Программа элективного курса «Экологический мониторинг в школе»

МОБУ «Троицкая средняя общеобразовательная школа им. Г.К. Жукова»

 

Программа элективного курса

«Экологический мониторинг в школе»

(для учащихся 8-9 классов)

Автор программы: Ахмирова Наталья Васильевна – учитель географии

МОБУ «Троицкая СОШ имени Г.К.Жукова» Целинного района Республики Калмыкия.

Адрес ОУ: Республика Калмыкия, Целинный район, село Троицкое, улица Чавычалова 11 «а»

с. Троицкое. 2016 год.

1. Пояснительная записка.

Сегодня, как никогда, перед человечеством стоит вопрос о необходимости изменения своего отношения к природе и обеспечения соответствующего воспитания и образования нового поколения.

Особую актуальность этот вопрос приобретает в условиях перехода отечественной школы на стандарты нового поколения, поручений Президента Российской Федерации о включении в них учебного предмета по экологическому образованию, а также с учетом международных обязательств РФ по реализации образования для устойчивого развития, в котором экологическое образование занимает ведущие позиции.

Одной из эффективных форм работы по изучению экологии является исследовательская деятельность, в ходе которой происходит непосредственное общение обучающихся с природой, приобретаются навыки научного эксперимента, развивается наблюдательность, пробуждается интерес к изучению родного края.

Программа «Экологический мониторинг в школе» направлена на организацию школьного экологического мониторинга и представляет собой программу исследовательской деятельности учащихся по изучению экологического состояния природных сред и экосистем.

Проведение исследований по программе школьного экологического мониторинга позволит приобщить большое количество школьников разных возрастов к изучению своей местности, даст возможность формировать у учащихся более глубокие знания по общим, региональным и локальным экологическим проблемам, углубить и закрепить знания по естественнонаучным и гуманитарным предметам.

Исследовательская деятельность в рамках экологического мониторинга вызывает у учащихся чувство сопричастности за судьбу природных объектов, осознание значимости практической помощи природе родного края.

Цель программы: формирование экологических знаний и культуры школьников в ходе исследовательской деятельности; комплексная оценка и прогноз изменений состояния природной среды под влиянием естественных и антропогенных факторов.

Задачи:

• Развитие у учащихся интереса к научным исследованиям.
• Освоение методиками по изучению экосистем.
• Овладение учащимися знаниями основных законов по охране природы.
• Исследование экологического состояния территории села Троицкое и его окрестностей.
• Формирование готовности обучающихся к социальному взаимодействию по вопросам улучшения экологического качества окружающей среды, воспитание и по вопросам улучшения экологического качества окружающей среды, воспитание и пропаганда активной гражданской позиции в отношении защиты и сохранения природы родного края.

Программа «Экологический мониторинг в школе» предназначена для учащихся 8-9 классов.

Программа предполагает проведение занятий с применением разнообразных форм и методов работы (теоретические и практические занятия, полевые практикумы, экскурсии, исследовательские и социальные проекты, природоохранные акции).

Одним из принципов программы является сочетание теоретической экологической подготовки учащихся с исследованиями в окружающей среде (не менее 40% учебных занятий должно проводиться в природе). Экологическое образование не может, осуществляется без практических занятий, которые формируют у детей умения работы в группе, коллективе, правильного сбора, обработки и анализа полученных данных, формулирования выводов и прогнозирования развития экологических ситуаций.

Исследовательская работа школьников в рамках программы «Экологический мониторинг в школе» строится на выполнении определенных экологических проектов. Учащиеся самостоятельно выполняют проект в «малых группах». Каждая группа самостоятельно выбирает тему проекта и проводит исследования на определенной территории. Каждый проект содержит систему заданий ориентированных на изучение различных компонентов экосистемы – рельефа, почвы, растительности и животного мира др.

По результатам проведенных исследований возможно проведение конференций, деловых игр, практических акций по улучшению состояния окружающей среды (уборка мусора, расчистка родников, посадка деревьев).

Итогом изучения курса является презентация проектов на школьной экологической конференции.

Ожидаемый результат:

Овладение основами методики исследовательской деятельности. Прочность усвоение навыков исследовательской деятельности проверяется в ходе применения их на практике при осуществлении проектной деятельности.

Глубокое понимание взаимосвязи объектов и явлений в природе с особенностями быта, традиций, культуры населения своей местности.

Привитие любви к родному краю, формирование бережного отношения к природе, готовность учащихся принимать участие в природоохранной деятельности.

Осуществление природоохранных работ, деятельности по улучшению состояния окружающей среды свей местности.

Участие в районных и республиканских конкурсах и конференциях.

Требования к уровню подготовки учащихся.
Учащиеся должны знать:

Понятия: экология, окружающая природная среда, охрана природы, экологический мониторинг, экологические проблемы,

Особенности экологического состояния природы Республики Калмыкии, Целинного района и села Троицкое. Источники загрязнения.

Проблемы и пути решения улучшения окружающей среды.

Методы исследования природных сред и объектов. Правила личного поведения в природе.

Особо охраняемые природные территории Республики Калмыкия и Целинного района.
Учащиеся должны уметь:

Оценивать экологическое состояние природных объектов и экосистем своей местности.

Выявлять формы воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду.

Прогнозировать улучшение, восстановление, меры по охране природы родного края.

Участвовать в пропаганде экологических знаний и экологически целесообразной деятельности по улучшению окружающей среды своей местности.

Строго соблюдать правила поведения в природе.

2. Учебно-тематический план дополнительной образовательной программы

3. Содержание изучаемого курса дополнительной образовательной программы

Введение. Экологический мониторинг. Его цели и задачи. Структура экологического мониторинга в школе. Требования к оформлению документации (экологических дневников). Выбор и характеристика объектов школьного экомониторинга.

Экскурсия: Школьная экологическая тропа как основной объект экомониторинга.

Тема 1. Физико-географическая характеристика объектов мониторинга. Географическое положение Республики Калмыкия, Целинного района, села Троицкое, микрорайона школы (работа с картами Google). План (карта) исследуемой территории. Мезо-и микрорельеф исследуемых территорий. Микроклимат. Почвы.

Практические работы: Описание географического положения территории. Составление плана микрорайона школы. Описание мезорельефа микрорайона школы. Проведение микроклиматических наблюдений (измерение температуры и в влажности) на территории микрорайона школы.

Тема 2. Методы экологического мониторинга. Биоиндикационные методы. Регистрирующие и накапливающие биоиндикаторы. Физико-химические методы. Метод качественного анализа.

Практические работы: Биотестирование воды с помощью дафний, определение фитотоксичности почв (по методике Рыбальского), физико-химическое апробирование воды.

Тема 3. Методы мониторинга биологических объектов. Мониторинг степного фитоценоза. Мониторинг фауны. Методы изучения энтомофауны. Методика количественного учета птиц и расчета плотности их населения. Мониторинг зеленых насаждений населенных пунктов.

Практические работы: Описание растений на ключевом участке степи, описание жизненности растений, обилия. Кущение (мониторинг энтомофауны) степного участка. Инвентаризация зеленых насаждений села Троицкое.

Тема 4. Методы мониторинга воздушной среды. Биоиндикационные методы. Физико-химические методы изучения загрязнения воздуха.

Практические работы: Определения состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязнения атмосферы. Определения чистоты воздуха по лишайникам. Определение запыленности воздуха по листьям деревьев. Оценка чистоты атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки в районе федеральной трассы с. Троицкое.

Тема 5. Методы мониторинга почв. Растения- индикаторы плодородия почв. Растения – индикаторы залегания грунтовых вод. Растения – индикаторы кислотности почвы. Физико-химические методы исследования почв.

Практические работы: Изучение видового состава и количества почвенных и надпочвенных беспозвоночных животных. Биоиндикация загрязнения почвы с помощью кресс-салата. Приготовление почвенной вытяжки и качественное определение химических элементов в почве.

Тема 6. Методы мониторинга водных объектов. Биоиндикация воды с использованием водорослей. Биоиндикация качества воды по животному населению. Оценка качества воды малых рек по биотическому индексу. Физико-химические методы изучения качества воды.

Практические работы: Определения биотического индекса Сельского пруда по донным беспозвоночным. Изучение химических показателей воды.

Тема 7. Экологическая оценка исследуемой территории. Выбор объектов экомониторинга. Экологическая оценка по статистическим показателям. Экологическая оценка по динамическим показателям.

Практические работы: Выбор объектов полевых исследований (ключевых участков) и описание их параметров.

Тема 8. Экологическая оценка природных сред и объектов по программе мониторинга.

Мониторинг биоты (описание фитоценоза и фауны). Оценка степени загрязнения воздуха. Оценка степени загрязнения почв. Оценка степени загрязнения воды.

Практические работы: Практические работы выполняются в группах по плану работы над определенными проектами.

Итоговая школьная экологическая конференция (представление результатов работы над исследовательскими проектами)

4. Методическое обеспечение.

Темы научно-исследовательских экологических проектов выполненных в рамках реализации программы ««Экологический мониторинг в школе»

«Изучение экосистемы Сельского пруда и влияния СМС на его экосистему»

“Комплексное исследование состояния Сельского пруда»

«Загрязнение воздуха автомобильным транспортом»

«Красноударнинский пруд: прошлое, настоящее, будущее»

«Комплексное исследование ландшафта в районе улицы Садовая»

«Мониторинг объектов Школьной экологической тропы»

«Булгун-сала – родниковая балка»

«Оценка состояния воздуха в районе федеральной трассы села Троицкое»

«Биология и экология тамариска многоветвистого»

«Священное дерево – тамариск»

«Мониторинг экосистемы Сельского пруда»

«Комплексное исследование экологического состояния речки Булгун.»

Методики, используемые при выполнении научно-исследовательских экологических проектов.

1. Методика проведения геоботанических исследований.

Схема описания геоботанических особенностей территории зависит от конкретного ландшафта. Наиболее подробно и развернуто она дается для биогенных ландшафтов. В первую очередь указывается тип растительности:

1. леса (лиственные, смешанные, хвойные);

2. степи (разнотравно-злаковые, дерновинно-злаковые и др.);

3. лесостепи;

4. луга (заболоченные, настоящие, остепненные).

Описание каждого типа ведется по разным схемам, причем оценка параметров приводится в баллах.

Для лесов указывается видовой состав и ярусность: отдельно характеризуются деревья I и II яруса, кустарники, травяной ярус, наличие мохового и лишайникового покрова, подстилка. Отмечается сомкнутость крон (СК). При этом оперируют следующими градациями: СК 20-30 % ─ редкий лес, солнечные лучи проникают; 40-50 % ─ светлый лес до травяного яруса; 80-90 % ─ темный, влажный лес, травяной покров почти не развит.

Оценка густоты кустарникового яруса (Г) ведется в баллах:

– одиночные кустарники (редкий подрост деревьев ─ доминант) ─ 1 балл;

– кустарники группами, но сплошных зарослей нет ─ 2 балла;

– плотная, труднопроходимая стена кустарников и подроста деревьев ─ 3 балла.

В баллах характеризуется и проективное покрытие (ПП) травяного яруса лесов, степей и лугов:

– несомкнутый травяной покров, единичные растения ─ 5-10 %, ─ 1 балл;

– растения довольно близко располагаются друг от друга, но между ними значительные расстояния. Площадь развития растений ─ 20-25 %, ─ 2 балла;

– растения близко находятся друг около друга, образуя сомкнутый покров, но видны дыры ─ 30-50 %, ─ 3 балла;

– растения образуют “ажурный” сомкнутый покров 60-70 %, ─ 4 балла;

– растения образуют плотный многоярусный покров (влажный луг, разнотравно-типчаково-ковыльная степь) 100 %, ─ 5 баллов.

В описание лугов и степей входит состав разнотравья (в %), высота травостоя, ПП. Характеристика лесостепи сочетает признаки вышеперечисленных ландшафтов и дополняется процентным соотношением деревьев и степной растительности.

Наконец, вне зависимости от типа растительности, отмечается ее санитарное состояние (СС) и антропогенное воздействие на растительный покров (АВ). СС оценивается в баллах:

– наличие валежника (почти разложившийся, покрытый лишайником, мхом, грибами или свежесваленные деревья) ─ 1 балл;

– сухостой (а) сухие верхушки, б) сухие отдельные деревья, в) сухие группы деревьев) ─ 2 балла;

– повреждения листвы (а) высыхание, б) пятнистость, в) скручивание листьев, г) хлороз, д) уничтожение листвы личинками насекомых) ─ 3 балла;

– наличие нехарактерных для растений утолщений (а) на стволах, б) на ветвях) ─ 5 баллов.

Кроме того, указываются размеры участка с плохим состоянием растительности. Характеризуются видимые изменения всех составных частей ландшафта. Указывается возможная причина плохого санитарного состояния.

Обилие обычно отмечается по шкале О. Друде:

сорз (copiosae - очень обильно) — растения почти сплошь закрывают почву; проективное покрытие 70-90 %;

сор2 (обильно) - растений много, перекрытия нет; проективное покрытие 70 -50 %;

сор1 (довольно обильно) - растений значительно меньше; проективное покрытие 50 - 30%;

sp (sparsae - рассеянно, в небольшом количестве) - растение приходится искать; проективное покрытие 30-10 %;

sol (solitariae - единично) - растения обнаруживаются при тщательном осмотре площади; проективное покрытие менее 10 %;

un (unikum - единственный экземпляр) - на всей площади обнаружено лишь одно растение данного вида.

2. Качественное определение химических элементов в почве.

Качественный химический анализ почвенного раствора является одним из простых и доступных методов обнаружения «нежелательных элементов».

Анализ водной вытяжки почв описан русским ученым Н. Комовым (1788 г.), а с конца ХIХ века он используется как основной метод для определения степени и характера засоленности почв и решения других практических задач. В лаборатории для получения водной вытяжки используют дистиллированную воду.

1. Образцы почвы были взяты с глубины 5 см, сложены в три разных полиэтиленовых пакета. Каждая проба была перемешана, высушена на воздухе в течение 7 дней, удалены из почвенных смесей листья, корни и камни, измельчены все комки до размеров 2-3 мм в диаметре и пересыпаны в бумажные пакеты с этикетками.

2. Для приготовления водной вытяжки на весах отмерялось по 50 г почвы из каждого пакета. В каждый из трех стаканов с образцами почв добавлялось по 125 мл дистиллированной воды, до соотношения почва: вода - 1:2,5. Смесь в каждом стакане тщательно перемешивалась в течение 4 минут, затем суспензия была отфильтрована через бумажный фильтр.

Ионы свинца. Для обнаружения ионов свинца в почвенных образцах использовался метод капельного анализа. На рабочем столе выкладываются три предметных стекла. На отдельные стекла наносится по 1 капле каждой вытяжки. Затем к каждой капле вытяжки добавляется по капле реагента KI. На всех пластинках не было обнаружено видимых изменений (выпадение осадка в виде желтых хлопьев). Следовательно, во всех трех пробах качественные реакции на свинец дали отрицательный результат.

Хлорид-ионы обнаруживают с помощью 2%-ного раствора нитрата серебра АgNО3, путем добавления нескольких капель. В результате взаимодействия ионов хлора с ионами серебра выпадает белый творожистый осадок. Помутнение будет тем значительнее, чем больше концентрация хлорид-ионов в воде.

 Карбонат-ионы.  Небольшое количество почвы помещают в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Сульфат-ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-го раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов – сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лиши на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов – тысячные доли процента.

Железо (III). В две пробирки внести по 3мл вытяжки. В пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6)]. Появившееся красное окрашивание в пробирке свидетельствует о наличии в почве соединений железа (III).По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.

Алюминий. К 5 мл почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%-ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.

3. Методика биоиндикации загрязнения воздуха по листьям древесных растений

Существует несколько способов измерения площади листьев. По методике М.С. Миллера – это весовой метод, при помощи светочувствительной бумаги, подсчета квадратиков на миллиметровой бумаге, планиметрический. Модификацией данного метода является разработка Л.В. Дорогань, где предварительно для древесной породы определяется переводной коэффициент, а затем, путем измерение длинны и ширины производят массовые вычисления листьев. Это значительно ускоряет работу при больших выборках, что необходимо при выполнении дипломных и научных работ, когда в измерение включается большое количество образцов.

Оборудование, материалы:

Писчая бумага

Ножницы

Линейка

Весы торсионные, или аптекарские, с разновесами.

Листья древесных растений с простой и небольшой листовой пластинкой: Липы, клена, березы или тополя.

Ход работы:

Во время экскурсии (ее разумнее проводить в сентябре - начале октября) срезают нужное количество листьев каждой древесной породы, с деревьев, растущих в разных условиях, затем складывают в пакеты и относят в лабораторию.

Установление переводного коэффициента основано на сравнении массы квадрата бумаги с массой листа, имеющего такую же длину и ширину. Для этого берут бумагу, лучше в клеточку и очерчивают квадрат, равный длине и ширине, а затем аккуратно обрисовывают его контур. Вычисляют площадь квадрата бумаги, вырезают и взвешивают его, затем вырезают контур листа и так же взвешивают.

Из полученных данных вычисляют переводной коэффициент по формулам 1 и 2.

Где:

K – Переводной коэффициент

S – Площадь листа (л), или квадрата бумаги (кв).

P – Масса квадрата бумаги, или листа

Вычисление коэффициента производится на основании средних факторов (6- 7 листьев). Таким же расчетом он устанавливается отдельно для каждого вида растений.

Затем измеряют длину (А) и ширину (В) и умножают на переводной коэффициент (К) (формула3):

Получаем ряд значений изменчивости площади листьев для каждой древесной породы в разных экологических условиях.

Для каждого ряда вычисляют среднеарифметические величины, сравнивают между собой.

В случаях большой выборки строят вариационные кривые, сравнивают между собой.

При сборе материала для биоиндикационных исследований следует учитывать следующие правила:

В качестве модельного объекта выбирается обычный, широко распространенные виды. Начинать сбор материала необходимо после завершения интенсивного роста листьев, что примерно соответствует концу июня и до их опадания осенью. Для анализа используют только средневозрастные растения, избегая молодые экземпляры и старые. Листья берутся из нижней части кроны, на уровне поднятой руки, с максимального количества доступных веток (стараясь задействовать ветки разных направлений) условно - на север, юг, запад, восток. Листья стараются брать примерно одного, среднего для данного вида размера. Повреждённые листья могут быть использованы в исследовании, если не затронуты участки, с которых будут сниматься значения промеров.

4. Оценка уровня загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами автотранспортных средств (по концентрации углерода)

Формула оценки концентрации окиси углерода (Ксо) используется для расчетов в Киевском и Харьковском автомобильно-дорожных институтах (Бегма и др., 1984; Шаповалов,1990).

К со= (0,5+0,01N*КТ)*КА * КС * КВ * КП,

0,5- фоновое загрязнение атмосферного воздуха нетранспортного происхождения, мг/м3.

N- суммарная интенсивность движения автомобилей на городской дороге, автом./ час.

КТ – коэффициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух окиси углерода.

КА – коэффициент, учитывающий аэрацию местности.

КС - коэффициент, учитывающий изменения концентрации углерода в зависимости от скорости ветра.

КВ - то же относительно влажности воздуха.

КП – коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода у пересечений.

Коэффициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле:

КТ =∑PI KТI,

Где Рi – состав движения в долях единиц Значение КТI определяется по таблице.

Значение коэффициента КА, учитывающего аэрацию местности, определяется по таблице.

Коэффициент изменения концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра КС определяется по таблице.

Значение коэффициента КВ, определяющего изменения концентрации окиси углерода в зависимости от относительной влажности воздуха, приведено в таблице .

Коэффициент увеличения загрязнения воздуха окисью углерода у пересечений приведен в таблице.

ПДК автотранспорта по окиси углерода равно 5мг/м3.

5. Исследование физико-химических свойств воды

Определение прозрачности воды.

Прозрачность воды характеризует фотосинтетическую активность в водоеме. В стеклянный цилиндр налить исследуемую воду так, чтобы высота составляла 20 см, и дать ей отстоятся 25 мин. Оценивают прозрачность по следующим характеристикам:

а) вода сильно мутная

б) слабо прозрачная (слегка мутная)

в) прозрачная

г) очень прозрачная.

Определение запаха воды.

Наливают в колбу воду, плотно закрывают пробкой и оставляют на несколько часов. Затем открывают и нюхают. Запах может быть землистый, сероводородный, гнилостный, болотный, аммиачный, резиновый, хлорный и др. Оценивают запах по следующей шкале:

а) 1 балл – нет запаха

б) 2 балла – чуть заметный запах

в) 3 балла – устойчивый запах (вода для питья не пригодна)

г) 4 балла – сильный запах.

Определение окисления воды.

Налить в пробирку 10 мл воды, добавить 0,5 мл 30% серной кислоты и 1 мл 0,01% раствора перманганата калия, смесь перемешать и оставить на 40 минут при температуре 10С.

Определение окисления воды.

Экспресс – метод определения сульфатов в воде.

В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, добавляют три капли 10% ВаСl и три капли 25% НCl. Пробирку не взбалтывают.

Критерии оценки содержания сульфатов.

Экспресс – метод содержания хлоридов в воде.

К 5мл воды добавить 2 – 3 капли 30% азотной кислоты и три капли 10% раствора нитрата серебра.

Критерии содержания хлоридов.

Определение рН воды.

РН – это логарифмический показатель концентрации ионов водорода в воде. Являясь жизненно важным параметром, он определяет состояние кислотности, а значит ее обитателей.

Для определения рН используется индикаторная бумага.

1 – 6 - кислая среда

7 – нейтральная

7 – 14 – щелочная среда

Вода считается чистой, если рН составляет 6,5 – 7,5.

Литература:

1. Зубарев А.Е.   Изучение физико-географических характеристик исследуемой территории при проведении школьного экологического мониторинга.   / /   Материалы по дополнительному экологическому образованию учащихся (сборник статей). Вып. II.   Под ред. М.Н. Сионовой и Э.А. Поляковой.   Калуга:   КГПУ им. К.Э. Циолковского   -   2005 C. 75-102.
2. Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е. испр. И доп./Под ред. Т.Я.Ашихминой. М.: Академический проект, 2006.-416с.
3. Экологический мониторинг: Методическое пособие для учителей и преподавателей учреждений системы школьного образования. Российское экологическое федеральное информационное агентство (РЭФИА). Москва, 1996.
4. Федорова А. И., Никольская А. Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. Учебное пособие. Воронеж, 1997.

 

1. /data/files/e1475694971.pptx (Приложение к программе "Экологический мониторинг в школе")
2. /data/files/p1475696107.pptx (Приложение к программе "Экологический мониторинг в школе")