Екологічний практикум - навчальний посібник. Практикум із загальної екології

Практикум з екології та охорони навколишнього середовища. Федорова А.І., Микільська О.М.

М.: 2001. – 288 с.

У навчальному посібнику викладено доступні методи біогеохімічного дослідження об'єктів та компонентів навколишнього середовища. Розглядаються методи дослідження освіти та розкладання органічної речовини, впливу екологічних факторівна різні процеси, що відбуваються в живих організмах, питання сучасної екологіїта біоіндикації, методи хімічного моніторингу атмосфери, води та ґрунтів. Навчальний посібник призначений для студентів вищих навчальних закладів, що спеціалізуються в галузі екології та охорони навколишнього середовища, геоекології, працівників природоохорони та їх служб, а також для вчителів, які викладають біологію та природознавство, керують екологічними гуртками у школах.

Формат: pdf

Розмір: 12 Мб

Дивитись, скачати: drive.google

ЗМІСТ
Передмова 3
ЧАСТИНА I. ЕКОЛОГІЯ І ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА. БІОІНДИКАЦІЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ЯВ 7
Глава I. СКЛАДНІ СТАБІЛЬНОГО ІСНУВАННЯ БІОСФЕРИ. (Глобальна продукція, розкладання, біомаса) 8
Робота № 1. Визначення утворення органічного ветцргтіа в лігтях рослин у процесі фотосинтезу (за вмістом вуглецю) 10
Робота № 2. Визначення накопичення органічної речовиниу біомасі рослин та у ґрунті 14
Робота № 3. Визначення витрати органічної речовини рослинами при диханні 16
Робота № 4. Розкладання органічних речовин води та ґрунту з визначенням деяких кінцевих продуктів 19
Робота № 5. Мікроорганізми - один із очних компонентів, що забезпечують стабільність біосфери Землі. Виявлення та кількісний облік мікроорганізмів у педосфері (ґрунті) та гідросфері 23
Робота № 6. Визначення біомаси та продуктивності рослинної спільноти, як результату утворення та розкладання опганічної речовини (з попереднім описом параметрів фітоценозу) 28
Розділ II. ВПЛИВ ПРИРОДНИХ І АНТРОПОГЕННИХ ЕКОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА СТІЙКІСТЬ БІОТИ 33
Робота № 7. Визначення стійкості рослин до високих температур 35
Робота № 8. Визначення температурного порога коагуляції білків цитоплазми клітин різних рослин 36
Робота № 9. Визначення стійкості клітин різних рослин до зневоднення 38
Робота № 10. Вплив низьких температур на коагуляцію білків у рослин 39
Робота № 11. Визначення стійкості пагонів деревних рослин до низьким температурам 41
Робота № 12. Визначення стійкості рослин до засолення ґрунту та повітря 44
Робота № 13. Визначення стійкості рослин до сірчистого газу (А), хлору (Б) та аміаку (В). Виявлення біоіндикаторів 47
Робота № 14. Визначення порівняльної стійкості деревних рослин до вихлопних газів автотранспорту. Виявлення біоіндикаторів 49
Робота №15. Вплив солей важких металівна плазмоліз протоплазми рослинної клітини 52
Робота № 16. Вплив солей важких металів на коагуляцію рослинних та тваринних білків 54
Глава III ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 56
Робота № 17. Кількісний облік мікроорганізмів у повітряному середовищі робочих приміщень. Вплив летких виділень рослин на вміст мікроорганізмів у повітрі 57
Робота № 18. Оцінка фітонцидної активності рослин і токсичності пилу, що осідає на них, у дослідах з найпростішими і з комахами 60
Робота № 19. Визначення антимікробних властивостей вищих рослин та біологічної забрудненості різних водметодом "підводної проби" 64
Робота № 20. Якісне розпізнавання мінеральних добрив, як можливих забруднювачів ґрунтів та сільгосппродукції 66
Робота №21. Забруднення харчових продуктів нітратами та їх визначення у різних овочевих культурах залежно від виду, сорту, органу, тканини: 75
Робота № 2 2. Автотранспорт - головний забруднювач біосфери великих міст. Визначення завантаженості вулиць автотранспортом та деяких параметрів довкілля, що посилюють забруднення 82
Робота № 23. Оцінка рівня забруднення атмосферного повітрявідпрацьованими газами автотранспорту на ділянці магістральної вулиці (за концентрацією СО) 84
Робота № 24. Альтернативне паливо, що різко знижує забруднення навколишнього середовища – етиловий та інші спирти. Метод отримання етанолу із продуктів рослинництва 88
Робота № 25. Утилізація відходів – одна з проблем охорони навколишнього середовища. Отримання біогазу з органічних залишків 91
Робота № 26. Зміна тривалості життя людей у ​​часовому плані під впливом антропогенних факторів 94
Розділ IV. БІОІНДИКАЦІЯ СТАНУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 96
Робота № 27. Зменшення вмісту хлорофілу в листі рослин – біоіндикаційна ознака несприятливих умов середовища. Визначення хлорофілу фотометрично 97
Робота № 28. Накопичення фенольних сполук в органах квіткових рослин, мохах, лишайниках як прояв захисної реакції на несприятливі умови середовища 101
Робота № 29. Зміна кольору флавоноїдних пігментів різних квіткових рослин під впливом рН середовища, солей важких металів 104
Робота № 30. Визначення зольності листя хвої, нирок і кори деревних рослин, як індикаційної ознаки забруднення повітряного середовища важкими металами ПЗ
Робота № 31. Накопичення сірки в листі та корі деревних рослин в різних умовахзабруднення середовища сірчистим газом 112
Робота № 32. Зміна феноритмів у рослин – інтегральний індикаційний показник. Проведення фенологічних спостережень. Побудова феноспектрів та їх аналіз 115
Робота № 33. Визначення вологості листя та їх тургорного стану як індикаційних ознак в умовах вуличних посадок міських екосистем 122
Робота № 34. Визначення площі листя у деревних рослин у забрудненій та чистій зонах 123
Робота № 35. Обстеження стану придорожніх посадок деревних рослин на центральних вулицях міста (I), у захисних зонах підприємств, що працюють на органічному паливі (II) 126
Робота № 36. Визначення ураження та омертвлення тканин листка при антропогенному забрудненні повітряного середовища: А) за відсотком ураженої тканини, Б) з діагностики живих та мертвих тканин 129
Робота № 37. Визначення забруднення навколишнього середовища пилом щодо її накопичення на листових пластинках рослин. Побудова карти забруднення території пилом. Оцінка токсичності пилу 131
Робота № 38. Визначення стану навколишнього середовища в минулі роки за радіальним приростом деревних рослин 133
Робота № 39. Визначення стану довкілля за комплексом ознак у хвойних 135
Робота № 40. Оцінка стану навколишнього середовища за наявністю, розмаїттям та різноманітністю видів лишайників (ліхеноіндикація) 138
Робота № 41. Біомоніторинг атмосферного забрудненняпо реакції пилку різних рослин-індикаторів 142
Робота № 42. Визначення родючості ґрунту за її кольором та продуктивністю рослин 144
Робота № 43. Визначення засоленості ґрунтів міських вулиць по сухому залишку ґрунтової витяжки 147
Робота № 44. Якісне визначення легко-ісередньорозчинних форм хімічних елементіву ґрунтах міських вулиць 149
Робота № 45. Визначення токсичності сірчистого газу, ґрунтів, води, пестицидів методом висікання листя (але руйнування хлорофілу) 151
Робота № 46. Бйотестування летких токсичних речовин, води, витяжки із ґрунту, пестицидів з проростання насіння 155
Робота № 47. Біотестування розчинених токсичних речовин щодо зростання відрізків колеоптилів пшениці 157
Робота № 48. Біотестування токсичності субстрактів та проростків різних рослин-індикаторів 160
Робота № 49. Визначення кислотності та токсичності опадів, що випадають у зонах забруднення 163
Робота № 50. Методи біотестування якості природних та стічних вод: а) з рачком дафнію магну, б) з ряскою та елодеєю 165
ЧАСТИНА ІІ. ХІМІЧНИЙ МОНІТОРИНГ СТАНУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 173
Глава V. МОНІТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ 174
Робота № 51. Визначення запиленості повітря 177
Робота № 52. Визначення діоксиду сірки 180
Робота № 53. Визначення діоксиду азоту 182
Робота № 54. Визначення аерозолю сірчаної кислоти та розчинних сульфатів 185
Робота №55. Контроль викидів забруднюючих речовин промисловими джерелами. Визначення швидкості та об'єму повітря або газу 187
Робота № 56. Визначення запиленості вентиляційного повітря, маси викиду та ефективності пиловловлюючої установки 192
Робота № 57. Контроль викидів забруднюючих речовин автотранспортом 194
Робота № 58. Розрахунок умов розсіювання викидів промислових підприємств 198
Розділ VI. МОНІТОРИНГ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА РІЗНИХ ПРИМІЩЕНЬ 201
Робота № 59. Визначення мікроклімату приміщень 203
Робота № 60. Визначення фенолу у повітрі приміщень, оброблених полімерами 205
Робота № 61. Визначення формальдегіду в приміщеннях з полімерним покриттям 207
Робота № 62. Визначення запиленості приміщень 211
Робота № 63. Визначення марганцю у зварювальному аерозолі 212
Робота № 64. Визначення чадного газу на робочому місці 215
Робота № 65. Визначення свинцю у змивах зі стін та обладнання 216
Робота № 66. Визначення ртуті у змивах зі стін та обладнання 218
Розділ VII. МОНІТОРИНГ ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ 221
Робота № 67. Визначення показників, що характеризують органолептичні властивості води (температура, прозорість, колір, осад, плівка, запах, смак та присмаки) 223
Робота № 68 Визначення активної реакції(рН) 227
Робота № 69. Визначення сухого залишку 228
Робота № 70. Визначення загальної жорсткості 230
Робота № 71. Визначення хлоридів 232
Робота № 72. Визначення заліза (загального) фотометричним способом 233
Робота № 73. Визначення перманганатної окислюваності 237
Робота № 74. Визначення іонів амонію 240
Робота № 75. Визначення нітритного азоту 242
Робота № 76. Визначення нітратного азоту 243
Робота № 77. Визначення розчиненого кисню за Вінклером 245
Робота № 78. Визначення поверхнево-активних речовин (ПАР) 247
Розділ VIII. МОНІТОРИНГ ГРУШНОГО ПОКРОВУ 250
Робота № 79. Визначення вмісту сірководню в ґрунті, забрудненому нафтопродуктами 253
Робота № 80. Визначення міді. 255
Робота № 81. Визначення азоту нітратів 257
Додаток 259
Словник термінів 276
Література 277

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Білгородський державний технологічний університет ім. В.Г. Шухова

Л.М. Смоленська, С.Ю. Рибіна

Екологія

Лабораторний практикум

Білгород

УДК 628.3 ББК 38.761.2 З 51

Рецензенти:

Кандидат технічних наук, старший викладач ФДА ОУ ВПО «Білгородський державний національний дослідницький університет»(НДУ «БелДУ») С.М. Дудіна

Кандидат хімічних наук, професор Білгородського державного технологічного університету ім. В.Г. Шухова І. В. Тікунова

Смоленська, Л.М. Екологія: лабораторний практикум /

З 51 Л. М. Смоленська, С. Ю. Рибіна. - Білгород:Вид-во БДТУ, 2013. - 91 с.

У лабораторному практикумі представлені лабораторні роботи, що дозволяють оцінити якість довкілля та виявити вплив антропогенного фактора на стан екологічних систем.

Лабораторний практикум призначений для всіх спеціальностей та напрямів підготовки, що вивчають дисципліну «Екологія».

УДК 628.3 ББК 38.761.2

© Білгородський державний технологічний університет ім. В. Г. Шухова, 2013

Вступ

Екологія як інтегрована наука вивчає всебічні взаємодії організмів з навколишнім середовищем і викликає дедалі більший інтерес через її тісного зв'язкуз найважливішими проблемами сучасного світу: загрозою виснаження природних ресурсів, забруднення та отруєння середовища промисловими відходами, руйнуванням природних угруповань.

Раціонально витрачати мінеральні ресурси, зберегти і захистити рослинний та тваринний світ, зберегти та покращити середовище проживання – найважливіші завданнястоять перед людством.

У сучасному суспільстві під впливом засобів масової інформації, екологія часто трактується як суто прикладне знання про стан довкілля людини, і навіть – як саме цей стан (звідси такі вирази як «погана екологія» того чи іншого району, «екологічно чисті» продукти чи товари) . Хоча проблеми якості середовища для людини, безумовно, мають дуже важливе значення практичне значення, А вирішення їх неможливе без знання екології, коло завдань цієї науки набагато ширше.

Екологія як наука ґрунтується на різних розділах біології та пов'язана з іншими науками (наприклад, з фізикою, хімією, географією, психологією, педагогікою, правом). Тільки на основі інтеграції цих дисциплін можливо подолати технократичну парадигму мислення, виробити новий тип екологічної свідомості, мислення, яке докорінно змінює поведінку людей по відношенню до природи.

Даний лабораторний практикум охоплює основні розділи екології, дозволяє студентам орієнтуватися у питаннях живого вигляду біосфери, що тісно пов'язаний із неживим.

У лабораторному практикумі дисципліни «Екологія» до кожної лабораторної роботи наводиться теоретичне обґрунтування, а також дані Контрольні питаннядля самостійної перевірки засвоєння теоретичного матеріалу.

Лабораторна робота №1

Визначення вмісту нітратів у рослинних об'єктах

Мета роботи: поглибити уявлення про міграцію азоту у біосфері, визначити вміст нітратного азоту у рослинах.

Теоретичне обґрунтування

Рух азоту є досить складний процес, оскільки включає газоподібну і мінеральну фазу. У газоподібній формі молекулярний азот (N2) досить інертний, його вміст в атмосфері становить 78%. При всій величезній значущості азоту для життєдіяльності живих організмів вони можуть безпосередньо споживати цей газ з атмосфери, рослини засвоюють іони амонію (NH4 + ) чи нітрату (NO3 - ). Для того щоб азот перетворився на ці форми, необхідна участь деяких бактерій або синьо-зелених водоростей (ціанобактерій). Процес перетворення газоподібного азоту (N2) в амонійну форму зветься азотфіксації. Найважливішу рольСеред азотфіксуючих мікроорганізмів грають бактерії з роду Rhizobium, які утворюють симбіотичні зв'язки з бобовими рослинами. Азотфіксуючі бактерії, створюючи форму азоту, яка засвоюється рослинами, за рахунок симбіотичної взаємодії дозволяють накопичуватися азоту в наземних та підземних частинах рослин. Самі азотфіксуючі мікроорганізми, серед яких є види, що синтезують складні протеїни, відмираючи, збагачують ґрунт органічним азотом (рис. 1).

Рис. 1. Кругообіг азоту в біосфері

У природі є також мікроорганізми, які мають симбіотичні зв'язки не тільки з бобовими, але і з іншими рослинами. У водному середовищі та на перезволожених ґрунтах азотфіксацію здійснюють синьо-зелені водорості (здатні одночасно і до фотосинтезу).

Азот після споживання його рослинами бере участь у синтезі протеїнів, які, зосереджуючись у листі рослин, потім забезпечують азотне харчування фітофагів. Мертві організми і відходи життєдіяльності (екскременти) є довкіллям і служать їжею для сапрофагів, які поступово розкладають органічні азотовмісні сполуки до неорганічних. Кінцевою ланкою в цьому ланцюгу виявляються аммоніфікуючі організми, що утворюють аміак (NH 3 ), який, може бути залучений в цикл нітрифікації. Паралельно відбувається постійне повернення азоту в атмосферу за рахунок діяльності бактерій – денітрифікатів, здатних розкладати нітрати та азот (N 2 ). Денітрифікація відбувається лише в анаеробних умовах, коли бактерії використовують нітрат як окислювач, який замінює кисень у реакціях окислення органічних речовин. Сам нітрат у своїй відновлюється до молекулярного азоту. Якщо витрачені нітрат-іони, то для окисних процесіввикористовується кисень сульфат-іонів:

Крім зазначених процесів азотфіксації в природному середовищіможливе утворення оксидів азоту при електричних грозових розрядах. Ці оксиди потім у вигляді селітри або азотної кислоти при змішуванні з атмосферними опадами потрапляють у ґрунт. Наявне і фотохімічна фіксація азоту.

Останнім часом застосування добрив, збільшення обсягів виробництв, що супроводжуються утворенням азотовмісних відходів, та інші причини призвели до того, що у ґрунтах, воді, і як наслідок – у живих організмах накопичується надмірна кількість нітратів. Легкорозчинні нітрати при випадінні великої кількості опадів вимиваються в глибокі горизонти і можуть проникати в ґрунтові води. Накопичені в грунті нітрати інтенсивно всмоктуються рослинами, що призводить до надмірного вмісту нітратів та рослинних тканин.

ного з нітрату, спричиняє утворення метгемоглобіну, в якому кисень міцно пов'язаний з гемоглобіном, що знижує здатність еритроцитів переносити кисень. Підвищений вміст нітратів у водних об'єктахвикликає бурхливе зростання фітопланктону, що призводить до евтрофікації водойм.

Обладнання та реактиви:іономір І 160 МІ; електроди хлорсрібний та нітратселективний; гомогенізатор; 0,1 н розчин КNO3; 1% розчин алюмокалієвих галунів.

Порядок виконання роботи

Пробу рослинного матеріалу в кількості 0,25-0,5 кг спочатку відмити та просушити фільтрувальним папером, а потім подрібнити. 20 г проби зважити з точністю до першого десяткового знака та помістити в склянку гомогенізатора. Налити в склянку 100 мл 1% розчину алюмокалієвих галунів і гомогенізувати суміш протягом 1-2 хв.

Занурити в гомогенізовану масу електроди та визначити вміст нітратів у досліджуваних рослинних тканинах, мг/кг.

Отримані значення порівняти з санітарно-гігієнічними нормами вмісту нітратів у рослинних продуктах (табл. 1) та зробити висновок про вміст нітратів у рослинах та ґрунтах у місці зростання рослин, а також оцінити безпечний рівень споживання аналізованого рослинного об'єкта.

Таблиця 1

Санітарно-гігієнічні норми та допустимі рівні нітратів у рослинних продуктах

Вимоги до звіту

У звіті подати короткий описроботи; результати аналізу рослинних об'єктів; висновок про відповідність вмісту нітратів у рослинній тканині допустимим рівням.

Завдання для самопідготовки

1. Біогенні елементи, характеристики.

2. Методи фіксації атмосферного азоту.

3. Кругообіг азоту в природі. Процеси нітрифікації та денітрифікації в рамках кругообігу азоту.

4. Аеробні та анаеробні умови функціонування мікроорганізмів.

5. У чому небезпека збільшення вмісту нітратів у рослинних харчових об'єктах? у поверхневих водоймах?

Лабораторна робота №2

Вивчення процесу фотосинтезу. Продукти фотосинтетичних реакцій

Мета роботи: ознайомитись із процесом фотосинтетичного утворення вуглеводів у рослинних тканинах.

Теоретичне обґрунтування

Фотосинтез – це процес, за якого енергія сонячного світлаперетворюється на хімічну енергію. Фотосинтез протікає у дві фази: світлову, що йде тільки на світлі, і темнову, яка йде як у темряві, так і на світлі.

Світлова фаза фотосинтезу здійснюється у хлоропластах, де на мембранах розташовані молекули хлорофілу. Хлорофіл поглинає енергію сонячного світла. Під впливом цієї енергії молекула хлорофілу збуджується, і один з її електронів переходить на вищий енергетичний рівень. Багатий енергією електрон бере участь в окислювально-відновних реакціях і віддає надмірну енергію, проходячи ланцюгом переносників електронів. Цей ланцюг утворений різними білками, вбудованими у внутрішню мембрану хлоропласту. Енергія, що віддається електроном, використовується на синтез молекул аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Таким чином, енергія сонячного світла необхідна для переміщення електронів ланцюгом переносників електронів. При цьому світлова енергія перетворюється на хімічну, і запасається в молекулах АТФ.

Молекули хлорофілу, що втратили електрони, приєднують електрони, що утворюються при розщепленні молекули води: 2H2 О = 4H+ + O2 + 4ē. Процес розщеплення молекул води під впливом сонячної енергіїназивають фотолізом.

У результаті світлової фази фотосинтезу протони H+ з'єднуються

з нікотинамідаденіндінуклеотидфосфатом (НАДФ) – переносником іонів водню та електронів, і відновлюють його, утворюючи НАДФ·Н, синтезується АТФ з АДФ та фосфорної кислоти, у навколишнє середовище виділяється молекулярний кисень.

У темновій стадії за участю АТФ і НАДФ · Н відбувається повстання

оновлення CO2 до глюкози (C6 H12 O6). Хоча світло не потрібне для здійснення даного процесу, він бере участь у його регуляції.

У загалом, хімічний баланс фотосинтезу може бути представлений у вигляді простого рівняння:

6CO2 + 6H2 O = C6 H12 O6 + 6O2

Глюкоза під дією ферментів перетворюється на полісахариди. Основним структурним компонентомрослин є целюлоза, що являє собою сукупність довгих нерозгалужених ланцюгів. Другий найважливіший природний полісахарид -крохмаль, має розгалужену структуру. Біологічна ролькрохмалю полягає в тому, що він є запасною поживною речовиною.

Здатність використовувати світло як джерело енергії, необхідної для зростання, властива деяким групам бактерій. На відміну вищих рослин, пурпурові водорості при фотосинтезі не виділяють кисень, т.к. для фотовідновлення CO2 використовують як донор водню не воду, а сірководень, тіосульфат, молекулярний водень або органічні сполуки. Деякі пурпурні бактерії, окислюючи сірководень і тіосульфат, накопичують у клітинах сірку:

СО2 + 2 Н2 S → [СН2 О]n + 2S + Н2 О,

де [СН2 О]n - умовне позначення органічних речовин, що утворюються.

Хемосинтез – тип харчування, властивий деяким бактеріям, здатним засвоювати CO2 як єдине джерело вуглецю за рахунок енергії окислення органічних сполук. На відміну від фотосинтезу, при хемосинтезі використовується не енергія світла, а енергія, одержувана при окислювально-відновних реакціях, яка повинна бути достатньою для синтезу (АТФ) і перевищувати 10ккал/моль.

Водневі бактерії – найбільш численна та різноманітна група хемосинтезуючих організмів; здійснюють реакцію 6H2 + 2O2 + CO2 = [СН2 О]n + 5H2 O. У порівнянні з іншими авто-

трофними мікроорганізмами характеризуються високою швидкістю зростання та можуть давати велику біомасу.

Однією з важливих відмінностей клітин рослинного походження (КРП) від клітин тваринного походження (КЖП) і те, що протоплазма перших складається переважно з хлорофілу, а протоплазма других – з гемоглобіну. Хлорофіл КРП відрізняється від гемоглобіну КЖП тільки тим, що до складу хлорофілу входить магній, а до складу гемоглобіну – двовалентне залізо. Тому хлорофіл зелений, а гемоглобін червоний.

Обладнання та реактиви:склянка (0,25 л); скляний ковпак; настільна лампа; електроплитка; спирт етиловий; розчин йоду в йодиді калію.

Порядок виконання роботи

Кімнатну рослину помістити на добу у темряву. За цей час у рослині майже повністю витрачається крохмаль, переходячи під дією ферментів у цукор, що окислюється внаслідок клітинного дихання до Вуглекислий газта води.

Через добу винести рослину на світло, зрізати з неї листок. На лист прикріпити смужку темного паперу, зігнуту навпіл так, щоб вона закривала частину листа з обох боків. Аркуш помістити в склянку з водою. Накрити лист скляним ковпаком і протягом 2-3 годин висвітлювати світлом настільної лампи, орієнтуючи її так, щоб промені падали на лист перпендикулярно його поверхні.

Витриманий на світлі лист після зняття паперу помістити в чашку з 90% етанолом і кип'ятити протягом 5-10 хв, потім перенести лист в чашку з водою і витримувати на водяній бані до знебарвлення. Вийняти лист, розправити в чашці Петрі і нанести на нього йодовий розчин в йодиді калію. Відзначити реакцію на крохмаль, зробити висновок про перебіг процесу та продукти фотосинтезу.

Вимоги до звіту

У звіті навести назву та короткий опис роботи, основні реакції фотосинтезу органічних сполук у досліджуваних тканинах, пояснити явища, що спостерігаються в роботі.

Завдання для самопідготовки

1. Особливості світлової та темнової фаз фотосинтезу.

2. Первинні продукти фотосинтезу, подальші перетворення.

3. Роль фотосинтезу у життєдіяльності біосфери.

4. Відмінна особливість фотосинтезу у хлорофілсодержащих і безхлорофільних рослин.

5. Як утворюється біомаса при хемосинтезі

Лабораторна робота №3

Визначення вмісту вуглекислого газу повітря робочої зони

Мета роботи. Методом хімічного аналізу визначити вміст вуглекислого газу повітря робочої зони.

Теоретичне обґрунтування

Атмосфера – газова оболонкаЗемлі, що тягнеться більш ніж на 1500 км від її поверхні. Сумарна маса повітря, тобто. суміші газів, що становлять атмосферу, 5,1-5,3·1015 т. Молекулярна масачистого сухого повітря – 28966.

Для атмосфери характерний постійний обмін речовиною, енергією з гідросферою, літосферою, живими організмами, і навіть із космічним простором. Атмосферу як видалення від Землі ділять на тропосферу (до висоти 11 км), стратосферу (до висоти 50 км), мезосферу (50-85 км), іоносферу (від 85 до 500 км), екзосферу (понад 500 км). Склад атмосфери – результат тривалих еволюційних процесів у надрах Землі та її поверхні, де вирішальним факторомбула діяльність зелених рослин, тварин та мікроорганізмів. Дані про склад атмосфери наведено у табл. 2.

Концентрація газів, що становлять атмосферу, практично постійна, за винятком води (H2O) та вуглекислого газу (CO2).

Крім зазначених у таблиці газів, в атмосфері містяться SО2 , NН3 , СО, вуглеводні, НСl, НF, пари Нg, I2 , а також NO та багато інших газів у незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількістьзважених твердих та рідких частинок (аерозоль).

Верхня межа тропосфери знаходиться на висоті 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних та 16-18 км у тропічних широтах; взимку нижче, ніж улітку. Нижній, основний шар атмосфери містить понад 80% всієї маси атмосферного повітря і близько 90% всього водяної пари, що є в атмосфері. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони та антициклони. Температура зменшується зі зростанням висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,6-0,65°/100 м.

Книга містить методичні рекомендаціїта карти-інструкції до проведення лабораторного екологічного практикуму в курсах біології, хімії, екології, природознавства для закладів загального середнього, початкового та середнього професійного, а також додаткової освіти. Практикум проводиться на базі шкільних кабінетів та навчальних лабораторійі включає 36 дослідів та практичних робітза темами «Повітря», «Вода», «Грунт», «Довкілля та здоров'я». Багато описаних робіт можуть виконуватися в польових умовах із застосуванням портативних тест-комплектів. Книга є посібником для вчителів. Завдяки ілюстративності та дохідливості викладу рекомендується підготовленим учням.

Обладнання для польових робіт.
При проведенні практикуму в польових умовах або при роботах малими групами учнів необхідно користуватись готовими комплектами обладнання, що включають усі (або більшість) необхідних у роботі елементів. Мова йдепро тест-комплекти та комплектні лабораторії, що дозволяють, за відсутності лабораторії та кабінету, отримувати кількісні результати. що свідчать про якість води, повітря, ґрунтових ви-
тяжок. продуктів харчування. Такі комплекти випускаються науково-виробничим об'єднанням ЗАТ «Крісмас+» (Санкт-Петербург).

При кількісній оцінці показників якості використовуються різні методи- Титриметричний. колориметричний, турбідиметричний та ін. Пропоновані в цьому практикумі методи та обладнання для їх виконання досить прості та освоєні багатьма поколіннями школярів та студентів. Істотно. що польові роботи проводяться із застосуванням готових титрованих та інших аналітичних розчинів, які входять до складу відповідних тест-комплектів або польових лабораторій. Приготування аналітичних розчинів вимагає високої кваліфікаціїта спеціального обладнання, та в умовах школи самостійно вчителем або. тим паче, учнями, зазвичай, недоцільно.

ЗМІСТ
Передмова 7
1. Оснащення екологічного практикуму 10
1. 1. Обладнання та приладдя зі шкільного кабінету 10
1. 2. Спеціалізований клас-комплект для лабораторних робіт з екології, хімії та біології «ЕХБ» 11
1.3. Устаткування для польових робіт 16
2. Загальна інформація для проведення практикуму 20
2.1. Загальні правила роботи 20
2.2. Заходи безпеки під час робіт 21
2.3. Правила укладання та зберігання обладнання. Розміщення обладнання в шкільному кабінеті 25
2.4. Особливості методів та засобів оцінки стану навколишнього середовища 26
3. Рекомендації для вчителя з техніки та методики проведення робіт 32
3.1. Відбір проб атмосферних опадів, снігу, льоду 32
3.2. Відбір та підготовка проб ґрунту 32
3.3. Приготування розчинів, зразків, серед 33
3.3.1. Приготування модельних розчинів та зразків 33
3.3.2. Приготування розчину калію хлориду для ґрунтової витяжки 34
3.3.3. Приготування деяких розчинів та поживних середовищ 35
3.3.4. Приготування розчинів із заданою масовою часткою, молярною та нормальною концентрацією розчиненої речовини 37
3.3.5. Приготування кислотних газів та заповнення ними колб 39
3.4. Моделювання екологічних ситуацій 39
3.5. Виявлення сполук важких металів (міді, заліза, свинцю) у ґрунтах та водоймах 41
3.6. Хімічні реакціїта методи визначення деяких сполук у воді 43
4. Екологічні дослідженняна тему «Повітря» 49
4.1. Вступна інформація 49
4.1.1. Спостереження за складом атмосферних опадів 49
4.1.2. Вивчення вуглекислого газу як компонента повітряного середовища та показника дихання людини 50
4.1.3. Вивчення запиленості повітря 52
4.2. Карти-інструкції до дослідів та лабораторним роботам 54
Досвід 1. Дія кислотного забруднення повітря на рослини 54
Досвід 2. Вплив забруднення повітря аміаком на рослини 56
Досвід 3. Визначення вмісту в повітрі вуглекислого газу за допомогою індикаторних трубок (експрес-аналіз навколишнього повітря) 57
Робота 1. Визначення складу повітря, що вдихається і видихається 60
Робота 2. Визначення запиленості повітря у приміщенні 62
Робота 3. Вивчення запиленості пришкільної території 64
Робота 4. Виявлення наявності у повітрі мікроорганізмів 66
Робота 5. Експрес-аналіз забрудненості повітря аміаком 69
5. Екологічні дослідження на тему «Вода» 71
5. 1. Вступна інформація 71
5.1.1. Органолептичні показники води 71
5.1.2. Кислотність та мінеральний склад води. Правила відбору проб води 73
5.1.3. Жорсткість води, її визначення та усунення 76
5. 2. Карти-інструкції до дослідів та лабораторних робіт 79
Досвід 4. Приготування модельних забруднень води (стічних вод) та їх експрес-аналіз 79
Робота 6. Спостереження за складом атмосферних опадів 82
Робота 7. Визначення органолептичних показників якості води 85
Робота 8. Визначення водневого показника (рН) води 89
Робота 9. Визначення та усунення жорсткості води 91
Робота 10. Виявлення хлоридів у модельному розчині. мінеральній водіта ґрунтової витяжки 94
Робота 11. Кількісне визначення хлоридів у воді та ґрунтовій витяжці 96
Робота 12. Кількісне визначення сульфатів у воді та ґрунтовій витяжці 98
Робота 13. Кількісне визначення загальної жорсткості у воді та ґрунтовій витяжці 100
Робота 14. Вплив синтетичних миючих засобів на зелені водні рослини. Очищення води від CMC 102
Робота 15. Очищення води від забруднень 106
6. Екологічні дослідження на тему «Грунт» 109
6. 1. Вступна інформація 109
6.1.1. Кислотність та засоленість ґрунту 109
6.1.2. Антропогенні порушення ґрунту 110
6. 2. Карти-інструкції до лабораторних робіт 113
Робота 16. Приготування ґрунтової витяжки 113
Робота 17. Визначення рН ґрунтової витяжки та оцінка кислотності ґрунту 115
Робота 18. Визначення засоленості ґрунту за сольовим залишком 117
Робота 19. Оцінка екологічного стану ґрунту за сольовим складом водної витяжки 119
Робота 20. Визначення антропогенних порушень ґрунту 121
Робота 21. Вплив штучних екологічних середовищ на рослини (моделювання екологічних ситуацій) 123
Робота 22. Користь та шкода поліетилену 125
Робота 23. Визначення органічної речовини у ґрунті 127
Робота 24. Виявлення важких металів у ґрунтах та водоймах 129
7. Екологічні дослідження на тему «Навколишнє середовище та здоров'я» 133
7. 1. Вступна інформація 133
7.1.1. Вивчення екологічної небезпеки забруднень важкими металами 133
7.1.2. Оцінка якості продуктів харчування за вмістом у них нітратів 134
7.1.3. Вивчення впливу шкідливих хімічних факторівна здоров'я людини 137
7. 2. Карти-інструкції до дослідів та лабораторних робіт 139
Досвід 5. Експрес-аналіз повітря, що видихається на вміст вуглекислого газу за допомогою індикаторних трубок 139
Робота 25. Оцінка якості продуктів харчування за вмістом у них нітратів 141
Робота 26. Вплив кислотності середовища на активність ферментів слини 144
Робота 27. Вплив кислотності середовища на властивості білка 147
Робота 28. Вплив куріння на властивості слини 150
Робота 29. Вплив антибіотика на властивості слини 153
Робота 30. Вплив алкоголю на властивості білка 155
Робота 31. Вплив солей на властивості білка 157
Список литературы 159
Додатки 162
Додаток 1. Значення гранично допустимих концентрацій для завислих речовин (пилів) різної природи 162
Додаток 2. Основні властивостіпріоритетних забруднювачів повітряного середовища 163
Додаток 3. Деякі показники якості води, нормативи якості та характеристики польових методів аналізу
Додаток 4. Оптимальні значення рН ґрунту для основних сільськогосподарських культур 169
Додаток 5. Ступені та типи засоленості ґрунтів залежно від концентрацій солей 170
Алфавітний покажчик 171.

«Екологічний практикум»

Лабораторний лист станції «Трофічна»

Трофічний тип зв'язків у співтоваристві заснований на харчових взаєминах

1. Харчовий ланцюг- ряд передачі енергії харчової ланцюга від рослини до наступним ланкам.

Ланцюги живлення бувають: виїдання - Починаються з рослин, або їх похідних (плодів, соків, насіння, листя, кори, деревини, коріння). Число ланок-4.Стрілка ставиться від жертви до хижака.

Приклад: Голка сосни - непарний шовкопряд - сіра жаба-шуліка

Розкладання - Ланцюги, що починаються з рослинного опаду, відмерлих частин рослин, екскрементів тварин, трупів. Число ланок: 3-4.

Труп їжака-личинки м'ясної мухи - краснопірка

2. Харчові мережі - всілякі харчові ланцюгиданого біоценозу, з урахуванням, що кожен вид - багатоїдний, і він служить їжею багатьом організмам

3. Складіть по 2 ланцюги живлення: розкладання та виїдання для даної території

Лабораторний лист станції «Фабрична»

Фабричний тип зв'язків заснований на основі створення живими організмами споруд для покращення життєзабезпечення виду.

1 . Типи споруд залежать: -від життєвої формивиду тварини: риючі, повзаючі, літаючі, що бігають, стрибають, пурхають

Від місця проживання: крона дерева, нора, дупло, відкритий простір, лісова підстилка;

Від характеру будівельного матеріалу

2. Назвати тварин, що мешкають на даній території, вказавши тип житла (гніздо, нора, дупло, мурашник), матеріал, що послужив для будівництва житла, місце проживання тварини (лісова підстилка, листя, крона дерева, серед густого підліску)

Лабораторний лист станції «Топічна»

1.Топічний тип зв'язку - місце проживання тварини в біоценозі (спільноті)-, ярус, який займає дана тварина

Форичний тип зв'язкуперетворення організмом житла в процесі життєдіяльності (обмеження росту рослин, регуляція розміщення комах, активування сходів - копитень, фіалки, суниця - мурахами, перенесення насіння і плодів, розселення комах, грибів, знищення комах-шкідників, хворих тварин, рихлення та зволоженості ґрунту, утилізація відмерлого)

2. Розкрити значущість видів рослин та тварин, що мешкають на даній території в природі та для людини. Вказати ступінь перетворення навколишнього середовища цими видами, ярус, який займає дана тварина.

Лабораторний лист станції «Літомоніторинг»

Літомонітоїнг - відстеження стану ґрунтового покриву

1. Механічний склад ґрунту:глиниста - складається з дрібних частинок, що легко склеюються між собою, погано пропускають воду, повітря, довго утримують вологу, не накопичує гумус;легкий суглинок -містить великі частинки піску, легко пропускає воду, повітря, погано утримує вологу, слабо накопичує гумус;середній суглинок- Містить дрібні частинкипіску, здатний накопичувати гумус (перегнили частини), добре утримує та пропускає воду та повітря;піщана - Складається з великих частинок піску, добре пропускає воду, повітря, погано утримує воду, не накопичує гумус;супіщана- містить дрібні частинки піску, добре пропускає воду, повітря, слабо утримує вологу, слабо накопичує гумус.

2.Визначити склад ґрунту: скачайте кулю з проби ґрунту, розкачайте з неї джгут (якщо не вдається -грунт піщаний якщо джгут розсипається -супіщана ), зігніть джгут у кільце (якщо не вдається -суглиниста якщо кільце утворилося -глиняста )

3. На аркуші білого паперу проведіть пробу «Жирності мазка» – розмажте пляму грязьовою масою зі зразка ґрунту. Жирність мазка показує вміст гумусу - чим інтенсивніший мазок- тим багатший ґрунт перегноєм.

4.Визначте ступінь родючості ґрунту біоіндикаційним методом: а) високе, яскраво зелене листя рослин, багатий видовий склад, густота покриву ґрунту – вказують на високий вміст поживних речовин у ґрунті.

5. На родючих ґрунтахвиростають: кропива, іван-чай, снить, чистотіл, кислиця, валеріана, чину лучна.На низькородючих ґрунтахвиростають: мохи, наземні лишайники, котяча лапка, білоус, ситник ниткоподібний.

Байдужі до родючості: жовтець їдкий, грицики, мятлик луговий, чорноголовка, їжака збірна.

Лабораторний лист станції «Гідрологія»

Гідрологія- наука про водну оболонку планети.

1.Визначте температуру води: опустивши термометр у водойму на 2-3 хвилини

2.а) Визначити запах води, враховуючи, що запахи бувають: Ароматичний (квітковий), болотний (листий, тінистий), гнильний ( стічної води), Дерев'яний (мокрою тріски), землистий (прелий, свіжораної землі, глини), пліснявий (застійний, затхлий), рибний, сірководневий (тухлих яєць), трав'янистий (скошеної трави, сіна), невизначений.

Б) Інтенсивність запаху-0-ніякий, 1-дуже слабкий, 2-слабкий, 3-помітний, 4-виразний, 5-дуже сильний

3. Визначте колір води - навпаки прозорої, безбарвної ємності поставте білий аркуш паперу, вкажіть колір води

4.Визначте прозорість водоймища, для цього опустіть диск, закріплений на стрижні у водойму.

Біоіндикація водойм по водоростям (альгоіндикація)

1. У водоймищі водорості поселяються у трьох зонах: 1) товща води (планктон), тут поселяються одноклітинні організми: хламідомонади, кишківниці, хлорели;

2) на дні водойми (бентос) поселяються нитчасті водорості спірогіри, кладофори (що залишаються у вигляді «ганчірки»)

3)на поверхні занурених у воду предметів (перифітон)-пластівці та обірвані нитки, підняті з дна.

2. Розгляньте водойму в трьох зонах, виділивши одноклітинних, добре видимих ​​у посудині води на світлі, багатоклітинних багаторічних водоростей прикріплених до дна.

3. Оцінка забрудненості води проводиться виходячи з кількісного складу водоростей та їх великої кількості за 5-бальною шкалою.

У олігосапробної зониводорості рідко зустрічаються, але різноманітні,бета мезосапробної зони- природного забруднення індикатором біологічної чистоти є скарбниця.Альфа олігосапробна зонамає осередки забруднення у водоймищах, наприклад - місця скидання міської каналізації, тут у достатку представлені одноклітинні водорості, добре помітні за наявності тіньових утворень, легко помітні у прозорій ємності. У застійних місцях трапляються скупчення хлорели, представленої «квітучими шапками зеленої вати».Полісапробна зонапредставляє масове заростання водойми водоростями.

Лабораторний лист станції «Гідромоніторинг»

Гідромоніторинг- Система відстеження стану води у водоймі.

Біоіндикатори - організми, що у цьому середовищі за необхідних, специфічних умов існування.

1. Визначити клас якості води за наявності біоіндикаторів чистоти водоймища за індексом Майєра

Індекс Майєра

Слід зазначити, які з наведених у таблиці індикаторних груп виявлено пробах. Кількість виявлених груп із першого розділу таблиці необхідно помножити на три, кількість груп із другого розділу – на два, а з третього – на один. Ці цифри складають. Значення суми та характеризує ступінь забрудненості водойми. Якщо сума більше 22 – вода відноситься до першого класу якості. Значення суми від 17 до 21 говорять про другий клас якості (як і в першому випадку, водоймище буде охарактеризовано як олігосапробне). Від 11 до 16 балів – третій клас якості (бета-мезосапробна зона). Всі значення менше 11 характеризують водоймище як брудний (альфа-мезосапробний або полісапробний).

Лабораторний лист станції "Атмосфера"

Атмосфера - Оболонка Землі, що відображає стан повітря.

1. Лишайники-найчутливіші організми до забруднення середовища. Вони здатні тривалий час перебувати в сухому, зневодненому стані. Лишайники бувають: накипні (найстійкіші), кущисті, листясті. Чим більше різновидів і площа покриття лишайників, тим краще стан середовища, повна відсутність лишайників-повітряний басейн сильно забруднений. Мохи займають друге місце за ступенем стійкості до забруднення. Найбільш стійкими є мохи, що покривають ґрунтовий покрив, що поселяються на дахах будівель, огорож, стін споруд. Найбільш чутливими до забруднення є кущисті мохи. Визначити стан повітряного басейну за допомогою мохово-лишайникового покриву. 2.Визначити забруднення повітря за станом пагонів сосни. Найбільш чутливими є голки сосни-незабруднених лісовихЕкосистеми основна маса хвої здорова, лише мала частина хвоїнок має світло-зелені плями і некротичні точки мікроскопічних розмірів, рівномірно розсіяні по всій поверхні. Узабрудненому середовищіз'являються ушкодження та знижується тривалість життя хвої сосни.

Лабораторний лист станції «Антропогенна»

Антропогенний вплив-вплив в результаті прямого та непрямого впливулюдини на довкілля.

1.Визначити ступінь порушення деревостою, життєвість рослин, вік дерев.

2. Шкала візуальної оцінки деревостою за зовнішніми ознаками

2. На основі таблиці визначте деградацію лісової екосистеми

Ступінь деградації лісових екосистем

3 . Оцінку великої кількості трав'янистих рослин виробляють здебільшого окомірно за шестибальною шкалою. Бал 6 – рослини цього виду утворюють тло, тобто. надземні частини стуляються; бал 5 – рослини зустрічаються дуже рясно; бал 4 - рясно; бал 3 - досить рясно; бал 2 – у невеликій кількості (розсіяно); бал 1 – у дуже малій кількості (поодиноко). За досить широко використовуваною шкалою Друде велика кількість позначається спеціальними термінами: Sociales (Soc), Copiosae (Cop) 3, Cop 2, Cop 1 ), Sparsae (Sp), Solitariae (So), Unicum (Un), які в основному відповідають балам наведеної вище шестибальної системи.

4. Визначення життєвості рослин

Життєвість видів охоплює реакції видів рослин на місце існування в рослинному співтоваристві (фітоценозі). Для оцінки життєвості застосовується трибальна шкала.

I – життєвість хороша (повна) – рослина у фітоценозі нормально цвіте і плодоносить (є особини всіх вікових груп), дорослі особини досягають нормальних для цього виду розмірів.

II - життєвість задовільна (пригноблено) - рослина пригнічена, що виявляється у менших розмірах дорослих особин, насіннєве розмноження у своїй неможливо.

III – життєвість незадовільна (сильно пригнічена) – рослина пригнічена так сильно, що спостерігається різке відхилення в морфологічному вигляді дорослих рослин (розгалуження, формі листя тощо); насіннєве розмноження відсутнє (немає квітучих та плодоносних пагонів).

5. Визначення віку дерев

1. Щоб визначити вік дерева, його потрібно виміряти за допомогою мірної стрічки коло стовбура на висоті 1м над землею і розділити отриману величину на 2,5, отримане число відповідатиме приблизному віку дерева

Лабораторний лист станції «Рекреаційна»

«Рекреація» – зона відпочинку. «Рекреаційний вплив» – вплив на природне оточення відпочиваючими.

Екологічна оцінка території

18-20 балів-екологічний стан пришкільної території неблагополучний

17-15 - критичний стан

9-5- задовільний стан

0-4 - хороший стан

2. Дати оцінку забруднення прибережної зони.

Санітарна зона вздовж рік Санітарна зона озер:

Забрудненість прибережних рекреаційних територій

Ступінь забрудненості: Дуже сильна – 17-19б; сильна - 12-16б; середня – 6-11б; слабка – 1-5б.

Лабораторний лист станції "Гербологічна"

Гербологія-наука про переробку сміття.

Не можна спалювати полімерні матеріали, придорожнє листя, - виділяється токсичні гази, один з них - діоксин, що володіє високою канцерогенністю (викликає злоякісне зростання клітин), має здатність накопичуватися в організмі.

1.Прибрати сміття, з наступною утилізацією сміття, заснованої на творчості, науковості, екологічності.

Джерела інформацій та ілюстрацій:

1.Алексєєв С.В., Груздєва Н.В.Практикум з екології.- М.: АТ МДС,1996.-192c.

2.Ашихміна Т.Я.Шкільний екологічний мониторинг.- М.: Агар-Рандеву, 2000.

3.Боголюбов А.С. Методи екологічного моніторингу/ Методич. посібник з польової екології. - М.: Екосистема, 2004.

4. Бобровська О.В. Матеріали еколого-краєзнавчої експедиції «Ми пізнаємо Алтай», м. Рубцовськ

5. Звєрєв А.Т.Екологія.-М.: Онікс 21 століття-Будинок педагогіки, 2002.

6. Криксунов Є.А., Корольов Ю.Б., Пасічник В.В.Екологія.- М.: Дрофа, 1996.

7.Опарін Р.В. як організувати екологічні дослідження.-Гірничо-Алтайськ, 2002.

10. http://www.asu.ru/ ds/redbook

11.http://www.asu.ru/research/garden