Исследования с использованием возможностей мобильного телефона приложения раздела «умные инструменты»

Варианты индивидуальных исследовательских работ в карантине

Для тех , кто переживает карантин в доме с приусадебным участком:

1. Тема

Опыт 1

ОПЫТ 2

2.Тема: Определение загрязнения атмосферного воздуха по состоянию хвои и

шишек сосны обыкновенной

Под действием загрязнителей происходит подавление репродуктивной деятельности сосны. Число шишек на дереве снижается, уменьшается число нормально развитых семян в шишках, заметно изменяются размеры женских шишек (на 15-20%).

Информативным по техногенному загрязнению является и продолжительность жизни хвои сосны (от 1 до 4-5 и более лет).

Цель работы: оценка загрязнения атмосферного воздуха диоксидом серы с помощью сосны обыкновенной.

Оборудование и материалы: штангенциркуль, мерная лента или полоска миллиметровой бумаги, хвоя сосны из различных зон города.

Порядок выполнения работы:

Опыт 1. Определение состояния хвои сосны обыкновенной

1. С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5-10 деревьев сосны в 15-20-летнем возрасте отобрать 200-300 пар хвоинок второго и третьего года жизни.

2. Провести анализ хвои в лаборатории. Вся хвоя делится на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания) и подсчитывается число хвоинок в каждой группе.

3. Занести данные в рабочую таблицу (таблица 1).

Таблица 1 – Определение состояния хвои сосны обыкновенной для оценки загрязненности

атмосферы (вносятся все обследованные участки)

Признаки

Номера участка

Всего обследовано хвоинок

Всего хвоинок с пятнами

Всего хвоинок с усыханием

Дата отбора проб

Сделать вывод о состоянии атмосферы в городе.

Опыт 2. Определение состояния шишек сосны обыкновенной

1. В осеннее или зимнее время на участке отобрать 100-200 шишек (по 10 шишек с

10-20 деревьев 30-40-летнего возраста) и определить их линейные размеры

штангенциркулем, мерной лентой или полоской миллиметровой бумаги.

2. Полученные данные занести в рабочую тетрадь.

3. Подсчитать средние для участка длину и диаметр шишек и занести данные в

таблицу 2.

Таблица 2 – Определение размеров шишек сосны обыкновенной (вносятся все

обследованные участки)

Признаки

Номера участка

Всего обследовано шишек, шт.

Средняя длина шишки, мм

Средний диаметр шишки, мм

Дата измерения

4. Делается вывод о состоянии атмосферного воздуха в городе.

Опыт 3. Определение продолжительности жизни хвои сосны обыкновенной

1. С целью определения продолжительности жизни хвои на каждом участке

осмотреть не менее 100-200 деревьев. Для удобства проведения исследования методом

визуального осмотра выбираются невысокие деревья в возрасте 10-15 лет.

2. Результаты осмотра занести в таблицу 3.

Таблица 3 – Определение продолжительности жизни хвои

1. Возраст хвои

2. Число деревьев с данной продолжительностью жизни хвои

3. Возраст хвои 4 года и более

4. Возраст хвои 3 года

5. Возраст хвои 2 года

6. Хвоя только текущего года

7. Дата отбора проб

3. По данным таблицы 3 рассчитать индекс продолжительности жизни хвои (Q) по

формуле:

Q = 3 В1 + 2 В2 + 1 В3 / В1 + В2 + В3,

где: B1, В2, В3 – число осмотренных деревьев с данной продолжительностью жизни

хвои.

4. Сделать вывод о состоянии атмосферы в городе. Чем выше индекс Q, тем

больше продолжительность жизни хвои сосны, а значит и чище воздух.

Контрольные вопросы:

1. Описать внутреннее строение хвоинки сосны обыкновенной.

2. Описать строение женской шишки сосны обыкновенной.

3. Охарактеризовать воздействие диоксида серы на хвойные растения.

3.Тема: Биоиндикация антропогенного загрязнения атмосферы с помощью

лишайников

Опыт 1. Определение загрязнения воздуха диоксидом серы методом трансект

1. Выбрать вид дерева, который наиболее распространен на исследуемой территории.

2. Разместить перпендикулярно насыщенной автотранспортом загородной дорогое, примыкающей к лесному массиву, состоящему из небольшого разнообразия древесных видов (например, дубовое насаждение с примесью граба), трансекту длиной 1-2 км.

3. Разбить трансекту на участки: 1) возле дороги, 2) в 100 м, 3) в 500 м, 5) в 1000 м.

4. Заложить на каждом участке пробные площади размером 20*20 м, 50*50 м, 100*100 м (в зависимости от разреженности насаждения).

5. На каждой пробной площади следует провести учет следующих параметров: а) общее число видов лишайников; б) степень покрытия слоевищами лишайников каждого дерева; в) частота встречаемости каждого вида; г) обилие каждого вида. При этом могут

быть употреблены следующие градации (таблица ).

Оценка загрязненности территории по частоте встречаемости и степени проективного покрытия лишайников

Оценка Частота встречаемости Степень покрытия

1 Очень редкая Очень редкая

2 Редкая Низкая

3 Небольшая Средняя

4 Большая Большая

5 Очень высокая Очень большая)

Опыт 2. Определение уровня загрязненности воздуха диоксидом серы методом

квадратов

1. Выбрать площадку для обследования (парк, двор и т.д.), чтобы на ней было не

менее 10 здоровых деревьев одного вида, примерно одного возраста и высоты.

2. Ограничить пробную площадку на стволе прозрачной рамкой размером 10*10

см, которая разделена внутри на квадратики по 1 см2.

3. Рамку приложить к дереву, подсчитать количество квадратиков с лишайниками.

Отметить виды лишайников и процент от общей площади, которую занимает каждый вид.

Указать жизнеспособность каждого вида: есть ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище. На каждом дереве описывают одну пробную площадку на северной

стороне на высоте глаз (около 150 см).

4. Определить размеры «розеток» лишайников и степень покрытия в процентах.

Оценка встречаемости и покрытия дается по 5-бальной шкале . В городе также

можно оценивать степень покрытия лишайниками заборов, столбов и т.п.

Таблица 3 – Оценка частоты встречаемости и степени покрытия лишайников по

пятибалльной шкале

Частота встречаемости (в %)- Степень покрытия (в %) -Балл оценки

1. Очень редко Менее 5% Очень низкая Менее 5% 1

2. Редко 5-20% Низкая 5-20% 2

3. Редко 20-40% Средняя 20-40% 3

4. Часто 40-60% Высокая 40-60% 4

5. Очень часто 60-100% Очень высокая 60-100% 5

5. Сделать расчет средних баллов встречаемости и покрытия для каждого типа

роста лишайников – накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К).

6. Рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле:

ОЧА = (Н + 2 * Л+3 * К) / 30.

Имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией диоксида серы в атмосфере .

Влияние загрязнения воздуха на встречаемость лишайников

Зона загрязнения -Оценка встречаемости лишайников -Загрязнение

воздуха диоксидом серы, мг/м3

1 Лишайники отсутствуют на деревьях и камнях > 0,3-0,5 Очень сильное

2 Лишайники отсутствуют на деревьях и камнях.

На северной стороне деревьев и в затененных

местах встречается водоросль плеврококк 0,1-0,3 Сильное

3 Серо-зеленоватые накипные лишайники (леканора, фисция) на деревьях 0,05-0,1 Умеренное

4 Накипные лишайники (леканора, фисция и др.) 0,01-0,05 Относительно чистый воздух

5 Накипные лишайники (леканора и др.), появление листоватых лишайников (пармелия) 0,005-0,009 Чистый воздух

6 Появление кустистых лишайников (эверния, уснея) < 0,005 Очень чистый воздух

Чем выше показатель ОЧА (ближе к 1), тем чище воздух местообитания.

7. Подготовить стенд-макет с лишайниками, собранными в городских условиях.

Контрольные вопросы:

1. Рассмотреть значение, историю и современные направления лихеноиндикации.

2. Описать строение лишайников.

3. Охарактеризовать физиологические особенности лишайников, позволяющие

использовать их в качестве биоиндикаторов атмосферного загрязнения диоксидом серы.

Привести результаты измерений и сделать выводы

4.Тема: Лихеноиндикация рекреационной нагрузки на почвы пригородных

биоценозов

Рекреациями называют места отдыха человека. Это, прежде всего леса и водоемы.

В ходе рекреации человек активно и чаще всего негативно влияет на окружающую среду.

Выделяют пять основных стадий дигрессии лесных экосистем в результате рекреационной

нагрузки:

1) дорожно-тропиночная сеть слабо выражена, значительных изменений

растительности не происходит; 2) дорожно-тропиночная сеть занимает 5-10 %;

3) дорожно-тропиночная сеть занимает 20-30 %; 4) дорожно-тропиночная сеть

занимает около 50 %, происходит исчезновение лесных видов, уменьшение их

проективного покрытия, идет внедрение луговых и сорных видов; 5) дорожно-

тропиночная сеть занимает 90 %, преобладает луговая и сорная растительность.

В дубравах выявлено пять этапов рекреационной дигрессии растительного покрова,

в ходе которых коренные ненарушенные дубравы переходят в малонарушенные. В

коренных дубравах во втором древесном ярусе обычны липа, клен остролистный. В

подлеске преобладает лещина. Травяной ярус разреженный, образован неморальными

растениями, характерно разнообразие эфемероидов. В малонарушенных дубравах липа и

клен отсутствуют, кустарниковый ярус хорошо развит, число эфемероидов резко

сокращается. В нарушенных дубравах подлесок из лещины разреживается. Из травяного

яруса выпадают наиболее теневыносливые растения – копытень, вороний глаз;

разрастаются благоприятно реагирующие на улучшение обеспеченности светом осока

волосистая и сныть, начинают внедряться луговые виды (дубравы осоковая и осоково-

снытевая). В сильно нарушенных дубравах в древесном ярусе особых изменений нет,

подлесок из лещины сильно разрежен. Травяной ярус густой, высокий, образованный в

основном луговыми травами (олуговевшая дубрава).

Завершают рекреационную дигрессию дубравы деградированные с сильно

разреженным древесным ярусом, без подлеска и низким видовым разнообразием трав. В

травяном покрове преобладают луговые и сорные растения: луговик дернистый (щучковая

дубрава на влажных почвах), мятлик однолетний, клевер ползучий (олуговевшая выбитая

дубрава).

Одними из наиболее высокочувствительных групп к рекреационной нагрузке на

почву являются лишайники. При вытаптывании лишайники ломаются, крошатся, а затем

совсем исчезают. Разрушаются и лишайниковые синузии. Для анализа используются

эпигейные лишайники. Условно по степени устойчивости к рекреационной нагрузке эти

лишайники делят на 3 группы: слабоустойчивые, среднеустойчивые и сильноустойчивые

Группы устойчивости лишайников к рекреационной нагрузке

Группа Степень устойчивости Роды лишайников (виды)

1 Слабоустойчивые, Cladina (C. stellaria, C. arbuskula, C. rangiferina)

2 Среднеустойчивые Cladonia (C. insialis, C. glasilis, C. crispatа)

3 Сильноустойчивые Cetraria (C. islandica), Peltigera (P. canina)

Показателями антропогенной нагрузки могут служить: общее проективное

покрытие (%) и видовое разнообразие лишайников, состав доминантов в синузиях,

биомасса, высота кустиков слоевищ и др.

Цель работы: определить степень рекреационной нагрузки на территорию с

помощью лишайников.

Оборудование и материалы: атлас-определитель лишайников, коллекция

лишайников, произрастающих на Северо-Западе, лупа.

Порядок выполнения работы:

1. На исследуемых участках и на контрольном участке заложить 20-30

пробных площадок площадью 1 м2 так, чтобы они покрывали равномерной сетью всю

площадь, на которой проводится оценка степени антропогенного воздействия.

2. Изготовить рабочую схему местности и на нее нанести пробные площадки и

тропиночную сеть. Определить площадь тропиночной сети в % от общей площади

обследуемого лесного массива.

3. На пробных площадках провести учет лишайников, рассчитать проективное

покрытие, выявить доминантные виды и их долю в проективном покрытии (в %).

4. Рассчитать суммарную рекреационную нагрузку по индикаторным видам

лишайников. Для этого определить частоту встречаемости каждого вида на всех

площадках: 1 – очень редко, 2 – редко, 3 – нередко, 5 – часто, 7 – очень часто, 9 – масса.

5. Сравнить видовой состав лишайников на пробных площадках с помощью

коэффициентов сходства и различия. Дать оценку видовой насыщенности (число видов

лишайников на площади 1 м 2 с учетом среднеквадратичного отклонения).

Коэффициент общности (сходства) Ki по Жаккару рассчитывается по формуле:

Ki = c / (a + b – c) * 100 %,

где: а – число видов лишайников на первой площадке; b – число видов

лишайников на второй площадке; с – число видов лишайников, общих для обеих

площадок.

Коэффициент различия Kd рассчитывается по формуле:

Kd = (a + b – 2c) /( a+b – c) * 100% ,

где: а – число видов лишайников, встречающихся только на первой площадке; b –

число видов, встречающихся только на второй площадке; с – число видов лишайников,

общих для обеих площадок.

6. На карте условными значками или цветом выделить зоны с разной степенью

рекреационной нагрузки на почву, используя пример (таблица 2).

Таблица 2 – Суммарная рекреационная нагрузка на пригородные биоценозы

Вид-индикатор,

обнаруженный на площадке

Степень

устойчивости (1)

Частота встречаемости

на площадке (2)

(1) * (2) = (3)

Cladina stellaria 1 3 5

Cladonia insialis 2 3 1

Cetraria islandica 3 1 3

Peltigera canina 3 1 3

Всего 9 8 12

Суммарная рекреационная нагрузка на исследуемую территорию составляет ∑ (3) /

∑ (2) = 1,5, что соответствует промежуточной степени рекреационной нагрузки на почву

между слабой и средней нагрузками.

Контрольные вопросы:

1. Дать определение понятиям «рекреация» и «рекреационная нагрузка».

2. Охарактеризовать показатели рекреационной нагрузки на почву.

3. Охарактеризовать лишайниковые синузии.

5. Охарактеризовать методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды.

Для тех кто изолирован в квартире(общежитии):

Биоиндикация воды, осадков, снега, почвы

Опыт 2. Можно провести на домашних растениях

2. ТемаКонтроль запыленнности (Можно посмотреть с разных подоконников квартиры динамику в течении суток и по дням за 1-2 недели)

Исследования с использованием возможностей мобильного телефона приложения раздела «умные инструменты»

Определить уровень э/м нагрузки в различных участках квартиры. Определить суточную и недельную динамику. Можно оценить воздействие э/м волн на проростки растений.