Методические указания по выполнению практических занятий по дисциплине: "Экология"

гбпоу белебеевский гуманитарно-технический колледж

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ

по выполнению практических работ

по экологии

для специальности 09.02.03, 15.02.01, 15.02.03, 15.02.08

профессии 43.01.09, 13.01.10, 08.01.06, 08.01.07, 13.01.05, 15.01.05

2019

Практическая работа №1

Описание антропогенных изменений в естественных природных ландшафтах местности.

Цель: Определить роль и место человека по отношению к экосистемам в биосфере.

Общие сведения

Под нишей в экологии понимают место вида в пространстве. Под статусом понимают отношение к факторам среды. В природном ландшафте, где ещё не отмечено влияние современной культуры, преобладают крупные деления - лесные массивы, степи или водные пространства. Освоение человеком территорий вызывает дробление ландшафта на части. Появляются новые факторы, влияющие на облик ландшафта: включение в него, во-первых, элементов, изменяющих поверхность земли, - сельскохозяйственных площадей, водоемов, автомобильных и железных дорог, отвалов пустой породы, заброшенных карьеров и прочих неудобных земель. Во-вторых, элементов, изменяющих объемно-пространственную структуру ландшафта, - населенных пунктов, промышленных сооружений, сети электропередач и прочих сооружений. Эти факторы сильно изменяют природный ландшафт. Часто, неразумное использование природных богатств, приводит к обезображиванию отдельных элементов ландшафта, а порой и к полному разрушению естественного облика целых районов.

Хозяйственная деятельность человека привела к появлению в природной среде планеты не свойственных ей ландшафтов; характеризуемых как антропогенные ландшафты. К ним относятся:

городские ландшафты и их компоненты, включающие жилые и индустриальные районы. Особенностью таких ландшафтов является изменение и загрязнение в результате техногенной урбанизации компонентов природных ландшафтов и условий формирования поверхностного стока, общее сокращение площадей, занятых растительностью, наличие производственных сфер, оказывающих на окружающую среду вредное воздействие

сельскохозяйственные ландшафты, отличающиеся от природных однообразием, вследствие возделывания монокультур, когда почвы обеднены элементами питания, естественные природные сообщества угнетены

ландшафты, образованные в результате деятельности горнодобывающих предприятий, характеризуемые изменением вертикальной планировки местности и создания карьеров, отвалов, терриконов

ландшафты, сформированные в ходе нефтедобычи, отличающиеся изменением состава почв и грунтовых вод, а также искажением путей миграции сухопутных животных

Большая часть людей живёт в городах, поэтому находящиеся в равновесии с природой города – это цель деятельности человечества. Одной из задач в достижении этой цели является разумная деятельность в плане проектирования и организации культурных ландшафтов.

Правило Линдемана (10%)

Сквозной поток энергии, проходя через трофические уровни биоценоза, постепенно гасится. В 1942 г. Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, или закон (правило) 10%, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице»: продуцент – консумент – редуцент) в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Обратный поток, связанный с потреблением веществ и продуцируемой верхним уровнем экологической пирамиды энергии более низкими ее уровнями, например, от животных к растениям, намного слабее – не более 0,5% (даже 0,25%) от общего ее потока, и потому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится.

Если энергия при переходе на более высокий уровень экологической пирамиды десятикратно теряется, то накопление ряда веществ, в том числе токсичных и радиоактивных, в примерно такой же пропорции увеличивается. Этот факт фиксирован в правиле биологического усиления. Оно справедливо для всех ценозов. В водных биоценозах накопление многих токсичных веществ, в том числе хлорорганических пестицидов, коррелирует с массой жиров (липидов), т.е. явно имеет энергетическую подоснову.

Выполнение работы

Задание 1

Постройте схему и опишите модель естественного природного ландшафта местности с учетом антропогенных изменений.

Например:

Задание 2

На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.

Задание 3

В экосистеме может жить только 10 буйволов массой 600 кг каждый (1 кг массы содержит 1000 ккал энергии). Рассчитайте необходимую для питания буйволов массу растений (в тоннах). Если известно, что в 1 кг растений содержится 600 ккал. Переход энергии с одного трофического уровня на другой происходит в соответствии с правилом Линдемана.

Задание 4

Если предположить, что волчонок с месячного возраста, имея массу 1 кг, питался исключительно зайцами (средняя масса 2 кг), то подсчитайте, какое количество зайцев съел волк для достижения им массы в 40 кг и какое количество растений (в кг) съели эти зайцы.

Задание 5

1м² площади экосистемы дает 800 г сухой биомассы за год. Построить цепь питания (4 трофических уровня) и определить, сколько гектаров необходимо, чтобы прокормить человека массой 70 кг (из них 63% составляет вода).

Контрольные вопросы

1.Перечислите, чем отличается действие антропогенных факторов от природных на живые организмы, экосистемы, биосферу. Объясните причину этих отличий.

2.Назовите основные элементы среды, окружающей человека.

Практическая работа № 2

Тема: Описание жилища человека как искусственной экосистемы.

Цель: Выяснить, является ли квартира экосистемой; что ее отличает от природной экосистемы; что входит в понятие «экологически чистое» жилище.

Общие сведения

Квартира — не только укрытие от неблагоприятных условий окружающего мира, но и мощный фактор, воздействующий на человека и в значительной степени определяющий состояние его здоровья. На качество среды в жилище влияют:

— наружный воздух;

— продукты неполного сгорания газа;

— вещества, возникающие в процессе приготовления пиши;

— вещества, выделяемые мебелью, книгами, одеждой и т. п.;

— продукты табакокурения;

— бытовая химия и средства гигиены;

— комнатные растения;

— соблюдение санитарных норм проживания (количество людей и домашних животных);

— электромагнитное загрязнение и др.

Концентрация загрязняющих веществ в квартирах в 2-5 раз выше, чем на улице города. Квартира как экосистема является гетеротрофной системой, похожей на город, но миниатюрный. Она существует за счет поступления энергии и ресурсов, так как главные ее обитатели – люди и животные, гетеротрофы.

Автотрофы в квартире – это комнатные растения (цветы в горшках, петрушка в ящиках на подоконнике или на лоджии, водные растения и микроорганизмы в аквариумах и т.п.). Растения в квартире улучшают эстетическую и гигиеническую картину: улучшают настроение, увлажняют атмосферу и выделяют в нее полезные вещества – фитонциды, убивающие микробов. Живут в домах и лекарственные растения – алоэ, каланхоэ, лук и подобные им. Лучший очиститель воздуха в квартире – хлорофитум, а борец с микробами – герань.

Выполнение работы

1. Дайте экологическую характеристику своего места жительства:

название населенного пункта, местонахождение, характеристика почвы, наличие вблизи автомобильных дорог, предприятий, зеленой зоны, характеристика двора, тип здания, наличие водоемов, характер водоснабжения.

2.Схематично изобразите квартиру и внесите в нее следующие параметры:

а.) виды энергии, поступающие в квартиру извне;

б.) какие продуценты, консументы и редуценты участвуют в образовании экосистемы квартиры, приведите примеры и укажите роль представителей каждой группы, какие связи между ними существуют;

в.) определите виды отходов в своей квартире.

3. Составьте схему «Источники загрязнения среды в жилище», указать на ней загрязняющие вещества, установить, как эти вещества воздействуют на человека, как снизить их влияние в квартире.

Контрольные вопросы

1.Что такое «канцерогены», и какие канцерогены могут быть в квартире?

2. Какие факторы влияют на здоровье человека и как снизить их негативное воздействие?

3.Какое влияние на организм человека оказываю гепатогенные зоны?

Практическая работа №3

Решение экологических задач на устойчивость и развитие

«Экологический след»

Цель: Найти способ решения экологических проблем и формировать собственную позицию по отношению к сведениям касающимся понятия «устойчивое развитие»

Общие сведения

«Экологический след» – это условное понятие, отражающее потребление человечеством ресурсов биосферы. Это площадь (в гектарах) биологически продуктивной территории и акватории, необходимой для производства используемых нами ресурсов и поглощения и переработки наших отходов.

«Экологический след» - это индикатор устойчивого развития, характеризующий деятельность человека в окружающей среде. Он учитывает, в какой степени умение человека хозяйствовать на разных уровнях соответствует емкости природных экосистем.

Наша планета располагает 1.8 га на человека независимо, в какой стране он проживает. Следовательно, каждый житель планеты может "давить" на 1.8 гектара земли, не нарушая природных механизмов восстановления. Но ресурсное пространство используется крайне неравномерно. Независимо от площади территории страны, за счет международной торговли и привлечения рабочей силы эмигрантов страна использует еще и ту землю, которая фактически ей не принадлежит. Так, в пределах 1,8 га на человека находится природопользование лишь в 58% стран мира. В 20% стран расходуют ресурсы, как будто в нашем распоряжении находится 2 га Земли, в 9% стран – 3га, в 3% стран - 4 га суши планеты.

Этот подход был подхвачен различными экологическими организациями для продвижения природоохранных идей в массы. Одним из результатов их деятельности является возможность определить свой индивидуальный вклад в сложившуюся экологическую ситуацию.

Выполнение работы

Задание 1. Ответьте на вопросы анкеты и определите, сколько природы вам надо, чтобы жить так, как вы живете

Вопросы анкеты

1. Жилье

1.1. Площадь вашего жилья небольшая +7

1.2. Большая, просторная квартира +12

1.3. Коттедж на две семьи +23

Полученные очки разделите на то количество людей, которое живет в вашей квартире или в вашем доме.

2. Использование энергии

2.1. Для отопления вашего дома используются нефть, природный газ или уголь +45

2.2. Дома вы тепло одеты, а ночью укрываетесь двумя одеялами –5

2.3. Отопление вашего дома устроено так, что вы можете его регулировать в зависимости от погоды –10

2.4. Большинство из нас получает электроэнергию из горючих ископаемых +75

2.5. Энергия, которой вы пользуетесь, вырабатывается силой воды на ГЭС или другими возобновляемыми источниками (ветер, Солнце) + 2

2.6. Выходя из комнаты, вы всегда гасите в ней свет –10

2.7. Вы всегда выключаете бытовые приборы, не оставляя их в дежурном режиме – 10

3. Транспорт

3.1. В школу вы ездите городским транспортом +25

3.2. Вы ездите на обычном легковом автомобиле +40

3.3. Вас возят в школу на большом и мощном автомобиле +75

3.4. В школу вы идете пешком или едете на велосипеде +3

3.5. На отдых вы летаете самолетом +85

3.6. В каникулы вы ехали на поезде, причем путь занял до 12 часов +10

3.7. На отдых вы ехали на поезде, причем путь занял более 12 часов +20

4. Питание

4.1. В продуктовом магазине или на рынке вы покупаете в основном свежие продукты (хлеб, фрукты, овощи, рыбу, мясо) местного производства, из которых сами готовите обед +2

4.2. Вы предпочитаете уже обработанные продукты, полуфабрикаты, свежемороженые готовые блюда, нуждающиеся только в разогреве, а также консервы, причем не смотрите, где они произведены +14

4.3. В основном вы покупаете готовые или почти готовые к употреблению продукты, но стараетесь, чтобы они были произведены поближе к дому +5

4.4. Вы едите мясо 2–3 раза в неделю +50

4.5. Вы едите мясо три раза в день +85

4.6. Вы предпочитаете вегетарианскую пищу +30

5. Использование воды и бумаги

5.1. Вы принимаете ванну один–два раза в неделю +2

5.2. Вы принимаете ванну ежедневно +14

5.3. Вместо ванны вы ежедневно принимаете душ +4

5.4. Время от времени вы поливаете приусадебный участок или моете автомобиль водой из шланга +4

5.5. Если вы хотите прочитать книгу, то всегда покупаете ее +2

5.6. Книги вы берете в библиотеке или обмениваетесь с друзьями –1

5.7. Одинаково часто бывает и так и так +1

5.8. Прочитав газету, вы ее выбрасываете +10

5.9. Выписываемые или покупаемые вами газеты читает после вас еще кто-то +5

6. Бытовые отходы

6.1. Все мы создаем большое количество отходов и мусора +100

6.2. За последний месяц вы хоть раз сдавали бутылки –15

6.3. Выбрасывая мусор, вы откладываете макулатуру, чтобы сдать ее в приемный пункт –17

6.4. Вы сдаете пустые банки из-под напитков и консервов –10

6.5. Вы выбрасываете в отдельный контейнер пластиковую упаковку –8

6.6. Вы стараетесь покупать в основном не фасованные, а развесные товары; полученные в магазине баночки, коробочки, пакетики и бутылки стараетесь использовать в хозяйстве –15

6.7. Из домашних отходов вы делаете компост для удобрения своего участка –5

Если вы живете в городе с населением в полмиллиона человек и больше, умножьте полученный результат на 2.

Подведение итогов: разделите полученный результат на 100 – и вы узнаете, сколько гектаров земной поверхности нужно, чтобы удовлетворить все ваши потребности, и сколько потребовалось бы планет, если бы все люди жили так, как вы!

Примечание. Чтобы всем нам хватило одной планеты, на 1 человека должно приходиться не более 1,8 га продуктивной земли. Для сравнения: средний житель США использует 12,2 га (5,3 планеты!), средний европеец - 5,1га (2,8 планеты), а средний житель Мозамбика - всего 0,7 га (0,4 планеты). Средний житель России использует 4,4 га (2,5 планеты). Ваш результат.......... га (.........планет).

Задание 2. Ответьте на вопросы:

1. Ответ на какой вопрос имел наибольший вклад в размер вашего отпечатка? Можно ли уменьшить затраты природных ресурсов применительно к вашему случаю?

2. Кто использует большее количество ресурсов: любитель мяса или вегетарианец? Исследователи подсчитали, что одна тонна еды, полученная из растений и злаков, затрачивает в среднем 0.78 га земли для своего производства по сравнению с 2.1 га для производства одной тонны мясной пищи. Какое экологическое правило при этом подтверждается?

3. Какой вид транспорта является наиболее «ресурсоемким»? Почему?

4. Почему размер жилья так значимо влияет на размер экологического отпечатка?

5. Как влияет на размер следа географическое положение места проживания человека?

Задание 3.

Расположите в правильном порядке организмы в пищевой цепи. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.

1) зёрна пшеницы

2) рыжая лисица

3) клоп вредная черепашка

4) степной орёл

5) обыкновенный перепел

Практическая работа №4

Сравнительное описание естественных природных систем и агроэкосистемы.

Цель работы: Закрепление знаний о строении, свойствах и устойчивости  природных и антропогенных экосистем.

Оборудование: фотографии и видеоматериалы природных и искусственных экосистем.

Выполнение работы:

Задание 1

Сравните данные экосистемы и заполните таблицу.

Оформление:

Задание 2

2.1 Установите последовательность процессов, вызывающих смену экосистем.

1) заселение территории мхами и кустистыми лишайниками

2) появление кустарников и полукустарников

3) формирование травяного сообщества

4) появление накипных лишайников на скальных породах

5) формирование лесного сообщества

2.2 Установите последовательность смены экосистем.

1) Озеро

2) Болото

3) Лес

4) Луг

2.3 Установите, в какой последовательности в пищевой цепи должны располагаться перечисленные организмы.

1) Насекомые

2) Растения

3) Хищные птицы

4) Насекомоядные птицы

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры природных экосистем

2. Приведите примеры агроэкосистем. Почему в агроэкосистеме короткие цепи питания?

3. Расскажите о возможности управления экологическими системами