Книги по разным темам
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ... | 19 | Министерство образования Республики Беларусь УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по курсу ЭКОЛОГИЯ для студентов специальности Н06.01.00 Экология Гродно 2002 УДК 504(076) ББК 20.1я 73 Л12 Составители: Е.П.Кремлев, зав. кафедрой экологии, профессор;Э.А.Галицкий, профессор;
Г.Е.Минюк, доцент;
Е.А.Евсеева, доцент;
С.С.Маглыш, доцент;
А.Е.Каревский, преподаватель;
О.Е.Мордасевич, магистрант.
Под общей редакцией профессора Е.П.Кремлева.
Рецензенты: зав. кафедрой общей гигиены и экологии ГГМУ, доктор медицинских наук, профессор М.С.Омельянчик;
доцент кафедры зоологии ГрГУ, кандидат биологических наук В.А.Бахарев.
Рекомендовано советом факультета биологии и экологии ГрГУ им. Я. Купалы.
абораторный практикум по курсу Экология / Сост.
12 Е.П.Кремлев и др.; Под общ. ред. Е.П.Кремлева. Ч Гродно: ГрГУ, 2002. Ч 159 с.
В практикум включены методики выполнения лабораторных работ, формирующих у специалистов-экологов практические навыки и умения по оценке состояния сред обитания растительных и животных организмов, экологической токсикологии, микробиологии, биоиндикации уровня загрязнения окружающей среды, радиационной безопасности и исследования условий труда на рабочих местах.
УДК 504(076) ББК 20.1я 73 й Оформление. ГрГУ им. Я. Купалы, 2002 Введение Экология как интегрированная биологическая наука изучает всесторонние взаимодействия организмов с окружающей средой и вызывает все возрастающий интерес по причине ее тесной связи с важнейшими проблемами современного мира: угрозой истощения природных ресурсов, загрязнения и отравления среды промышленными отходами, разрушением естественных сообществ.
Рационально расходовать минеральные ресурсы, сберечь и защитить растительный и животный мир, сохранить и улучшить среду обитания Ч важнейшие задачи, стоящие перед человечеством. Для решения этих кардинальных вопросов требуется больше уделять внимания подготовке высококвалифицированных специалистовэкологов, владеющих не только теоретическими, но, что очень важно, практическими навыками в решении этих сложных задач.
Используемые в настоящее время учебники и учебные пособия по экологии в основном содержат теоретические материалы и в них недостаточно уделяется внимания практическим вопросам по оценке состояния окружающей среды и нормативным материалам, необходимым в практической деятельности эколога. Именно этого явно недостаточно для удовлетворения потребностей преподавателей и исследователей. В этих условиях важное значение приобретает подготовка и издание учебных пособий в виде практикумов для использования в учебном процессе при подготовке специалистов-экологов.
абораторный практикум составлен в соответствии с учебным планом и программами основных дисциплин по подготовке специалистов-экологов высшей квалификации. В него включены методики лабораторных работ по определению экологических параметров почвы, воздуха, водной среды и биотическому анализу состояния экологических сообществ. Часть лабораторных работ предусматривает освоение студентами практических навыков по проведению микробиологических исследований воды, почвы, воздуха и молочных продуктов питания. В отдельные разделы выделены методики лабораторных работ по радиационной безопасности, промышленной экологии и экологической токсикологии. Уделено внимание приобретению студентами навыков по изучению условий труда на рабочих местах (в помещении, в лаборатории).
Практическое освоение студентами этих методов исследований будет способствовать подготовке специалистов-экологов высшей квалификации, способных решать любые ответственные практические задачи на современном уровне.
В основе законов экологии лежат качественные и количественные данные, полученные при изучении животных, растений, микроорганизмов и абиотической среды. В этом разделе спецпрактикума представлены как качественный, так и количественный аспекты экологических исследований и приводятся общие сведения относительно некоторых методов и способов сбора и анализа результатов изучения абиотического и биотического компонентов окружающей среды.
При любом экологическом исследовании необходимо четко определить его цели и задачи, требуемую степень точности. Это позволит выбрать необходимые методы исследования и обеспечит сбор достоверных данных для обоснованных выводов. Однако нередко ход исследований может изменяться в зависимости от того, какие проблемы возникают по мере изучения объекта.
При изучении основных факторов окружающей среды Ч эдафических, топографических и климатических (в первую очередь таких, как вода, влажность, температура, свет и движение среды) необходимо, чтобы дополнить анализ её биотического компонента и сделать объективные выводы о состоянии этой среды на данный отрезок времени. Это часто возникает при выяснении соответствия параметров среды требованиям обитающих в той или иной местности растительных и животных организмов.
I. Методы определения экологических параметров почвы Лабораторная работа № 1 (4 часа) Определение содержания воды в почвенном образце Материалы и оборудование Примерно 80 г почвы, противень из алюминиевой фольги или алюминиевый стакан с крышкой, весы с точностью до 0,1 г, сушильный шкаф с регулируемой температурой, термометр с показаниями до 150 С, эксикатор с плотно закрывающейся крышкой, щипцы лабораторные.
Ход анализа 1. Взвесьте пустой алюминиевый стаканчик. Запишите его массу (а).
2. Насыпьте в стаканчик размельченный почвенный образец и взвесьте. Запишите его массу (в).
3. Поместите алюминиевый стаканчик с почвой на 24 часа в сушильный шкаф при температуре 110С.
4. Выньте образец из сушильного шкафа и охладите его в эксикаторе.
5. Взвесьте остывший образец, запишите его массу.
6. Снова поместите образец почвы на 24 часа в сушильный шкаф при температуре 110С.
7. Повторите операции 4 и 5 до тех пор, пока результаты измерения не окажутся одинаковыми (до постоянной массы). Запишите эту массу (с).
8. Рассчитайте процентное содержание воды (Св) по следующей формуле:
В - с Св = Х100.
В - а 9. Сохраните почвенный образец в эксикаторе до проведения лабораторной работы № 2.
Примечание. Полученное значение (Св) выражает процентное содержание всей воды, присутствующей в образце. Эта величина будет зависеть от количества осадков, выпавших за последнее время. Альтернативными оценками содержания воды являются полевая влагоемкость и содержание доступной воды.
Полевая влагоемкость Ч количество воды, сохраняющееся в почве после того, как ее избыток дренируется под влиянием гравитационных сил. Для получения этого значения необходимо, чтобы почва в полевых условиях была целиком затоплена в течение нескольких минут. Затем через 48 часов можно отобрать образец для проведения исследования.
Доступная вода Ч та вода, которая может поглощаться растениями. Её содержание можно определить высушиванием взвешенного образца при комнатной температуре до постоянной массы. Разность масс влажной и сухой почвы равна содержанию доступной воды.
Показатель используется для выяснения запасов влаги в почве и учета этого показателя для регулирования содержания влаги в используемых в сельскохозяйственном производстве землях.
абораторная работа № 2 (4 часа) Определение содержания органического вещества (гумуса) в почвенном образце Материалы и оборудование Высушенный почвенный образец (из эксперимента лабораторной работы № 1) в эксикаторе, фарфоровый тигель с крышкой, муфельная печь, эксикатор, щипцы лабораторные.
Ход анализа 1. Прокалите тигель и его крышку в муфельной печи при температуре 300 C для удаления остатков влаги. Для охлаждения поместите в эксикатор. Взвесьте и запишите массу (а).
2. Насыпьте из алюминиевого стаканчика с крышкой, находящегося в эксикаторе, в прокаленный и остывший фарфоровый тигель высушенный почвенный образец (из предыдущего эксперимента) и взвесьте. Запишите массу (в).
3. Поместите тигель с почвой в муфельную печь и прокалите до красного цвета. Остудите тигель на воздухе в течение 10 мин и поместите в эксикатор.
4. Взвесьте остывший тигель с образцом почвы.
5. Повторяйте операции 3 и 4 до получения постоянной массы (с).
6. Подсчитайте процентное содержание органических веществ в почвенном образце (Сов) по формуле:
В - с Сов = Х100.
В - а 7. Проведите этот эксперимент с почвенными образцами, отобранными в разных районах, чтобы выявить различия в содержании органических веществ.
Примечание. Полученная в этом эксперименте величина соответствует процентному содержанию органических веществ в сухой почве. Получить величину, соответствующую содержанию органических веществ во влажной почве, можно, используя данные опыта лабораторной работы № 1.
Задание для студентов При анализе 60 г влажного почвенного образца получены следующие данные. После неоднократного нагревания до 110C и охлаждения в эксикаторе почвенный образец приобрел постоянную сухую массу, равную 45 г. Затем почвенный образец несколько раз прокалили в муфельной печи, охладили в эксикаторе и взвесили. После этого масса стала равна 30 г. Подсчитайте содержание воды и органических веществ во влажном почвенном образце.
Повторите эти расчеты при анализе 80 г влажного почвенного образца с влажностью 30 %.
абораторная работа № 3 (2 часа) Определение содержания воздуха в почвенном образце Материалы и оборудование Жестяная банка емкостью примерно 200 cм3, стакан емкостью 500 cм3, вода, мерный цилиндр, фарфоровый пестик.
Метод определения 1. Поместите пустую банку открытым концом вверх в стакан емкостью 500 cм3 и наполните стакан водой выше края банки. Отметьте уровень воды в стакане.
2. Осторожно выньте банку, наполненную водой, и измерьте объем мерным цилиндром. Запишите объем (a). Уровень воды в стакане упадет на величину, равную объему воды в банке.
3. Просверлите примерно восемь маленьких отверстий в дне банки.
4. Банку открытым концом проталкивайте в почву, с поверхности которой удалена растительность, до тех пор, пока почва не начнет выходить из отверстий. Осторожно выкопайте банку, переверните ее и удалите лишнюю почву, находящуюся выше края.
5. Снова осторожно поместите банку с почвой открытым концом вверх в стакан с водой и разрыхлите (размешайте) почву, чтобы вытеснить из нее воздух.
6. Уровень воды в стакане станет ниже, чем раньше, потому что часть воды израсходуется на замещение воздуха, который содержался в почве.
7. Из полного мерного цилиндра емкостью 100 cм3 добавьте воду в стакан до прежнего уровня. Запишите объем добавленной воды (b).
8. Процентное содержание воздуха в почвенном образце (Bn) можно определить по формуле:
Bn = (b : a) Х100.
9. Повторите опыт с почвенными образцами из разных районов.
абораторная работа № 4 (2 часа) Определение соотношения твердых частиц в почвенных образцах (текстура почвы) Материалы и оборудование Мерный цилиндр емкостью 500 cм3, 100 cм3 почвенного образца, 300 cм3 воды.
Методика работы 1. Поместите почвенный образец в мерный цилиндр и полностью залейте водой.
2. Энергично встряхните содержимое.
3. Для того, чтобы частицы осели в соответствии с их плотностью и площадью поверхности, дайте смеси отстояться в течение 48 часов.
4. Измерьте объем различных фракций почвенного образца.
Результаты Наблюдается послойное распределение частиц. Частицы органического вещества плавают на поверхности воды, частицы глины частично остались во взвешенном состоянии, а более крупные осели в виде слоя поверх песка и камней, распределившихся по своим размерам.
абораторная работа № 5 (2 часа) Определение рН почвенного образца Материалы и оборудование Длинная бактериологическая пробирка (145 мм) с пробкой, штатив для пробирок, сульфат бария, раствор универсального индикатора и цветная таблица, почвенный образец, шпатель, дистиллированная вода, пипетка на 10cм3.
Методика работы 1. Поместите в пробирку примерно 1 см3 почвы и 1 см3 сульфата бария, в результате чего коллоидная глина выпадет в виде хлопьев.
2. Добавьте 10cм3 дистиллированной воды и 5 см3 раствора универсального индикатора. Закройте пробирку пробкой, энергично встряхните и дайте содержимому отстояться в течение 5 минут.
3. По цветной таблице сравните цвет жидкости в пробирке с цветами индикатора и определите соответствующее рН.
4. Повторите эксперимент с почвенными образцами из разных районов.
Примечание. При исследовании почвы рН является одной из наиболее важных характеристик. Несмотря на простоту определения, значение рН зависит от множества взаимодействующих факторов и служит хорошим показателем содержания питательных веществ в почве; кроме того, величина рН указывает на то, какие виды растений (и, соответственно, животных) могут успешно развиваться на данных почвах. Кислые почвы, как правило, менее богаты питательными веществами, поскольку в меньшей степени способны удерживать катионы.
абораторная работа № 6 (2 часа) Определение активности выделения углекислого газа из почвы (метод Галстяна) Метод основан на определении интенсивности дыхания почвы по учету количественных изменений углекислого газа в атмосфере почвы с помощью широкогорлых конических колб.
Ход анализа 10 г свежей почвы в марлевом мешочке подвесить за крючок в пробке (при анализе влажной почвы используются металлические корзинки). В плоскодонную колбу на 250 мл налить 25 мл раствора гидрата окиси бария. Колбу закрыть пробкой с мешочком и поставить в термостат при температуре 28Ц30 С на 24 часа.
Одновременно с опытными колбами поставить контрольные с гидратом окиси бария, но без почвы, для учета углекислого газа воздуха в колбе. Колбы периодически встряхивать до разрушения пленки карбоната бария, образовавшейся над едким натром. После экспозиции избыток гидрата окиси бария оттитровать 0,05 Н раствором НС1 по фенолфталеину.
По разнице между данными титрования контрольной и опытной почвы определяется количество выделившегося углекислого газа из почвы.
Интенсивность продуцирования выражается в мг углекислого газа, выделившегося за сутки на 100 г почвы.
абораторная работа № 7 (4 часа) Газометрический метод определения активности каталазы в почве Каталаза катализирует реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород:
2H2O2 каталаза2H2O + O2.
Перекись водорода образуется в процессе дыхания растений, в результате биохимических реакций окисления органических веществ и в процессе жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.
Роль каталазы в почве заключается в том, что она разрушает ядовитую для растений перекись водорода.
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ... | 19 | Книги по разным темам