Водная экология учебно-методическое пособие к образовательной программе

Краевое государственное образовательное учреждение

Учебное пособие к образовательной программе краевой очно-заочной экологической школы по направлению «Водная экология» содержит теоретический материал и рекомендации по проведению практических работ по основным разделам программы I и II ступени обучения. Каждая практическая работа включает краткую теоретическую информацию, методические указания к проведению соответствующих работ, вопросы для обсуждения и список рекомендуемой литературы.

Материалы сборника представляют интерес для школьников, интересующихся исследовательской деятельностью в области водной экологии, а также для педагогов дополнительного образования и учителей общеобразовательных учреждений, организующих исследовательскую деятельность учащихся в этой области или работающих по образовательной программе краевой очно-заочной экологической школы.


Адрес: ул. Монтажная, 12, г. Хабаровск, 680001

КГОУ ДОД ХКЦДЮТиЭ

Структурное подразделение «Хабаровский краевой эколого-биологический центр»

Телефон/факс: (4212) 50-81-89, 50-81-91

Первая ступень обучения
ТЕМА 2: ТИПЫ ПРЕСНОВОДНЫХ ВОДОЕМОВ

Практическая работа

Описание пресноводного водоема, составление схемы.
Теоретические сведения

Строение водоемов.

Пресноводные водоемы делятся на три группы:

Речные болота – расположены в низких долинах и связаны с реками

Озерные болота – соединены с озерами, прудами или каналами запруженных рек

Собственно болота – могут находиться в старых руслах рек или ложах озер, но непосредственно с озерами и реками не связаны.

Речная долина состоит из следующих основных элементов:

В речной долине могут также встречаться старицы — полностью или частично отделившийся от реки участок ее прежнего русла, которые представляют собой сильно заросшие или зарастающие заливы и озерца.

1. 
   Выберите водоем в местности, где Вы проживаете.
   
2. 
   Опишите территорию вокруг исследуемого водоема – пойма и ее поверхность (есть ли болота, пляжи), наличие террас, характер окружающей водоем растительности (лесная, луговая, сады, огороды), характер берегов (обрывистые, пологие, каменистые, песчаные, заиленные). При изучении реки отметьте, есть ли следы половодья, то есть разлива воды, и если да, то на какую примерно ширину разливалась река.
   
3. 
   Отметьте, есть ли рядом дороги, какого они типа (шоссейные, грунтовые) и как близко проходят. Есть ли рядом промышленные предприятия и какие сельскохозяйственные территории (огороды, поля), склады удобрений, нефтепродуктов, свалки.
   
4. 
   Измерьте ширину водоема в нескольких местах (на реке - в верхнем, среднем и нижнем течении, если есть такая возможность) рулеткой, веревкой, размеченной узлами через 1 метр. Определите глубину через каждый метр с помощью шеста, размеченного на сантиметры. Изучите русло реки (есть рукава в устье, притоки). Если Вы изучаете озеро или пруд, определите также его длину и форму.
   
5. 
   Составьте схему изучаемого водоема, отметьте на рисунке наличие дорог, свалок, промышленных предприятий, сельскохозяйственных территорий и т.д. Сделайте 2-3 копии схемы.
   
6. 
   Составьте разрез изучаемого водоема по глубине по результатам сделанных измерений.
   
7. 
   Сделайте краткий вывод о возможных источниках загрязнения данного водоема.
   

1. 
   Что такое пойма реки?
   
2. 
   На какие группы делятся пресноводные водоемы?
   

1. 
   Колесников С.И. Биология с основами экологии. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.- 224с.
   
2. 
   Фролова Н.Л. Широкова В.А. Реки и озера // серия «Что есть что». – М.: Изд-во Слово, 2002.
   
3. 
   Экология для школьников. Атлас // под ред. Зверева А.Т. – М.: Изд-во АСТ-Пресс, 2001.-40с.
   
4. 
   Зверев А.Т., Зверева Е.Г. Экология 7-9 кл. – М.: Оникс 21 век. Сер. Дом Педагогики, 2002.-336 с.
   
5. 
   Небел Б. Наука об окружающей среде. Том 1. – М.: Мир, 1993.-424 с.
   
6. 
   Одум Ю. Экология. Том 2. – М.: Мир, 1986.
   

1. 
   Выберите участок водоема, отметьте его на схеме и опишите (солнечный, затененный, характер берега и дна).
   
2. 
   Отметьте в дневнике наличие или отсутствие пленок и пятен на поверхности воды, нефтяных пятен на берегу, на водных и прибрежных растениях; наличие и состав плавающего мусора или мусора на дне и берегах реки; искусственные или естественные запруды из веток или упавших деревьев.
   
3. 
   Отберите пробу воды в чистую стеклянную посуду.
   
4. 
   Проводите анализы воды (цветность, наличие взвесей, мутность, запах, рН), запишите полученные данные в дневник.
   

• 
  1. Наличие взвешенных частиц, образующих осадок: отобрать в чистую стеклянную посуду 1 литр воды и дать ей отстояться в течение часа. Опишите объем осадка: незначительный, заметный, большой (если вы используете один и тот же сосуд с известной площадью дна, то с помощью обычной линейки можно измерять высоту осадка); характер осадка (хлопьевидный, илистый, глинистый, песчаный) и его цвет (серый, коричневый, бурый). После выпадения осадка описывают также состояние самой воды: осветление незначительное, слабое, сильное; вода стала прозрачной.
  
• 
  2. Цветность воды. Для этого пробирку заполните водой до высоты 10-12 см и рассмотрите сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении, желательно при естественном. Если вода очень мутная, то перед определением цветности ее нужно отфильтровать. Опишите окраску воды (слабо-желтоватая; желтая; интенсивно желтая; коричневая; красно-коричневая).
  
• 
  3. Мутность воды описывается по следующим критериям: прозрачная; слабо мутная; мутная; очень мутная.
  
• 
  4. Запах у изучаемой воды, какой он и его интенсивность (никакого запаха, очень слабый, слабый, заметный, отчетливый, очень сильный). Запахи могут быть естественного и искусственного происхождения. Запахи естественного происхождения приведены в таблице.
  

1. 
   Как называются вещества, попадающие в воду из почвы и придающие воде желтую, красноватую и коричневую окраску? 
   
2. 
   Что вызывает появление различных запахов воды?
   

1. 
   Хабибуллин Р.Д., Хабибуллина Л.А., Крылов Ф.Ф. Летняя экологическая работа со школьниками. – Нижний Новгород: Изд.Ю.Николаева, 2000.
   
2. 
   Экологический школьный мониторинг / под ред. Ашихминой Т.Я. – М.: Агар, 2000
   
3. 
   Internet-ресурсы:
   

Прибрежные растения обычно представлены двумя группами:

• 
  Растения, живущие в местах, где много влаги и не выносят даже небольшой засухи: в нашем климате это, например, чистяк лютечный, калужница болотная, стрелолист, вахта трехлистная и др. Такие растения называют гигрофитами. Еще эти растения, которые обитают на мелководье, называют амфибийными. Их стебли и листья высоко поднимаются над водой. Они занимают промежуточное положение между наземными и водными растениями. Именно эти растения являются типичными обитателями берегов.
  
• 
  Растения, характерные для окружающей водоем поймы. Это могут быть типичные лесные растения, если водоем окружен лесом, или луговые. Таким растениям не нужно много влаги, их называют мезофитами. Это, например, известные Вам ландыш, разные виды колокольчиков, тимофеевка и другие травы, почти все деревья: береза, клен, дуб и так далее.
  

Водные растения делятся на несколько групп:

1. 
   На участке, который Вы выбрали раньше при изучении воды, соберите гербарий, сфотографируйте растения на берегу или зарисуйте. По возможности определите собранные Вами растения с помощью определителей.
   
2. 
   На исследуемых участках собрать и описать несколько водных растений, определить с помощью определителя. Так как такие растения, как кубышки, кувшинки, уничтожаются, а некоторые водные растения занесены в Красную Книгу, то растения с крупными плавающими листьями и цветами по возможности описывать, не собирая их из водоема (обязательно на мелководном участке предварительно проверить дно шестом на наличие ям).
   
3. 
   Укажите, к какой группе принадлежит водное растение.
   
4. 
   Отметить наблюдается ли гетерофилия, если да, то зарисовать форму листьев и отметить, какие из них погружены в воду, а какие плавают на поверхности.
   

1. 
   Как называют растения, обитающие в водоеме?
   
2. 
   Что такое гетерофилия, для чего это нужно растению?
   

1. 
   Новиков В.С., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших растений. – М.: Просвещение, 1991.
   
2. 
   Ласуков Р.Ю. Обитатели водоемов: Карманный определитель. – М.: Рольф, 1999.
   
3. 
   Сваллоу С., Стефенс М. Мир ручьев прудов и рек. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1997.
   
4. 
   Христофорова Н.К. Основы экологии. – Владивосток: Дальнаука, 1999.
   
5. 
   Колесников С.И. Биология с основами экологии. –Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.
   
6. 
   Ботаника с основами экологии: Учеб. Пособие для студентов пед. ин-тов /Л.В. Кудряшов и др. – М.: Просвещение, 1979.
   
7. 
   Горышина Т.К. Экология растений. – М.: Высшая школа, 1979
   
8. 
   Крафтс А. Вода и ее значение в жизни растений. – М.: Иностр. лит., 1951
   
9. 
   Культиасов И.М. Экология растений. – М.: Изд-во московского ун-та, 1982
   

В пресных водоемах обитают организмы, относящиеся к нескольким царствам – это бактерии, растения, животные. По образу жизни среди водных обитателей выделяют несколько групп. Живые организмы, обитающие в водной толще, делятся на две группы:

1. 
   Отобрать пробы планктона, перифитона, бентоса.
   
2. 
   Рассмотреть животных и водоросли, используя лупу, микроскоп. По возможности определить водных обитателей с помощью определителя.
   
3. 
   Записать в дневнике, каких представителей планктона, перифитона, бентоса Вы нашли.
   
4. 
   Организмы, которые Вам трудно определить, зарисуйте и подпишите, где их нашли.
   
5. 
   Описать крупных, активно плавающих животных (нектон), увиденных в водоеме, отловить животных, передвигающихся по поверхности воды и определить с помощью определителя.
   

1. 
   Что такое планктон?
   
2. 
   Как называются животные, способные активно плавать и противостоять течениям?
   
3. 
   К какой группе водных животных относится водомерка, и каковы особенности ее строения в связи с этим?
   
4. 
   Что такое перифитон?
   

1. 
   Христофорова Н.К. Основы экологии. – Владивосток: Дальнаука, 1999.
   
2. 
   Энциклопедия Биология. – М.: Советская энциклопедия,1986.
   
3. 
   Колесников С.И. Биология с основами экологии. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.
   
4. 
   Константинов А.С. Общая гидробиология. – М.: Высшая школа, 1979
   

В природе все живые организмы являются пищей для других, такие связи называют трофическими. Благодаря пищевым связям в экосистеме происходит передача энергии от автотрофов, то есть организмов, образующих органические вещества из неорганических, используя солнечный свет (некоторые бактерии, водоросли, растения) к гетеротрофам, которые используют уже готовые органические вещества (животные, бактерии).

Так как один организм может служить пищей для многих других, то пищевые связи обычно переплетаются в сложные сети. Несмотря на сложность трофических сетей, путь каждой порции солнечной энергии, полученной растениями или водорослями, передается всего через 4-6 последовательных звеньев единого ряда, который образуют питающиеся друг другом организмы. Такой ряд называют трофической цепью.

В трофической цепи при поедании одного организма другим происходит передача энергии. Каждое звено в этой цепи называют трофическим уровнем.

Первый трофический уровень – продуценты – организмы, создающие органическое вещество (растения). Следующие уровни составляют организмы, потребляющие готовое органическое вещество - консументы. Второй уровень – это консументы первого порядка – растительноядные; третий уровень – консументы второго порядка – плотоядные, поедающие растительноядных; четвертый уровень – консументы третьего порядка – плотоядные поедающие других плотоядных и так далее.

Некоторые животные-консументы питаются не живыми организмами, а мертвыми остатками, например грифы, стервятники. Их еще называют детритофагами. Разложение отмерших остатков растений и животных осуществляют не только животные, поедающие крупные остатки, но и бактерии и грибы. В отличие от животных, они способны потреблять органические вещества в очень низких концентрациях, их называют редуцентами. Но на редуцентах пищевые цепи не заканчиваются, так как они служат пищей более крупным животным. В водоемах бактерии являются пищей для одноклеточных животных (амеб, инфузорий) и моллюсков.

Таким образом, благодаря пищевым связям все живые организмы связаны друг с другом, а энергия и органическое вещество, заключенное в мертвых остатках, не теряется, а преобразуется, снова вовлекается в круговорот веществ.
Порядок выполнения работы

1. Выберите 4-5 обитателей изучаемого водоема и составьте для каждого пищевую цепь.

2. Для каждого звена в цепи укажите трофический уровень.
Вопросы для обсуждения

1. 
   Что такое трофические связи? 
   
2. 
   Какие группы организмов осуществляют разложение мертвых остатков?
   
3. 
   Определите трофический уровень щуки в цепи водоросли – карась – щука
   

1. 
   Колесников С.И. Биология с основами экологии. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.- 224с.
   
2. 
   Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Основы экологии. – М.: Дрофа, 2004.
   
3. 
   Небел Б. Наука об окружающей среде. Том 1. – М.: Мир, 1993.
   
4. 
   Христофорова Н.К. Основы экологии. – Владивосток: Дальнаука, 1999.
   
5. 
   Соснин Н.И. Биология. Организм. 6 класс. – М.: Дрофа, 2003.
   
6. 
   Константинов А.С. Общая гидробиология. – М.: Высшая школа, 1979