия и
методику выполнения лабораторной работы. При необходимости нужно уточнить у преподавателя объект и вариант исследования, просмотреть оборудование на своем и общем столах, затем
приступить к выполнению работы.
22
Лабораторные работы оформляются в рабочей тетради: указывается название работы,
задания, ход работы. Делаются необходимые рисунки, каждый из них должен иметь нумерацию, название, обозначаются и подписываются все элементы. После получения результатов
формулируются выводы.
Отчет по лабораторной работе может быть принят преподавателем на этом же занятии
либо на следующем.
Общие методические указания
На практических занятиях в течение семестра студент изучает материал на микроскопических препаратах или в живом виде под непосредственным контролем преподавателя. Однако
можно рекомендовать студенту вести наблюдение за развитием некоторых животных самостоятельно, используя для этой цели живой материал из природы. Особенно полезно на живом материале познакомиться с кладками и развитием разных животных (амфибии, рыбы и т.д.).
Изучение препарата следует начинать со слабого увеличения микроскопа. При этом
необходимо тщательно рассмотреть весь препарат и выбрать наиболее типичные и удобные для
дальнейшего изучения участки. Только после этого можно переходить к рассмотрению препарата с сильным увеличением микроскопа.
Изучение препаратов должно сопровождаться их обязательной зарисовкой в альбом или
тетрадь. Каждый рисунок должен иметь название и обозначения. Надо помнить, что изготовление рисунка с препарата – не самоцель. Зарисовка дает возможность студенту лучше понять и
запомнить препарат и обеспечивает более глубокое восприятие фактического материала.
В течение практических занятий студент обязан научиться на любом препарате определять изученные им зародышевые образования, знать их расположение, строение и функции.
Эти знания проверяются на зачетном занятии, на котором студент, получив от преподавателя
препарат без названия, должен его определить и разобраться во всех деталях его строения.
Приложение 3.
Самостоятельная работа студентов
1.1 Задания для самостоятельной работы
Примерная тематика рефератов
21. Оценка причинно-следственных связей в системе «состояние окружающей среды –
здоровье населения», прогнозирование медико-экологической ситуации (на основе корреляционно-регрессионных методов).
22. Оценка комплексной антропогенной нагрузки на объекты окружающей среды и
обоснование приоритетных управленческих решений, направленных на снижение загрязнения
окружающей среды.
23. Практика системы мониторинга в вашем регионе.
24. Организация наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в регионе.
25. Экологический мониторинг почв.
26. Тенденции загрязнения вод в России.
27. Радиологическое исследование почв.
28. Автоматизированные системы контроля среды обитания.
29. Прогнозирование развития экологической ситуации региона.
30. Структура государственного экологического мониторинга, распределение ответственности. Единая государственная система экологического мониторинга России.
31. Регламентация государственных наблюдений в сети Росгидромета.
32. Экологический мониторинг воздушной среды.
33. Экологический мониторинг поверхностных водных объектов.
34. Мониторинг месторождения и участков водозаборов питьевых подземных вод.
35. Мониторинг лесных ресурсов.
36. Мониторинг биологических ресурсов.
23
37.
38.
39.
40.
Мониторинг рыбных ресурсов.
Радиационный мониторинг.
Биологический мониторинг.
Методы биоиндикации состояния водных экосистем с помощью фитопланктона.
Задание 1. Перечислите известные Вам статические и динамические синэкологические
характеристики, имеющие биоиндикационное значение, по следующей форме:
Синэкологические биоиндикационные характеристики
Характеристики
Статические
Динамические
Задание2. Составить таблицу иерархических уровней организации биологических систем, с
тремя примерами биоиндикационных характеристик для биосистемы каждого уровня, по следующей форме.
Уровни организации биологических систем
Примеры биоиндикационных
характеристик
№1
№2
№3
3.2.Методические указания к выполнению самостоятельной работы
Самостоятельная учебная работа студентов – это усвоение содержания образования и
формирование профессиональных умений и навыков во внеаудиторное время по темам или
разделам тем, определенным рабочей программой учебной дисциплины для самостоятельного
изучения.
Цель самостоятельной учебной работы студентов – освоение знаний и навыков профессиональной деятельности по соответствующей специальности.
При преподавании дисциплины предусмотрено как СРС без участия преподавателей, так
и под контролем преподавателя.
Основными видами самостоятельной работы студентов без участия преподавателей являются:

формирование и усвоение содержания конспекта лекций на базе рекомендованной
лектором учебной литературы, включая информационные образовательные ресурсы (электронные учебники, электронные библиотеки и др.);

написание рефератов;

подготовка к лабораторным работам, их оформление;

составление аннотированного списка статей из соответствующих биологических
журналов;

выполнение микроисследований;

подготовка практических разработок;

компьютерный текущий самоконтроль и контроль успеваемости на базе электронных обучающих и аттестующих тестов.
Основными видами самостоятельной работы студентов с участием преподавателей являются:

текущие консультации;

коллоквиум как форма контроля освоения теоретического содержания дисциплин;

прием и защита лабораторных работ (во время проведения л/р);
24
выполнение учебно-исследовательской работы (руководство, консультирование и
защита УИРС).
Пакет заданий для самостоятельной работы следует выдавать в начале семестра, определив предельные сроки их выполнения и сдачи. Каждый этап самостоятельной работы студента
оценивается в баллах.
При проведении аттестации студентов важно всегда помнить, что систематичность, объективность, аргументированность – главные принципы, на которых основаны контроль и оценка знаний студентов. Проверка, контроль и оценка знаний студента, требуют учета его индивидуального стиля в осуществлении учебной деятельности. Знание критериев оценки знаний обязательно для преподавателя и студента. Количество баллов по рейтинговой оценке знаний студента по каждому вопросу преподаватель должен довести до сведения студента на первом занятии по данной дисциплине.

Рекомендации по написанию реферата
При написании реферата, сообщения или иной письменной работы оценивается не только
содержание, актуальность темы и глубине ее научной разработки, но и методическая культура
выполнения, одним из показателей которой является правильная композиция материала.
Работу следует начинать с введения именно потому, что ход восприятия постороннего, не
знающего темы исследования или смотрящего на него отстраненно, человека требует постепенного вхождения в курс дела.
Введение начинается с обоснования актуальности выбранной темы. Достаточно в объеме
1 - 1,5 страниц кратко обрисовать сущность сложившейся в современной науке ситуации в связи с вашей темой.
Переходя к описанию степени разработанности темы в современной научной литературе,
вы должны продемонстрировать достаточно глубокое знакомство с имеющимися источниками,
способность к критическому мышлению и объективной оценке сделанного вашими предшественниками в освоении этой темы. Задача этого раздела в том и состоит, чтобы показать читателю, что в исследовании темы уже сделано, а что не сделано, что является относительным "белым пятном". Этот раздел логически предшествует формулировке цели вашего исследования.
Цель вытекает из наличия чего-то неисследованного в теме.
Формулировка цели должна быть максимально четкой и краткой, а также полной и логически корректной.
Сформулированная общая цель исследования составляет его стратегию, и потому требует
постановки конкретных тактических задач.
В отличие от цели, которая одна, задач должно быть несколько. В совокупности они образуют общую тактику реализации поставленной цели, а по отдельности представляют собой последовательные шаги продвижения к ней.
Фактически основная часть текста - это постепенное решение поставленных во введении
задач. Поэтому часто формулировки задач совпадают или почти совпадают с названиями глав и
параграфов основной части. Задачи подаются во введении в форме перечисления.
Основными методологическими понятиями научного произведения являются объект и
предмет исследования.
Объект исследования - это явление или процесс объективной реальности, на который
направлен научный поиск автора работы.
Предмет исследования представляет собой фрагмент объекта, подвергающийся непосредственному изучению.
Обязательным требованием к тексту введения является указание методов, которыми пользовался автор. Такие методы могут быть различными: как общенаучными, так и конкретнонаучными, как аналитическими, так и дескриптивными (описательными). Кроме того, любой
исследователь работает в рамках какой-то философской методологии, например, диалектической или феноменологической, что также нужно указать. В любой работе найдет себе место
25
сравнительно-исторический метод, а также традиционные логические методы мышления, такие,
как дедукция и индукция.
В конце введения обычно характеризуется общая структура работы, то есть просто перечисляются по порядку ее элементы.
Содержание основной части работы диктуется требованиями темы. Принципиально важно
соблюдать субординацию общей темы работы, названий глав и параграфов. Названия параграфов должны быть сформулированы так, чтобы не выходить за пределы, очерченные названием
объединяющей их главы.
Заключение, как структурный элемент работы, выполняет важнейшую функцию. Текст
заключения должен быть написан так, чтобы выводы соотносились с поставленными во введении целью и задачами исследования.
Рекомендации по оформлению презентаций
1) Использовать шрифт Arial. Практически идеален, минимум лишних деталей, проще
воспринимается, чем шрифты типа Times. Размер шрифта заголовков слайдов 24 – минимум
(если очень длинный, лучше 28-30).
 Используйте не более двух шрифтов (один для заголовков, один для текста).
 Не используйте для заголовков и текста похожие шрифты.
 Тени уменьшают четкость без увеличения информативности. Не используйте тени
только потому, что это выглядит «красивей».
2) Каждый слайд должен иметь заголовок. Рисунки должны быть снабжены подписями,
а диаграммы и графики обязательно иметь подписи осей.
3) Видовое название организма следует писать курсивом, например Escherihia coli.
4) Фон презентации имеет важное значение, например, черный, темно-синий, красный,
желтый цвет фона раздражает и напрягает. Фон, имеющий цвет салатовый, белый, слабо розовый, слабо голубой – наиболее предпочтителен. Картинки в качестве фона лучше не использовать.
5) На каждом слайде нужно ставить номер страницы и общее количество страниц, чтобы
знать, сколько осталось до конца, например 6/16 (6 страница, всего 16 страниц).
6) Все элементы оформления на абсолютно всех слайдах должны быть выдержаны в одном стиле и быть достаточно крупными. В смысле – гарнитура и кегль, начертание, цвет, даже
расположение однотипных надписей.
7) В отличие от статей в журналах – никаких цифр на рисунках! Всё должно быть обозначено буквами. Используйте цветовое кодирование. Вместо, к примеру, «линия, обозначенная
на правом рисунке цифрой один…» можно будет просто сказать «красная линия…».
8) Число слайдов не должно быть большим. Минута на простой слайд (типа названия),
две на сложный (типа выводов).
9) Избегайте сплошного текста. Лучше используйте нумерованные и маркированные
списки. Используйте краткие предложения или фразы. Не переносите слова.
10) Будьте осторожны в использовании светлых цветов на белом
фоне, особенно зеленого цвета. То, что хорошо выглядит на мониторе, плохо выглядит при докладе, поскольку мониторы, проекторы и принтеры по-разному представляют цвета. Используйте темные, насыщенные цвета, если у вас светлый фон. Это же касается тонких линий.
11) Помещайте картинки левее текста: мы читаем слева-направо, так что смотрим вначале на левую сторону слайда.
26
Приложение 4.
Контролирующие и оценочно-диагностические материалы по дисциплине
4.1. Технологическая карта дисциплины
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тобольская государственная социально-педагогическая академия
им. Д.И.Менделеева
Технологическая карта
Ф.И.О.
Наименование образовательной программы, профиль: «Биоиндикация и биотестирование»,
профиль «Биоэкология»
Год обучения, группа: 2013 – 2014г., 34 гр.
Семестр: 6
Статус дисциплины: дисциплина вариативной части профессионального цикла
Количество часов на дисциплину: 144
Количество аудиторных часов на дисциплину: 36
Ф.И.О. преподавателей: Мирюгина Т.А.
Утверждено на заседании кафедры ______ сентября 2013 г., протокол № _1___
Аудиторные занятия
Лекции
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Тема лекционного занятия
Формы работы
Максимальное
кол-во баллов
Модуль (аттестация)
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
1
3
1
3
Основы биоиндикации
Конспектирование
лекционного материала
Методы биотестирования Конспектирование
в оценке состояния ком- лекционного материала
понентов окружающей
среды
Методы и приемы микКонспектирование
робной, фитоиндикации лекционного материала
Методы и приемы зооКонспектирование
индикации
лекционного материала
Биоиндикация на разных Конспектирование
уровнях организации жи- лекционного материала
вой природы
Ландшафтная индикация Конспектирование
лекционного материала
Области применения био- Конспектирование
индикации
лекционного материала
Отметка о
выполнении
Практические занятия
№
1
Тема практического
занятия
Основы биоиндикации
Формы работы
Защита лабораторной
работы
27
Максимальное Модуль (ат- Отметка о
кол-во баллов тестация) выполнении
1
2
1
2-3
4-5
6
7
8-9
Методы биотестирования в оценке состояния компонентов
окружающей среды
Методы и приемы
микробной, фитоиндикации и зооиндикации
Таблица
Защита лабораторной
работы
2
Защита лабораторной
работы
1
1
2
Выполнение аудиторной
контрольной работы
Биоиндикация на раз- Защита лабораторной
ных уровнях органи- работы.
зации живой природы
Ландшафтная индика- Защита лабораторной
ция
работы
4
Области применения
биоиндикации
2
2
1
1
1
2
Защита лабораторной
работы
3
Самостоятельная работа
№
Тема
1.
2.
3.
4.
Форма работы
Основы
1
биоиндикации 1.Дайте определение по-
нятий "экологический мониторинг" и "биологический мониторинг", сопоставьте эти понятия.
3
Методы
биотестиро- 1.Укажите основные задавания в оценке состо- чи и приоритетные объекяния компонентов
ты биологического мониокружающей среды
торинга.
2.Приведите примеры
успешной реализации
Глобальной системы мониторинга окружающей
среды (ГСМОС).
3.Выполнение домашней
контрольной работы
2
Методы
и приемы
1.Выполнить задание 1.
микробной, фитоин- 2.Защита реферата по
дикации и зооиндика- одной из предложенных
ции
тем
Биоиндикация на разных уровнях организации живой природы
1.Какие биоиндикационные показатели используются для контроля качества воды водоемов и водотоков, согласно действующим нормативным
28
МаксимальОтметка о
Модуль
ное количевыполне(аттестация)
ство баллов
нии
2
1
2
2
1
5
3
4
2
2
2
5.
6.
документам.
2.Как соотносятся и какими показателями характеризуются процессы биоконцентрирования, биоумножения, биомагнификации и биоаккумуляции?
3.Выполнить задание 2.
Ландшафтная индика- 1.Подготовка презентации
ция
«Виды биоиндикации»
2.Проект «Экологическая
обстановка в городах Тюменской области: наблюдение, оценка, прогноз»
Области применения 1. Дайте определение эвтрофирования и сопоставьте его
биоиндикации
основные формы.
2.Каковы причины, признаки
и последствия ацидификации, токсификации, термофикации гидроэкосистем?
3. Написание эссе по вопросу биоиндикации и биотестирования
2
4
4
2
2
4
3
5
Рубежные баллы рейтинговой системы оценки успеваемости студентов
Вид аттестации
Соответствие рейтинговых баллов и академических оценок
Удовл.
Хорошо
Отлично
Экзамен
61-72 баллов
73-86 баллов
87-100 баллов
Методические рекомендации к защите лабораторных работ:
Для защиты лабораторной работы необходимо:
1. посетить все лабораторные занятия;
2. сделать все задания (как письменные, так и устные);
3. рассказать методику выполнения задания, в случае необходимости записать её в тетрадь;
4. отдать альбом с выполненными заданиями на проверку преподавателю.
ЗАДАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЕ
Примерная тематика рефератов
41. Оценка причинно-следственных связей в системе «состояние окружающей среды –
здоровье населения», прогнозирование медико-экологической ситуации (на основе корреляционно-регрессионных методов).
42. Оценка комплексной антропогенной нагрузки на объекты окружающей среды и
обоснование приоритетных управленческих решений, направленных на снижение загрязнения
окружающей среды.
43. Практика системы мониторинга в вашем регионе.
44. Организация наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в регионе.
45. Экологический мониторинг почв.
46. Тенденции загрязнения вод в России.
29
47. Радиологическое исследование почв.
48. Автоматизированные системы контроля среды обитания.
49. Прогнозирование развития экологической ситуации региона.
50. Структура государственного экологического мониторинга, распределение ответственности. Единая государственная система экологического мониторинга России.
51. Регламентация государственных наблюдений в сети Росгидромета.
52. Экологический мониторинг воздушной среды.
53. Экологический мониторинг поверхностных водных объектов.
54. Мониторинг месторождения и участков водозаборов питьевых подземных вод.
55. Мониторинг лесных ресурсов.
56. Мониторинг биологических ресурсов.
57. Мониторинг рыбных ресурсов.
58. Радиационный мониторинг.
59. Биологический мониторинг.
60. Методы биоиндикации состояния водных экосистем с помощью фитопланктона.
Задание 1. Перечислите известные Вам статические и динамические синэкологические
характеристики, имеющие биоиндикационное значение, по следующей форме:
Синэкологические биоиндикационные характеристики
Характеристики
Статические
Динамические
Задание2. Составить таблицу иерархических уровней организации биологических систем, с
тремя примерами биоиндикационных характеристик для биосистемы каждого уровня, по следующей форме.
Уровни организации биологических систем
Примеры биоиндикационных
характеристик
№1
№2
№3
Вопросы для домашней контрольной работы № 1
Вариант 1.
4. Международное сотрудничество в решении проблем оценки глобальных и региональных трансграничных воздействий на окружающую среду.
5. Тенденции загрязнения атмосферного воздуха в России.
6. Мониторинг земельных ресурсов.
Вариант 2.
4. Экологический мониторинг и экологический контроль в Российской Федерации:
понятия, задачи, направления деятельности.
5. Мониторинг минерально-сырьевых ресурсов.
6. Методы биоиндикации водных экосистем с помощью зоопланктона.
Вопросы для домашней контрольной работы № 2
Вариант 1.
1. Выделите критерии выбора видов – биоиндикаторов и тест-объектов.
2. Дайте определение биологического разнообразия экосферы.
30
3. Охарактеризуйте аутэкологические характеристики, используемые как биоиндикационные признаки.
Вариант 2.
1. Охарактеризуйте статические и динамические синэкологические характеристики, используемые как биоиндикационные признаки.
2. Сравните биоиндикационные задачи, решаемые классификационными и ординационными методами, и приведите примеры.
3. Какие тест-объекты принято использовать при установлении ПДК для воды водоемов
рыбохозяйственного использования?
Вопросы для домашней контрольной работы № 3
Вариант 1.
1. Какие ярусы выделяются в лесных растительных сообществах?
2. Охарактеризуйте основные методы бриоиндикации.
3. Сопоставьте основные методы и средства биологической очистки сточных вод.
Вариант 2.
1. Как оцениваются качество леса и жизненное состояние древостоя?
2. Охарактеризуйте основные методы лихеноиндикации.
3. Охарактеризуйте биологическое самоочищение водоемов.
4.2. Тестовые задания для текущего контроля знаний по дисциплине
S: Биоиндикация – это
-: изучение влияния человека на экосистемы
+: индикация абиотических и биотических факторов
-: выявление изменений окружающей среды при воздействии радиоактивного излучения
-: выявление изменений окружающей среды при возведении промышленного комплекса
S: Биоиндикаторы – это:
-: живые организмы, обитающие в районах техногенного загрязнения
-: живые организмы, изменяющиеся морфологически в условиях техногенного загрязнения
-: живые организмы реагирующие на изменение сапробности воды
+: живые организмы, используемые для выявления загрязнения окружающей среды
S: Наиболее эффективные методы очистки:
-: механический
-: химический
+: биохимический
+: физико-химический
S: Перспективными биоиндикаторами являются виды:
-: с узкой амплитудой толерантности к антропогенным условиям
+: с широкой амплитудой толерантности к антропогенным условиям
-: c низкой экологической валентностью
-: с низким адаптивным потенциалом
S: Индикатором степени чистоты атмосферы являются:
-: грибы
+: лишайники
-: водоросли
-: насекомые
S: Самый лучший метод очистки воды от загрязнения органическими веществами:
-: механический
-: химический
+: биологический
31
-: физический.
S: Биологический метод очистки воды от загрязнения основан на использовании:
-: рыб
-: растений
+: микроорганизмов
-: торфа
S: Биоиндикационные исследования нельзя проводить на уровнях:
-: субклеточном
-: клеточном
-: видовом
+: межвидовом
S: Особенности состояния популяции определяют также её показатели как:
+: возрастной спектр
-: устойчивость
-: индекс численности
-: инерционность популяционной системы
S: Живые системы считаются открытыми потому, что они:
-: построены из тех же химических элементов, что и неживые
+: обмениваются веществом, энергией и информацией с внешней средой
-: обладают способностью к адаптациям
-: способны размножаться
S: Основная задача биоиндикации
-: разработка системы контроля за состоянием окружающей среды
+: разработка методов и критериев адекватно отражающая уровень антропогенных воздействий с учётом характера загрязнения
-: разработка системы наблюдений за состоянием окружающей среды
-: выявление характера воздействия внешних факторов на живые организмы
4.4. Вопросы к экзамену
1. Ограничения физико-химических методов оценки качества среды
2. Понятие биоиндикации в широком и узком смысле.
3. Виды биоиндикации.
4. Понятие биоиндикаторов. Виды биоиндикаторов.
5. Эколого-физиологические основы биоиндикации.
6. Биотестирование: основные понятия и практическое применение.
7. Методы биоиндикации. Активный и пассивный мониторинг.
8. Понятия токсиканта и токсического эффекта, их относительность.
9. Понятие токсиканта, его относительность. Критерии токсичности.
10. Проблема нормы в биологии и ее решение.
11. Регламентация загрязняющих веществ. ПДК, их виды, способ определения.
12. Зависимость эффекта от дозы, времени воздействия. Парадоксальные эффекты.
13. Соотношение понятий “доза” и “концентрация”. Виды доз (концентраций).
14. Биоаккумуляция токсикантов и биогеохимическая индикация.
15. Общие закономерности биоиндикации на разных уровнях организации материи.
16. Особенности биоиндикации на уровне биохимических и физиологических реакций.
17. Биоиндикация на биохимическом уровне. Ферменты как биоиндикаторы.
18. Биоиндикация на биохимическом уровне. Пигменты, фитогормоны, химический состав
клетки, состояние биомембран как индикаторы стресса у растений.
19. Биоиндикация на физиологическом уровне. Обмен веществ и биохимические индикаторы стресса у животных.
20. Биоиндикация на физиологическом уровне. Энергетический балланс и интенсивность
фотосинтеза как индикаторы стресса у растений.
32
21. Особенности биоиндикации на организменном уровне. Анатомо-морфологическая
структура растений как индикатор качества среды.
22. Анатомо-морфологические признаки животных как индикаторы качества среды.
23. Изменение биоритмов как индикаторный признак.
24. Биоиндикация по поведенческим признакам.
25. Общие закономерности поведенческих реакций на загрязнение среды.
26. Биоиндикация на популяционном уровне. Показатели растительных популяций как индикаторы качества среды.
27. Формы применения популяций животных для биоиндикации.
28. Микробиологические параметры как индикаторы качества среды.
29. Вирусы как потенциальные биоиндикаторы.
30. Особенности биоиндикации на уровне биоценоза.
31. Особенности ландшафтной индикации. Методы выявления ландшафтных индикаторов.
32. Оценка достоверности и значимости ландшафтного индикатора.
33. Антропогенный ландшафт и оценка степени гемеробности.
34. Индикация степени сапробности водоемов.
35. Педоиндикация и галоиндикация.
36. Биоиндикация разных элементов гидросферы.
37. Литоиндикация и индикация полезных ископаемых.
38. Индикация климата.
39. Индикация процессов (засоления, заболачивания, опустынивания и т.д.)
40. Индикация стаций животных и древних поселений человека.
41. Биоиндикация загрязнений воздуха и почв.
42. Биоиндикация токсического и эвтрофного загрязнения водоемов.
43. Биоиндикация радиоактивного загрязнения.
44. Современные области применения биоиндикации. Использование индикаторов в очистных сооружениях.
Приложение 6.
Глоссарий
Активная индикация или биотестирование - исследование тех же воздействий в стандартных условиях на наиболее чувствительных к данному фактору организмах - тесторганизмах.
Биоиндикатор - группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.
Биоиндикатор комплексный, если при биоиндикационном исследовании применяется
система биоиндикационных признаков.
Биоиндикатор неспецифический - организм этого индикатора реагирует однотипно на
действие одного или нескольких стрессоров, или их сочетаний. Это свойство биоты усложняет
процесс получения информации по принципу "воздействие-реакция".
Биоиндикатор отрицательный - характеризуется уменьшением реакции (количественных
характеристик) при нарастании стресса.
Биоиндикатор положительный - характеризуется увеличением реакции (количественных
характеристик) при нарастании стресса.
Биоиндикатор прямой - если реакция живого организма вызвана непосредственным воздействием внешнего фактора
Биоиндикаторы локальные - обладают устойчивой связью с объектом индикации только
на какой-то определенной территории.
Биоиндикаторы региональные - сохраняют свое значение лишь в пределах одной или нескольких областей со сходными физико-химическими условиями.
33
Биоиндикация – оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по
состоянию ее биоты в природных условиях. Для учета изменения среды под действием антропогенного фактора составляются списки индикаторных организмов.
Биоиндикатор – группа особей одного вида или сообщества, по наличию или по состоянию которых, а также по их поведению судят о естественных и антропогенных изменениях в
среде.
Биоиндикация загрязнения водоемов – система оценки степени загрязнения водоемов,
основанная: на учете состояния водных биоценозов, присутствии индикаторных организмов;
на анализе видовой структуры биоценозов; на функциональных характеристиках биоценозов и
др.
Галофилы – животные засоленных почв.
Галофиты – растения засоленных почв.
Гелиофиты облигатные – растения, обитающие в условиях хорошего освещения (светолюбивые).
Гелиофиты факультативные – растения, обитающие как в условиях хорошего освещения, так и условиях затенения (теневыносливые).
Геобионты – животные, постоянно обитающие в почве, весь цикл развития которых проходит в почвенной среде.
Гидрофиты – водные растения, прикреплённые к грунту и погружённые в воду только
нижними частями (тростник).
Гумус – основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения.
Загрязнитель – любое вносимое человеком вещество (воздействие), которое отрицательно влияет на окружающую среду.
Загрязнение – привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов
или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний) концентрации перечисленных агентов в среде, нередко приводящее к негативным последствиям.
Индикаторы - биологические объекты животного или растительного происхождения.
Индикаты - факторы воздействия или различные загрязнители.
Дистальный некроз - прекращение роста хвои и веток под воздействием двуокиси азота,
аммиака, этилена и озона.
Косвенная биоиндикация - фактор действует через изменение других (абиотических
или биотических) факторов среды. Например, под действием дихлорпропионовой кислоты доля
злаков на лугу уменьшается и соответственно увеличивается доля разнотравья. Это изменение
соотношения злаков и разнотравья влечет за собой сдвиг в соотношении прямо- и равнокрылых.
Лихеноиндикация – использование лишайников в качестве биоиндикаторов степени
загрязнения атмосферного воздуха, основанное на изучении состава и биологических особенностей лихенофлоры.
Мониторинг – система мер по постоянному и долговременному наблюдению за параметрами состояния атмосферы, гидросферы и литосферы: наблюдение, сбор проб, анализ и
предоставление информации, например, по выбросам промышленных установок или качеству
воздушной среды на определённой территории.
Нагрузка антропогенная - степень прямого и косвенного воздействия человека и его деятельности на природные комплексы и отдельные компоненты природной среды.
Некроз - омертвление участка тканей растений, чаще всего это отмирание листьев под
влиянием загрязняющих веществ. Положение на растении и цвет некроза иногда позволяют
сделать заключение о степени и виде воздействия. Принято различать: а) краевой некроз - отмирание ткани по краям листа; б) срединный некроз - отмирание листовой ткани между жилка34
ми; в) точечный некроз - омертвление ткани листа в виде точек и небольших пятен, рассыпанных по всей поверхности листа.
Неспецифическая биоиндикация - различные факторы среды вызывают одну и ту же реакцию. Например, снижение численности почвенных беспозвоночных может происходить и
при различных видах загрязнения почвы, и при вытаптывании, и в период засухи и по другим
причинам.
Объект индикации - различные тела или иные свойства и протекающие в них процессы.
Показатели, которые при этом используются, называются индикаторами.
Организм-индикатор – организм с узкими пределами экологической приспособленности (стенобионт), своим поведением, изменением физиологических реакций или самой
возможностью существования указывающий на изменения в среде или на ее определенные естественные или антропогенные характеристики.
Организм-индикатор загрязнения – вид, подавленное состояние, исчезновение или
усиленное размножение которого сигнализирует о загрязненности среды, а в ряде случаев
свидетельствует о степени загрязнения и составе загрязнителей, их кумулятивном действии.
Пассивная биоиндикация – исследование у свободно живущих организмов видимых или
незаметных повреждений и отклонения от нормы, являющиеся признаками неблагоприятного
воздействия.
Прямая биоиндикация - фактор среды действует на биологический объект непосредственно. Например, под действием дихлорпропионовой кислоты доля злаков на лугу уменьшается с 55% до 14% и соответственно увеличивается доля разнотравья.
Сообщество индикаторное – сообщество, по скорости развития, структуре и благополучию отдельных популяций микроорганизмов, грибов, растений и животных которого можно
судить об общем состоянии среды, включая ее естественные и искусственные изменения.
Стенобионты – организмы, способные существовать лишь в строго определенных условиях окружающей среды и не переносящие их изменений.
Суховершинность - характерное повреждение хвойных высокими концентрациями газов и
в первую очередь - двуокиси серы (сернистого газа).
Тест–объекты - организмы, используемые при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и др.
Специфическая биоиндикация - изменения живой системы можно связать только с одним фактором среды. Например, высокая концентрация в воздухе озона вызывает появление на
листьях табака серебристых некрозных пятен.
Чувствительность – степень реакции биоиндикатора на оказываемое на него воздействие со стороны какого-то вещества, физического или биологического фактора либо со стороны окружающей его среды в целом.
Эвтрофикация водоёмов – чрезмерное обогащение водной среды питательными веществами.
Экологический организм-индикатор – стенобионт, приспособленный к жизни в определенной экосистеме и погибающий в других условиях, что дает возможность отличать одно
комплексное природное образование от другого.
Хлороз - раннее старение хвои под воздействием фторидов, тяжелых металлов и кислотных осадков.
35
Лист согласования
36