Т. В. Немцева Пояснительная записка Программа
| Вид материала | Пояснительная записка |
- М. Ю. Новицкая пояснительная записка программа, 2918.1kb.
- Т. В. Бабушкина пояснительная записка программа, 2529.77kb.
- Н. П. Огарёва факультет светотехнический Кафедра экономики и управления на предприятии, 529.21kb.
- Пояснительная записка к Комплексной (Сводной) программе повышения безопасности энергоблоков, 3999.98kb.
- Пояснительная записка к бухгалтерской отчетности за 2011 год пояснительная записка, 457.03kb.
- Ефимов Сергей Николаевич, 2000 г пояснительная записка, 29.34kb.
- Пояснительная записка 4 Примерный план подготовки 5 Содержание программы 8 Квалификационные, 469.64kb.
- Государственная Академия Управления имени С. Орджоникидзе Институт национальной и мировой, 399.35kb.
- Пояснительная записка к бухгалтерской отчетности за 2010 год (тыс руб.) Пояснительная, 938.86kb.
- Голубничая Наталия Петровна, Дубикова Светлана Васильевна, учителя русского языка, 1637.35kb.
Исследовательская деятельность учащихся по экологии
(17 часов)
Т. В. Немцева
Пояснительная записка
Программа предназначена для учащихся 9-го классов и ориентирует на выбор естественнонаучного профиля обучения в старшей школе.
Цель данного курса – создание ориентационной и мотивационной основы для осознанного выбора естественнонаучного профиля обучения. Достижение этого усматривается путем знакомства девятиклассников с особенностями естественнонаучной исследовательской деятельности на материале собственных исследований окружающей среды по методикам, адаптированным к выполнению школьниками старшего звена. Он может использоваться как составная часть более обширного курса экологии в 9-11-х классах.
Программа позволяет учащимся получить первоначальные сведения об организмах-биоиндикаторах, факторах загрязнения окружающей среды и методах изучения наземно-воздушной, водной и почвенной среды, а также о состоянии зеленых насаждений городской и загородной зон. Курс позволяет освоить некоторые статистические методы обработки и представления результатов исследования. Он является межпредметным, так как предполагает знакомство с теоретическими и практическими методами описания физико-химического состояния сред обитания, составление физико-географической характеристики исследуемой территории. Эта особенность курса обеспечивает развитие у учащихся способности видеть общее в разных областях знаний, осваивать новые сферы деятельности. Другой особенностью курса является интерактивность, которая дает возможность применять такие формы обучения учащихся, как проектная деятельность, работа в группах, участие в дискуссиях, презентация собственных результатов, планирование самостоятельной деятельности, синтез и анализ собственных результатов исследования. Раздел курса, посвященный статистической обработке результатов исследования, предполагает интеграцию учителей-предметников с учителями-информатиками, позволяя использовать информационные технологии для анализа и представления результатов исследования в соответствии с современными требованиями информационной культуры общества.
Содержание программы
Тема 1. Изучение состояния воздушной среды (3 ч)
Тема 2. Изучение состояния водной среды (4 ч)
Тема 3. Изучение влияния воздушной среды на состояние древостоя смешанного леса (3 ч)
Тема 4. Изучение состояния почв (3 ч)
Тема 5. Статистические методы обработки результатов исследования (4 ч)
Первые четыре темы посвящены практическим исследованиям окружающей среды по методикам, адаптированным к школе. Пятая тема позволяет учащимся освоить некоторые методы обработки экспериментальных данных собственных исследований. По завершении курса по выбору предусматривается защита проектных работ.
^
Учебно-тематический план
| № п.п. | Название темы | ^ Всего часов | В том числе | ||
| Лекции | Практ зан. | Семинары | |||
| 1. | Изучение состояния воздушной среды | 3 | | 3 | |
| 1.1 | Физико-химическая характеристика воздушной среды | 1 | | 1 | |
| 1.2 | Изучение состояния среды методом лихенодиагностики | 2 | | 2 | |
| 2. | Изучение состояния водной среды | 4 | 1 | 3 | |
| 2.1 | Физико-химическая характеристика водоема | 1 | | 1 | |
| 2.2 | Характеристика водных обитателей (организмов-биоиндикаторов) | 1 | 1 | | |
| 2.3 | Определение степени чистоты водоема методом биоиндикации | 2 | | 2 | |
| 3. | Изучение влияния воздушной среды на состояние древостоя смешанного леса | 3 | | 3 | |
| 4. | Изучение состояния почв | 3 | | 3 | |
| 4.1 | Физико-химическая характеристика почвы | 1 | | 1 | |
| 4.2 | Физико-химическая характеристика почвы | 2 | | 2 | |
| 5. | Статистические методы обработки результатов исследования | 4 | | 3 | 1 |
| 5.1 | Расчет среднего арифметического и ошибки | 1 | | 1 | |
| 5.2 | Формы обработки и представления результатов исследований с использованием ИТ | 3 | | 2 | 1 |
| | Итого: | 17 | 1 | 15 | 1 |
Методические рекомендации по реализации программы
Программа включает главным образом постановку и решение исследовательских задач, в ней отсутствует лекционная часть, а основным видом обучения школьников является проектный метод, работа в малых группах по индивидуальным заданиям.
Структуру занятий можно выстроить по следующей схеме:
Информационно-инструктивный блок
№1
№2
№3
№4
Работа в группах
Презентация собственных исследований
Предлагаемые учебные задания рассчитаны на выполнение их в малых группах по 2-3 человека, допускается и индивидуальное выполнение исследовательских работ по желанию учащихся. Группы работают одновременно и независимо друг от друга. Для ознакомления с результатами исследования, после окончания цикла исследовательских работ, организуется конференция, где один учащийся или вся творческая группа докладывает о полученных результатах исследования. Заключительный этап может быть заменен отчетом группы непосредственно перед педагогом или на школьной научно - практической конференции. Необходимую теоретическую подготовку для выполнения поставленных задач учащиеся могут получить либо на общих семинарских занятиях, проводимых педагогом, либо самостоятельно, путем подбора и изучения необходимой информации по данной теме из различных источников.
Помимо формирования собственной позиции относительно выбора профиля, изучение курса обеспечивает выработку у учащихся следующих умений:
- строить план собственных исследований;
- проводить сбор материала и его обработку;
- фиксировать эмпирические данные в виде таблиц, графиков, диаграмм с использованием ИТ;
- анализировать результаты исследований и давать краткий или долгосрочный прогноз;
- сотрудничать с участниками исследовательской группы;
- представлять результаты исследования в форме краткого сообщения с применением наглядных средств (графиков, диаграмм, рисунков, презентаций);
- оформлять материалы исследований в виде гербариев, рисунков с использованием определителей видового состава фауны и флоры.
Тема 1. Изучение состояния воздушной среды (3 ч.)
1.1. Физико-химическая характеристика воздушной среды (1 ч.)
Задание 1. Составить физико-химическую характеристику воздушной среды исследуемой площадки по следующим параметрам:
- определение розы ветров;
- анализ состояния воздуха по запыленности листьев, снега;
- анализ средних температур за период исследования;
- анализ влажности воздуха.
Каждый ученик должен иметь: авторучку, карандаш, линейку, блокнот для полевых записей.
Каждая исследовательская группа должна иметь: набор фломастеров или цветных карандашей, альбом для рисования, спиртовой термометр, фильтры, компас, гигрометр.
1.2. Изучение состояния среды методом лихенодиагностики (2 ч.)
Задание 2. Изучить состояние воздушной среды с помощью метода лихенодиагностики.
- знакомство с группами и видами лишайников;
- определение видовой принадлежности лишайников по гербарному материалу с использованием определителей растений;
- освоение метода лихенодиагностики;
- сбор материала (лишайников) на исследуемой площадке;
- определение видового состава собранного материала лишайников на изучаемой площадке;
- анализ состояния воздушной среды данной площадки по количественному и качественному составу лишайников.
^ Каждая исследовательская группа должна иметь: определитель видовой принадлежности лишайников, методику исследования, набор пакетов для исследуемого материала, блокнот для записей.
^ Методика определения чистоты воздуха с помощью лишайников
Лишайники – широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды. По их видовому составу и частоте встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха.
Наиболее резко лишайники реагируют на диоксид серы. Концентрация диоксида серы 0,5 мг/ м3 губительна для всех видов лишайников. На территориях, где средняя концентрация диоксида серы превышает 0,3 мг/м3, лишайники практически отсутствуют. В районах со средними концентрациями диоксида серы от 0,3 до 0,05 мг/м3 по мере удаления от источника загрязнения сначала появляются накипные лишайники, затем листоватые (фисция, леканора, ксантория). При концентрации менее 0,05 мг/м3 появляются кустистые лишайники (уснея, алектория, анаптихия) и некоторые листоватые (лобария, пармелия).
На частоту встречаемости лишайников влияет кислотность субстрата: на коре, имеющей нейтральную реакцию, лишайники чувствуют себя лучше, чем на кислом субстрате. Этим объясняется различный состав лихенофлоры на разных породах деревьев.
На городской территории выделяют уровни – так называемые «зоны лишайников»
Таблица 1
^ Частота встречаемости лишайников
в зависимости от концентрации диоксида серы
| ^ Зоны лишайников | Район города | Концентрация диоксида серы |
| «Лишайниковая пустыня» (лишайники практически отсутствуют) | Центр города и промышленные районы с сильно загрязненным воздухом | свыше 0,3 мг/м3 |
| «Зона угнетения» (флора бедна - фикции, леканоры, ксантории) | Районы города со средней загрязненностью | 0,05 - 0,3 мг/м3 |
| «Зона нормальной жизнедеятельности» (максимальное видовое разнообразие) | Периферийные районы и пригороды | менее 0,05 мг/м3 |
На основании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха в конкретном месте микрорайона школы.
В лихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата выбирают различные деревья. Для оценки загрязнения атмосферы города, районного центра, поселка определяется вид дерева, наиболее распространенный на исследуемой территории. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной магистрали, улицы или парка дают описание каждого вида лишайников, которые растут по обеим сторонам улицы или аллеи парка на каждом третьем, пятом или десятом дереве. На каждом дереве дается описание минимум четырех площадок: две у основания и две на высоте 1,4-1,6 м. Кроме видового состава определяют размеры розеток лишайников и степень покрытия ими деревьев в процентах. Оценка частоты встречаемости и степени покрытия дается по пятибалльной шкале (табл.2).
Таблица 2
^ Оценка частоты встречаемости
и степени покрытия лишайниками
| Частота встречаемости (в %) | Степень покрытия | ^ Балл оценки |
| Очень редко (менее 5%) | Очень низкая (менее 5%) | 1 |
| Редко (5 - 20%) | Низкая (5 - 20%) | 2 |
| Средне (20 - 40%) | Средняя (20 - 40%) | 3 |
| Часто (40 - 60%) | Высокая (40 – 60%) | 4 |
| Очень часто (60 – 100%) | Очень высокая (60 - 100%) | 5 |
После проведения исследований на нескольких десятках деревьев делается расчет средних баллов частоты встречаемости и степени покрытия для каждого типа лишайников – накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К). Зная баллы средней частоты встречаемости и степени покрытия, легко рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле:
Н + 2хЛ + 3х К
ОЧА = -------------------
30
Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания. Имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией диоксида серы в атмосфере.
Тема 2. Изучение состояния водной среды (4ч.)
2.1. Физико-химическая характеристика водоема (1 ч.)
Задание 1. Составить физико-химическую характеристику
водоема
Оборудование:
1) блокнот для записей,
2) ручка,
3) спиртовой термометр,
4) определитель глубины и прозрачности (шест с делениями),
5) набор лакмусовой бумаги.
Описание водоема проводится по следующим параметрам:
- размеры водоема (ширина, длина реки, озера, пруда);
- глубина водоема;
- скорость его течения (медленно-, средне -и быстротекучий);
- типы донных грунтов (каменистый, песчаный, илистый, глинистый);
- прозрачность воды (с помощью измерительного шеста - прозрачная, средне - прозрачная, мутная);
- температура у поверхности и в придонном слое;
- кислотность воды (рН);
- запах воды (гнилостный, болотный, специфичный);
- характеристика береговой линии (крутизна и материал склонов, характер прибрежной растительности);
- степень развития водной растительности и ее видовой состав;
- наличие и характеристика притоков;
- степень антропогенного воздействия на прибрежную зону (наличие пляжей, строений, промышленных предприятий, стоков, дорог, свалок).
2.2. Характеристика водных обитателей
(организмов-биоиндикаторов) (1 ч.)
Задание 2. Знакомство с водными обитателями (организмами-биоиндикаторами)
Учащиеся знакомятся с классами сапробности:
- класс олигосапробных организмов,
- класс мезосапробных организмов,
- класс полисапробных организмов.
2.3. Определение степени чистоты водоема
методом биоиндикации (2 ч.)
Задание3.Определить степень чистоты водоема методом
биоиндикации
Оборудование:
1)сачок из газовой ткани,
2)банки (0,5-0,75 мл) с крышками,
3)определитель водной фауны,
4)стеклянные пипетки,
5)лоток эмалированный или стеклянный,
6)полевой блокнот и ручка,
7)микроскоп с малым увеличением или бинокуляр.
^ План занятия:
1)взятие проб гидробионтов,
2)определение видового состава организмов,
3)оценка состояния водоема (расчет биотических индексов Майера Вудивиса ) (см. табл.3, 4 и 5).
^ Методика исследования водоемов
Исследование водной среды осуществляется методом биоиндикации водоемов. По степени загрязнения водоемов выделены четыре зоны:
1. Олигосапробная зона (чистая)
2. Беттомезосапробная зона (умеренно-чистая)
3. Альфамезосапробная зона (умеренно-загрязненная)
4. Полисапробная зона (загрязненная)
В данной методике используется понятие не «проба» (как одноразовый отбор), а «станция» (как некоторое географически определенное место, где проводились исследования). Учитывая несовершенство школьной непрофессиональной методики сбора и определения, мы не сможем собрать все или хотя бы большую часть обитающих здесь видов. Поэтому предполагается достаточно детальное (в полевых условиях не менее получаса) исследование того или иного участка водоема.
Прежде всего, надо выбрать участок площадью ориентировочно 10 х 10 метров и изучить его самым внимательным образом. Сбор образцов животных можно производить сачками или просто руками (в рекомендуемых книгах это описано). Все животные организмы описываются на месте (смотри описание качественного и количественного анализа). По окончании исследования обитателей водной фауны рекомендуется выпустить их обратно в водоем. Если группа состоит из нескольких человек, лучше всего распределить обязанности (роли) – один осматривает коряги, другой – дно, третий – заросли, четвертый пытается выловить тех, кто быстро плавает и т.д. Все это надо делать аккуратно, чтобы не взбаламутить воду. Собираемые организмы удобно помещать в фотокюветы – они плоские, слой воды там невысокий и всех хорошо видно.
Но даже при самом тщательном осмотре нельзя заметить всех обитателей водной среды. Поэтому рекомендуется взять с собой некоторые организмы, чтобы потом рассмотреть их в спокойной обстановке - в лаборатории или дома. Для этой цели очень удобны банки из-под импортного растворимого кофе – они имеют закручивающиеся крышки и широкие горлышки. Перед началом исследования той или иной станции сначала надо приготовить 3-4 банки, налить в них воду из водоема и положить в одну банку кусок тины – водной растительности, в другую – пригоршню грунта, в третью – коряжку и т.д. Банки соответствующим образом этикетируются – номер станции, дата, время и т. д. На привалах банки желательно периодически открывать, чтобы организмы не погибли.
В лаборатории банки ставят на подоконник (но не на солнцепек!). Когда обитатели успокоятся (это можно увидеть: по стеклу начнут ползать планарии и гидры, из грунта выставят свои «хвосты» олигохеты и т.д.), всех их надо вписать в дополнение к уже зафиксированным на станции. Только теперь можно приступать к окончательному подсчету результатов гидробиологического анализа.
Необходимо иметь в виду, что чем более упрощается биологическое обследование водоема, тем легче можно получить ошибочные результаты. Поэтому понятно, что к выполняющему биологическое обследование должны предъявляться весьма высокие требования в смысле его опытности и специализации.
^ Качественная оценка производится только невооруженным глазом.
Согласно общепринятым зарубежным методикам биоиндикации, все гидробионты объединены здесь в так называемые «группы», к которым можно отнести организмы без изучения деталей их внешнего и внутреннего строения (например, «водяные жуки», «личинки поденок» и т.д.) – наша фауна насчитывает несколько десятков видов водяных жуков или поденок, точное определение каждого вида требует специальных навыков и знаний, а также специального оборудования и изучения литературы, доступной для большинства школьных коллективов. Поэтому в данной методике достаточно просто отметить, что в исследуемой станции вообще присутствуют личинки поденок или водяные жуки, и не важно, к каким конкретно видам они относятся.
После осмотра водоема следует отметить для каждой станции – какие группы организмов здесь были обнаружены. После чего, используя приведенные ниже цифровые индексы, данные для каждой группы, надо просуммировать их индексы и получить некую сумму. Это число и будет являться основой для определения качества воды на исследуемой станции.
Все группы гидробионтов, используемых в данной методике, разделены на три класса в соответствии с их требованиями к качеству воды:
I класс– олигосапробные организмы, характерные исключительно для водоемов с чистой водой (за каждую группу организмов этого класса, присутствующую в станции, добавлять к общей сумме три балла): личинки ручейников, личинки веснянок, личинки поденок, личинки вислокрылок, двустворчатый моллюск дрейссена, пресноводные губки, мшанки.
II класс – эврибионтные организмы, менее требовательные к качеству воды и способные выносить определенные загрязнения (за каждую группу организмов этого класса, присутствующую в станции, добавлять к общей сумме два балла): водяные жуки и их личинки, водяные клопы и их личинки, водяные клещи, личинки стрекоз, речные раки, рачки – бокоплавы (мормышы), рачок- водяной ослик, пиявки, двустворчатые моллюски (перловицы, беззубки, шаровки), брюхоногие моллюски.
III класс – полисапробные организмы, приспособленные к жизни в сильно загрязненных водоемах (за каждую группу организмов этого класса, присутствующую в станции, добавлять к общей сумме один балл): малощетинковые черви (олигохеты), планарии, личинки комаров – звонцов (мотыль), личинки кровососущих комаров, личинки мух – львинок (крыски).
Далее остается, исходя из полученного числа баллов, сделать заключение о качестве воды водоема:
^ 23 балла и выше – вода чистая,
17-22 балла – вода умеренно чистая,
11-16 баллов – вода умеренно загрязненная,
10 баллов и ниже – вода грязная.
Но, в процессе анализа может оказаться так, что собраны не все организмы, которые живут на данной станции, тогда необходимо при подсчете соблюдать следующие «условности»:
- если на данной станции найдены группы организмов I класса (кроме двустворчатого моллюска дрейссена), то вода на этой станции автоматически считается имеющей балл не ниже 17;
- если на данной станции найдены группы организмов ^ II класса (включая двустворчатого моллюска дрейссена, но кроме брюхоногого моллюска), то вода на этой станции считается имеющей балл не менее 11.
Количественная оценка (производится только по организмам, которые можно определить невооруженным глазом)
Предлагаемый метод требует данных – сколько представителей каждой группы в исследуемой станции. В этом случае не обязательно знать названия организмов, достаточно просто по внешнему виду отличать их одного от другого. Для этой оценки в полевых условия не нужен определитель «с картинками». Подсчитывая организмы по группам, их можно называть произвольно. Главное - по возможности более точно знать, сколько представителей данной группы в станции. Надо подсчитать общее число организмов в станции и процентный состав организмов каждой произвольно названной группы от общего числа.
Примечание: Чем больше групп организмов вы выделите, тем точнее будет результат эксперимента.
По наличию различных видов гидробионтов, характерных для определенных зон сапробности, определяют степень загрязнения данного водоема. Производится расчёт индексов Майера и Вудивиса (табл.3, 4).
Таблица 3
^ Определение биотического индекса пресноводных экосистем
по донным беспозвоночным (индекс Вудивиса)
Ключевые организмы | Общее количество групп | |||||
| 0-1 | 2-5 | 6-10 | 11-15 | 16 | ||
^ Биотический индекс | ||||||
| Личинки веснянок имеются | Более одного вида. Только один вид | – – | 7 6 | 8 7 | 9 8 | 10 9 |
| Личинки подёнок имеются | Более одного вида. Только один вид* | – – | 6 5 | 7 6 | 8 7 | 9 8 |
| Личинки ручейников имеются | Более одного вида Только один вид** | – 4 | 5 4 | 6 5 | 7 6 | 8 7 |
| Бокоплавы имеются | Все прочие виды отсутствуют | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Водяные ослики имеются | Все прочие виды отсутствуют | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Черви-трубочники и/или красные личинки хирономид имеются | Все прочие виды отсутствуют | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Все другие ключевые группы отсутствуют | Некоторые организмы, не требующие растворённого кислорода, могут присутствовать | 0 | 1 | 2 | – | – |
* Исключая личинок подёнок Baetis rhodani.
**Личинки подёнок вида Baetis rhodani включаются в группу личинок ручейников, что объясняется их экологическими особенностями.
Таблица 4
^ Индекс Майера
| Обитатели чистых вод, X | Организмы средней чувствительности, Y | ^ Обитатели загрязнённых водоёмов, Z |
| Личинки веснянок Личинки подёнок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски | Бокоплав Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров-долгоножек Моллюски-катушки Моллюски живородки | Личинки комаров-звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви |
^ 23 балла и выше – вода чистая
17-22 балла – вода умеренно чистая
11-16 баллов – вода умеренно загрязненная
Ниже 10 баллов – вода грязная.
Тема 3.Изучение влияния загрязнения воздушной среды
на состояние древостоя смешанного леса (3 ч.).
Оборудование:
1) полевой блокнот и ручка,
2) определитель растений России,
3) пакеты для листьев и семян деревьев,
4) калькулятор.
Учащиеся с помощью методики изучения состояния смешанного леса смогут оценить:
- видовое разнообразие изучаемого биоценоза;
- соотношение ценных и неценных пород деревьев в биоценозе;
- качественную характеристику отдельных пород деревьев и изучаемого объекта в целом;
- зависимость состояния данного объекта от степени чистоты воздуха.
^ Методика исследования состояния древостоя смешанного леса
Оценка состояния древостоя производится для установления вредного влияния антропогенных факторов и прогнозирования судьбы исследуемой лесной экосистемы.
Порядок выполнения следующий:
- Заложить пробную площадку в 100 кв. м.
- Определить виды деревьев, растущих на пробной площадке.
- Используя шкалу визуальной оценки деревьев по внешним признакам, определить баллы состояния отдельных деревьев каждого вида – b1, b2, b3 и т.д. (Табл.5).
- Определить средний балл состояния для каждого вида деревьев по формуле:
Е * bi + ni
К = N, где:
К – коэффициент состояния отдельных видов деревьев;
bi – баллы состояния отдельных деревьев;
ni – общее число деревьев каждого балла состояния;
N – общее число учтенных деревьев каждого вида;
Е – сумма.
- Коэффициент состояния лесного древостоя в целом (К) определяется как среднее арифметическое средних баллов состояния различных деревьев на пробной площадке:
К1 + К2 + К3
К = R, где:
К1,, К2, К3 - коэффициенты состояния видов деревьев;
R - число видов деревьев.
6. Оценить состояние древостоя леса, используя следующие данные:
К < = 1,5 – здоровый древостой (I)
К = 1,6-2,5 – ослабленный древостой (II)
К = 3,6-4,5 – сильно ослабленный лес (III)
К > = 4,6 – погибший лес (IU)
Таблица 5
^ Шкала визуальной оценки деревьев по внешним признакам
| Балл | Характеристика состояния |
| 1 | Здоровые деревья, без внешних признаков повреждения, величина прироста соответствует норме |
| 2 | Ослабленные деревья. Крона слабо ажурная, отдельные ветви усохли. Листья и хвоя часто с желтым оттенком. У хвойных деревьев на стволе сильное смолотечение и отмирание коры на отдельных участках |
| 4 | Сильно ослабленные деревья. Крона изрежена, со значительным усыханием ветвей, сухая вершина. Листья светло-зеленые, хвоя с бурым оттенком и держится 1-2 года. Листья мелкие, но бывают увеличены. Прирост уменьшен или отсутствует. Смолотечение сильное. Значительные участки кроны отмерли |
| 5 | Усыхающие деревья. Усыхание ветвей по всей кроне. Листья мелкие, недоразвитые, бледно-зеленые с желтым оттенком, отмечается ранний листопад. Хвоя повреждена на 60% от общего количества. Прирост отсутствует. На стволах признаки заселения короедами, усачами, златками |
| 6 | Сухие деревья. Крона сухая. Листьев нет, хвоя желтая или бурая, осыпается или осыпалась. Кора на стволах отслаивается или полностью опала. Стволы заселены ксилофагами (потребители древесины) |
Тема 4. Изучение состояния почв (3ч)
4.1. Физико-химическая характеристика почвы (1 ч.)
Задание 1. Составить физико-химическую характеристику почвы исследуемого объекта
Оборудование:
1) саперная лопатка,
2) мешочки для проб почвы,
3) набор реактивов для определения кислотности почв,
4) блокнот для полевых записей и ручка,
5) линейка или рулетка,
6) определитель растений,
7) сито с отверстиями 1 мм,
8) колбы на 100 и 500 мл,
9) пробирки,
10) дистиллированная вода.
При изучении состояния почв необходимо ориентироваться на следующие качественные характеристики:
- водный режим почв,
- кислотность почв,
- обеспечение элементами минерального питания,
- состояние плодородия.
Методика изучения физико-химической характеристики почв
Пробоотбор почвы
Для проведения физико-химического анализа необходимо сделать пробоотбор, лучше в весенний или осенний период. Пробу, взятую с пяти пробных точек участка общей площадью 100 кв.м., отбирают с глубины 0-20 см в зависимости от типа почв по методу конверта.
^ Подготовка почвы к анализу
Собранный материал измельчается, просеивается сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм и высушивается (500 г). Используется 1/2 часть материала для приготовления различных вытяжек (водных, солевых, кислотных).
^ Приготовление водной вытяжки
20г воздушно-сухой почвы помещают в колбу на 100 мл, добавляют 50 мл дистиллированной воды, взбалтывают в течение 5-10 минут и фильтруют.
^ Приготовление солевой вытяжки
10 г воздушно-сухой почвы помещают в колбу, приливают 25 мл 1М раствора хлорида калия (или хлорида натрия). Содержимое взбалтывают и оставляют до следующего дня, после чего фильтруют.
^ 1.Физико-химические методы анализа почв
Кислотность почвы и ее определение
В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 в сфагновых торфах до 10 в солонцовых почвах (Табл.6).
Таблица 6
^ Зависимость кислотности почвы от рН
| рН раствора | Степень кислотности почв |
| < 4,5 | Сильнокислые почвы |
| 4,5 - 5,0 | Среднекислые почвы |
| 5,1 - 5,5 | Слабокислые почвы |
| 5,6 - 6,0 | Близкие к нейтральным |
| 6,1 - 7,0 | Нейтральные почвы |
| > 7,1 | Щелочные почвы |
Актуальную кислотность определяют в водной почвенной вытяжке. В пробирку помещают 2 г почвы, добавляют 10 мл дистиллированной воды, получают суспензию и дают отстояться. В надосадочную жидкость вносят полоску индикаторной бумаги и сравнивают цвет с цветной таблицей.
Таблица 7
^ Шкала окраски раствора индикатора
| рН раствора | Окраска раствора индикатора |
| 3,0 | Оранжевая |
| 4,0 | Желто-оранжевая |
| 5,0 | Желтая |
| 6,0 | Зеленовато-желтая |
| 7,0 | Желто-зеленая |
| 8,0 | Зеленая |
| 9,0 | Сине-зеленая |
| 10,0 | Синяя |
4.2. Физико-химическая характеристика почвы (2 ч.)
Биоиндикационные методы определения состояния почв
^ Растения - биоиндикаторы плодородия почв
Плодородие почв можно определить по населяющим ее растениям - индикаторам. О высоком плодородии почвы свидетельствуют следующие растения: малина, крапива, иван-чай, таволга, сныть, чистотел, копытень, кислица, валериана, чина луговая, костер безостый.
Индикаторы умеренного плодородия: майник двулистный, медуница, дудник, грушанка, гравилат речной, овсяница луговая, купальница, вероника длиннолистная.
О низком плодородии свидетельствуют торфяные мхи, наземные лишайники, кошачья лапка, брусника, клюква, белоус, ситник нитевидный, душистый колосок.
Безразличны к почвенному плодородию: лютик едкий, пастушья сумка, мятлик луговой, черноголовка, ежа сборная. Малотребовательна сосна обыкновенная.
^ Обеспеченность почвы определенными элементами
О высоком содержании азота свидетельствуют растения нитрофилы - иван-чай, малина, крапива; на лугах и пашне - разрастания пырея, гусиной лапки, горца птичьего (спорыша). Растения имеют интенсивную зеленую окраску. Недостаток азота проявляется бледно-зеленой окраской растений, уменьшением ветвистости и числа листьев.
Высокую обеспеченность кальцием показывают кальциефилы: многие бобовые, лиственница сибирская. При недостатке кальция господствуют кальцефобы - растения кислых почв: белоус, щучка, щавелек, сфагнум и др.
^ Растения – индикаторы водного режима почв
Индикаторами разного водного режима почв являются растения- гигрофиты, мезофиты, ксерофиты.
Влаголюбивые растения (гигрофиты) - голубика, багульник, морошка, селезеночник очереднолистный, белозор, калужница, герань луговая, камыш лесной, сабельник болотный, таволга вязолистная, горец змеиный, мята полевая, чистец болотный.
Растения достаточно обеспеченных влагой мест, но не сырых и не заболоченных - мезофиты. Это большая часть луговых трав: тимофеевка, лисохвост луговой, пырей ползучий, ежа сборная, клевер луговой, горошек мышиный, чина луговая, василек фригийский. В лесу - это брусника, костяника, копытень, золотая розга, плауны.
Растения сухих местообитаний (ксерофиты): кошачья лапка, ястребинка волосистая, очитки, полевица белая, наземные лишайники.
^
Тема 5. Статистические методы обработки
результатов исследования (4 ч.).
Для проведения мониторинга загрязнения окружающей среды его участникам необходимо владеть основными методами статистической обработки материалов. Эти методы позволяют оценить точность и достоверность полученных результатов, избежать ошибочных выводов.
5.1. Расчет среднего арифметического и ошибки (1ч)
Задание 1. Рассчитать среднее арифметическое и ошибку на предложенных данных или собственных результатах
Оборудование:
1)калькулятор или компьютерная программа Exсel,
2)тетрадь в клетку и ручка,
3)калькулятор,
4)компьютер.
^ Оценка среднего значения и его погрешности
При наблюдениях или измерениях возникает необходимость установления их точности (достоверности, насколько полученное среднее значение отражает истинное значение измеряемой величины).
Вначале рассчитывается среднее значение проведенных измерений. Возьмем, для примера, прирост сосны (каждое пятое дерево из ста) случайной выборки из 20 деревьев:
34, 37, 30, 43, 36, 38, 22, 33, 21, 34, 25, 43, 29, 36, 21, 35, 20, 41, 36.
Среднее значение равно 32,5 см. Чтобы определить, насколько оно может отличаться от истинного, найдем отклонения измерений от среднего значения:
1,5 4,5 -2,5 10,5 3,5 5,5 3,5 -10,5 0,5 -11,5
1,5 -7,5 10,5 -3,5 3,5 -11,5 2,5 -12,5 8,5 3,5
Вычислим сумму квадратов этих отклонений. Она равна 1009. Полученное значение делим на число измерений, уменьшенное на единицу (20-1=19). Результат называется дисперсией выборки (D). Она равна 1009:19=53,1. Квадратный корень из дисперсии называется среднеквадратичным отклонением и обозначается греческой буквой «сигма».
Сигма= кв. корень D =7,3 см
Теперь можно найти погрешность оценки среднего. Она равна отношению среднеквадратичного отклонения к корню квадратному из числа измерений, умноженному на коэффициент Т, который зависит от количества измерений и может быть найден из таблицы 8.
Таблица 8
^ Коэффициент T для расчета погрешности
среднего выборочного значения
| Кол-во измерений | Число T | Кол-во измерений | Число T |
| 3 | 4,3 | 8 | 2,4 |
| 4 | 3,2 | 9-10 | 2,3 |
| 5 | 2,8 | 11-14 | 2,2 |
| 6 | 2,6 | 15-30 | 2,1 |
| 7 | 2,5 | Более30 | 2,0 |
сигма 7,3
m = --------------- х T ; m = ---------- х 2,1 = 3,4 см
кв.корень N 20
Среднее значение обычно записывают вместе с величиной погрешности:
М = 32,5 = 3,4 см
Эта запись означает, что истинное среднее значение лежит в пределах от 29,1 до 35,9 см.
Следует еще раз подчеркнуть, что при расчете среднего значения какой - либо величины в отчете необходимо привести четыре числа:
- само среднее значение,
- погрешность среднего значения,
- среднеквадратичное отклонение,
- количество измерений.
При небольшом числе измерений отбрасываются самое большое и самое низкое значение параметра (когда не выборки результатов).
5.2. Формы обработки и представления результатов
исследований с использованием ИТ (3 ч.)
Задание 2. Оформить результаты исследований в таблицах, графиках,
диаграммах, презентационной графике с использованием информационных технологий
Оборудование:
1) компьютер,
2) принтер,
3) бумага А-4
Данный раздел курса может вести учитель информатики или предметник, владеющий данными технологиями.
Результатом работы над проектом всегда является определенный законченный продукт, который можно использовать в дальнейшем учителю-предметнику и учащимся. Итоговый продукт может выглядеть как реферат по теме, отчет по исследовательской работе, презентация в электронном виде, Web - сайт, коллекционный материал и т.д.
Отчет учащихся проводится в виде итоговой научно-практической конференции классного или школьного уровня с представлением (защитой) собственных проектных работ в устной и письменной форме, либо отдельными представителями от творческой группы, либо всей группой. Приветствуется использование информационных технологий при оформлении и презентации полученного материала в результате проектной деятельности. Заранее вырабатываются критерии оценивания проектных работ. Ими могут быть, например, такие:
- отбор и представление материала,
- полнота раскрытия темы,
- использование информационных источников,
- объем выполненной исследовательской работы,
- степень готовности в качестве нового информационного ресурса,
- степень формирования исследовательских навыков и умений.
Литература
- О состоянии окружающей среды РФ в 1995 году: [Текст]: государственный доклад. – М.: Экос-информ, 1996.
- Захлебный А.Н. Экологическое образование школьников во внеклассной работе: [Текст]: пособие для учителя / Захлебный А.Н., Суровегина И.Т.– М.: Просвещение, 1984.
- Исследование состояния городской среды: [Текст]: методическое пособие для учителей.– Тамбов, 1994.
- Козлов М.А. Школьный атлас – определитель беспозвоночных: [Текст] / Козлов М.А., Олигер И.М. – М.: Просвещение, 1991.
- Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание рек: [Текст]. – М.: Экосистема, 1996.
- Новиков В.С.. Школьный атлас – определитель высших растений: [Текст]: кн. для учащихся / Новиков В.С., Губанов И.А. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1991.
- Определитель высших растений Ярославской области: [Текст]. – Ярославль: Верх.- Волж. кн. изд-во, 1986.
- Организация научной работы по экологии в школе: [Текст]: методические рекомендации. – Кемерово: Кемеровский обл. ИУУ, 1994.
- Растения и животные: [Текст]: руководство для натуралиста / пер. с нем. К. Нидон. – М.: Мир, 1991.
- Хейсин Е.М. Краткий определитель пресноводной фауны: [Текст] / Хейсин Е.М. – М.: Учпедгиз, 1962.
- Школьный экологический мониторинг: [Текст]: учебно-методическое пособие / под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.:Агар,2000.