Методические рекомендации по проведению учебного

«УТВЕРЖДЕНО»
«Заказчик»
«СОГЛАСОВАНО»
«Исполнитель»
Заместитель руководителя Департамента природопользования и
охраны окружающей среды города
Москвы
Ректор Государственного автономного
образовательного учреждения
высшего профессионального образования «Московский институт открытого
образования»
__________________С.А. Мельников
_________________А.Л. Семёнов
«______»_________2013 г.
«______»_________2013 г.
Аргунова М. В., Моргун Д. В., Плюснина Т.А., Ягодин Г.А.
Методические рекомендации по проведению учебного экологического мониторинга учащимися в рамках программы дополнительного экологического образования во внеурочное время
(Государственный контракт от «27» июня 2013 г. № 0605-16/13)
Москва
2013
1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………..3
Основы экологического мониторинга. Методы мониторинга (на примере
оценки экологического состояния атмосферы).……………………………….4
Оценка физических параметров и качества атмосферы………………………..13
Оценка экологического состояния атмосферы методом биоиндикации……..17
Мониторинг водной среды. Предварительное описание водоема. Основные
характеристики воды……………………………………………………………26
Оценка состояния водоема методом биоиндикации…………………………36
Оценка качества воды методами количественного и качественного анализа……………………………………………………………………………….…43
Мониторинг почвенной среды. Изучение состава и свойств почвы…………49
Индикация почвы по биологическим объектам. Оценка почв методом химического анализа……………………………………………………………….……55
Оценка
состояния
лесопарковых
и
парковых
сооб-
ществ…………………………………………………………………………….59
Урок-конференция
«Комплексные
исследования
городских
экоси-
стем»…………………………………………………………………………….62
Список литературы…………………………………………………………….67
Приложение…………………………………………………………………….74
2
Введение
Школьный экологический мониторинг – это часть системы экологического
образования, предназначенная для формирования экологических знаний, умений, навыков
на базе практической деятельности учащихся, включающей
наблюдения за состоянием окружающей среды своей местности в течение
времени.
Школьный экологический мониторинг проводится с целью формирования у
школьников экологического мировоззрения, общественной позиции в области
охраны окружающей среды и содействия улучшению экологической обстановки города.
Работа в рамках школьного экологического мониторинга способствует
развитию навыков анализа экологической ситуации, формирует знания о
единстве живой и неживой природы, воспитывает ценностные ориентиры, мотивы и потребности экологически целесообразного поведения.
Большая часть учебного времени, отведенного на мониторинговые исследования, посвящена практической деятельности, направленной на выработку
умений и навыков работы с оборудованием, овладение методами и навыками
исследовательской работы по оценке состояния окружающей среды.
В результате практической деятельности по экологическому мониторингу
в рамках данного раздела курса «Экология Москвы и устойчивое развитие»
учащиеся совершенствуются:
 планировать свою работу;
 прогнозировать возможные результаты;
 анализировать отобранный материал;
 сопоставлять факты;
 овладевать умениями и навыками оценки экологической ситуации;
 работать с литературным материалом и на основе его строить грамотный анализ ситуации;
 овладеть умениями и навыками с современными информационнотехническими средствами;
3
 представлять созданный проект перед аудиторией;
 уметь аргументировано защитить свою позицию;
 оценивать себя и других;
 внести свой вклад в улучшение состояния окружающей среды;
пропагандировать экологические знания.
Основы экологического мониторинга. Методы мониторинга (на примере оценки экологического состояния атмосферы).
Цель - сформировать общие представления об экологическом мониторинге,
его целях, задачах и методах.
Задачи:
 ознакомить с понятием экологического мониторинга, его видами, целями и задачами;
 дать представление о нормировании качества окружающей среды.
 Научиться изготавливать простейшее оборудование для выполнения
практической работы по оценке экологического состояния атмосферы.
Урок можно разделить на две части. На первой части урока школьники
знакомятся с основными понятиями экологического мониторинга, его целями, задачами, методами и видами. Вторая часть урока может быть организована в виде практической работы, в процессе которой школьники
изготавливают простейшее оборудование для проведения исследований на
следующем уроке.
Экологический мониторинг (от лат. «напоминающий») - это система
наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния природной среды
под влиянием естественных и антропогенных факторов.
Сам термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды)
при ЮНЕСКО в 1971 году, а в 1972 году уже появились первые предложения
по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде).
4
Виды и задачи экологического мониторинга
Экологический мониторинг можно разделить по целям (например, научно-исследовательский, диагностический, проектировочный), методам ведения
(например, дистанционный, с помощью биоиндикаторов). По объектам
наблюдения условно различают мониторинг окружающей человека среды
(атмосферного воздуха, почвы, воды) и биологический (флоры и фауны). Различают также мониторинг изменений состояния окружающей среды и мониторинг воздействия на окружающую среду. В зависимости от масштаба
наблюдений мониторинг принято делить на глобальный, региональный и локальны (табл. 1).
Таблица 1. Виды мониторинга.
Типы мониторинга
Объекты наблюдения
Локальный
Приземный слой возду- Стационарные наблюдаха.
Пункты наблюдения
тельные посты.
Поверхностные и грун- Санитарнотовые воды.
гигиенические службы.
Промышленные, бытовые стоки и выбросы.
Источники радиоактивного излучения.
Региональный
Природные экосистемы. Передвижные
станции
Исчезающие виды жи- наблюдения.
вотных и растений.
Агроэкосистемы.
Урбосистемы.
Глобальный
ный)
(биосфер- Атмосфера.
Гидросфера.
Спутниковые системы.
Биосферные станции.
5
Почвенный покров.
Биосферные заповедни-
Биологическое разнооб- ки.
разие.
В рамках школьного экологического мониторинга могут быть проведены
работы по оценке экологического состояния местных водоемов, почвы, атмосферы, изменения биоразнообразия. Это позволяет более целостно оценить
основные характеристики микрорайона как среды обитания не только людей,
но и других живых существ.
Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении
своевременной и достоверной информацией, позволяющей:

оценить показатели состояния и функционирования экосистем и среды обитания человека;

выявить причины изменения этих показателей;

создать условия для определения мер по исправлению возникающих
негативных последствий;

организовать мероприятия по улучшению качества окружающей
среды.
Основные задачи экологического мониторинга:

наблюдение за источниками антропогенного и природного воздействия;

наблюдение за состоянием природной среды и процессами, происходящими под влиянием антропогенного воздействия;

оценка фактического состояния природной среды;

прогноз изменения состояния природной среды.
В соответствии с требованиями природоохранительного законодательства
(закон «Об охране окружающей природной среды», раздел IV), нормативы качества окружающей природной среды подразделяются на три группы:
санитарно-гигиенические — нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, а также
предельно допустимых уровней
6
(ПДУ) химического, биологического, физического и радиационного воздействия; их цель — определить показатели качества окружающей среды применительно к здоровью человека;
производственно-хозяйственные — нормативы выбросов, сбросов вредных веществ (ПДВ, ПДС); их цель — установить требования к источнику
вредного воздействия, ограничивая его негативное воздействие пороговой величиной;
комплексные — нормативы, сочетающие в себе признаки первой и второй групп: предельно-допустимая нагрузка (ПДН) на окружающую среду,
нормы защитных и санитарных зон и т. д. (приложение 1).
Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами
щадящего
воздействия
загрязняющих
веществ
на здоровье
человека
и природную среду. Отметим, что ПДК устанавливаются для среднестатистического человека, однако ослабленные болезнью и другими факторами люди
могут почувствовать себя дискомфортно при концентрациях вредных веществ,
меньших ПДК. Также величины предельно допустимых концентраций некоторых веществ в ряде стран существенно различаются. Нормативы качества
окружающей среды являются едиными для всей территории России. С учетом
природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы
предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия. Все это
свидетельствует о том, что нормы ПДК являются достаточно условными и относительными.
Законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»
определяются требования к санитарно-гигиеническому нормированию в области охраны среды обитания. На всей территории России действуют федеральные санитарные правила.
Нормативы предельно допустимого уровня радиационного воздействия
на окружающую среду, электромагнитного излучения устанавливаются органами санитарно-эпидемиологического надзора.
7
К иным физическим воздействиям относятся, например, шумовое и тепловое загрязнение окружающей природной среды. В «Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» установлены нормативы
теплового воздействия.
Стандарты качества окружающей среды были впервые использованы в
США в начале 70-х годов в Федеральных законах о качестве воздуха и о качестве вод.
Школьный экологический мониторинг на основе изображений Земли из космоса.
Наша Земля – маленькая и хрупкая планета среди других планет Вселенной. Космические корабли облетают ее всего за полтора часа.
Снимки, полученные из космоса, дают колоссальные возможности для
исследования процессов, происходящих на планете, для решения проблем
комплексного изучения, освоения и рационального использования природных
ресурсов. С помощью космических снимков можно изучать природные объекты (например, реки, горные системы, моря и водохранилища); природные зоны; процессы, происходящие в природе (например, изменение атмосферного
давления, образование облачности), и динамику природных процессов (изменение метеорологической обстановки, развитие крупных лесных пожаров, изменение ледовой обстановки в приморских районах, изменение площади
снежного покрова, смену времен года).
Практика получения изображений поверхности Земли из космоса насчитывает более 60 лет. Первый снимок земной поверхности был сделан с помощью
фотоаппарата, установленного на баллистической ракете Фан-2 немецкого
производства, запущенной в 1945 году с американского ракетного полигона
White Sands. Ракета достигла высоты 120 км, после чего фотоаппарат с отснятой пленкой был возвращен на Землю в специальной капсуле. Сейчас на околоземной орбите находятся спутники дистанционного зондирования земли
8
многих стран мира. Бортовая аппаратура, установленная на спутниках, осуществляет непрерывную сканерную съемку земной поверхности.
В ходе съемки сканирующее устройство (плоское качающееся зеркало
или зеркальная призма) последовательно полоса за полосой просматривает
местность поперек направления движения спутника. При этом отраженный
сигнал поступает на точечный фотоприемник, и в результате получаются
снимки с полосчатой или строчной структурой, причем строки состоят из небольших элементов – пикселов, каждый из которых отражает суммарную
осредненную яркость небольшого участка местности (несколько десятков или
сотен квадратных метров), и детали внутри пикселя неразличимы. Пиксель –
это элементарная ячейка сканерного изображения.
Съемка ведется постоянно в процессе полета, и поэтому местность сканируется в виде непрерывной широкой ленты или полосы. Отдельные участки
этой полосы называют «сценами». Ширина снимаемой полосы и разрешение
на местности зависят от угла сканирования, которые у разных сканеров варьируют по величине примерно от 10 градусов (для детального сканирования) до
100 градусов для сканеров обзорного типа. Геометрические свойства сканерных снимков зависят не только от угла обзора, но и от мгновенного (элементарного) угла фиксации и высоты полета. Именно эти параметры и определяют ширину снимаемой полосы, размер пикселя на снимке и разрешение.
Для приема данных со спутников служат специальные станции, позволяющие пользователю получать снимки Земли из космоса непосредственно на
свой персональный компьютер. Одна из них - приемная станция Алиса-СК
производства инженерно-технологического центра СКАНЭКС. Станция Алиса-СК принимает изображения, передаваемые со спутников серии NOAA
(National Oceanic and Atmospheric Administration, США). Основная цель работы этих спутников – получение глобальных метеорологических прогнозов и
оценка состояния окружающей среды. Такие спутники так и называют – метеорологические. На информации, получаемой с этих спутников, построены и
развиваются метеорологические службы многих стран мира. Постоянно на ор9
бите в оперативном режиме работы находятся, как минимум, два спутника (в
настоящее время - спутники NOAA-16, NOAA-17 и NOAA-18). Это позволяет
производить шестикратную съемку одной и той же территории в сутки.
Для снятия данных на персональный компьютер оператора предварительно установлена специальная программа, которая называется Receiver. Эта
программа еще до начала приема по команде оператора автоматически рассчитывает расписание прохождения спутников через зону видимости станции
на основании орбитальных элементов спутников и координат станции . Это
расписание называется здесь просто «расписанием прохождения», каждая его
строка называется «витком».
Если станция настроена, расписания рассчитаны и загружены, пользователь может дать команду «Старт». По этой команде программа находит в расписании ближайший по времени виток и переходит в состояние ожидания
начала этого витка, постоянно сравнивая текущее время со временем начала
витка.
По наступлению времени начала витка программа рассчитывает траекторию движения спутника, программирует все аппаратные элементы станции
на прием сигнала ожидаемого формата и переходит в состояние приема. Далее
вплоть до момента окончания витка или пользовательской команды «Стоп»
программа непрерывно выполняет следующие действия:
-
управляет антенной для сопровождения спутника,
-
вводит поступающий из приемного тракта цифровой поток в ПК,
отображает его на дисплее и записывает на диск.
Меню полностью заблокировано, доступны только команды, необходимые для коррекции сопровождения и приема. По окончании текущего витка
программа переходит в состояние ожидания следующего и т. д.
На жесткий диск записываются данные со спутника NOAA. Но это еще
не изображение участка Земли, а, так называемый, «сырой поток» данных.
Чтобы он превратился в цветное изображение (сцену) необходима обработка
«сырого потока» с помощью специальных программ, разработанных компани10
ей СКАНЭКС. Это программы ScanMagic, ScanEx Image Processor и ScanEx
NeRIS.
Возможность приема данных со спутников в режиме реального времени
позволяет использовать космические снимки на занятиях в школе или институте, принимая их на компьютер непосредственно в своих учебных заведениях. Для этого достаточно установить на крышу школы или вуза приемную антенну, соединить антенну кабелем с компьютером в классе и можно работать!
В некоторых московских школах информация, получаемая со спутников, используется в проектной деятельности учащихся, на уроках географии (например, в школах 444, 1277, 1294, 1533, 390, лицее 1303, школе-интернате «Интеллектуал» и других).
В России и странах СНГ на базе станций ИТЦ СКАНЭКС создано более
20 образовательных центров ДЗЗ и геоинформатики при ведущих университетах и вузах: МГУ, МГТУ им. Баумана, МИИГАиК, в Астрахани, Барнауле.
В Музее образования города Москвы имеется оборудование, принимающее информацию о геомониторинге Земли со спутников. При этом каждый
экскурсант музея имеет возможность опробовать эту информационную систему, получив детальное цифровое изображение местности, интересующей его.
Прежде чем произвести те или иные экологические исследования, необходимо провести микроклиматические наблюдения. На уровне школьных
наблюдений достаточно отследить:
 температуру воздуха;
 влажность;
 скорость и направление ветра;
 облачность;
 атмосферные осадки.
Температура воздуха.
Измерение температуры воздуха производится при помощи метеорологического термометра. Он отличается от обычного термометра более точной
11
шкалой. При отсутствии специального термометра можно обойтись обычным.
Следует учесть, что при работе с учащимися не разрешается использовать
ртутный термометр. Измерение температуры производится с точностью до 0,5
градуса. Измерение температуры необходимо производить регулярно, например с 9.00 до 18.00. Главное требование при измерении температуры – проведение измерений в тени. При этом точка наблюдения может быть освещена
солнцем, но сам прибор должен быть закрыт от прямых солнечных лучей листом фанеры, картона или чем-либо другим.
Влажность воздуха.
Измерение влажности воздуха производится с помощью школьного гигрометра или психрометра. Относительная влажность показывает долю водяного пара, который находится в воздухе по сравнению с максимально возможным содержанием его при данной температуре. Средняя наблюдаемая величина влажности составляет 60–75 %, а при тумане или после сильного дождя она
может достигать 100%.
В холодный период года необходимо обратить внимание на то, что снег
и лёд испаряются даже при отрицательных температурах воздуха. Поэтому у
поверхности снега относительная влажность воздуха обычно выше, как и над
поверхностью воды.
Ветер.
Направление ветра определяют по той стороне горизонта, откуда дует
ветер, поскольку свойства воздуха зависят от того района, из которого перемещается воздух в данный момент. Это важно помнить и при анализе перемещений загрязнений в атмосфере. Направление ветра можно определить, рассыпая из пальцев мелкий сухой песок, пыль, мелкие семена. При этом заранее
следует определить стороны горизонта по компасу или сориентироваться по
карте. При измерении необходимо обратить внимание на изменение скорости
ветра в течение суток. Так, ранним утром, особенно летом, часто наблюдаются
периоды безветрия. Отсутствие ветра также наблюдается и зимой при сильном
12
морозе. Скорость ветра в м/с и его силу в баллах можно оценить по косвенным
данным (см. табл. 25).
Данные для оценки скорости и силы ветра.
Сила
Название
Скорость, м/с
Признаки
ветра,
балл
0
Штиль
0 – 0,5
Дым поднимается вверх,
флаг висит, поверхность
воды зеркальная
1
Тихий
0,5 – 2,0
Дым слабо отклоняется,
шелестят листья, слабо отклоняется пламя спички
или свечи, плавно колеблется поверхность воды.
2–3
Слабый
2–5
Качаются тонкие ветки,
флаг развевается, пламя
свечи быстро гаснет, заметные волны на воде.
4
Умеренный 5 – 8
Раскачиваются
большие
ветви, флаг вытягивается,
поднимается пыль, появляются волны с барашками.
5
Свежий
8 – 10
Раскачиваются
тонкие
стволы, свистит в ушах,
наблюдаются
многочис-
ленные барашки на волнах.
13
6–7
Сильный
10 – 15
Раскачиваются
деревья,
флаг хлопает и срывается,
тонкие деревья гнутся, ветер срывает белую пену.
8–9
Крепкий
15 – 20
или шторм
Ломаются тонкие деревья,
трудно передвигаться против ветра, повреждаются
крыши, волны большой
величины.
10 – 12
Ураган
более 20
Сильные
разрушения,
наблюдения невозможны.
Атмосферные осадки.
Данные наблюдения включают определение вида осадков (моросящий
или ливневый дождь, град, снег, роса, иней и др.), продолжительность и интенсивность осадков (сильные, средние, слабые), определение количества
осадков.
Для определения количества осадков, закрепите на открытом месте достаточно широкий сосуд, например, пластиковое ведро. Сразу же после дождя
или снегопада определите объём воды в ёмкости, рассчитайте площадь верхнего среза ведра и определите слой осадков в мл на один квадратный метр.
Облачность.
Состояние неба в период наблюдений можно определить визуально. Для
этого можно оценить долю видимого небосвода, покрытую облаками. Сплошная облачность оценивается в 10 баллов, отсутствие облачности – 0 баллов.
При этом можно отметить тип облаков (слоистые, кучевые, перистые). Полученные данные микроклиматических наблюдений занесите в таблицу 26.
14
Микроклиматические наблюдения
Число
Месяц
Год
Место наблюдения (подробное описание):
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
__________________________________________________________
Период наблюдений от
час. до
час.
Результаты микроклиматических наблюдений.
Показатели
Время наблюдений
9:00
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Температура воздуха в тени, ºС
Ветер, балл или м/с
Влажность воздуха, %
Облачность, балл
Вид и интенсивность осадков
Количество осадков, мл\кв.
м
15
Освещенность солнцем
Для подготовки к мониторингу воздушной среды учащимся предлагается
изготовить простейшее оборудование для оценки экологического состояния
атмосферы. Учащихся можно разделить на 4 группы, каждая из которых изготавливает определенный прибор для оценки параметров атмосферы: анемометр, флюгер, плотномер и осадкомер.
Анемометр
Анемометр — прибор для измерения скорости ветра.
Для изготовления анемометра вам понадобятся:

нитка длиной 30 см;

большая швейная игла;

пенопластовый шарик, размером с шарик для пинг-понга;

транспортир;

клей;

скотч;

линейка.
Способ изготовления:
1. Вденьте нитку в иголку и пропустите ее через шарик.
2. Клеем закрепите шарик на нитке, для того чтобы шарик не скользил.
3. Прикрепите скотчем свободный конец нитки к центру прямой части
транспортира так, чтобы в подвешенном состоянии нить пересекала транспортир на отметке 90°С.
4. Соедините транспортир с линейкой, прибор готов.
Флюгер.
Флюгер — прибор для определения направления ветра. Флюгер также
можно сделать самим.
Изготовить флюгер можно из разного материала, только необходимо соблюсти следующие условия:
16
 стрелка вашего флюгера должна свободно вращаться;

хвостовая часть стрелки должна быть длиннее, чем передняя часть
стрелка обязательно должна быть укреплена на штативе;

направление ветра можно определять и при отсутствии флюгера,
ориентируясь на кроны деревьев или на кустарник. Следует помнить, что
направление ветра определяется от источника высокого давления воздуха к
низкому.
Осадкомер.
Для второй группы учащихся предлагается изготовить и опробовать
осадкомер. Осадкомер может быть изготовлен из двухлитровой пластиковой
бутылки. Для изготовления необходимо срезать верхнюю часть бутылки и использовать ее в качестве воронки для сбора осадков. Вторая часть бутылки
служит емкостью для сбора. Воронку из верхней части бутылки вставляют в
емкость – нижнюю часть бутылки. Для изготовления осадкомера требуются:
 ножницы;
 пластиковая двухлитровая бутылка;
 линейка;
 мерный цилиндр.
Для опробования прибора в классе в бутылку наливают воду, измеряют
объем воды при помощи мерного цилиндра. Для расчета объема осадков (V1) в
миллилитрах на 1 м2 необходимо:
1. измерить диаметр воронки в см и перевести затем в метры;
2. рассчитать ее площадь в квадратных метрах (S);
3. рассчитать по формуле 1.1 объем осадков (V):
V1 · 1 м2
V=
____________
(1.1).
S
Плотномер.
17
Плотномер — прибор для измерения плотности облаков. Для изготовления плотномера надо сделать трубочку диаметром 4 см и высотой 10 см. Для
этого возьмите лист картона или плотной бумаги размером 120 мм на 100 мм.
Сверните в трубочку и склейте скотчем. По диаметру трубочки протяните ниточки так, чтобы они пересекались под прямым углом, зафиксируйте нити
скотчем. Таким образом, одна из окружностей трубочки делится на четыре части.
Оценка физических параметров и качества атмосферы.
Цель - дать представление об основных параметрах среды, используемых
при мониторинге атмосферы, способах их измерения.
Задачи:
 познакомить с методами оценки экологического состояния атмосферы;
 обучить практическим навыкам работы с лабораторным оборудованием и приборами (психрометр, анемометр, плотномер, термометр,
флюгер, осадкомер и т. д.);
 ознакомить с методикой определения pH осадков.
Для проведения урока необходимо выйти на пришкольную территорию и
при помощи соответствующего оборудования оценить параметры воздушной среды.
Необходимые приборы и материалы:
1) Термометр — прибор для измерения температуры.
2) Психрометр — прибор для измерения влажности.
3) Анемометр — прибор для измерения скорости ветра.
4) Флюгер — прибор для определения направления ветра.
5) Плотномер — прибор для измерения плотности облаков.
6) Осадкомер — прибор для измерения количества и отбора проб атмосферных осадков.
18
7) Универсальный индикатор.
8) Блокнот.
11) Карандаши.
12) Линейки.
13) Бумага писчая.
• температура воздуха;
• влажность;
• атмосферное давление;
• облачность;
• типы облаков;
• направление ветра;
• скорость ветра;
• количество осадков;
• характер осадков;
• pH осадков.
В процессе урока можно разделить учащихся на группы, каждая из которых выполняет измерение определенного параметра воздушной среды. Учащиеся записывают результаты проведенных измерений и в конце урока в
классе заносят их в сводную карту наблюдений (табл. 2).
Таблица 2. Сводная карта метеонаблюдений.
Дата
Темпе-
Влаж-
Атмосфер-
Облачность,
Направле-
Харак-
ратура
ность
ное давле-
типы облач-
ние и
тер, ко-
ние
ков
скорость
личе-
ветра
ство и
воздуха
pH
осадков
Измерение скорости ветра
19
1). Возьмите анемометр.
2). Ветер будет дуть на шарик.
3). Отметьте угол пересечения нити и транспортира.
4). По табл. 3, приведенной ниже, определите скорость ветра. (Скорость
приведена в километрах в час (км/ час или в милях/час.).
Таблица 3. Оценка скорости ветра.
Угол
Скорость
Транспор-
ветра
тира
(км/ч; м/ч)
90
0/0
55
26/16
85
10/6
50
29/18
80
13/8
45
32/20
75
16/10
40
34/21
70
19/12
35
37/23
65
21/12
30
42/26
60
24/15
25
47/29
20
53/33
Угол
транспортира
Скорость
ветра
(км/ч; м/ч)
Для определения скорости ветра можно использовать природные объекты, например:

шелест листьев 1 – 3 м/сек

движение ветвей 5 – 7 м/сек

движение вершины 7 – 10 м/сек и больше.
Осадкомер
Для замера дождевых осадков используют прибор, изготовленный на
предыдущем уроке осадкомер. Изготовленный прибор закрепляют на открытом месте. Сразу же после выпадения осадков определяют объем осадков в
емкости при помощи мерного цилиндра. Рассчитайте площадь воронки и
20
определите объем осадков (V) в миллилитрах на один квадратный метр по
формуле 1.2:
V1 · 1 м2
V=
____________
(1.2),
S
где S – площадь воронки, V1 – выпавший объем осадков.
Измерение плотности облаков при помощи плотномера.
Плотномер удобен для оценки плотности покрытия небосвода облаками,
поскольку он ограничивает визуально наблюдаемый участок неба. Через
плотномер следует смотреть на облака, сфокусировав зрение на пересечении
нитей плотномера. В каждом секторе плотномера фиксируется пространство,
не заполненное облаками. Вычислив процент просвета от общей площади
окружности, можно определить процент плотности облаков. Для большей
точности в оценке плотности облаков можно посмотреть в плотномер на небо
на север, юг, запад, восток от наблюдателя. Затем вычисляется среднее значение плотности облаков, полученное по результатам четырех наблюдений.
Тип облаков исследуется визуально: слоистые, кучевые, перистые и их
сочетания.
Определение величины рН осадков.
Определение рН - показателя
дождевых осадков производят при по-
мощи универсального индикатора (например, индикаторных полосок) и шкалы рН. Предельно допустимый уровень рН для дождевых осадков составляет
5,6.
Для того чтобы определить рН снега необходимо, чтобы он растаял, а
затем, используя индикаторную бумагу и шкалу определить величину рН. Если среда не загрязнена, то рН должен быть не менее 5,5. Забор пробы снега
производят, при мощном покрове, при помощи пластиковой емкости, которую
погружают вверх дном вертикально вниз до земли, а затем вытаскивают про21
бу. Если же покров недостаточный, необходимо иметь два чистых полиэтиленовых пакета, которые одевают на руки и таким образом делают забор снега,
помещая его в чистую емкость.
Оценка экологического состояния атмосферы методом биоиндикации.
Цель - сформировать представление о биоиндикации и биоиндикационных
методах мониторинга атмосферы.
Задачи:
 ознакомить с морфологическими и экологическими особенностями лишайников как объектов биомониторинга;
 обучить методам биоиндикации атмосферы (лихеноиндикации, методам
оценки повреждений растений);
 развить навыки исследовательской деятельности;
 воспитать чувство ответственности за состояние природы в условиях города.
Урок может проводиться на пришкольном участке или в микрорайоне
школы. Также можно организовать экскурсию в соседний парк или сквер.
Если у учителя нет такой возможности, то данный урок можно провести
по коллекционным материалам или образцам, собранным заранее.
Необходимые приборы и материалы:
 деревянные рамки-сеточки 10  10 см (на рамку через каждый сантиметр натянуты продольные и поперечные тонкие проволочки) - для
оценки проективного покрытия лишайников;
 нож (для срезания лишайников);
 линейка, блокнот, карандаши.
Биоиндикация – это метод анализа, позволяющий при помощи биологических объектов оценивать состояние окружающей среды. В качестве биоиндикаторов выступают организмы, жизнедеятельность которых тесно связана с
определенными условиями среды и могут свидетельствовать о присутствии и
22
концентрации загрязняющих веществ. Биоиндикаторы суммируют все биологически важные данные о загрязняющих веществах. Применение биоиндикаторов имеет существенные преимущества, поскольку позволяет избежать использования сложных физико-химических методов анализа, а также применения химических реактивов, которые могут вносить дополнительное загрязнение в окружающую среду.
Общие сведения о лишайниках
Одними из наиболее известных биологических индикаторов являются
лишайники, чувствительность которых обусловлена их физиологией и симбиотической природой (лишайники представляют собой симбиоз гриба и водоросли). Лишайники выбраны объектом глобального биологического мониторинга, поскольку они распространены по всему земному шару и их реакция
на внешнее воздействие очень заметна, а собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами. В качестве биоиндикаторов выступают организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых
тесно связаны с определенными факторами среды.
По внешнему виду различают три типа жизненных форм лишайников:
накипные, листоватые и кустистые.
Накипной лишайник представляет собой корочку, прочно сросшуюся с
корой дерева, древесиной, поверхностью камней.
Листоватые лишайники имеют вид чешуек или пластинок, прикрепленных к коре дерева, древесине, поверхности камней.
Кустистые лишайники имеют в своем строении «ветви» или более толстые, чаще ветвящиеся «стволики». Кустистый лишайник растет вертикально
или свисает вниз.
Лишайники способны долгое время пребывать в сухом, почти обезвоженном состоянии, когда их влажность составляет от 2 до 10% сухой массы.
При этом они не погибают, а лишь приостанавливают все жизненные процессы до первого увлажнения. Погрузившись в такие неблагоприятные условия,
23
лишайники могут выдержать сильное солнечное облучение,
нагревание и
охлаждение.
В связи с тем, что лишайники поглощают воду всей поверхностью тела,
в основном из атмосферных осадков и отчасти из водяных паров, влажность
слоевищ (тела лишайника) непостоянна и зависит от влажности воздуха. Слоевище лишайников часто сравнивают по своим свойствам с фильтровальной
бумагой.
Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников.
Многочисленные исследования в районах промышленных объектов, на
заводских и прилегающих к ним территориях показывают прямую зависимость между загрязнением атмосферы и сокращением численности определенных видов лишайников. Особая чувствительность лишайников объясняется
тем, что они не могут выделять в среду поглощенные токсичные вещества.
Данные вещества вызывают физиологические нарушения и морфологические
изменения.
По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников
становятся толстыми, компактными.
Дальнейшее загрязнение атмосферы
приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в беловатый, коричневый или фиолетовый цвет, их тела сморщиваются и растения погибают.
Изучение лишайниковой флоры в населенных пунктах и вблизи крупных промышленных объектов показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и
встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха.
Выделяют следующие экологические группы лишайников по субстрату
произрастания:
напочвенные (эпигейные). Из-за конкуренции с высшими растениями
они практически не встречаются на плодородных почвах, предпочитая обедненный песчаный грунт. К эпигейным относятся лишайники, развивающиеся
на пнях и в основании стволов деревьев. Следует отметить, что представители
этой группы редко встречаются на загрязненной территории.
24
Поселяющиеся на стволах, ветках кустарников и деревьев лишайники также называются эпифитными. Они могут быть представлены тремя
типами жизненных форм. Расселение их по стволу зависит от освещенности.
Эти лишайники (особенно накипные и реже листоватые) могут быть хорошими биоиндикаторами окружающей среды.
Поселяющиеся на камнях, стекле и стенах (эпилитные) лишайники
представлены накипными формами. В основном имеют яркую окраску и также
могут выступать как биоиндикаторы.
Водные большую часть времени проводят в воде, их виды немногочисленны и в качестве биоиндикаторов применяются редко.
Для индикационных целей в городах чаще всего используются эпифитные лишайники, растущие на коре деревьев. Для школьного экологического
мониторинга эпифитные лишайники очень удобны, так как доступны для изучения практически в любое время года и хорошо заметны, особенно на стволах деревьев темного цвета.
Следует использовать прямостоячие взрослые, но не больные и сухостойные деревья.
Лишайники растут очень медленно, прирост их при благоприятных
условиях колеблется, в зависимости от вида, от 1 до 8 мм в год. Листоватые и
кустистые лишайники растут быстрее, чем накипные. Отдельные экземпляры
эпифитных лишайников могут жить до 600 лет, но средний возраст этих организмов составляет от 30 до 80 лет. В связи с медленным ростом лишайников,
для исследования в городе лучше выбирать старые деревья. Исследование состояния флоры лишайников городов показали, что при увеличении загрязнения воздуха первыми исчезают кустистые формы, затем – листоватые, и,
наконец, накипные. Во многих промышленных городах лишайники вообще
отсутствуют, в наиболее загрязненных районах формируется так называемая
«лишайниковая пустыня».
Методы исследования лишайников в биомониторинге.
25
Используя лишайники, можно организовать систему биомониторинга.
Для этого проводят измерение проективного покрытия лишайников на постоянных пробных площадках, либо переменных пробных площадках и получают
средние значения проективного покрытия для исследуемой территории. Затем
через определенный промежуток времени проводят повторные измерения
проективного покрытия. По изменению как общего проективного покрытия,
так и отдельных видов лишайников, используя шкалы чувствительности,
можно судить об интенсивности загрязнения.
Модельные деревья на пробных площадках могут быть как переменными, так и постоянными, выбираемыми случайным образом, без предварительной информации о наличии на них лишайников. Модельные деревья должны
быть приблизительно одновозрастными, без видимых повреждений.
Методы исследования лишайников включают определение наличия или
отсутствия, жизненных форм лишайников и их относительную численность,
исследование сообщества лишайников, процент покрытия.
1). Метод сеточек-квадратов.
В настоящее время для количественного описания эпифитных лишайников в основном используется метод сеточек-квадратов с соотношением сторон
1:1 или 1:2. Такие сеточки представляют собой жесткий контур прямоугольной или квадратной формы, разделенный на квадраты размером 1  1 см тонкими проволочками, натянутыми параллельно сторонам контура.
При определении проективного покрытия лишайников обычно пользуются сеточками 10  10 см, представляющими собой рамки, на которые через
каждый сантиметр натянуты продольные и поперечные тонкие проволочки.
Рамку накладывают на ствол дерева и фиксируют. Затем определяют число a
единичных квадратов, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата, и им приписывают покрытие, равное 100 %; определяют число b квадратов, в которых лишайники занимают менее половины
площади квадрата, и им приписывают покрытие, равное 50 %. Общее покры-
26
тие в процентах вычисляют по формуле (c — число исследованных деревьев)
1.3:
R= 100a + 50b / c (1.3).
2) Визуальная оценка покрытия лишайников.
Покрытие каждого вида на стволе дерева может быть также представлено в качестве визуальной оценки. Это можно сделать с помощью небольших
пробных площадок, расположенных на стволе дерева на определенной высоте.
Для определения проективного покрытия используется балльная шкала БраунБланке, объединяющая покрытие и обилие:
+ — встречается редко, степень покрытия ничтожна.
1 — индивидуумов много, степень покрытия мала или особи разрежены,
но площадь покрытия большая;
2 — индивидуумов много, степень проективного покрытия не менее
10%, но не более 25%;
3 — любое количество индивидуумов, степень покрытия 25 – 50%;
4 — любое количество индивидуумов, степень покрытия 50 – 75%;
5 — степень покрытия более 75%, число особей любое.
Исследование загрязнения атмосферы транспортной магистрали
лихеноиндикационным методом
Для проведения такого исследования на стволе дерева пробная площадка
ограничивается деревянной рамкой, например, размером 10  10 см. При проведении исследования отмечают:

какие жизненные формы лишайников встретились на площадке;

какой процент общей площади рамки занимает каждый растущий там лишайник;

кроме того, указывают жизнеспособность каждого образца: здоровое или чахлое слоевище;

на каждом дереве желательно описать четыре пробные площадки: две у основания ствола и две на высоте примерно 1,5 м;
27

определяют размеры розеток лишайников и степень покрытия в
процентах;

оценка встречаемости и покрытия дается по 5 балльной шкале.
После проведения исследований на нескольких деревьях делается
расчет средних баллов встречаемости и покрытия для каждой жизненной формы лишайников - накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К) (см. табл. 4 ниже). Зная баллы средней встречаемости и покрытия Н, Л, К, легко рассчитать показатель относительной чистоты
атмосферы (ОЧА) по формуле 1.4:
ОЧА=(Н+2Л+3К)\30 (1.4).
Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания.
Результаты исследований вносятся в таблицу 4.
Таблица 4. Оценки частоты встречаемости и степени покрытия лишайников по
пятибалльной шкале.
Частота встречаемости (в %)
Очень
Степень покрытия
Менее Очень низ-
редко
5%
кая
Редко
5–
Низкая
20%
Редко
20 –
Средняя
40%
Часто
40 –
60%
Высокая
Балл
оценки
Менее 5%
1
5 – 20%
2
20 – 40%
3
40 – 60%
4
28
Очень
60 –
Очень вы-
часто
100%
сокая
60 – 100%
5
Биоиндикация методом оценки повреждений растений
В результате воздействия загрязняющих веществ, находящихся в
окружающей среде, в растениях происходит
разрушение хлорофилла, что
приводит к снижению фотосинтеза.
Нарушения в фотосинтезе приводят к некрозу (отмиранию). Это понятие
широко используется в биоиндикации. При этом устанавливается следующая
последовательность его проявления в исследуемой экосистеме: хлороз (бледная или светлая окраска хвои, листьев); некроз (потемнение и отмирание частей хвои, листьев); дефолиация (опадание хвои, листьев).
Различают краевой некроз, точечный межжилковой. Критериями могут
быть: относительные потери в массе листьев; степень желтизны; синдром плакучести (обвисающие ветви); выступание смолы на ветвях и стволах; изменение формы кроны (разветвление без центрального побега при гибели верхушечной почки, нарушение роста боковых побегов, замедление роста в высоту).
Присутствие в атмосферном воздухе городов оксидов азота и серы является причиной выпадения кислотных дождей, что представляет опасность
для всех живых организмов. Наличие этих веществ в атмосферном воздухе
может вызывать у покрытосеменных растений межжилковые некротические
пятна на листьях, у голосеменных – красно-коричневую суховершинность и
некроз хвои и веток.
В данном случае биоиндикация проводится на морфологическом уровне.
При этом надо установить, как проявляется в исследуемой экосистеме последовательность: хлороз, некроз, дефолиация (опадание листьев), суховершинность. В качестве стандарта можно использовать любую лесную экосистему,
удаленную от города и промышленных объектов.
Повреждения голосеменных растений:
29
1). Превышение ПДК диоксида серы в атмосфере вызывает краснокоричневую суховершинность.
2). Диоксид азота вызывает явления красно коричневого некроза хвоинок и веток.
Хвоинки берутся с нескольких боковых побегов средней части кроны
(от 5 до 10 деревьев в 15 – 20 летнем возрасте). Далее фотографируют или зарисовывают 20 – 30 пар хвоинок второго и третьего года жизни. Анализ хвои
проводится в лаборатории.
Вся хвоя делится на 3 части: неповрежденная, с пятнами, с признаками
усыхания. Подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в табл. 5 с указанием даты отбора. Полученные результаты сравниваются. Если количество поврежденных хвоинок составляет более 50% от всей
пробы, то считается, что имеет место высокая степень загрязнения атмосферы.
Таблица 5. Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки состояния атмосферы (измеряемые показатели — количество хвоинок).
Повреждение и усыхание хвоинок
Номера ключевых участков
1
2
3
…
…
Общее число обследованных хвоинок
Количество хвоинок с пятнами
% хвоинок с пятнами
Количество хвоинок с усыханием
% хвоинок с усыханием
30
Дата отбора проб
Мониторинг водной среды. Предварительное описание водоема.
Основные характеристики воды.
Цель - сформировать представление о методах описания и исследования водоёма.
Задачи:
 обучить учащихся методам описания водоёма;
 ознакомить с органолептическими методами оценки качества воды;
 закрепить навыки работы со справочной литературой и определителями.
Данный урок предполагает выход к ближайшему водоему, который
находится вблизи школы. Это может быть пруд, озеро, речка, ручей.
Материалы и оборудование:
 перочинный нож;
 мерный цилиндр высотой 50 см;
 газетный шрифт (высота букв 2 мм, толщина 0.5 мм);
 белый лист бумаги;
 горелка спиртовая;
 термометр;
 пластиковая бутылка для отбора проб воды;
 бумажный фильтр;
 полевые атласы-определители (водной и околоводной растительности и
животных).
Предварительное обследование водоема может быть проведено визуально, без применения каких-либо приборов и оборудования. Обследование
водоема может быть произведено на основании следующих бланков.
31
I. Бланк описания водоёма:
1. Дата _________________
число, месяц, год
2. Тип и название водоема ________________________________________
река…, озеро…, пруд… и т.д.
3. Номер пункта наблюдений /участка/ _____________
4. Размеры водоема (если обследуется целиком) или размеры участка: площадь, кв.м._______________
При изучении береговой полосы указать ее длину, м _______________ и ширину_______________ :
5. Описание местности, где находится водоем:
лес,
луг,
поле,
район жилых построек,
район промышленных сооружений и т.п.
6. Описание наземной растительности, окружающей водоём:
луговые
травы
___________________________________________________________________
например, клевер, ромашки, злаки, и т.д.
деревья
___________________________________________________________________
например, ива, береза, тополь и т.д.
кустарники
___________________________________________________________________
например, лещина, бузина и т.д.
32
7. Описание прибрежной водной растительности (растущей непосредственно
по берегу водоема):
___________________________________________________________________
например, камыш, тростник, осока и т.п.
8. Описание высшей водной растительности:
___________________________________________________________________
например, рдест, стрелолист, ряска и т.п.
9. Какой грунт на берегу и на дне водоёма:
песок,
камень,
глина,
ил,
заиленный песок и т. д.
10. Характеристика воды:
цвет,
наличие запаха,
наличие плёнок на поверхности,
наличие плавающих скоплений «тины» (водорослей) и т.д.
11. Есть ли налёт – обрастания на предметах, погружённых в воду:
на камнях,
на растительности,
на деревянных предметах и т.д.
12. Какой вид имеют эти обрастания:
__________________________________________________________________
например, в виде бахромы из зеленых кустиков,
__________________________________________________________________
в виде бурого налета или слизи,
33
__________________________________________________________________
в виде беловатых или серых хлопьевидных или слизистых налетов либо другой формы
13. Какие животные замечены на берегу и в водоёме:
птицы
__________________________________________________________________
рыбы
__________________________________________________________________
млекопитающие
__________________________________________________________________
земноводные
__________________________________________________________________
и т.д.
беспозвоночные:
моллюски___________________________________________________________
насекомые (личинки или взрослые)_____________________________________
например, поденки, стрекозы, ручейники и т.д.
пиявки
__________________________________________________________________
жуки
__________________________________________________________________
клопы
__________________________________________________________________
и т.д.
14. Отметьте, существуют ли на исследуемом участке (скопления мусора,
свалки, сточные трубы и др.)
__________________________________________________________________
II. Бланк описания участка реки.
34
Дата ____________________.
Ближайший населенный пункт ____________________.
Название реки по карте ________________________, местное __________________________.
Область (край, республика) __________________________. Район ______________________.
Ближайший постоянный ориентир _________________________________________________.
Откуда река начинается ______________________. Куда впадает _______________________.
Морфометрические характеристики
Ширина (м) _____________. Глубина на середине реки (м) ______________.
Гидрометрические характеристики
Скорость течения (м/с) ______________. Расход воды (л/с) ________________.
Характеристика русла реки
Русло: прямое, умеренно извилистое, извилистое, меандры (изгибы) (нужное подчеркнуть),
закоряжено, завалено сучьями, упавшим древостоем, опадом листвы, полуразложившимися растительными остатками, захламлено бытовым мусором, металлоломом (нужное подчеркнуть или
дописать)_______________________________________________________________________.
Наличие островов, мелей, перекатов, плесов (нужное подчеркнуть)______________________.
Наличие запруд, плотин, дамб, шлюзов, створов, причалов (нужное подчеркнуть)_________
__________________________________________________________________________________.
Характеристика дна реки
Дно: каменистое, каменисто-песчаное, песчаное, глинистое, глинисто-каменистое, заиленный
песок, сильно заиленное топкое, ил черного цвета, коричневого цвета, светлый ил (нужное подчеркнуть или дописать). ____________________________________________________________
Наличие родников на дне и берегу реки: (есть, нет, мало, много) (нужное подчеркнуть или дописать)___________________________________________________________________________
Характеристика воды
Наличие следов нефтепродуктов (отдельные пятна, примазки на растениях, пятна и пленки на
большей части поверхности), пена, мусор (нужное подчеркнуть)__________________________.
Прозрачность _________ см. Вода: прозрачная мутная, слегка мутная, бесцветная (нужное подчеркнуть)_______________________________________________________________________.
Цвет: серый, зеленоватый (нужное подчеркнуть) _______________________________________.
Запах: землистый, гнилостный, торфяной, травянистый (нужное подчеркнуть)_______________.
Интенсивность запаха: (в баллах): нет (0), очень слабая (1), слабая (2), заметная (3), отчетливая
(4), очень сильная (5) (нужное подчеркнуть).
Температура воды _______ºС.
Температура воздуха _______ºС.
Характеристика берега и прибрежной зоны
Характеристика правого берега
Высота берега: высокий, низкий (нужное подчеркнуть).
Склон: обрыв, крутой, умеренной крутизны, пологий (нужное подчеркнуть).
Грунт берега: каменистый, песчаный, глинистый, подзолистый, торфяной, известняковый, со
35
следами эрозии (нужное подчеркнуть) _________________________________________________,
топкий, заболоченный (нужное подчеркнуть)___________________________________________.
Травяной покров: сплошной, редкий, не нарушен, нарушен эрозией, вытоптан скотом, нарушен
кострищами, колеями автотранспорта (нужное подчеркнуть)_______________________________.
Древесная растительность: редкая, сплошная; представлена преимущественно ольхой черной,
ольхой серой, ивой, черемухой, рябиной, березой (нужное подчеркнуть) ____________________.
Террасы: (наличие, количество, превышение одной над другой в метрах)___________________.
Характеристика левого берега
Высота берега: высокий, низкий (нужное подчеркнуть).
Склон: обрыв, крутой, умеренной крутизны, пологий (нужное подчеркнуть).
Грунт берега: каменистый, песчаный, глинистый, подзолистый, торфяной, известняковый, со
следами эрозии (нужное подчеркнуть) _________________________________________________,
топкий, заболоченный (нужное подчеркнуть)___________________________________________.
Травяной покров: сплошной, редкий, не нарушен, нарушен эрозией, вытоптан скотом, кострищами, колеями автотранспорта (нужное подчеркнуть)_______________________________.
Древесная растительность: редкая, сплошная; представлена преимущественно ольхой черной,
ольхой серой, ивой, черемухой, рябиной, березой (нужное подчеркнуть) ____________________.
Террасы: (наличие, количество, превышение одной над другой в метрах)___________________.
Прибрежно-водная растительность
Редкая, обильная, образует сплошные полосы, куртины, на участке с быстрым течением, в заводях (осоки, рогоз, камыш, тростник, стрелолист обыкновенный, частуха подорожниковая, хвощ,
зюзник, дербенник иволистный (нужное подчеркнуть) ________________________________.
Водная растительность
Обильная, редкая, сплошная, сплавина (нитчатые водоросли (спирогира, зигнема), одноклеточные водоросли (зеленые, сине-зеленые), кувшинка, кубышка, водокрас, сусак зонтичный, элодея,
ряска, многокоренник, рдесты (нужное подчеркнуть) ____________________________________.
Животные, живущие рядом с водой и в воде
Лягушки, пиявки, перловицы, водомерки, стрекозы (нужное подчеркнуть и дописать)
___________________________________________________________________________________.
Рыба: водится/не водится (нужное подчеркнуть), встречаются виды рыб
___________________________________________________________________________________.
Раки: водятся/не водятся (нужное подчеркнуть).
Пойма берега, с которого производится наблюдение
Залуженная, облесенная,
нуть)__________.
с
редкой
древесной
растительностью
(нужное
подчерк-
Характер угодий на пойме: лес, кустарник, луг, болото, пашня, пастбище (нужное подчеркнуть)
Хозяйственные объекты: жилая застройка, садово-огородные участки, промышленные предприятия, сельскохозяйственные предприятия и объекты (силосные ямы, склад удобрений) (нужное
подчеркнуть) _______________________________________________________________.
Сведения, полученные от местного населения
___________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________ .
Нарушения охранного режима рек
36
В пределах водоохранных зон (нужное подчеркнуть): размещение дачных участков, строительство и реконструкция зданий, стоянки и мойка автотранспортных средств, применение и складирование химических средств, мусора, навозных стоков _______________________________
__________________________________________________________________________________ .
В пределах защитных полос (нужное подчеркнуть): распашка земель, применение удобрений,
выпас скота (кроме водопоя), индивидуальное строительство, движение автотранспортных средств
__________________________________________________________________________________.
Мероприятия по решению экологических проблем
Куда передана информация о нарушениях охранного режима рек?______________________
___________________________________________________________________________________.
Какие мероприятия по решению экологических проблем:
разработаны_______________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________,
реализованы_______________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________.
Исследователь (фамилия, имя, подпись): ____________________________________.
Изучение органолептических показателей воды
Органолептические методы анализа основаны на оценке параметров
окружающей среды при помощи органов чувств (органов зрения, вкуса,
обоняния). На основании этого делается вывод о запахе, цвете и вкусе. Однако
при проведении исследований пробовать на вкус воду из любых источников,
дегустировать неизвестные напитки (соки, воды) категорически запрещается!
1. Цвет (окраска).
При загрязнении водоёма стоками промышленных предприятий вода
может иметь окраску, несвойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения — 10 см.
Диагностика цвета является одним из показателей состояния водоёма.
Для определения цветности воды нужен стеклянный сосуд и белый лист бумаги. Цвет воды отмечают, сравнивая его с белым фоном бумаги (голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый).
2. Прозрачность/ мутность.
37
Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов; от содержания химических веществ.
Для определения прозрачности воды используют прозрачный мерный
цилиндр с плоским дном, в который наливают воду, подкладывают под цилиндр шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв — 0.5 мм, на
расстоянии 4 см от дна цилиндра и сливают воду до тех пор, пока сверху через
слой воды можно будет прочитать этот шрифт. Высоту столба оставшейся воды измеряют линейкой и выражают степень прозрачности в сантиметрах.
3. Запах.
Запах воды обусловлен запахом веществ, которые попадают в неё естественным путём или со сточными водами. Определение основано на органолептическом исследование характера запаха и его интенсивности при 20С и
60С (табл. 6).
Характер запаха воды:
 ароматический (огуречный, цветочный);
 болотный (илистый, тинистый);
 гнилостный (фекальный, сточной воды);
 древесный;
 землистый (прелый, свежевспаханной земли, глинистый);
 плесневый (затхлый, застойный);
 рыбий (рыбы, рыбьего жира);
 сероводородный (тухлых яиц);
 травянистый (скошенной травы, сена);
 неопределенный (не подходящий под предыдущие определения).
Таблица 6. Интенсивность запаха воды.
Балл
Интенсивность запаха
38
0
Отсутствует
1
Очень слабый
2
Слабый
3
Ощутимый
4
Отчетливый (можно определить его характер)
5
Очень сильный
Характер и интенсивность запаха определяется при обычных условиях
(после интенсивного встряхивания пробы воды) и при нагревании до 60 С.
Далее оценивают его характер и интенсивность по 5 – бальной системе согласно таблице 6, результаты заносят в сводную таблицу 12. Интенсивность
запаха природных вод не должна превышать 2 баллов.
Запах воды следует определять в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы его отмечали несколько исследователей. Все результаты исследований заносятся в таблицы 7-12.
Таблица 7. Характеристика места отбора пробы.
Точка отбо-
Дата,
Номер
Описание поло-
ра
время
Пробы
жения точки отбора пробы
Таблица 8. Внешний вид поверхности водоема.
Чистая
Пятна, пленка
Пена
Прочее
39
Таблица 9. Характеристика дна.
Камни
Трава
Галька
Песок
Глина
Прочее
Таблица 10. Описание водной и прибрежной растительности.
Систематические
Видовой состав
группы
Таблица 11. Использование воды.
Характер ис-
Использование
пользования
на вашем объекте
Водозабор,
транспорт,
ку-
пание и пр.
Таблица 12. Характеристика качества воды.
Запах
№
Пробы
Цвет
при
Запах при
Прозрачность,
обычных
t = 60С
см
Мутность, мг/л
условиях
40
Оценка состояния водоема методом биоиндикации.
Цель - сформировать представление о загрязнённости водоёмов, его
причинах и методах биоиндикации.
Задачи:
 обучить методу биоиндикации;
 развить творческие и исследовательские умения и навыки, способности делать обоснованные выводы по результатам изучения
материала.
Для учителя предлагается два возможных варианта проведения
урок: в классе при помощи определительных карточек и в полевых
условиях. В начале урока рассказывается о том, какие существуют
методы биоиндикационного исследования водной среды. Учащимся
рассказывается об особенностях применения метода биоиндикации
водоема, группах организмов, используемых в качестве биоиндикаторов, приводится рабочая шкала классов экологического состояния
водоемов по составу обнаруженных в пробах беспозвоночных (см.
далее).
Вариант 1.
Учащимся раздаются наборы карточек по 4 – 5 штук с изображениями и названиями беспозвоночных животных. При этом даются
разные наборы группам из 5 - 7 учащихся. В наборах карточек в каждой группе должны быть представлены группы беспозвоночных, которые являются индикаторами для разных уровней загрязнения.
Например, в одном наборе карточек могут быть личинка веснянки,
вислокрылки, равнокрылая стрекоза и водяной ослик. Учащиеся
41
должны определить экологическое состояние «водоема», в котором
обнаружены изображенные на карточках беспозвоночные.
Для определения экологического состояния водоема в этом случае
требуется, используя рабочую шкалу (табл. 13) выполнить следующие действия:
1.
установить, присутствуют ли в « пробе» показательные для
индикации организмы. Выбирается самый первый организм
в списке рабочей шкалы (например, в данном случае – личинка веснянки). Устанавливается их количество в «пробе»
(одна или больше одной особи);
2.
далее следует определить общее количество других индикаторных групп в предложенном наборе карточек; в данном
случае их 4. Таким образом, экологическое состояние водоема, согласно приведенной шкале оценивается в 6 баллов.
Возможные наборы карточек беспозвоночных для определения экологического состояния водоема.
Набор 1. Личинка ручейника, личинка вислокрылки, бокоплав, жук-плавунец.
Набор 2. Личинка веснянки, личинка мухи-журчалки, бокоплав, личинка комара-звонца, планария.
Набор 3. Пиявка, личинка поденки, водяной ослик, гребляк, личинка мошки.
Набор 4. Бокоплав, водомерка, личинка комара-звонца, горошинка.
Набор 5. Личинка равнокрылой стрекозы, личинка поденки, личинка вислокрылки, водяной ослик.
Набор 6. Личинка мухи-журчалки, планария, личинка комара-звонца, гребляк,
бокоплав.
Набор 7. Личинка вислокрылки, личинка разнокрылой стрекозы, водяной
ослик, водомерка.
На каждой карточке имеется изображения беспозвоночных или их личинок, а также сопроводительный текст на обороте карточки. Карточки можно
вырезать или копировать, а затем раздавать учащимся на уроке.
42
Вариант 2.
Другой вариант проведения данного урока заключается в том, что учащиеся проводят «биоиндикацию» по образцам, предложенным учителем. Учитель
может самостоятельно собрать беспозвоночных для определения, накануне
проведения урока, в ближайшем водоеме.
Необходимые приборы и материалы:
 водный сачок для отлова беспозвоночных
 ведро
 кюветы или банки, плошки (с широкой поверхностью)
 лупы
 пинцеты
 энтомологические иглы, булавки
 чашки Петри
 бинокуляр (можно заменить лупой)
 определитель беспозвоночных животных
Известно не менее нескольких десятков методов биоиндикации. Одни из
них грубее, но зато проще в использовании (в частности, требуют определения
организмов до семейств или даже отрядов), другие более точны и сложны; некоторые разработаны для тех или иных конкретных регионов. Наибольшее
развитие в нашей стране получил биотический индекс, предложенный английским ученым Ф. Вудивисса.
Значение индекса изменяется от 0 (наиболее загрязненная вода) до 10 (вода высшего качества). Для вычисления индекса нужно найти подходящую
строку в таблице (двигаясь по ней сверху вниз — то есть самую верхнюю из
43
подходящих строк); затем подсчитать общее число найденных групп из прилагаемого списка и по правой части таблицы найти значение индекса.
Список групп беспозвоночных животных, используемых для оценки качества водной среды: планарии (считать отдельно каждый вид), многощетинковые черви, пиявки, моллюски, высшие ракообразные, веснянки, поденки,
ручейники (считать отдельно каждое семейство), вислокрылки, комарызвонцы, личинки мошек, прочие личинки двукрылых, водные жуки, клопы,
клещи. Кроме того, отдельными группами считаются многощетинковые черви, поденка и комар-звонец.
Таблица 13. Рабочая шкала для определения биотического индекса по наличию групп беспозвоночных животных.
Показательные
Видовое
Организмы
разнообразие
Число групп животных в пробе
0–1
Больше одноЛичинки веснянок
го вида.
Только один
вид.
Больше одно-
Личинки поденок
го вида.
Только один
вид.
Больше одно-
Личинки ручейников
2–5
6 – 10
7
8
9
10
6
7
8
9
6
7
8
9
5
6
7
8
7
8
5
го вида.
Только один
вид
11– 15 16 и >
4
5
6
7
4
5
6
7
Все вышенаБокоплав
званные орга-
3
низмы отсут-
44
ствуют.
Все вышенаВодяной ослик
званные организмы отсут-
2
3
4
5
1
2
3
4
0
1
2
6
ствуют.
Все вышенаТрубочник или мотыль
званные организмы отсутствуют.
Могут присутствовать
Все вышеназванные
группы отсутствуют
некоторые
нетребовательные к
кислороду виды.
При работе со шкалой следует:
1. Двигаясь сверху вниз найти показательный (индикаторный) таксон в
первой графе шкалы по присутствию этого таксона в пробе;
2. Определить наличие в пробе одного или большего числа видов для индикаторного таксона, относящегося к веснянкам, поденкам или ручейникам и
отыскать соответствующую строку в графе «Видовое разнообразие».
3. Определить число групп животных в пробе (индикаторные группы животных).
4. Найти показатель биотического индекса (БИ) в точке пересечения
найденной строки видового разнообразия со столбцом числа групп в соответствующей пробе (наборе карточек).
45
Чем выше показатель БИ, тем относительно чище вода. Показатель БИ является относительным показателем и изменяется от 0 (очень грязная вода) до
10 (очень чистая вода).
Этот метод предназначен для рек, однако применяется для оценки загрязнения самых разных водоемов. Индекс неплохо отражает уровень сильных загрязнений, но малочувствителен к слабым и средним загрязнениям. Поэтому
он хорошо подходит для городских рек. Так, для быстрой речки с каменистым
дном в Подмосковье данный индекс колеблется от 7 до 9 даже при значительных органических загрязнениях. Это связано с наличием устойчивых к загрязнению видов даже среди личинок веснянок и поденок. Кроме того, как всякий
показатель биоразнообразия, этот индекс зависит от размера собранной пробы: чем больше собрано животных, тем более высокие значения индекса будут
получены.
Сбор и определение водных беспозвоночных животных
Для отлова водных беспозвоночных животных используют сачок и банку.
Дополнительно осматривают водные растения, камни и коряги.
Для отбора донного грунта применяют пластиковую емкость объемом 3 –
5 л, верхнюю часть емкости срезают, а в дне делают небольшое отверстие для
прохода воды.
Емкость вкручивают дном вверх в мягкий донный грунт на глубине 10 –
15 см, после чего аккуратно переворачивают и вытаскивают на берег.
Вынутый грунт необходимо промыть в сите. Сито можно изготовить самим, натянув на круглую или прямоугольную рамку синтетическую сетку.
Важно, чтобы ячейки сита были не крупнее 1 – 1.5 мм, иначе сквозь них уйдет
слишком много водных организмов. Сито с вынутым грунтом наполовину погружают в воду и встряхивают энергичными, но аккуратными движениями до
тех пор, пока вода в нем станет относительно прозрачной. Оставшихся в сите
животных вместе с крупными частицами грунта вытряхивают в светлый плоский пластиковый контейнер или тазик с 2 – 3 сантиметровым слоем воды и
46
приступают к определению.
Для получения достоверных данных об обитателях небольшого водоема
необходимо отобрать не менее 5 подобных проб. Кроме банки, для сбора организмов нужно использовать сачок. Диаметр сачка должен быть не менее 25
– 30 см, а длина матерчатого конуса в 2.5 раза больше. Для изготовления сачка
можно использовать плотную бязь или марлю. Сачок насаживается на рукоятку длиной 1.5 – 2 метра. Сачком в воде описывают плавные «восьмерки». При
этом конус сачка должен всегда оставаться расправленным. В быстрой реке
вести сачок нужно против течения. После нескольких взмахов сачок вынимают, и пойманные организмы вытряхивают в контейнер или тазик. Если в сачок
попало значительное количество грунта, его необходимо промыть в сите или в
самом сачке.
Обязательно следует поискать животных на растениях, камнях и корягах,
поднятых со дна водоема. При подъеме донных предметов лучше прямо под
водой положить их в сетку сачка, иначе в процессе подъема многие животные
могут быть утеряны. Растения, камни и мелкие коряги из сачка перекладывают в контейнер и внимательно осматривают со всех сторон.
Для определения собранных беспозвоночных нужно внимательно рассмотреть весь находящийся в контейнере или тазике материал. Собранных
животных пинцетом вынимают из контейнера и кладут в небольшие емкости с
водой (например, в чашки Петри, баночки из-под лекарств). Разные животные
(пиявки, двустворчатые моллюски, личинки насекомых) распределяются в
разные баночки. Особенно важно отсадить отдельно крупных животных (моллюсков) и хищников: они могут раздавить или съесть своих «соседей». Для
ловли мелких животных можно использовать пипетку. Когда все организмы
будут распределены по банкам, можно приступать к определению их видовой
принадлежности.
Оценка качества воды методами количественного и качественного анализа.
47
Цель - ознакомить с методами химического анализа воды.
Задачи:
 закрепить навыки работы с лабораторным оборудованием (лабораторным штативом, горелкой, весами и др.),

совершенствовать умения применения качественных реакций для
определения катионов и анионов;
 научить учащихся применять полученные знания в ходе лабораторного анализа.
Данный урок можно провести как практическую работу. Однако учителю необходимо будет накануне взять пробу воды из ближайшего водоема.
Обычно для оценки качества воды методами химического анализа достаточно двух литров воды. Исследование воды необходимо провести в течение
суток с момента отбора пробы.
Оборудование:
 пробирки;
 пипетки (20 штук);
 бюксы или другая герметически закрывающая посуда;
 стаканчики стеклянные от 50 до 100 мл;
 штативы для пробирок (10 штук);
 горелка спиртовая;
 шпатели (10 штук);
 весы аналитические;
 сушильный шкаф;
 наборы химических реактивов для анализа качества воды (при наличии
в школе могут быть использованы
тест-индикаторы для экспресс-
анализа (например, в наборе «Пчелка») или ион-селективные электроды,
входящие в наборы «Архимед», «Умник»).
48
1. Водородный показатель (pH).
рН – это отрицательный десятичный логарифм из концентрации ионов водорода (моль/л), то есть pH = -lg[H+]. При этом рН < 7 соответствует кислой
среде, рН > 7 – щелочной.
Водопроводная вода должна иметь нейтральную реакцию (pH = 7). Для
водоемов хозяйственного, питьевого, бытового назначения рН должен находится в пределах от 6.5 до 8.5.
Желудочный сок рН=1
Раствор питьевой соды рН=9
Кока-кола рН= 3
Хозяйственная сода рН=13
Молоко рН=6
Раствор сахара рН=7
Нашатырный спирт рН=11.
Для определения рН в пробирку наливают 5 мл исследуемой воды и 0.1 мл
универсального индикатора. Раствор перемешивают и по окраске оценивают
величину рH:

розово-оранжевая — pH около 5,

светло-желтая — 6,

зеленовато-голубая — 8.
pH воды можно определить также при помощи универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.
2. Определение содержания взвешенных частиц.
Этот показатель качества воды определяют путем фильтрования определенного объема воды через бумажный фильтр и последующего высушивания
осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.
Для анализа берут 500 – 1000 мл воды. Фильтр перед работой взвешивают. После фильтрования осадок с фильтром высушивают до постоянной
массы при 105 Сº, охлаждают в бюксе или в другой герметически закрываю-
49
щейся посуде и взвешивают. Взвешивание желательно проводить на аналитических весах.
Содержание взвешенных веществ в мг/л в испытуемой воде определяют
по формуле 1.5:
(m1 - m2)  1000/V (1.5),
где m1 — масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, мг;
m2 — масса бумажного фильтра до опыта, мг;
V — объем воды для анализа, мл.
ПДК взвешенных частиц в водоемах составляет 10 мг/л.
3. Оценка качества воды методами химического анализа.
Качественный анализ воды можно провести при помощи следующих реакций (табл. 14 и 15).
Таблица 14. Качественные реакции для анализа катионов.
Что определя-
Что добавля-
Признаки ре-
Наличие или
Уравнение
ется
ется
акции
отсутствие
реакции
определяемого
иона
Соли аммония
Щёлочь (гид-
Запах аммиа-
роксид калия
ка
или натрия)
при нагревании
Соли меди
Щёлочь (гид-
Голубой оса-
роксид натрия
док
или калия)
50
Соли железа
(III)
Роданид калия
Кроваво-
или аммония
красное
окрашивание
Соли кальция
Карбонат
и магния
натрия или
Белый осадок
калия
Таблица 15. Качественные реакции для анализа анионов.
Что определя-
Что добавля-
Признаки ре-
Наличие или
Уравнение
ется
ется
акции
отсутствие
реакции
определяемого
иона
Хлориды
Нитрат сереб- Белый осадок
ра
Сульфаты
Нитрат
или Белый осадок
хлорид бария
Карбонаты
Соляная или
Выделение
серная кисло-
углекислого
та (при нагре-
газа
вании)
3. Определение жесткости воды.
Жёсткость воды обусловлена наличием растворимых солей кальция и
магния. Различают
временную и постоянную жесткость воды. Временная
жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлена
наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная (некарбонатная)
жесткость вызвана присутствием других растворимых солей (хлоридов, сульфатов) кальция и магния. Под общей жесткостью воды понимают временную
и постоянную жесткость.
51
Временную жесткость воды можно легко устранить путем кипячения.
При этом образуются нерастворимые карбонаты кальция и магния, которые
выпадают в осадок, образуя накипь.
Постоянную жесткость воды можно устранить путем добавления карбоната натрия. Карбонат натрия осаждает ионы кальция и тем самым смягчает
воду. Для смягчения воды могут быть использованы также ионообменные
смолы. При этом жесткая вода пропускается через специальные колонки. Ионы кальция и магния поглощаются ионообменной смолой, а вместо них их
смолы выделяются ионы, не создающие жесткости (обычно ионы натрия).
Для того чтобы проверить жесткая вода или нет, можно использовать
два способа.
Первый способ. К 100 мл воды добавьте раствор карбоната натрия (соды).
Если вода жесткая, то выпадет осадок карбоната кальция или магния.
Второй способ заключается в добавлении в добавлении мыла к воде и
наблюдении, образуется ли пена. Жесткая вода мешает мылу проявлять свои
моющие свойства. При смешивании мыла с мягкой водой оно легко в ней растворяется с образованием мутного раствора со слоем пены на поверхности.
Если же мыло добавить к жесткой воде, ионы кальция и магния реагируют с
мылом, образуя нерастворимые соединения, которые видны в виде хлопьев
или клейкого налета.
4. Определение хлоридов.
Концентрация хлоридов в водоемах источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.
Хлориды попадают в водоемы со сбросами хозяйственно бытовых и
промышленных сточных вод, а также при использовании в зимнее время антигололедных составов. Содержание хлоридов в воде является очень важным
показателем при оценке санитарного состояния водоема.
Методика определения хлорид-ионов.
52
В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют три капли
10% раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по характеру осадка или помутнению (см. таблицу 16).
Таблица 16. Определение содержания хлоридов.
Осадок или помутнение
Концентрация
хлоридов,
мг/л
Опалесценция или слабая муть
1 –10
Сильная муть
10 – 50
Образуются хлопья, но осаждаются не сразу
50 – 100
Белый объемистый осадок
Более 100
Мониторинг почвы. Изучение состава и свойств почвы.
Цель - научить различать понятия физического и механического состава
почвы, ознакомить с методом описания почвенного профиля.
Задача:
 научить определять физический и механический состав почвы, обучить
методу описания почвенного профиля.
 развить навыки работы с химическим оборудованием и реактивами;
 совершенствовать навыки работы со справочной литературой.
Данный урок может быть проведен на пришкольном участке либо в
соседнем парке или сквере. Описание почвенного профиля можно провести неподалеку от школы в парке, где имеются овраги.
Материалы и оборудование.
 лопата;
 полиэтиленовые пакеты;
53
 фотографии и рисунки почвенных разрезов.
1. Физические свойства почвы.
Влажность почвы определяется в полевой обстановке прямыми наблюдениями.
Балл 1: почва сухая, не холодит руки, почти не светлеет. Песок сыпучий,
глина сбита в крепкие комки.
Балл 2: почва свежая, слегка холодит руки, очень слабо светлеет при высыхании. Прижатая к почве фильтрованная бумага увлажняется.
Балл 3: почва влажная, заметно холодит руки, высыхая, значительно
светлеет и увлажняет придавленную к ней фильтрованную бумагу. Песок легко формируется, глина и суглинок скатываются, при высыхании трескаются.
Балл 4: почва сырая, при высыхании сильно светлеет. На ощупь холодная.
Приложенная обыкновенная бумага промокает.
Балл 5: почва мокрая, блестит, лоснится от покрывающей ее пленки воды,
обнаруживается текучесть, не скатывается.
Плотность (твердость) почвы имеет большое значение для продвижения в
ней организмов. Определяется по следующим признакам:
очень твердая почва представляет собой компактную массу, почти не
поддающуюся к копанию лопатой;
почва средней твердости (лопата входит в нее с усилием, в несколько
приемов, но все же значительно легче, чем в первом случае, из ямы почва достается целыми пластами);
рыхлая почва (лопата входит сразу во весь штык, и при выбрасывании из
ямы почва легко рассыпается).
Пластичность (скатываемость) почвы имеет значение для живых организмов при прокладывании и заделке нор. Она определяется на ощупь следующим образом: кусочек почвы сильно увлажняют (почти до состояния текучести, размазываемости), затем между ладонями раскатывают в наиболее тонкую «колбаску». Легкие почвы скатываются только в виде шарика. Чем тяжелее почва, тем легче она скатывается.
54
2. Механический состав почвы.
Механический состав почвы определяет ее термический режим. Глинистые и суглинистые почвы характеризуются большой теплоемкостью, что
влияет, в свою очередь, на влажность.
Выделяют следующие механические различия почв:
глинистые: почвенная масса с большим трудом растирается на ладони, в
сухом состоянии твердая, во влажном вязкая, пластичная и при скатывании
образует тонкую длинную «колбаску», которая при сгибании в кольцо не разрывается; след от ножа дает узкую, металлическую и блестящую черту;
суглинистые: почва растирается без труда, хорошо видны песчинки, в сухом виде довольно плотная, во влажном — пластична, но «колбаска» при сгибании в кольцо разваливается; бороздка от ножа получается матовая и широкая;
супесчаные: почва растирается без труда, преобладают песчаные частицы,
ссыхается в непрозрачные комки, по ходу движения ножа ощущается характерный хруст, края бороздки крошатся, в «колбаски» не скатывается;
песчаные: почва состоит исключительно из песчинок, в сухом состоянии
сыпуча, во влажном — текучая масса.
Таблица 17. Характеристика почвенного профиля (на примере подзола).
Гори-
Подгори-
зонт
зонт
А
Внешний вид
L
Подстилка (1 – 5 см), рыхлая, пористая
F
Темно-коричневый слой
H
Черный гумусовый слой
A
Темный серо-коричневый слой — слой выщелачивания
Ea
Пепельно-серый слой — слой выщелачивания
55
Bh
Слой с большим содержанием гумуса, рыхлый
Btr
Железистый слой, твердый, темного оранжево коричневого цвета
B
Bs
Слой плотного песка оранжевого цвета с большим содержанием железа и биогенных элементов
Материнская порода. Глубина залегания горизонта С раз-
C
лична, обычно 80 – 120 см.
Основная масса корней растений и животные почвы сосредоточены на глубине залегания подгоризонтов А и Еа, или слоя выщелачивания.
В ходе урока рекомендуется провести практическую работу по формированию основ почвоведческих исследований. Практическая работа может быть
проведена в ближайшем сквере или близ оврага, где хорошо различимы почвенные горизонты. Возможна предварительная закладка двух почвенных разрезов: один на мало нарушенном участке парка или сквера, другого – в месте с
явно выраженным антропогенным воздействием. На городской территории
весь почвенный покров нарушен в той или иной степени, однако глубина залегания искусственных включений антропогенного происхождения в разных типах почв различна. Поэтому возможно провести практическую работу на
сравнение характера и степени выраженности воздействия человека на почву.
Для этого сравниваются:
- влажность, окраска, пластичность, плотность, состав почв на двух разных разрезах (общие свойства почвы);
- нарушения почвы (уничтожение почвы, перекрытие почвенного профиля, эрозия, механические нарушения – уплотнение, переувлажнение, иссушение, образование плотных корок, пирогенные нарушения, замусоривание и
др.;
- характеристика загрязненности почвы (возможные источники, виды загрязнений):
56
1. загрязнения отходами промышленных производств, свалками, химикатами, токсичными продуктами в результате аварий на транспорте;
2. токсичные атмосферные выпадения;
3. распространение загрязнений с талыми и почвенными водами.
- соотношение и выраженность почвенных горизонтов и подгоризонтов
(рис. 10, 11).
Учащиеся могут заполнить следующую таблицу (табл. 18):
Рис. 10. Почвенный профиль на примере дерново-подзолистой почвы (по изданию «Почва. Город. Экология» под ред. Г. В. Добровольского (1997).
Почвенные горизонты и подгоризонты: АL – подстилка, AF – темнокоричневый слой, AH – черный гумусовый слой, Вtr – железистый слой, Bs –
слой плотного песка, С – материнская порода.
Рис. 11. Профили городских почв (урбаноземов) (по изданию «Почва. Город.
Экология» под ред. Г. В. Добровольского (1997).
Почвенные горизонты: Ud – дерновый горизонт с примесью антропогенных
включений (строительно-бытового мусора, промышленных отходов); U1 – горизонт «урбик» (перемешанный горизонт, часть культурного слоя с антропогенными включениями); L – слой, являющийся искусственным барьером
(например, асфальтовое покрытие или бетонная плита, включенные в почву);
Cu – культурный слой (строительные или другие отходы, мелкозем, почвообразующая порода); Du – подстилающая порода.
Таблица 18. Сравнительное описание почвенных профилей.
Параметры
Почвенный
Почвенный
профиль 1
профиль 2
Тип почвы
Окраска
57
Влажность
Механический состав
Пластичность
Плотность
Какие горизонты и подгоризонты выражены
Длина горизонтов (подгоризонтов)
Наличие искусственных
включений, связанных с
деятельностью человека
(указать, какие именно)
После заполнения таблицы учитель может порекомендовать сравнить
описанные профили с эталонным профилем дерново-подзолистой почвы (рис.
10), на которой сформированы современные урбаноземы (рис. 11).
Также учащимся предлагается установить, с каким видом хозяйственной
деятельности человека может быть связано зафиксированное нарушение почвенного покрова, как это может выразиться в дальнейших изменениях почвы
на данном участке. Особенное внимание при этом следует обратить на состав
культурного слоя, а также на факт возможной запечатанности почвы в недавнем прошлом.
Учащиеся работают с таблицей (табл. 19):
Таблица 19. Антропогенные нарушения городских почв и их признаки.
Группа нарушений почвы
Промышленные
Признаки нарушения
Почвенный профиль 1
Почвенный профиль 2
нару-
шения
58
Строительные нарушения
Транспортные нарушения
Рекреационные нарушения
Для заполнения таблицы учитель может использовать следующие словаподсказки:
промышленные нарушения: складирование отходов, выбросы
1.
жидких и твердых веществ;
строительные нарушения: следы воздействия на почву строитель-
2.
ной техники и остатки дорог, детали магистрально-строительной
техники;
3.
транспортные нарушения: уплотнение, загрязнение выбросами;
4.
рекреационные нарушения: вытаптывание, следы пожаров, бытовой мусор и т. д.
Индикация почвы по биологическим объектам. Оценка почв методом
химического анализа.
Цель - сформировать представление о почве как о среде обитания живых организмов, о методах исследования почвы.
Задачи:
 познакомить с методами исследования почвы;
 способствовать формированию ответственного отношения к почве как
среде обитания множества организмов;
 ознакомить учащихся с методами химического анализа почвы;
 закрепить навыки работы с определителями и справочной литературой.
59
Данный урок может быть организован в виде практической работы,
которая проводится в классе.
Оборудование и материалы.
 семена кресс-салата;
 чашки Петри или любые другие емкости;
 фильтровальная бумага;
 песок;

исследуемые пробы почвы;
 колбы на 100 мл – 2 шт.
 пробирки – 20 шт;
 воронки- 10 шт;
 наборы химических реактивов для анализа почвенных вытяжек(
при наличии в школе могут быть использованы тест-индикаторы
для экспресс-анализа (например, в наборе «Пчелка») или ионселективные электроды, входящие в наборы «Архимед», «Умник»).
Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы и воздуха.
Кресс-салат – однолетнее овощное растение, обладающее повышенной
чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.
Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей
подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы
семян).
Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой
60
площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т. п.). Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на третий - четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10–15 суток.
Методика работы.
Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенных для опытов, проверяется на
всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивают в чашках Петри, в которые насыпают промытый речной песок слоем в 1 см. Сверху его накрывают
фильтровальной бумагой и на нее раскладывают определенное количество семян. Перед раскладкой семян песок и бумагу увлажняют до полного насыщения водой. Сверху семена закрывают фильтровальной бумагой и неплотно
накрывают стеклом. Проращивание ведут в лаборатории при температуре 20–
25°С. Нормой считается прорастание 90–95% семян в течение 3–4 суток. Процент проросших семян от числа посеянных называется всхожестью.
После определения всхожести семян приступают к проведению эксперимента, закладывая один или несколько опытов в следующей последовательности.
1. Чашку Петри заполняют до половины исследуемым субстратом
(почвой, илом и т. п.). В другую чашку кладут такой же объём заведомо чистого субстрата, который будет служить в качестве контроля по отношению к исследуемому материалу.
2. Субстраты во всех чашках увлажняют одним и тем же количеством
отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения.
3. В каждую чашку на поверхность субстрата укладывают по 50 семян
кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым.
4. Покрывают семена теми же субстратами, насыпая их почти до краев
чашек и аккуратно разравнивая поверхность.
5. Увлажняют верхние слои субстратов до влажности нижних.
61
6. В течение 10–15 дней наблюдают за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне. Результаты наблюдений
записывают в таблицу (табл. 20).
Таблица 20. Скорость прорастания семян кресс-салата.
Исследуемый
субстрат
Опыт 1
3 сут.
Число проросших семян, %
4 сут.
5 сут.
...
15 сут.
Опыт 2
…………….
Контроль
В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из
четырех уровней загрязнения.
1. Загрязнение отсутствует
Всхожесть семян достигает 90–100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы.
2. Слабое загрязнение
Всхожесть 60–90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные.
3. Среднее загрязнение
Всхожесть 20–60%. Проростки по сравнению с контролем короче и
тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.
4. Сильное загрязнение
Всхожесть семян очень слабая (менее 20%). Проростки мелкие и уродливые.
При проведении опытов с кресс-салатом следует учитывать, что большое влияние на всхожесть семян и качество проростков оказывают водно62
воздушный режим и плодородие субстрата. В гумусированной, хорошо аэрированной почве (чернозём, верхний горизонт серой лесной почвы) всхожесть и
качество проростков всегда лучше, чем в тяжелой глинистой почве, которая
из-за малой проницаемости для воды и воздуха имеет плохой водновоздушный режим. Поэтому в качестве субстрата для контроля следует брать
почву того же типа, что и для опытов.
Кроме загрязнения почвы, на кресс-салат оказывает влияние состояние
воздушной среды. Газообразные выбросы автомобилей вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков кресс-салата, в частности отчетливо
уменьшают их длину.
Кресс-салат можно выращивать на незастекленных балконах многоэтажных домов, расположенных вдоль автодорог. Газообразные выбросы автотранспорта имеют плотность более высокую, чем воздух, и скапливаются в
приземном слое до высоты 2-х метров. Одновременное выращивание кресссалата на балконах нижних и верхних этажей летом, в период теплой и безветренной погоды, обычно показывает заметные различия в качестве проростков.
Определение рН почвы при помощи растений-индикаторов
Для этого проводят оценку видового разнообразия растений, произрастающих на исследуемом участке при помощи определителей. Далее по таблице (приложение 2) определяют экологическую группу растений и оценивают
кислотность почвы. Можно сопоставить данные химического анализа рН с полученными значениями.
Определение насыщенности почв азотом при помощи растенийиндикаторов.
Для этого проводят оценку видового разнообразия растений, произрастающих на исследуемом участке при помощи определителей. Далее по таблице (приложение 3) определяют экологическую группу растений и оценивают
насыщенность почвы азотом.
Оценка почв методами химического анализа.
63
От химических свойств часто зависит распределение почвенной фауны и
характер растительности. При полевых исследованиях в первую очередь определяются:

кислотность (величина рН);

наличие карбонатов;

наличие сульфатов.
Приготовление водной вытяжки
Водную почвенную вытяжку используют чаще всего для определения растворимых в воде соединений, а также для определения кислотности почвы.
Для ее приготовления 20 г сухой просеянной почвы помещают в колбу на 100
мл, добавляют 50 мл дистиллированной воды, взбалтывают в течение 5-10
мин. и фильтруют.
Определение рН почвы
Кислотно-щелочная реакция почвы определяется при помощи лакмусовой
или универсальной индикаторной бумаги. Для определения рН комки свежей
выкопанной почвы зажимаются между полоской индикаторной бумаги. По
изменению цвета индикатора определяется рН. Аналогично рекомендуется
определить рН водной вытяжки почвы и сравнить эти значения.
Определение карбонат-ионов.
Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. О наличии карбонат-ионов судят по выделяющимся пузырькам углекислого газа. По
интенсивности выделения углекислого газа можно сделать вывод о содержании карбонатов в почве. Если наблюдается интенсивное выделение углекислого газа при действии 10%-ного раствора соляной кислоты, то такие почвы относят к группе карбонатных почв. Для карбонатных почв характерна щелочная реакция среды и значения рН более 7.
64
Определение хлорид-ионов.
К 5 мл фильтрата, помещенного в пробирку, прибавляют несколько капель 10%-ного раствора азотной кислоты и по каплям 0,1 молярный раствор
нитрата серебра. Для приготовления 0,1 молярного раствора необходимо взять
1,8 г нитрата серебра и растворить в 0,5 л воды.
Образующийся осадок в виде белых хлопьев указывает на присутствие
хлоридов в количестве десятых долей процента и более. При содержании сотых и тысячных долей процента хлоридов осадок не выпадает, но раствор
мутнеет.
Определение сульфат-ионов.
К 5 мл фильтрата, полученного из водной вытяжки, добавить несколько
капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-ного раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о содержании сульфатов в несколько
десятых и более процентов. Помутнение раствора указывает на содержание
сульфатов в сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, свидетельствует о незначительном содержании сульфатов - тысячные доли процента.
Качественное определение катионов металлов, содержащихся в почве.
Для определения железа (II) и железа (III) в две пробирки внести по 5 мл
водной вытяжки. В первую пробирку прилить несколько капель раствора
красной кровяной соли K3[Fe(CN)6], во вторую - несколько капель 10%-ного
раствора роданида аммония NH4SCN или калия KSCN. Появившееся синее
окрашивание в первой пробирке и красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и железа (III).
Для определения наличия солей калия и натрия в пламя горелки вносят несколько капель водной вытяжки. О наличии соединений натрия и калия в
65
почве судят по ярко-желтому (в случае солей натрия), либо по фиолетовому
(для солей калия) окрашиванию пламени.
Все полученные результаты заносят в таблицу (табл. 21).
Таблица 21. Свойства почвы, выявленные в результате химического анализа.
Что опреде-
Что добавляет- Признаки ре- Качественная и Уравнение
ляется
ся
акции
количественная
реакции
оценка
рН
Лакмусовые
или
Изменение
-
универ- цвета
сальные индикаторные
по-
лоски
Карбонат-
Соляная
ионы
лота
кис- Выделение
углекислого
газа
CO32Хлорид-
Нитрат сереб- Белый осадок
ионы
ра
ClСульфат-
Растворимые
ионы
соли бария
Белый осадок
SO42Ионы железа Красная
(II)
кро- Ярко-синее
вяная соль
-
окрашивание
Fe2+
Ионы железа Роданид калия Ярко-красное
(III)
или аммония
-
окрашивание
Fe3+
66
Ионы натрия
-
Окрашивание
пламени
Na+
-
в
желтый цвет
Ионы калия
-
Окрашивание
пламени
K+
-
в
фиолетовый
цвет
Оценка состояния лесопарковых и парковых сообществ.
Цель - ознакомить с основными методами оценки состояния парковых
сообществ и рекреационной нагрузки на них, причинах ухудшения их состояния.
Задачи:
 обучить методам оценки антропогенного влияния на парки и лесопарки;
 сформировать навыки описания природного сообщества.
 воспитать ответственное отношение к окружающей природной среде;
Данный урок можно провести на пришкольном участке либо в ближайшем парке или сквере.
Прежде чем оценить состояние лесопарковых и парковых сообществ,
необходимо провести описание растительного сообщества на основании бланка (приложение 4.). Более подробная информация о методике описания помещена в главе 2 «Социально-экологические проекты на особо охраняемых природных территориях г. Москвы».
Любая природная экосистема имеет предел допустимой рекреационной
нагрузки, при превышении которого наступает необратимая деградация экосистемы. Интенсивность рекреационного воздействия зависит от вида отдыха
67
и числа отдыхающих. Определение допустимой нагрузки устанавливается,
главным образом, по степени устойчивости травяного покрова.
При вытаптывании сначала исчезают лесные травы, мох уплотняется,
почва начинает хуже пропускать воздух и влагу. Если на лесной поляне появились ромашка, мятлик, овсяница, тысячелистник, значит, почва уплотнилась в 3 – 4 раза по сравнению с нетронутым лесом. Когда же она уплотняется
в 6 раз (это уплотнение грунтовой дороги), не выдерживают даже луговые
травы. Они прижимаются к стволам деревьев, а на открытых местах их замещают самые жизнеспособные: подорожник, лапчатка гусиная, горец птичий.
Из лесных сообществ наиболее ранимы сосняки лишайниковые, ельники. Более устойчивы березняки и осинники.
Оценка густоты сети тропинок визуально-оценочным методом.
Наблюдатель, находясь на тропинке, определяет визуально, сколько еще
тропинок он видит со своего места. Если ни одной, кроме той, на которой он
находится, значит, в этом месте густота сети оценивается как очень слабая (1
балл); если еще одну — густота сети слабая (2 балла); 2 – 3 дополнительные
тропинки — густота сети средняя (3 балла); 4 – 5 тропинок — значительная
густота тропиночной сети (4 балла); и, наконец, более 5 — очень высокая густота сети тропинок на данном участке лесопарка.
Затем наблюдатель перемещается на определенное расстояние, например, на 100 метров, и повторяет цикл визуальной оценки густоты тропиночной
сети. По итогам наблюдений составляется схема густоты тропинок на конкретном маршруте. Для контроля можно повторить цикл оценки с другим
наблюдателем и (или) по смежному или поперечному маршруту. Полученные,
подтвержденные или откорректированные оценки в баллах наносятся на схему
лесопарка.
Оценивается густота тропиночной сети изучаемых участков (пробных
площадей) и заполняется таблица (табл. 22).
68
Таблица 22. Густота тропиночной сети.
Примечание
№
Располо-
Тип
Участ
жение
сообщества
ка
участка
(лес, луг...)
Площадь
участка
Густота
(виды, пре-
тропиночной
обладающие
сети (в баллах) в травяном
покрове)
1.
2.
3.
4.
5.
Оценка загрязненности территории твердыми бытовыми отходами.
Если при внимательном обходе и осмотре территории наблюдатель не
отмечает видимого мусора, участок оценивается в один балл. В случае обнаружения мусора при обходе территории дается оценка в два балла. Если мусор
незаметен при движении наблюдателя с обычной скоростью пешей прогулки
(3 – 4 км/ч), но сразу виден при остановке — оценка обилия мусора три балла.
Когда мусор заметен при ходьбе прогулочным темпом без остановки наблюдателя, оценка составит уже четыре балла. Наконец, если мусор бросается в
глаза повсеместно в случае быстрой ходьбы, участок получает максимальную
оценку в пять баллов.
Оценивается загрязненность изучаемых участков (пробных площадей)
твердыми бытовыми отходами и заполняется таблица (табл. 23).
Таблица 23. Оценка загрязненности изучаемых участков.
№
Загрязнен-
Распре-
учас ность тер-
деление
тка
мусора
ритории
Характер
отходов
Влияние
на
окружаю-
Примечание
69
(в баллах) по участ-
щую
ку
среду
1
2
3
4
5
Оценка частоты встречаемости кострищ.
Территориальное распределение следов от постоянного разведения костров во многом сходно с размещением скопления мусора. Это понятно, поскольку причина и того и другого одна и та же — нерегламентированный длительный отдых групп посетителей лесопарка. Согласно природоохранному законодательству города Москвы, не допускается разведение открытого огня, и
это разрешается только на специально оборудованных местах под мангалы.
Однако запрет на разведение костров соблюдается не всегда.
Влияние разведения костров на почвенно-растительный покров, помимо
очевидного выжигания растительности в самом очаге костра, состоит в сильном прокаливании почвы на глубину до одного метра. При этом гибнет вся
малоподвижная почвенная фауна и микрофлора. Кроме того, возможно распространение огня на большие площади (в случае сильного ветра, или наличия
слоя торфа в почве). Вред от костров наносится ещё и тем, что окружающие
деревья и кустарники рассматриваются отдыхающими как потенциальное
топливо.
Оценивается частота встречаемости кострищ на исследуемых участках
(пробных площадях) и заполняется таблица (табл. 24).
Таблица 24. Оценка частоты встречаемости кострищ.
№
Тип
Частота
Размеры
Глубина
Виды расте-
70
учас
леса
тка
встречаемо- кострища
сти
кострищ
(кв. м)
прогорания
ний
почвы (см)
на площади
кострища
1
2
3
4
5
Известно, что в Центральной России первые растения появляются на кострище на 4 – 5 год, покрытие редкой растительностью — на 7 – 8 год, полное
зарастание происходит только через 10 – 12 лет. Наиболее значительное влияние на окружающую среду оказывают кострища, остающиеся по берегам водоемов, в зонах массового отдыха людей, в местах неорганизованного туризма.
Мониторинг растительных сообществ
(на примере природно-исторического парка «Москворецкий»)
Группа видов
растений, находящихся в закономерном, исторически
сложившемся сочетании и взаимодействии друг с другом и средой обитания,
образует растительное сообщество, или фитоценоз (от греч. фитон – растение, койнос – общий). Совокупность растительных сообществ составляет растительный покров, или растительность, той или иной местности, всей планеты.
Несколько веков назад лесная растительность на территории современной Москвы состояла из хвойных и широколиственных, в поймах рек – ольховых лесов.
71
Лесообразующие породы хвойных лесов – ель, лиственница, сосна, пихта. Лес, преимущественно сложенный елью, пихтой, сосной сибирской, называют тёмнохвойным; если лесообразующими породами выступают сосна
обыкновенная или лиственница, лес называют светлохвойным.
Лесообразующие породы лиственных лесов – дуб, липа, ясень и др. образуют широколиственные леса; берёза, осина слагают мелколиственные леса.
Леса, сложенные широколиственными и хвойными породами, называют смешанными.
Проект «Растительные сообщества» может быть осуществлен на любой
особо охраняемой природной территории. В качестве примера приведены результаты
исследований,
осуществлённые
на
территории
природно-
исторического парка «Москворецкий»
Сегодня территория парка «Москворецкий» – единственное место в
Москве, где сохранились старовозрастные сосновые боры. Возраст отдельных
деревьев свыше 200 лет! Сохранились в парке и широколиственные леса. Состав древостоя таких лесов представлен липой, дубом, вязом, ясенем, клёном.
В подлеске отмечены лещина, рябина, бересклет, бузина, калина, жимолость.
На переувлажнённых участках, характерных для речных пойм, растут разновозрастные ольшанники, ивняки. Имеются небольшие участки вторичных
мелколиственных лесов, представленных березняками и осинниками. Не менее интересны парковые насаждения с участием большого числа интродуцированных видов деревьев и кустарников (например, бархат амурский, аралия
маньчжурская, бересклет европейский, дуб красный, калина – гордовина и
др.).
Описание фитоценозов.
Описание фитоценоза ведётся в определённой последовательности на
специальных бланках. Перед выходом на описания следует заготовить необходимое количество бланков. Далее даются пояснения перед заполнением
бланка.
Название лесных ассоциаций.
72
Название лесных ассоциаций составляется по доминантам (преобладающим видам) каждого яруса, начиная с древесного. Если в ярусе имеется несколько доминантов, то в названии ассоциации они соединяются дефисом и
преобладающий из них ставится на последнее место.
Ярусы.
В лесных фитоценозах чаще выделение ярусов производят по жизненным формам, когда всё сообщество разделяется на древесный, кустарниковый,
травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый ярусы. Наиболее простым
является разграничение ярусов по высоте расположения крон и облиственных
частей растений. При таком подходе один и тот же вид может входить в разные ярусы. В пределах каждого яруса можно выделять подъярусы. Ярусы обозначаются римскими цифрами. Высота деревьев и кустарников даётся в метрах, травянистых растений и кустарничков в сантиметрах.
Ярусы
Название
яруса
Высота
Господствующие
виды
Состав древостоя.
Состав древостоя – степень участия каждой породы в древостое. Определяется методом относительного учёта, то есть, когда оценивается соотношение между численностью разных пород. Для древостоя оно выражается в виде
формулы по 10-бальной шкале. Общее число стволов деревьев на пробной
площади принимают за 10 единиц (что соответствует 100%), участие каждой
породы в смешанных насаждениях оценивается в долях от 10. Древесные породы обозначаются в формуле первыми буквами своего наименования (Е –
ель, С – сосна, Лп – липа, Д – дуб, Ол – ольха). Коэффициенты, стоящие перед
названием древесных пород, показывают относительное участие их в древостое.
Сомкнутость крон.
73
Сомкнутость крон – площадь, занятая проекциями крон деревьев без
учёта просветов внутри крон. Определяют глазомерно в десятых долях от единицы или в процентах.
Высота деревьев.
Высота деревьев измеряется с помощью эклиметра, высотомера или глазомерно.
Диаметр стволов.
На высоте 1,3 метра от основания ствола с помощью мягкой сантиметровой ленты измеряют окружность ствола и делят полученную величину на
3,14 (число π).
Возраст деревьев.
Возраст деревьев определяют путём подсчёта годичных колец древесины при помощи бурава Пресслера, а также по свежим пням или срубленным
деревьям. Можно использовать лесотаксационные данные для района исследования.
Бонитет.
Бонитет – показатель производительности данных условий местообитания,
устанавливается исходя из возраста и высоты деревьев по лесоводственным
таблицам или графикам.
Возобновление древостоя.
Возобновление древостоя включает всходы и подрост. Всходами принято считать одно – двухлетние деревца. Лесоводы условно все деревца высотой до 10
см относят к всходам, а более высокие – к подросту, но не выше ¼ или ½ высоты взрослых деревьев.
Древостой
Степень сомкнутости крон:
Формула состава древостоя:
Возобновление (всходы и подрост)
74
Степень сомкнутости:
Породы:
Высота:
Характер распределения:
Подлесок (кустарниковый ярус)
Степень сомкнутости:
Порода:
Высота:
Обилие:
Характер распределения подлеска:
Травяно-кустарничковый покров
Список видов:
Аспект:
Фенологические фазы растений:
Обилие:
Аспект.
Аспект – внешний вид (физиономичность фитоценоза), неоднократно меняется на протяжении вегетационного периода и зависит от фенологического состояния доминирующих видов растений. Названия аспектов даются по окраске аспективных видов (например, аспект жёлтый, вызванный массовым цветением лютика едкого).
Фенологическое состояние растений.
Таблица 32. Система обозначений фенофаз.
Фенофазы
Обозначения
75
буквенное ЗначкоВегетация до цветения
вег.
―
вое
Бутонизация (у злаковых и осок – колошение)
бут., кшн.
^
Начало цветения и спороношение
зацв., сп.
)
Полное цветение и спороношение
цв., сп.
○
Отцветание и конец спороношения
отцв., ксп
(
Созревание семян (плодов) и спор
пл., сп.
+
Семена (плоды), а также и споры созрели и вы- осып.
#
сыпаются (опадают)
Вегетация после цветения и спороношения (вто- вт. вег
~
ричная вегетация)
Оценка обилия.
Оценка обилия (глазомерная и количественная) осуществляется посредством различных шкал, где баллами обозначаются разные степени обилия
(табл. 33).
Таблица 33. Шкала оценок обилия растительности.
Среднее
Обозначения
Характери-
наименьшее
Проектив-
Цифровая
обилия
стика
расстояние
ное
шкала
обилия
между особя- покрытие в
ми
%
в см
сор 3 (сорiosae 3) очень обильно
не более 20
90-70
5
сор 2 (сорiosae 2) Обильно
20-40
70-50
4
сор 1 (сорiosae 1) Довольно
40-100
50-30
3
100-150
30-10
2
обильно
sp (sparsae)
Рассеяно
76
sol (solitariae)
Единично
не более 150
менее 10
1
Мохово-лишайниковый покров
Общее покрытие (%):
№
Вид (или род)
Проективное
покрытие
Ф.И.О. и подпись составителя:
Общие замечания для фитоценоза.
Здесь важно указать, насколько велика степень нарушенности и в чём
она проявляется, имеется ли тенденция к восстановлению коренных пород.
Задание № 1
Изучив бланк описания растительного сообщества и комментарии к
нему, опишите несколько (3-5) пробных площадей и заполните этот бланк.
При исследовании лесов умеренного пояса принято закладывать пробные площади размером 400 кв. м (20х20 метров), а травянистой растительности – 100 кв. м (10х10 метров). Пробные площади следует разбивать в наиболее типичных местах в пределах характеризуемых фитоценозов, то есть не рекомендуется закладывать пробную площадь близ границы с другим фитоцено77
зом, у дорог или других антропогенных нарушений (карьеры, места пожарищ
и т. п.)
Задание № 2
Проведите визуальное обследование разнообразия растительных сообществ (по видам-доминантам). Укажите разнообразие растительных сообществ на изучаемой территории.
Определение жизненного состояния древостоя
Для отдельных пород деревьев и для отдельных возрастных групп (молодые, взрослые, старые) можно оценить наличие и степень повреждений, долю сухих ветвей в кроне, степень повреждения листьев или хвои, снижение
густоты кроны. Для оценки жизненности деревьев мы предлагаем воспользоваться следующими признаками:
1 класс — Здоровое дерево. Деревья не имеют внешних признаков повреждений кроны и ствола. Густота кроны обычная для господствующих деревьев данного вида. Мертвые и отмирающие ветви находятся в нижней части
кроны. В верхней части кроны отмерших и отмирающих ветвей нет или они
единичны (снаружи кроны не видны). Закончившие рост листья и хвоя зеленого или темно-зеленого цвета, любые повреждения листьев и хвои незначительны.
2 класс — Ослабленное (поврежденное) дерево. Обязателен хотя бы
один из признаков: снижение густоты кроны на треть за счет преждевременного опадания листьев или изреживания или наличие 30% мертвых и (или)
усыхающих ветвей в верхней половине кроны, в) повреждение за счет объедания, скручивания, ожога, хлороза, некроза и пр. до трети всей площади листьев.
3 класс — Сильно ослабленное (сильно поврежденное) дерево. В верхней половине кроны присутствует хотя бы один из следующих признаков: а)
густота кроны (облиственность) уменьшена на 60% за счет преждевременного
опадания листьев или изреживания кроны, б) наличие 60% мертвых или усыхающих ветвей, в) повреждение 60% всей площади листьев или хвои. К этой
78
категории относятся также деревья с одновременным наличием признаков а),
б), в) и иными повреждениями.
4 класс — Отмирающее дерево. Основные признаки отмирания деревьев: крона разрушена, ее густота менее 15 – 20% по сравнению со здоровой;
более 70% ветвей кроны, в том числе и в ее верхней части, сухие или усыхающие. Оставшиеся на деревьях хвоя и листья с признаками хлороза, то есть
они бледно-зеленого, желтоватого, желтого, оранжево-красного цвета в летний период. При некрозах листья и хвоя становятся коричневыми или черными. На стволах могут быть признаки заселения стволовыми вредителями.
5 класс — Сухостой. В первый год после гибели на дереве могут быть
остатки сухой хвои, листьев, часто имеются признаки заселения насекомыми.
В дальнейшем постепенно утрачиваются кора и ветви. Оптимальное время
проведения исследований — начало второй половины вегетационного периода, когда у большинства деревьев закончен рост листьев и побегов.
Для исследований можно выбирать деревья любого возраста, но сравнивать данные следует только в рамках конкретной возрастной группы для каждого вида в отдельности. Далее заполняется таблица 34.
Таблица 34. Оценка жизненного состояния древостоя на исследуемом
участке.
Класс жизненности
1 класс
Вид
дерева
Здоровые
2 класс
3 класс
4 класс
Ослабленные Сильное
Отми-
(поврежденные)
повре-
рающее
ждённые дерево
5 класс
Сухостой
79
Наличие и густота подроста тоже косвенным образом отражают испытываемые территорией нагрузки. Если взрослые деревья в большей степени
сопротивляются, то подрост реагирует более чутко на меньшее по интенсивности рекреационное воздействие. Полное его отсутствие (оцененное в 4 балла) — показатель достаточно серьезных нагрузок. По мере увеличения его густоты, улучшения качества и соответствия породному составу сообщества
можно выделить следующие градации: 3 балла — для участков с изреженным
(куртиночным) подростом однородного состава (как правило, березы и др.), 2
балла — при более равномерном распределении, лучшем самочувствии и
наличии видового разнообразия. При незначительных повреждениях и соответствии участка ненарушенным сообществам, тем более в присутствии елового подроста, состояние по данному критерию оценивается в 1 балл.
Урок-конференция «Комплексные исследования городских экосистем».
Цель - обобщение и систематизация данных, полученных учащимися в результате мониторинговых работ.
Задачи:
- обобщение фактических данных и систематизация навыков практической
учебно-мониторинговой деятельности;
- развитие навыков критического осмысления научной информации, ее
представления;
- развитие этики презентации проведенной работы, аргументации индивидуальной авторской позиции;
- воспитание коммуникативных навыков.
Данный урок проводится как урок-обобщение по темам раздела в форме
учебной конференции.
80
Для этого класс предварительно делится на 3 – 4 группы, в которых учащихся разрабатывают и представляют определенный этап мониторингового
исследования: изучения экологического состояния почвы, водоема, воздуха и
состояния древесно-кустарниковой флоры на изучаемом участке. По результатам проведенных учебных исследований каждая из групп представляют итоги
выполненного мини-исследовательского проекта.
В рамках сообщения каждая группа освещает следующие пункты:
1. тема учебного исследования, цель мониторинговой работы по данному
направлению. Например, «изучение физико-химических свойств почвы на
пришкольном участке», «изучение состояния древесно-кустарниковой растительности на пришкольном участке и установление причин ее дигрессии».
2. Место и сроки проведения учебно-исследовательской работы. Работа
могла быть проведена в течение урока или уроков, на которые отведена данная тема. Также учащиеся могли заниматься выполнением проекта во внеурочное время.
3. Методика учебного исследования. Кратко излагаются основные методы
и технические средства, которые используются при проведении работы. Пример: «для оценки качества воды использованы следующие показатели:
- pH,
- содержание взвешенных частиц,
- содержание хлоридов, катионов металлов бария, меди, свинца, железа,
- общая жесткость воды.
4. Основные результаты и их практическое значение.
5. Выводы по работе, перспективы учебных исследований.
6. Список литературы или иные источники информации.
Каждое из представленных группой учеников сообщений продолжается не
более 7 минут. При этом группа может выделить одного докладчика или каждый учащийся представляет некоторую часть исследования. В качестве домашнего задания может быть предложено составление короткой электронной
презентации, в которой поэтапно отражены основные итоги исследования.
81
Одним из образовательных результатов урока является получение всеми
учащимися класса полной картины, описывающей экологическое состояния
исследованного участка. Из сообщений отдельных групп слагается общая картина проведенного мониторинга. Функция учителя во время урокаконференции представляет собой роль ведущего – «председателя» конференции, представляющего докладчиков и темы их работы. В конце урока учитель
кратко обобщает полученные выводы всех групп учащихся и дает комплексную оценку экологического состояния исследованного участка, указывает на
достоинства и недостатки работы каждой группы. При этом рекомендуется
обратить внимание на следующие моменты:
- грамотное целеполагание в работе;
- доля участия и роль каждого из учащихся в группе в выполнении конкретного мониторингового исследования;
- осмысленность изложения материала, наличие логики в презентации исследования;
- стиль презентации исследования;
- научная корректность результатов исследования.
После представления результатов проведенной учебно-мониторинговой
работы учитель задает вопрос о возможностях улучшения экологической обстановки на исследованной территории. В связи с этим учащиеся вспоминают
подходы к энерго- и ресурсосбережению, обсуждавшиеся на соответствующем
уроке и способы поддержания естественного гомеостаза природы и человека
при грамотном потреблении различной продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Александрова В.Д. Изучения смен растительного покрова // Полевая геоботаника. — Л.: Наука, Ленинградское отд., 1964.
2. Алексеев С.В., Гуздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по
экологии. — М.: АОМДС, 1996.
82
3. Алексеев Ю.Е., Барсукова А.В., Пятковская В.П. Методическое руководство
по учебной практике (геоботаника). — М.: МГУ, 1969.
4. Алексеева Л., Калинин В. Определение содержания нитратов и ионов аммония приближенным методом. — Обнинск, 1993.
5. Амбарцумян В.В., Носов В.Б., Тагасов В.И. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. — М.: М Г У, 1999.
6. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. — М.: Агар, 2000.
7. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. // Под ред. Р. Шуберта. — М.:
Мир, 1988.
8. Временные методические указания по гидробиологическому анализу качества вод малых рек.— М.: Комитет по водному хозяйству РФ, 1994.
9. Временные методические указания по осуществлению отбора гидробиологических проб на малых реках.— М.: Комитет по водному хозяйству РФ, 1994.
10. Губернский Ю.Д. Гигиеническая оценка состояния окружающей среды и здоровья населения. — М.: Медицина, 1997.
11. Глаголев С.Т., Харитонов Н.В., Чертопруд Н.В. и др. Летние школьные
практики по пресноводной гидробиологии. — М., 1999.
12. Гуров А.В., Снакин В.В., Малярова М.А. ,и др. Экологический мониторинг. Метод.пос. для учителей средних учебных учреждений. — М.: РЭФИА,
1996.
13. Данилов-Данильян В.И. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. — М.: МНЭПУ, 1997.
14. Данилов Ю.А., Ляндзберг А.Р., Муравьев А.Г. Биоиндикация состояния
пресного водоема (иллюстрированная методика): Учебно-методическое издание. — СПб.: Крисмас+, 1999.
15. Дежникова Н.С. , Цветкова И.В. Экологический практикум. — М.: Педагогическое общество России, 2001.
16. Денисова С.И. Полевая практика по экологии. — Минск: Университет,
1999.
17. Дончева А.В., Казаков Л.К., Калуцков В.Н. Ландшафтная индикация загрязне83
ний природной среды. — М.: Экология и образование, 1993.
18. Закон об охране атмосферного воздуха. — 1999 г.
19. Зверев И.Д.Учебные исследования по экологии в школе. / Методы и средства
обучения. — М.: Экология и образование, 1993.
20. Зверев И.Д. и др. Экологическое образование в школе. — М.: Московский
Департамент образования, 1994.
21. Изготовление прибора по метеорологии // Адаптированная методика
«GLOBE». — Вашингтон: Национальное географическое общество, 1992.
22. Игнатович Н.И., Рыбальский Н.Г. Чем опасен транспорт для людей, животных
и растений. — М.: РЭФИА, 1996.
23. Исследование структуры животного населения почв // Институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Северцова. — М.: Наука
,1994.
24. Исследовательские работы школьников города Москвы в области охраны
окружающей среды. — М.: ДЭЦ, 1998.
25. Как организовать общественный экологический мониторинг. / Под общ.
ред. Хотулаева М. В. — М.: Социально-экологический союз, Эколайн, 1998.
26. Качалова О.Л. Воздействие выбросов автотранспорта на природную среду. —
Латвия.: МНЭПУ, 1989.
27. Концепция непрерывного экологического образования и воспитания населения
Саратовской области. // Под ред. члена-корр. РАЕН проф. Р.К. Черновой. — Саратов, 1995.
28. Котляр А.М. Современные проблемы питьевой пресной воды. — Харьков:
Факт, 2002.
29. Кузнецова М.А., Ибрагимов А.К., Неручев В.В. Полевой практикум по
экологии. — М.: Наука, 1994.
30. Макаров В. З. Ландшафтно–экологический анализ крупного города. // Под ред.
Ю.П. Селиверстова. — Саратов: Изд-во Сарат. ун –та, 2001.
31. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. — Л.: 1974.
84
32. Методические материалы семинара «Полевая экология». — М.: МГУ,
Московский Департамент образования, 1995.
33. Методические организационные основы проведения агроэкологического
мониторинга. / Под общ. ред. Милащенко Н.З. — М., 1991.
34. Методические рекомендации по созданию сети общественного экологического мониторинга с участием образовательных учреждений. — М.: Клуб
гражданских инициатив ,2003.
35. Минин А.А. Учебно-методическое пособие для средней школы. — М.,
2002.
36. Нешатаев Ю.Н., Доронина Ю.А. Экологические характеристики видов
флоры заповедника «Лес на Ворскле»: Методические указания. — С.Петербург, ун-т, 1992.
37. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. — М.: Высшая
школа, 1980.
38. Николаев С., Потапов В., Малинина Ю. Методы биологического анализа
уровня загрязнения малых рек саратовской области. Кн. 1. — Саратов: Колледж,1999.
39. Новиков В.С., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших растений. — М.: Просвещение, 1985.
40. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно-безопасных уровней воздействия вредных веществ. — М.: Госкомприрода,
1995.
41. Одум Ю. Основы экологии. — М.: Просвещение, 1968.
42. Пособие по комплексному исследованию экологического состояния малых
рек. — Тула: Тульский областной эколого-биологический центр учащихся,
1999.
43. Практическая экология для всех. — С-Пб.: Министерство природных ресурсов РФ, 2005.
44. Проектно-исследовательская деятельность: организация, сопровождение,
опыт // Образовательные технологии. Вып.2. — М., 2005.
85
45. Райков Б.Е. , Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии. — М.: Топикал, 1994.
46. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. — М.: Сельхоз. лит.,
1956.
47. Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика. — Минск, Высшая школа,
1973.
48. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод
и донных отложений.— Л.: Гидрометеоиздат, 1983.
49. Рыжов И. Н., Ягодин Г. А. Школьный экологический мониторинг городской среды. Учебное пособие по экологическому образованию школьников.
— М.: Галактика, 2000.
50. Снакин В.В., Малярова М.Н., Гурова Т.Ф. и др. Экологический мониторинг. — М., 1996.
51. Таскаева Н.Я., Егорова М.А., Вышывкин Д.Д. Летняя полевая практика по
ботанической географии. — М.: МГУ, 1981.
52. Тищенко Н.Ф., Тищенко А.Н. Охрана атмосферного воздуха. Выделение вредных веществ. — М.: Химия, 1993.
53. Тропа в гармонии с природой. Сборник российского и зарубежного опыта по
созданию экологических троп. — М.: «Р.Валент»,2007.
54. Экологический мониторинг: концепция, роль и подходы в образовательных проектах. Под ред. Д. В. Моргуна. — М., 2006.
55. Экологический практикум // Региональная программа гуманитарного образования. — Нижний Новгород, 1995.
56. Экологическое образование: концепции и методические подходы. Под
общ. ред. Мамедова Н.М. — М.: Технотрон, 1996.
86
Приложение 1.
Некоторые сведения о предельно допустимых концентрациях
(ПДК) веществ
Вещество
ПДК
ПДК
ОБУВ
макс-
средне-
(общий
маль-
суточ-
безопас-
ная ра-
ная,
ный уро-
зовая,
мг/м3
вень воз-
мг/м3
действия)
0.085
0.04
—
Азотная кислота
0.4
0.15
—
Аммиак
0.2
0.04
—
Ацетон
0.35
0.35
—
—
1 нг/м3
—
5
1.5
—
1.5
0.1
—
0.5
0.15
—
Дихлорэтан
3
1
—
Железа сульфат (в пересчете на железо)
—
0.007
—
Железа оксид (в пересчете на железо)
—
—
0.04
Железа хлорид (в пересчете на железо)
—
0.004
—
Карбамид (мочевина)
—
0.2
—
Меди оксид (в пересчете на медь)
—
0.002
—
0.003
0.004
—
Азота диоксид
Бенз (а) пирен
Бензин нефтяной малосернистый
(в пересчете на углерод)
Бензол
Взвешенные вещества (недифференцированная по составу пыль, содержащаяся в воздухе населенных пунктов)
Меди сульфат (в пересчете на медь)
87
Меди хлорид (в пересчете на медь)
—
0.002
—
Метан
—
—
50
0.003
0.003
—
—
0.3
—
0.16
0.03
—
Оксид углерода
5
3
—
Ортофосфорная кислота
—
—
0.02
0.05
0.0025
—
Пыль древесная
—
—
0.1
Пыль меховая (шерстяная, пуховая)
—
—
0.03
0.3
0.1
—
0.15
0.05
—
0.5
0.15
—
Пыль стекловолокна
—
—
0.06
Пыль хлопковая
0.5
0.05
—
0.002
0.0002
—
—
0.0003
—
0.15
0.05
—
0.001
0.0003
—
Сера элементарная
—
—
0.07
Серная кислота
0.3
0.1
—
0.008
—
—
Нафталин
Нитрат аммония
Озон
Пенициллин
Пыль неорганическая, содержащая Si02
в % 70 – 20 (шамот, цемент и др.)
Пыль неорганическая, содержащая Si02
в % выше 70 (динас и др.)
Пыль неорганическая, содержащая Si02
в % ниже 20 (доломит и др.)
Растворимые соли никеля (в пересчете
на никель)
Ртуть металлическая
Сажа
Свинец и его неорганические соединения
(в пересчете на свинец)
Сероводород
88
Сероуглерод
0.03
0.005
—
Серы диоксид
0.5
0.05
—
Синильная кислота
—
0.01
—
Скипидар
2
1
—
Толуол
0.6
0.6
—
Уксусная кислота
0.2
0.06
—
Фенол
0.01
0.003
—
Формальдегид
0.035
0.003
—
Хлор
0.1
0.03
—
Хлороводород
0.2
0.2
—
Цинка оксид (в пересчете на цинк)
—
0.05
—
Четыреххлористый углерод
4
0.7
—
Этанол
5
5
—
Приложение 2.
Растения-индикаторы кислотности почвы.
Группы
Биоиндикатор
рН
почвы
1. Ацидофилы
Мох Сфагнум, зеленые мхи: гилокомиум, дикранум, плаун булаво1.1. Крайние
ацидофилы
видный, плаун годичный, плаун
сплюснутый, ожика волосистая, пушица влагалищная, подбел много-
3.0 –
4.5
листный, кошачья лапка, Кассандра
(мирт болотный), белоус, щучка
89
дернистая, хвощ полевой, щавель
малый
Черника, брусника, багульник, калужница болотная, сушеница, лютик
1.2. Умеренные ядовитый, толокнянка, седмичник
ацидофилы
европейский, белозор болотный,
4.5 –
6.0
фиалка собачья, сердечник луговой,
вейник наземный
Щитовник мужской, ветреница лю1.3. Слабые
тичная, медуница неясная, зеленчук,
5.0 –
ацидофилы
колокольчик крапиволистный, коло-
6.7
кольчик широколистный.
Бор развесистый, осока волосистая,
1.4. Ацидофильнонейтральные
осока ранняя, малина, смородина
черная, вероника длиннолистная,
4.5 –
горец змеиный, орляк, марьянник
7.0
дубравный (Иван-да-Марья), кислица заячья.
2. Нейтрофильные
Ива козья, сныть обыкновенная,
клубника зеленая, лисохвост луго-
2.1. Окололинейные
вой, клевер горный, клевер луговой, мыльнянка лекарственная,
аистник обыкновенный, борщевик
6.0 –
7.3
сибирский, цикорий, мятлик луговой.
90
Мать и мачеха, пупавка красиль2.2. Нейтрально
ная, люцерна серповидная, келе-
6.7 –
базифильные
рия, осока мохнатая, лядвенец ро-
7.8
гатый, гусиная лапка.
2.3. Базифиль-
Бузина сибирская, вяз шершавый,
ные
бересклет бородавчатый.
7.8 –
9.0
91
Приложение 3.
Бланк описания растительного сообщества (фитоценоза).
Автор _____
№ описания
Дата описания
Ассоциация ___________________________________________________
Величина пробной площади._____________________________________
Географическое положение пробной площади_______________________
Положение в рельефе пробной площади (зарисовать)
Микрорельеф (наличие кочек, бугров, их высота, ширина, происхождение, %
занимаемой площади)_______________________________________________
Условия увлажнения _______________________________________________
Название почвы ____________________________________________________
Травянистый покров
Общее проективное покрытие ____________________________ %
и по группам:
злаки _______________
осоки ____ бобовые ______
разнотравье _____________
Высота основной массы травостоя____________________________________
Общий облик (преобладающие виды, аспект, степень однородности) _______
___________________________________________________________________
Разделение на ярусы (их высота, густота, основные растения и равномерность)
___________________________________________________________________
92
Мертвый покров (% покрытия, равномерность, степень разложения)_________
Назва- Вы- Оби Проекние
сота лие тивное
расте-
покры-
ний
тие
Фе Жиз При
уча-
но- нен- ме-
стия фа- ност чапо
за
ь
ние
массе
и их
группы
%
Мохово-лишайниковый покров
Общая характеристика (степень покрытия почвы, мощность, равномерность)
___________________________________________________________________
Название
Проективное
видов
покрытие
и их групп
покрытое
Жизненность
Примечание
Напочвенные грибы и водоросли
___________________________________________________________________
История фитоценоза (влияние на него человека и животных, хозяйственное
использование)
___________________________________________________________________
93
Приложение 4. Статистическая обработка результатов мониторинга
Любое исследование невозможно без математической обработки данных,
которая позволяет оценить среднюю величину изучаемого параметра, достоверность полученного результата, связь изучаемого параметра с другими явлениями природы.
Совокупность, в которой отбираются объекты для измерения, называется
генеральной совокупностью, а вычисленная из нее средняя арифметическая —
генеральной средней (X). Часть генеральной совокупности, объекты которой
были измерены, называется выборкой, или выборочной совокупностью, а
определенная по ней средняя арифметическая — выборочной средней (x). Генеральная средняя равна выборочной средней с учетом ошибки измерения
(m):
X = x ± m.
Ошибка определяется по формуле: m=σ/n, где n — число наблюдений в
выборке, а σ — среднее квадратичное отклонение, которое характеризует степень изменчивости наблюдений в выборке и определяется по формуле:
σ = √ ∑ (x – X)2 / (n – 1).
В итоговой таблице, которую приводят в отчете, следует указывать число
наблюдений (n) и ошибку выборки.
Для сравнения величин каких-то параметров разных объектов очень важным показателем является уровень значимости отличий (P). Для биологических измерений обычно принимается достаточный уровень значимости отличий P = 0.05. При P <0.05 обнаруженные различия считаются статистически
достоверными. При P <0.01 различия считаются высоко достоверными.
Существует несколько методов определения уровня значимости отличий;
наиболее распространенным является метод Стьюдента. Он используется, когда распределение близко к нормальному и когда размеры сравниваемых вы-
94
борок примерно равны. При этом вначале определяется так называемое нормированное отклонение по формуле:
t = (X1 – X2) / √ (m12 + m22).
Затем по специальной таблице определяют значение критерия надежности (tst) и сравнивают с полученным значением t. При t≥tst результат считается
достоверным. Ориентировочно, если объемы выборок примерно равны и каждая из них превышает 10 измерений, то различия считаются достоверными
при t>2.1 и высоко достоверными при t>3 (P<0.01).
Для характеристики связи между двумя параметрами в статистике используют коэффициент корреляции (r). Величина этого показателя варьирует
от -1 до +1 и может быть рассчитана по формуле:
r = ∑ (X1 –X2)/υ,
где υ — число степеней свободы (число сравниваемых пар без одной).
При r = 1 связь между параметрами абсолютна (не зависит не от каких
других величин) и положительна; при r = –1 — полная отрицательная. Полная
корреляция встречается очень редко, и обычно корреляционная связь выражается долями единицы. При r > 0.7 обычно говорят о тесной корреляции, при r
= 0.5 – 0.7 о средней, при r < 0.5 о слабой, а при r < 0.2 — о практическом отсутствии связи.
Математическую обработку результатов можно проводить на компьютере с помощью пакета статистических программ типа «Statgraphics», а также
на программируемых калькуляторах.
Подготовка баз данных.
После предварительной обработки полученных результатов приступают к
формированию базы данных, которые в дальнейшем могут быть использованы
для исследовательской и практической работы, или просто дл ознакомления
интересующихся с ходом экологического мониторинга.
95
Примерная структура базы данных:
— цели и задачи проведения экологического мониторинга;
— описание объекта исследования: тип экосистемы, место расположения
объекта, рельеф, использование территории, основные виды деятельности в
близлежащем регионе, основные источники загрязнения и объемы загрязняющих веществ, перспективы развития территории и т.д.;
— описание состояния окружающей природной среды: реальная экологическая ситуация, ее сравнение с прежней ситуацией до интенсивного хозяйственного освоения (по историческим свидетельствам, рассказам и т.п.), конкретные цифры, факты;
— программа наблюдений: какие, в каком порядке, и с какой периодичностью проводятся измерения, кем организуется проведение работ, кто исполнители конкретных измерений, ожидаемые результаты по каждому из направлений работ;
— характеристика исследовательского оборудования: описание приборов, назначение, принцип действия, точность и погрешность измерений и т.д.;
— методика проведения наблюдений и измерений; порядок подготовки,
проверки оборудования, последовательность проведения работ, методы расчетов и обработки результатов;
— результаты: промежуточные и окончательные данные;
— выводы — итоговый раздел, дающий ясные представления о результатах проделанной работы, обосновывающий дальнейшие исследования.
Данные заносятся в персональный компьютер.
Для более продуктивной работы необходимо накопить достаточно большой массив данных, чтобы было интереснее их систематизировать, выбраковывать некорректную и сомнительную информацию, анализировать получающиеся временные ряды данных, вводить новые данные.
96